电力监控方案

一、系统的功能：

1、实现矿井电网的相电压、线电压、电流、功率（包括有功功率和无功功率）、功率因 素、电量、频率、电压不平衡度、开关合/分闸状态等电力参数进行实时监测，并具备就地显示的功能；

2、具有漏电、短路、过流、过压等非正常状况进行保护控制的功能； 3、可以在地面对井下馈电开关进行远程分/合闸控制。 二、系统的组成：

系统采用485网络和光纤环网组成复合网络，以适应各种矿井环境。 系统485网络结构如图一所示：

图一：系统485网络结构

系统的光纤环网采用RJ45接口，并通过光纤，将主机和各分站组成环形网络，网络结构如图二所示：

图二：系统光纤环网

系统的地面部分由监控主机和数据传输接口组成；

系统的井下部分由分站、电流传感器、电压传感器、零序电流传感器、开关合/分传感器以及开关合/分控制器组成。

分站拟采用公司已有的KJ220－FA型监控分站，重新编写程序。该分站具有16路传感器输入接口，每路接口能兼容模拟量及开关量；具有8路断电输出，能实现就地断电、远程断电和异地断电控制，系统可以通过这些断电输出来控制馈电开关开合动作；能巡回显示各路传感器实时测量值，控制输出状态、通讯状态等，具备实时时钟显示功能；能通过数据传输接口与地面中心站通讯，传送采集数据和接收控制命令。

电流传感器使用电流互感器作为感应器件，以msp430单片机为核心设计电路来测量电网电流。电流互感器本质是升压（降流）变压器，在测量交变电流的大电流时，为能够安全测量在火线（或地线）上串联一个变压器，这个变压器的输出端接入电流表，由于输入线圈的匝数小于输出线圈的匝数，因此输出电流小于输入电流（这时的输出电压大于输入电压，但由于变压器是串联在电路中，所以输入电压很小，输出电压也不大）。根据被测电网电流的大小可选择为0～200A或0～1000A等测量范围的电流互感器。检测大电流的电流互感器额定输出电流通常为5A，需设计后续电路降低输入电流，获得合适的电压值范围并通过单片机进行信号采集和处理，以实时检测被测电网的电流值。

电压传感器使用电压互感器作为感应器件，以msp430单片机为核心设计电路来测量电网电压。电压互感器本质是降压互感器，在测量交变电流的大电压时，为能够安全测量在火线和地线之间并联一个变压器，这个变压器的输出端接入电压表，由于输入线圈的匝数大于输出线圈的匝数，因此输出电压小于输入电压。根据被测电网电压的大小可选择为0～6000V或0～1500V等测量范围的电压互感器。检测高电压的电压互感器输出端的电压范围通常为0～100V，需设计后续电路降低输入电压。

零序电流传感器使用零序互感器作为感应器件，以msp430单片机为核心设计电路来测量三相电的零序电流。在理想状况下，三相电电流之和为零，即Ia+Ib+IC=0。当电路中发生触电或漏电故障时，回路中有漏电电流流过，这时穿过互感器的三相电流相量和不等零，其向量和为：Ia+Ib+Ic=I(漏电电流)，这样零序电流互感器二次线圈中就有感应电流。零序电流传感器检测到零序电流的值，根据值的大小判断触电或漏电故障，并通知分站。分站断电输出通过控制断电器（采用公司已有的KDG(A)型矿用断电器）来控制馈电开关，以实现触电和漏电保护。

开关合/分传感器用来采用氖管和光敏三极管来检测馈电开关的开合状态。当馈电开关

发生断开或合上动作时，传感器将动作信号发送到分站。

开关合/分控制器采用公司已有的KDG(A)型矿用断电器来控制电网馈电开关的通断。 三、传感器技术指标： 传感器 检测参数 测量范围 0～1000A 电流传感器 相电流 0～500A 0～200A 0～1500V 电压互感器 相电压、线电压 0～6000V 0～300A 零序电流互感器 开关合/分传感器 四、通讯协议：

本系统综合485网络和光纤环网来组成复合网络，通讯方式也综合以下两种： 通讯方式1：分站与数据传输接口间采用RS－485方式通讯； 数据传输接口与监控主机采用RS－232方式通讯。

通讯方式2：地面监控主机和井下分站通过RJ－45接口与交换机和光纤连接组成以

太网。

系统综合两种网络组成的复合通讯网络能够可应用于各种不同矿井，具有更强的环境适应性。 五、软件要求:

软件系统采用windows风格界面，具有友好的人机界面。

根据现在比较流行C/S结构和B/S结构的比较结果来看：B/S将作为发展趋势，由于可以将数据发布到网络上，所以可以在任何地方任何时间方便简洁的浏览数据，而且界面美观大方，给人良好的视觉享受。而C/S结构界面呆板枯燥，需要在每个客户机上装客户端，这就给客户造成了麻烦。

所以，软件系统将采用B/S结构。B/S结构可以采用多种语言编辑，如JSP、JAVA BEANS、JAVA SCRIPT和ASP，推荐使用ASP，ASP具有很多可用控件，方便迅速。数据库推荐使用SQL2000，而网页制作推荐使用DREAMWEAVER。动态图形推荐使用FLASH制作。

零序电流 0～1500A 开关合/分状态 开关量 <5% 200～1000HZ 测量误差 输出信号制式 网页要求：大方美观，具有可鉴赏性，应有公司图标等。（推荐用FLASH做，具有可看性）风格自定。

系统菜单应包括：“文件”、“综合设置”、“用户信息”、“图形设置”、“数据监测查询”、“开关远程控制”、“数据维护”及“帮助”等。“文件”菜单下可包含新建、打开、关闭、打印、退出等子菜单；“综合设置”菜单下可包含系统设置、表格设置、值班管理等子菜单；“用户信息”可包含用户权限等子菜单；“图形设置”菜单下可包含电网图设置、巷道图设置、变电所设置等子菜单；“数据检测查询”菜单下可包含各参数各种电力参数子菜单，点击可以查询相关参数或数据图形；点击“开关远程控制”菜单下子菜单可弹出对话框，在对话框设置来实现井下馈电开关的控制；“数据维护”菜单用来维护数据库，保存数据等操作或设置；“帮助”菜单提供本电力监控系统帮助信息。

软件系统主页面图形要真实形象的反映矿井的送电配电系统结构。根据矿井送电配电线路，绘制出树状线路图，图中从上到下依次表示高电压和低电压线路。图中标识出各变压器的编号，以及各耗电设备或者耗电部门的名称。

主线路上实时显示三相相电压值Ua、Ub、Uc，线电压Uab。变压器输出到耗电设备或耗电部门的线路上实时显示功率P、功率因素Q、电压U、电流I、频率。

电量计算和查询的功能。根据分站上传的功率值，软件编写相应的电量计算程序，对电网各用电部门的当日耗电量、累计耗电量等进行计算，并实现显示和查询功能。用户可以用鼠标左键点击各用电部门，就可以对该部门的当日耗电量、累计耗电量、耗电量折线图等进行显示。

井下馈电开关状态信息显示。系统应用列表的方式来显示井下馈电开关的开合动作信息，包括：包括闭合时间、断开时间、断开故障原因显示等。

报表和打印功能。系统软件支持用户自行生成各类报表并打印。 数据定时存储功能。为方便日后查询和统计，需定时保存各类数据。