综合自动化范文

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关键词：变电站 可控性 可靠性

中图分类号：TM63 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）02（c）-0129-01

变电站综合自动化系统就是将变电站的二次设备利用计算机和现代通信高科技技术，通过功能组合和优化设计，对变电站实施自动监视、测量、控制和协调的一种综合性自动化系统，是自动化和计算机、通信技术在变电站领域的应用。在技术上涉及到自动控制、运动、通信、测量、计量、信号及控制等二次系统，专业上涉及到自动化、继电保护、变电站运行等。

1 变电站综合自动化系统的特点

（1）功能综合化：是按变电站自动化系统的运行要求，将二次系统的功能综合考虑，在整个的系统设计方案指导下，进行优化组合设计，以达到协调一致的继电保护及监控系统。（2）系统构成的数字化及模块化：保护、控制、测量装置的数字化，有利于把各功能模块通过通信网络连接起来，便于接口功能模块的扩充及信息的共享。（3）结构分布分层化：综合自动化系统的基本功能和各子系统功能分别由不同的微机处理机完成。依据所完成的功能不同在结构上采用两层或三层式布置。（4）操作监视屏幕化：当变电站有人值班时，人机联系在当地监控系统的后台机（或主机）上进行，当变电站无人值班时，人机联系功能在远方的调度中心或操作控制中心的主机或工作站上进行，不管那种方式，操作维护人员面对的都是CRT屏幕，操作的工具都是键盘或鼠标。（5）测量显示数字化：常规指针仪表被CRT显示器上的数字显示所替代，人工抄录完全由打印机打印、报表取代，提高了测量的精度和管理的科学性。（6）通信局域网络化、光纤化：具有较强的抗电磁干扰能力，能够实现高速数据传输、实时报文、满足实时性要求，组态灵活，易于扩展、可靠性大大提高、减少了电缆用量、方便施工。（7）运行管理智能化：体现在无人值班、人机对话及操作的屏幕化、制表、打印、越限监视和系统信息管理、建立实时数据库和历史数据库、开关操作及防误操作闭锁等方面。

2 变电站综合自动化系统的优越性

（1）提高供电质量。在变电站综合自动化系统中，能实现对有载调压变压器和无功补偿电容器的自动控制，使系统能根据母线电压水平调节电容器投退或对变压器进行调档，从而极大地提高电压合格率，以便确保电力系统中的主要设备和各种电器设备的安全，使无功潮流合理，降低电网线路损耗，减少各种电能损耗。（2）提高供电可靠性。在综合自动化系统中，通过集合各个电气量数据和信号，利用计算机计算和判断，将综合结果反映来，以帮助值班人员尽快的发现问题并处理，尽早恢复供电。（3）减少变电站总投资额，缩小变电站使用的面积和空间。变电站综合自动化系统采用计算机和通信技术，能够简化系统的结构，利用更多的共享资源和信息，从而节省大量电力电缆；采用大规模的集成电路，由此减少了二次设备的占地面积以及变电站的投资。（4）提高运行管理水平。（5）提高安全、可靠运行水平。

3 变电站综合自动化的结构

（1）过程层，由智能化的一次设备和网络化的二次设备组成，有三大功能：其一电力运行的实时电气量检测；其二运行设备的状态参数在线检测与设计；其三操作控制的执行与驱动操作控制的执行与驱动。

（2）间隔层，主要功能有六个方面：一是汇总本间隔过程层实时数据信息；二是实施对一次设备保护控制功能；三是实施操作同期及其他控制功能；四是对本间隔实施操作闭锁功能；五是承上启下的通信功能，即同时高速完成与过程层及所控层的网络通信功能；六是对数据采集、统计运算及控制命令的发出具有优先级别的控制。

（3）站控层，主要功能有六个方面：一是通过两级高速网络汇总全所的实时数据信息，不断刷新实时数据库，按时登录历史数据库；二是全所操作闭锁控制功能具有在线可编程；三是具有所内当地监控，人机联系功能；四是按既定规约将有关数据信息送向调度或控制中心；五是接受调度或控制中心有关控制命令并转间隔层、过程层执行；六是具有对间隔层、过程层诸设备的在线维护、在线组态，在线修改参数的功能。

4 变电站综合自动化系统存在的问题

（1）变电站的技术标准问题：变电站综合自动化系统的设计其标准问题由技术标准、自动化系统模式、管理标准等问题组成，截止到现在还没有统一标准，这是当前需要解决的问题。（2）各个厂家产品的接口问题：接口是综合自动化系统中迫切需要解决的问题之一，包括RTU、保护、小电流接地装置、故障录波、通信控制器与主站、无功装置等与通信控制器、通信控制器与模拟盘等设备之间的通信。（3）变电站综合自动化系统的抗干扰问题：变电站综合自动化系统的抗干扰措施是保证综合自动化系统可靠和稳定运行的基础，选择产品时应挑选合格的自动化产品，除了能够满足一般检验项目外，还应顺利通过高低温试验、耐湿热试验、雷电冲击电压试验、动模试验，快速瞬变干扰试验。（4）传输规约和传输网络的选择问题：传输规约问题制约着变电站综合自动化系统的建设和设备选型，即在变电站和控制中心之间应使用101规约，在变电站内部应使用103规约，电能量计量计费系统应使用102规约。新的国际标准IEC 61850公布之后，变电站综合自动化系统从过程层到控制中心将使用统一的通信协议。

5 变电站综合自动化的发展趋势

（1）无人值班无建筑小室的变电站。变电运行人员如果查看设备和控制操作就地进行，利用一个手持式可视无线终端，监视一次设备的同时进行操作控制，所有与之相关的量化数据在可视无线终端上显示，人机操作界面接口实现统一化、运行操作实现无线化。（2）强大的通讯接口能力。主要通讯部件双备份冗余设计（双CPU、双电源等），使用光纤总线等，通过网络使现代化的综合自动化变电站的各种智能设备组成一个统一的、互相协调工作的整体，保证就地通讯网络协议的标准化。（3）防误闭锁逻辑验证图形化、规范化、离线模拟化。（4）保护监控一体化。此种方式已在35 kV及以下的电压等级中普遍采用，今后此方式在110 kV及以上的线路间隔和主变三侧中也是趋势。（5）系统数据采集和一次设备一体化。对电流电压、有功无功、开关状态等信息进行常规的采集外，对如主变的油位、开关的气体压力等某些设备的在线状态检测量化值，都将与一次设备的传感器紧密结合，直接保存到监控系统的实时数据库中。

参考文献

[1] 王欣.管理信息系统[M].北京：中国水利水电出版社，2004.

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关键词：煤矿 综合自动化 集成 管理 减人增效

The realization of integrated automation system in Mahuang Mine

ZHOU Feng，DONG Xiang-fa，HAO Yun-ling

Huayang Coal Mine Communication Equipment Co.， Ltd.， Xuzhou 221116

Abstract：Coal mine synthetical automation integration platform is foreign show corporate image of integration management for large-scale systems，can simply and accurately called a variety of information， can monitor various seeds system. This platform construction to improve production efficiency，improve product quality control， efficient use of resources and reduce energy consumption，decrease a person to increase safety，improve the mine production safety is of great importance and practical significance.

Key words：coal mine integrated automation integrate administration the synergism that reduce a person

几年来煤炭工业的发展证明，建设以自动化、信息化为标志的新型现代化矿井已成为煤炭企业提高矿井安全程度，实现高产高效，增强核心竞争力的必然途径。因此，新汶矿业集团麻黄煤矿抓住机遇，在矿井大力建设煤矿综合自动化系统，结合自动化、网络、通信、数据库等技术的最新成果，提出了将生产自动化的各项应用系统统一在一个网络平台上，实现矿井主要生产及安全环节的远程集中监测、监控，保障煤矿的安全、可靠、高效运营。

1、综合自动化系统总体设计

1.1 麻黄矿自动化系统现状分析

麻黄矿目前已安装或即将建设多种自动化系统，如：主排水系统、皮带运输系统、工作面监控系统、电力监控系统、通风压风监控系统、人员定位子系统等。这些监控系统大多是在不同阶段建设，处在相互独立的状态并存在很多问题，如：重复投资、重复建、可靠性差、不利于安全生产、维护检修困难、浪费人力资源、自成体系、信息不互通、不能发挥综合效益等。

1.2 综合自动化系统网络架构

针对上述状况，为了从系统工程的角度整体上对矿山进行统一的自动化管理，防止“信息孤岛”现象，有效整合各种资源和发挥自动化集成的最大效益，需要建立统一的煤矿综合自动化系统平台。要建立系统平台首先要构架一个网络平台，采用工业以太网+现场总线的方式，即把各个控制子系统通过工业以太网接入信息层局域网，共由3层体系构成（如图1）。

（1）设备层：主要采用现场总线方式将现场设备、传感器、变送器、开关、显示屏和操作终端与PLC连接，快速、稳定地与控制层实时交换数据。

（2）控制层：建立一条贯穿于井上和井下的高速以太冗余环网，将各子系统的主机作为工业控制环网的一个节点，使各现场子系统统一整合于基于TCP/IP的以太网中。实现集控中心对全矿生产及相关环节的集中监控，从而实现作业计划、生产调度、资源调度、产能优化、质量管理等各项功能，并实现与上层矿级管理系统（信息层）进行信息交换。

（3）信息层：基于工业以太网，以TCP/IP为协议平台，利用现代IT技术实现更强大的工业控制网络数据管理、Internet接入、远程数据访问及无线网络接入等服务和功能，充分挖掘矿井生产、安全等环节的重要数据，并以企业管理网络为信息交换平台，实现更强大的安全生产可视化和矿井的管控一体化。

1.3 综合自动化系统主要构成

麻黄矿综合自动化系统主要由地面集控中心、地面子系统、井下子系统三部分组成（见图2）。

2、综合自动化系统实现及其效果

2.1 井上压风机集控系统

该系统以西门子300 PLC作为主控核心，留有以太网通信接口，通过工业以太网进入综合自动化平台并组态，在地面集控中心进行控制。

它实现对所有主扇的电量参数、风机参数、环境参数、风速、风量、负压值、液压油站等运行信息进行监测（见图3）；并可远程开停控制，实现通风机房无人值守，达到减人提效的目的。

2.2 井上电力监控系统

该系统可提供485通信接口，通过串口服务器转换为以太网信号，接入就近环网交换机从而入综合自动化平台并组态，在地面集控中心进行控制。

它实现对高低压开关设备的远程开停和在线监测（见图4），实现集控中心对变电所的“四遥”功能（遥控、遥测、遥调、遥信），实现变电所无人化，保证电力供应的安全、可靠运行。

2.3 井下主排水集控系统

井下排水控制系统采用PLC控制主站预留的以太网接口，接入工业以太环网从而进入综合自动化平台并组态，在集控中心实现对水泵的远程启停及在线监测。

它可以真实反映井下水泵房所有水泵和水仓的运行工况，包括每台水泵的运行状态、故障状态、运行时间、水仓水位、电机运行电流和电压、电机温度、水泵流量和压力等参数（见图5）；保证设备的有效运行和维护，实现无人值守。

2.4 井下皮带集控系统

井下皮带集控系统采用现场总线方式连接后通过PLC以太网通信接口，接入工业以太网从而进入综合自动化平台并组态，在地面集控中心进行控制。同时在皮带机头、机尾等重要地点设置摄像头，与井下通信系统、固定电话一起，作为远程控制的监视、联系手段。

皮带集控系统集成后能够实现对皮带的自动、手动控制，同时监测皮带机的电流、速度、拉绳、跑偏、堆煤、烟雾等保护（见图6），同时实现开停记录、操作记录、报警查询的功能。

2.5 井下工作面监控系统

该系统通过矿用本安型综合接入为网关将工作面监控系统核心控制器提供的485或CAN信号转换为光纤以太网信号，就近接入井下工业交换机，通过综合自动化网络将数据传输至集控中心数据采集服务器。

工作面监控系统集成后能够实时反映每个支架的工作参数，包括乳化液泵站工况、支架伸出长度、支架承受压力、采煤机运动方向、采煤机运行速度、采煤机所在支架号、采煤机所在位置及设备开停状态等关键参数，为远程控制提供可靠依据（见图7）。

3、结语

麻黄矿综合自动化集成平台建成应用后，能把各个子系统有机整合在一起，能使矿井各生产环节工况信息和人员物资管理信息在统一平台集中显示，集中自动控制，能实现各系统信息共享及关联数据的深入挖掘、分析，从而达到“管控一体化”和减员增效的目的。

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[关键词]煤矿；计算机技术；自动化系统平台

中图分类号：TD67 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）15-0371-01

计算机技术的不断发展，为煤矿经营运作中引入自动化系统提供了有利条件。然而，现阶段，综合自动化系统在煤矿中的应用现状不容乐观，其并未获得及时的优化和完善，尤其值得注意的问题是，各个自动化系统（供电、排水等）单独存在，而缺乏统一的管理，这就在很大程度上影响到自动化系统功能的发挥。鉴于此，本文对煤矿综合自动化系统平台进行研究。

一、煤矿自动化系统存在的主要问题分析

（一）存在一定的经济资源浪费问题

这个问题基本上反映在人力资源与经济投资的浪费两个环节。首先，系统单独建设难免涉及到控制系统、机房以及线路等的重复建设，这样就会存在一定程度的重复投资现象，从而造成对资源的无谓浪费。其次，系统的独立同时还离不开专人对其管护，这样将会产生一定财力、物力、人力的浪费。

（二）安全性和稳定性相对较差

现阶段，煤矿自动化平台彼此独立存在，不同系统的信息无法获得充分整合， 这样就使得系统的稳定性有所降低，同时其安全性与可靠性根本无法获得充分的保障。需要注意的问题是，煤矿设备故障并非由其中的某一个系统造成的，或者是由其中若干因素引发的，系统独立无法及时高效的监测与预报其中的安全隐患，从而导致煤矿的生产安全同样不能得到保障。

（三）信息无法共享

不同的系统单独存在，无法实现充分的信息互动与沟通，这样系统根本无法确保整体效益。另一方面，使得数据统计和分析工作变得更加困难，无法实现整体分析与监测的目的。

二、综合自动化系统平台建设的主要目标分析

（1）实现对相关设备的远程控制，同时还可以监控其运行参数。通过动画模拟的方式把设备与生产状况由计算机展示出来，同时还可以达到故障报警的目的。

（2）把每一子系统进行有机整合，对其实施统一管理，同时还可以实时监控对讲通讯、关键部位等，此外还可以实现故障急停。

（3）打造调控和监测中心，可以在线监控子系统及其设备，当发生故障的时候可以进行报警，同时可以实现远程协助维护功能。

三、平台的结构分析

煤矿综合自动化系统平台主要包括以下两个方面内容：

（一）信息传输部分

这一个部分基本上是应用在每一子系统，传感器与接受处理部分，设备和控制终端。在每一个控制中心的计算机相互间传输相关数据，通常情况下，包括矿用光缆与隔爆千兆环网交换机两部分内容。

（二）数据采集部分

这一个部分基本上是用来采集煤矿生产现场相关设备的具体工作状况、以及所处的环境条件等。相关数据的采集基本上通过专门的传感器完成，采集完之后接着需要对其加以汇总，在此基础上，对其进行整理。这一个部分基本上通过通讯协议转换器与矿用显示控制箱两个设备实现。

（三）集中控制操作部分

这一个部分大体上涉及到矿上、下两个方面内容。其中有给排水、电力系统以及采矿设备等诸多系统的集中控制，大体上包括矿用显示器、控制箱、接线箱以及键盘等几个方面。

（四）语音图像显示部分

这一个平台的语音图像显示设备的基本功能包括：显示相关设备的具体运行状况，显示每一个系统的具体工作状况，发出报警，以及对相关故障提供相应的语音帮助等诸多方面功能。大体上包括急停开关、本安扩音装置、隔爆光纤摄像仪等几个部分。

四、综合自动化系统平台的设计实现

（一）子系统的接入

在这里，子系统主要包括以下几个自动化系统：主副井提升、智能电气、通风、排水、选煤运煤，除此之外，还包括井下水泵集控、安全监测以及工业电视等几个子系统组成。如上文所述，因煤矿长期以来一直应用彼此单独的自动化系统，为有效解决这一个问题，充分发挥当前资源的作用，来完成子系统的接入，通常情况下，往往通过网络或上位机、PLC 接入等几种不同的方式。完成接入之后就可以建立网络连接，具体来说，可利用驱动或OPC 通讯的方式完成。

（二）构建集成监控系统

这一个环节，主要是选择满足煤矿生产需要的软件来进行，主要包括部分与整体建设两个方面内容。其中，前者主要涉及到建设各子系统这一工作，将自动化监控系统配置在各子系统上。而对于后者，其功能主要包括信息的汇总以及整理，动态监控，生成实时的报表，同时还负责生成趋势分析，除此之外，还具有监测故障并作出相应的报警等方面的作用。

（三）调度管理系统建设

这一个系统主要由为管理工作者提供专门的生产调度办公软件组成。其中涉及到会议记录、换岗以及调度日志等几方面内容。其中还有应急指挥系统，该部分要求一定要充分明晰各项安全制度，制定相应的安全应对措施，同时还可以对故障发生涉及范围进行模拟，负责给予各种逃生路线，有助于应急指挥工作的顺利开展。除此之外，这一个系统还可以有效管理各种调度资料，可以管理煤矿事故与职工信息以及相关安全规程等，从而能够在信息上为确保煤矿安全生产提供帮助。

五、软件结构

这一个平台使用的软件为iFIX4.0。这个软件可以把煤矿的各个必须独立的系统进行有机结合，例如安全监控与生产控制等系统。软件利用I/O 驱动，不仅能够利用人机交互把相关数据资料展现在电脑显示器屏幕上，而且还能够把控制策略与参数输送到相关设备上。在这里，软件结构主要由以下几方面内容组成，接下来我们将分别进行阐述。

（1）数据库

这一部分属于该系统的核心，其所负责的基本工作包括检索与存储相关历史数据、处理与存储各种事故信息、以及处理各种综合数据运算与处理的任务等相关方面。每一个数据库主要是利用其内部协议来实现对信息的共享。

（2）I/O驱动

这一个平台的软件系统主要是通过I/O驱动来连接每一个相关设备，连接每一个子系统，这个部分属于系统交流和沟通的媒介。

（3）HMI设计

HMI，也就是该平台的控制操作窗口。设计HMI过程中，应当注意画面的布局与层次。经由HMI设计之后，软件系统必须具有下面几方面基本功能：第一，实现对相关机器设备的仓位与集中控制；第二，具有监测设备工作参数以及模拟显示其具体的运行状况等功能；第三，显示与报警：主要是通过控制箱来显示所搜集的信号量动态变化状况；

六、结束语

综上所述，现阶段，煤矿自动化子系统的独立存在，在很大程度发生影响着煤矿的健康持续发展。在经营运作中引入综合自动化系统平台，有助于煤矿生产安全以及整体效益的提升。该平台的设计和实现大体上涉及到子系统的接入、构建集成监控系统与调度管理系统等方面内容。构建综合自动化系统是一项非常繁琐的系统工程，同时具有非常重要的现实意义。随着相关研究的深入开展，相信综合自动化系统将会在煤矿中显示出愈发重要的作用。

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关键词：变电站 综合自动化 内容 特点

一、变电站综合自动化研究的主要内容

对110kv及以上电压等级变电站，以服务于电力系统安全、经济运行为中心。通过先进的计算机技术、通信技术的应用，为新的保护和控制技术采用提供技术支持，解决过去能解决的变电站监视、控制问题，促进各专业在技术上、管理上配合协调，为电网自动化进一步发展提供基础，提高变电站安全、可靠和稳定运行水平。如，采集高压电器设备本身的监视信息，断路器、变压器和避雷器等的绝缘和状态等；采集继电保护和故障录波器等装置完成的各种故障前后瞬态电气量和状态量的记录数据，将这些信息传送给调度中心，以便为电气设备的监视和制定检修计划、事故分析提供原始数据。对新建变电站取消常规的保护、测量监视、控制屏，全面实现变电站综合自动化，实现少人值班逐步过渡到无人值班；对老变电站在控制、测量监视等进行技术改造，以达到少人和无人值班的目的。

对35KV及以下电压等级变电站，以提高供电安全与供电质量，改进和提高用户服务水平为重点。侧重于利用变电站综合自动化系统，对变电站的二次设备进行全面的改造，取消的保护、测量、监视和控制屏，全面实现变电站综合自动化，以提高变电站的监视和控制技术水平，改进管理，加强用户服务，实现变电站无人值班。

变电站综合自动化要实现：

（1）随时在线监视电网运行参数、设备运行状态；自检、自诊断设备本身的异常运行，发现变电站设备异常变化或装置内部异常时，立即自动报警并闭锁相应的出口，以防止事态扩大。

（2）电网出现事故时，快速采样、判断、决策，迅速隔离和消除事故，将故障限制在最小范围。

（3）完成变电站运行参数在线计算、存储、统计、分析报表和远传，保证自动和遥控调整电能质量。

变电站综合自动化应包括两个方面：

（1）横向综合：利用计算机手段将不同厂家的设备连在一起，替代或升级老设备。

（2）纵向综合：在变电站层这一级，提供信息、优化、综合处理分析信息和增加新的功能，增加变电站内部和各控制中心间的协调能力。如借用人工智能技术，在控制中心间的协调能力。如借用人工智能技术，在控制中心实现对变电站控制和保护系统进行在线诊断和事件分析，或在变电站当地自动化功能协调之下，完成电网故障后自动恢复。

变电站综合自动化与一般自动化区别在于：自动化系统是否作为一个整体执行保护、检测和控制功能。

转贴于 　　二、变电站综合自动化系统的特点

变电站综合自动化系统具有功能综合化、系统结构微机化、测量显示数字化、操作监视屏幕化、运行管理智能化等特征。同传统变电站二次系统不同的是：各个保护、测控单元既保持相对独立，（如继电保护装置不依赖于通信或其他设备，可自主、可靠地完成保护控制功能，迅速切除和隔离故障），又通过计算机通信的形式，相互交换信息，实现数据共享，协调配合工作，减少了电缆和没备配置，增加了新的功能，提高了变电站整体运行控制的安全性和可靠性。

（1）功能综合化。变电站综合自动化系统是各技术密集，多种专业技术相互交叉、相互配合的系统。它是建立在计算机硬件和软件技术、数据通信技术的基础上发展起来的。它综合了变电站内除一次设备和交、直流电源以外的全部二次设备。微机监控子系统综合了原来的仪表屏、操作屏、模拟屏和变送器柜、远动装置、中央信号系统等功能；微机保护子系统代替了电磁式或晶体管式的保护装置；微机保护子系统和监控系统相结合，综合了故障录波、故障测距、无功电压调节和中性点非直接接地系统等子系统的功能。

（2）分级分布式微机化的系统结构。综合自动化系统内各子系统和各功能模块由不同配置的单片机或微型计算机组成，采用分布式结构，通过网络、总线将微机保护、数据采集、控制等各子系统连接起来，构成一个分级分布式的系统。一个综合自动化系统可以有十几个甚至几十个微处理器同时并行工作，实现各种功能。

（3）测量显示数字化。用CRT显示器上的数字显示代替了常规指针式仪表，直观、明了；而打印机打印报表代替了原来的人工抄表，这不仅减轻了值班员的劳动强度，而且提高了测量精度和管理的科学性。

（4）操作监视屏幕化。变电站实现综合自动化，使原来常规庞大的模拟屏被CRT屏 幕上的实时主接线画面取代；常规在断路器安装处或控制屏上进行的分、合闸操作，被屏 幕上的鼠标操作或键盘操作所取代；常规在保护屏上的硬连接片被计算机屏幕上的软连接片所取代；常规的光字牌报警信号，被屏幕画面闪烁和文字提示或语言报警所取代，即通过计算机上的CRT显示器，可以监视全变电站的实时运行情况和对各开关设备进行操作控制。

（5）运行管理智能化。智能化的含义不仅是能实现许多自动化的功能，例如：电压、无功自动调节，不完全接地系统单相接地自动选线，自动事故判别与事故记录，事件顺序记录，制表打印，自动报警等，更重要的是能实现故障分析和故障恢复操作智能化，实现自动化系统本身的故障自诊断、自闭锁和自恢复等功能，这对于提高变电站的运行管理水平和安全可靠性是非常重要的，也是常规的二次系统所无法实现的。变电站综合自动化的出现为变电站的小型化、智能化、扩大设备的监控范围、提高变电站安全可靠、优质和经济运行提供了现代化的手段和基础保证。它的运用取代了运行工作中的各种人工作业，从而提高了变电站的运行管理水平。

变电站综合自动化是实现无人值班（或少人值班）的重要手段，不同电压等级、不同重要性的变电站其实现无人值班的要求和手段不尽相同。但无人值班的关键是通过采取种种技术措施，提高变电站整体自动化水平，减少事故发生的机会，缩短事故处理和恢复时间，使变电站运行更加稳定、可靠。

变电站综合自动化的优点有：

（1）控制和调节由计算机完成，减少了劳动强度，避免了误操作。

（2）简化了二次接线，整体布局紧凑，减少了占地面积，降低变电站建设投资。

（3）通过设备监视和自诊断，延长了设备检修周期，提高了运行可靠性。

（4）变电站综合自动化以计算机技术为核心，具有发展、扩充的余地。

（5）减少了人的干预，使人为事故大大减少。

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关键词：综合自动化；变电站；运行维护；措施

中图分类号：TM73 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）05（c）-0000-00

在电网的运行过程中，变电站主要起着分流和变压的作用，是这个过程中的主要枢纽。随着科学技术的不断发展，自动化系统在变电站的领域得到了广泛的应用，对电网的稳定运行的事业做出了重要的贡献。因为，综合自动化的变电站的系统比较复杂，涉及到的科学与专业的知识比较多，所以，在其运行的过程中就不免会出现一些故障，对系统的运行造成一定的影响，耽误了变电站的正常的工作，因此，要求我们必须做好综合自动化变电站运行的维护工作，提高系统运行的稳定性与安全性。

1综合自动化变电站系统的组成及功能

综合自动化变电站系统是利用先进的计算机技术、现代电子技术、通信技术和信息处理技术等实现对变电站二次设备的功能进行重新组合、优化设计，对变电站全部的设备的运行情况进行监督、监测、控制和协调的一种综合的自动化系统。也就是说，综合自动化的变电站系统替换了变电站的常规的二次设备，简化了变电站二次接线，提高了变电站运行的安全性与平稳性的同时，还降低了成本，提高了经济效益。

在综合自动化变电站的系统组成中，是按模块化设计的变电站综合自动化系统，例如：监控系统、微机保护系统等装置都是由若干模块组成的，其硬件结构相差不多，硬件及软件模块化的组合与数量不同是其唯一的不同点。综合自动化的变电站的系统中，应用了先进的科学技术代替人力的劳动，提高了工作的效益，减轻了工作人员的压力，节省了大量的劳动力，采用微机技术进行监控，可以时刻的保证变电站的运行的透明化，可以及时的发现变电站出现的故障，并及时地对其进行维护，确保变电站的正常的运行，为人们的生活带来保障。同时，这种远程的监控行为变电站的工作带来了很大的便利[1]。

2综合自动化变电站运行维护过程中存在的问题

综合自动化变电站的运行的效率要高于常规的变电站，而且在监控上采用了计算机技术进行远程监控，节省了变电站的综合管理的成本。但是由于综合自动化变电站的系统操作比较复杂，因此，常常会出现因人为的错误的操作而导致综合自动化变电站在运行中出现故障，影响变电站的正常的工作的运行。

综合自动化变电站在运行中常常出现的问题是：工作人员对故障录波器的使用。具体而言，就是在对变电站的日常维护工作中，对主要线路和主变压器上的维护中不够重视录波器的使用，使得综合自动化变电站的运行存在着安全隐患，导致了变电站出现信号不畅通的现象，这就大大的影响了变电站的正常工作的运行。

3综合自动化变电站运行维护的措施

随着时代不断的发展，我国的科学技术也在不断的进步，变电站的运行就运用了现代的科学技术，但是却仍然存在着许多问题，这就要求我们在不断的实践中寻找到综合自动化变电站的运行维护措施，确保综合自动化变电站的平稳与安全运行。

3.1正确分析判断异常问题

综合自动化变电站的系统是一个非常复杂的过程，运用了各种各样高科技在其中，所以，一旦出现故障，我们就必须要在第一时间内对其进行诊断和处理，从而使系统在最快的时间内恢复正常的工作[2]。而如果对综合自动化变电站的故障的检测出现误判，不但不会将变电站出现的故障解决，反而会使其出现更多的故障问题，因此，在处理综合自动化变电站的故障时要做到以下几点：其一，要有一个清晰的思路，熟悉变电站的运行中常出现故障，运用常规的方法进行检查；其二，缩小故障发生的范围，确保准确的找出故障点；其三，快速的找出故障点并对其进行维修。只有做到以上的三点才可以保证综合自动化变点站在出现故障的时候，我们在第一时间内对其进行有效的维护。

3.2操作人员的技术水平与业务培训

综合自动化变电站的系统的运行比较复杂，所以就要求变电站的维护工作人员具有较高的职业技能，一方面，要对综合自动化变电站的系统运行的原理有充分的了解，同时，还要熟练的掌握检修工艺和岗位规章制度的内容，能看懂简单的图纸和加工图，只有这样才可以保证在变电站出现故障的第一时间内，使其故障得到良好的处理，保证变电站的正常的运行。

另一方面，要求变电站的值班人员在工作的时候严格遵照该岗位的规章制度，有效的预防事故的发生，当警报领响起之后，值班人员要立即通过电脑上的数据显示，快速找到警报响的地点，并根据警报的响声判断出故障的重要程度，不要漏掉任何一个信号，及时地寻找出故障原因，迅速的解决故障，确保变电站的正常运行，保证用户的用电的稳定与安全[3]。

4结论

总之，随着科学技术的不断发展，计算机、通信技术等高科技运用到了变电站的行业中，形成了综合自动化系统下的变电站，可以说是对变电站行业的一次改革，给变电站领域的工作带来了极大的便利，很大程度上节约变电站领域的投资成本，但是，因为综合自动化变电站的系统的运行比较复杂，所以，不可避免的会出现故障，这就要求变电站的工作人员做好综合自动化变电站运行的维护工作，掌握处理综合自动化变电站的系统运行时出现故障的解决措施，只有这样，才能保证综合自动化变电站的系统的安全平稳的运行。

参考文献：

[1]马建国，李启林，刘卫华.综合自动化变电站对运行人员的新要求及应注意的

问题[J].继电器，2011，12（5）：68-71.

[2]李芳梅，李珍.关于综合自动化变电站运行维护[J].动力与电气工程，2014，12（31）：87.

篇6

关键词:矿井综合自动化;综合自动化网络平台;皮带运输系统;教学模拟系统

中图分类号:TP311文献标识码:A文章编号:1009-3044(2010)11-2675-03

Mine Integrated Automation Teaching Simulation System Design

SHANG Shu-yu1,2, LV Heng-zhi1,2

(1.Zhengzhou University of Light Industry, Zhenzhou 450002, China; 2.Pingdingshan Industrial College of Technology, Pingdingshan 467001, China)

Abstract: With the continuous development of the coal mine modern production, the enterprise grows unceasingly to the needs of automation Professionals, also unceasingly improve to the automation professionals' quality requirements,This gives colleges and universities propose the task of bring up electrical automation professionals, in particular, is able to adapt to the coal mine modern production requirements professionals.This article in view of coal mine production automation work process, build a Integrated Automation network platform,design Power monitoring system, industrial television system, belt transportation system, safety monitoring system, construction Mine Integrated Automation Teaching Simulation System, make the student through the actual operation study,can experience each link in the whole process of the coal mine automated production, knows the mine Integrated automation related basic theory,carries on the simulation mine production operation process monitoring and management.

Key words: mine integrated automation; integrated automation network platform; belt transportation system; teaching simulation system

随着煤矿综合自动化程度的提高,对相关岗位工作人员的专业知识和技术能力提出了更高的要求,因此就需要高校培养出一大批具有良好的职业道德,具备电气自动化技术理论知识和工矿企业生产一线职业岗位技能,能够胜任电气设备与系统的安装调试、运行维护和设备管理能力的高素质技能型专门人才。

为适应高职院校矿井自动化教学的需要,开发高职院校矿井综合自动化模拟实训系统,依托Internet网络平台,用贴近实际煤矿生产的信息内容来运行,从而能够直观地用作教学和学生实训。该系统模拟煤矿井下部分自动化监测监控系统装置。以网络(工业以太网)平台为基础,构建井下环网,仿真演示皮带运输系统和安全监控系统。学生通过实际操作学习,能够体验矿井自动化生产全过程的各个环节,掌握矿井综合自动化相关基本的理论,能够基本满足学生进行模拟化的矿井生产运行过程的监控与管理。

1 系统的总体设计

围绕实现矿井综合自动化教学模拟系统的目标,结合矿井生产自动化的工作过程,构建矿井综合自动化教学模拟系统模型。系统网络拓扑图如图1所示。

根据矿井综合自动化系统运行工作过程的分析,为适合矿井综合自动化教学内容,系统主要设计了四个子系统,即电力监控系统、工业电视系统、皮带运输系统、安全监控系统。

2 综合自动化系统软件平台

综合自动化系统平台将各子系统监控数据运用统一的通信协议格式,多种接口方式,采集、处理、汇总,构成统一的数据存取模式,对监控数据采用组态方法,为矿井生产调度用户创建形象、直观的生产动态监视画面,实时显示矿井生产工况,同时支持数据 WEB 方式浏览,通过网络方便矿生产职能部门随时掌握矿井生产动态和安全状况。

系统能实现的功能:信息的综合功能、WEB 浏览功能、权限管理、实时报警故障记录、完整的事件记录、扩展功能、系统安全性、故障报警分析统计、综合查询、历史曲线、故障报警分析。

系统的操作是在I/O服务器、WEB服务器、操作站主机上实现操作的。系统示意图如图2所示。

3 综合自动化网络系统

综合自动化网络是整个矿井安全和生产自动化实现的保障,要求有很高的可靠性和冗余特性,因此综合自动化网络都采用冗余结构,综合自动化网络的一般有现场总线方式和工业以太网方式两种。

工业现场总线是一种专门用于工业监测与控制的网络,其实时性强,安全可靠,传输速率和开放性比普通的串行通讯要高。不足之处是不能实现三网合一(数字、音频、视频的三网),数据传输量有限,不适用于大规模的复杂网络。

工业以太网传输平台的特点是能很好的满足上述对传输网络平台的要求,1000M工业以太环网同时能实现数字、音频、视频的三网合一,真正实现综合业务传输。同时采用高可靠性工业以太网协议,可满足控制网实时性的要求。

综合自动化的目标是建设成生产过程高度智能化的自动化控制系统,因此,对数据传输的要求非常高,故采用1000M工业以太网络作为构建综合自动化的高速网络平台。

综合自动化网络平台包括井下网络和井上网络两部分,通过工业以太网交换设备和光缆构成一个井上井下的光纤信息高速通道。地面交换机通过地面机房调度室的核心交换机,连接至集控中心以太网。如图3所示。

4 矿井综合自动化系统开发的原则和要求

在进行系统开发时候,为了培养学生应付未来环境的变化,在继承现有矿井自动化教学模拟系统的优点的基础上,应尽量采取大而全的原则,并从下面两点开发与设计:1) 体现矿井综合自动化的特性。2) 体现矿井综合自动化系统的功能。

矿井综合自动化系统的主要性能要求:先进性、成熟性、可靠性、安全性、实时性、易操作性、开放性、可扩展性、实用性。

矿井监控系统除了应满足性能要求外,还应满足下列系统通用要求:1) 系统应具有模拟量、开关量和累计量监测功能。2) 系统应具有声光报警、模拟量和开关量手动与自动控制功能。3) 系统应具有备用电源。当电网停电后,系统应能对主要监控量继续监控、继续监控时间应不小于2小时。4) 系统应具有自检功能。当系统中传感器、分站、主站、传输电缆等设备发生故障时,报警并记录故障时间,故障设备,以供查询及打印。5) 系统主机应双机备份,并具有手动切换功能(自动切换功能可选)。当工作主机发生故障时,备份主机投入工作,保证系统的正常工作。6) 系统应具有实时存盘功能。

5 电力监控系统设计

电力监控系统包括井下电力监控系统和地面电力监控系统两部分。

井下电力监控系统通过隔爆开关和磁力启动器配置的综合保护器,把所有的电力参数和状态信息通过串口服务器转换成RJ45信号,经由西门子交换机传输到集控中心,实现远程电力监控。

地面电力监控系统主要通过一个电量采集模块将开关柜的参数信息同用串口服务器转换成RJ45信号,经由西门子交换机传输到集控中心,实现远程电力监测。

6 工业电视系统设计

工业电视系统要求将井下各个监测点,如井下各部胶带机头、机尾、转载点、行人车场、无人职守变电所、地面工业区的要害部位、生产场地等进行图像监视,再通过传输线,进入视频服务器进行图像处理与录像,在调度台显示各个被监测点的实时情况,同时通过图形控制器,在调度台的拼接大屏幕上显示各个重要的监测点或计算机图像,从而进行有针对性的显示与控制,为生产调度指挥提供方便。

系统通过两台网络摄像机对1#皮带机和2#皮带机进行监控,然后分别在2个监视器和监控室液晶大屏幕上显示。

7 皮带运输系统

皮带运输系统系统主要模拟矿井煤矿运输现场:通过上位机来控制两天皮带机(1#皮带,2#皮带),2个给煤机(1#给煤机,2#给煤机)的演示运行。系统装置示意图如图4所示。

皮带运输系统的功能主要有:皮带运行情况和数据的实时显示,皮带开停的控制,各种保护的控制,各种异常情况的报警 (图形显示、语音),数据的历史和实时显示,皮带、给煤机每日开停时刻的查询、显示等。

皮带保护和检测主要有1) 堆煤保护,2) 低速打滑保护,3) 跑偏保护,4) 烟雾保护,5) 超温洒水保护,6) 煤位连续测量,7) 电流、电压和功率检测。

皮带运输控制装置的核心采用德国SIEMENS公司生产的S7―300可编程控制器,适用于各行各业各种场所的监测及自动化控制。控制装置具有输入/输出点数扩展,根据现场不同的控制对象及控制要求,选用不同的模块进行组合,从而完成对被控设备的逻辑控制,自动调节控制,加/减计数,脉冲输出,脉宽调制输出等功能,实现不同的控制要求。在独立运行时,完成单机自动化控制,或组网运行,构成系统实现主/从站的监控,完成复杂的控制功能。因它有很强的可靠性、强大的通讯能力和适时特性,所以具有极高的性能/价格比。通过该装置可以实现输送机的就地控制和远程控制两种控制方式。采用就地控制方式时,通过就地开停控制器的指令输入,自动启动或停止各台电机。采用远程自动控制方式时通过传输线路接收控制中心的控制指令,自动启动或停止各台电机。

皮带运输机组态控制界面设计采用MCGS全中文工业自动化控制组态软件(以下简称MCGS工控组态软件或MCGS)。

MCGS工控组态软件是一套32位工控组态软件,可稳定运行于Windows95/98/NT/2000/Me操作系统,集动画显示、流程控制、数据采集、设备控制与输出、网络数据传输、双机热备、工程报表、历史数据与曲线等诸多强大功能于一身,并支持国内外众多数据采集与输出设备,广泛应用于石油、电力、化工、钢铁、矿山、冶金、机械、纺织、航天、建筑、材料、制冷、交通、通讯、食品、制造与加工业、水处理、环保、智能楼宇、实验室等多种工程领域。

MCGS组态软件所建立的工程由主控窗口、设备窗口、用户窗口、实时数据库和运行策略五部分构成,每一部分分别进行组态操作,完成不同的工作,具有不同的特性。

皮带控制系统工况图画面如图5所示,工况图画面主要由1#皮带机,2#皮带机,1#给煤机,2#给煤机,1#煤仓,2#煤仓,3#煤仓,摄像头1,摄像头2,各个传感器组成。

8 安全监控系统

安全监控系统的主要用途是为能满足大、中、小型煤矿在安全、生产监测监控、生产指挥调度和综合信息管理等各方面的要求,提供先进、可靠的技术和设备。该系统主要由井上地面中心站及配套产品和井下工作站及配套产品两大部分组成,井上地面设备安装在地面安全场所;井下设备为爆炸性气体环境用电气设备,安装在煤矿井下具有煤尘、瓦斯的爆炸性气体环境中,如图6所示。

安全监控系统主要用来监测甲烷浓度、一氧化碳浓度、二氧化碳浓度、氧气浓度、风速、负压、湿度、温度等,并实现甲烷超限声光报警、断电和甲烷风电闭锁控制等。

9 结束语

通过对矿井综合自动化系统构成的分析,提出矿井综合自动化教学模拟系统的开发原则和要求,在系统分析基础上,构建矿井综合自动化教学模拟系统的总体结构以及子系统功能模块,实现矿井综合自动化在教学中用于模拟实训的要求,以生产过程为实训项目,突出实训主题,为学生提供一个交互、实用的矿井综合自动化模拟实践环境,增强参与实践角色之间的互动性,使矿井综合自动化教学模拟系统更接近矿井综合自动化的实际工作过程,使使用者模拟矿井生产流程,通过实训设备自主完成生产监控操作,全面体验井下生产和井上监控的过程,并且可以解决学生到煤矿井下实习,安全不能有效保障的问题,可以完成电气自动化专业学生矿井综合自动化各个组成系统的训练,并且能够进行综合实训,顶岗实习和毕业设计,实现实训与工作岗位零距离对接,为学生就业打下良好的基础。

参考文献:

[1] 田淑珍.可编程控制器原理及应用[M].北京:机械工业出版社,2005.

[2] 孙继平.煤矿安全规程[M].北京:煤炭工业出版社,2001.

[3] 孙继平.矿井监测与控制[M].北京:北京工业大学出版社,1990.

篇7

关键词：煤矿 综合自动化 技术

1、引言

煤矿监控系统的应用，在国外始于70年代中期，最具代表性的系统是英国的MINOS系统。最初它被应用于胶带运输线的集中控制，进一步发展到井下环境监测。我国的煤矿监控系统是在1973年开始立项研究。上世纪80年代初，煤炭部决定引进国外的煤矿监控系统。并成立了煤炭部监控技术专家引进设备工作组，负责收集分析国外技术资料并向煤炭部领导汇报，与国外厂商进行技术谈判、考察并写出技术总结报告，参加引进系统的贸易谈判。这是我国改革开放后的首次煤矿监控引进工作，分别从英国、德国、美国引进三种共五套煤矿监控系统。这次引进国外煤矿监控系统的工作，不仅仅是用国外先进设备装备了我国部分重点矿井，更重要的是开阔了我们的眼界，有力地推动了我国煤矿监控技术的发展。在开始引进先进装备的同时，煤炭部启动了自主开发煤矿监控系统的项目。进入上世纪90年代后期，研发出KJ12A型煤矿监控，在PC机的DOS系统上实现了实时控制。同时，随着煤矿监控系统的不断推广应用，迫切需要统一的技术标准。1987年煤炭部委托常州自动化研究所，负责起草并于1990年正式了《煤矿监控系统总体设计规范》，该规范统一了煤矿监控系统的信号制式、系统结构、基本功能要求和性能考核项目，是我国煤矿监控系统发展进程中具有里程碑意义的技术文件。进入21世纪以来，随着我国经济的不断发展，各行各业都取得了长足的进步，在关键技术领域内取得了令世人瞩目的好成绩。煤矿产业是我国能源产业的重要组成部分，将当下最先进的技术应用到煤矿工业具有重大的现实意义，也是当前我国煤矿工业迅速发展的必然要求。另外一方面，随着我国计算机技术、自动化技术的不断发展，我国煤炭产业中自动化设备越来越多，当下最先进的自动化技术也被不断应用到煤矿产业中。本文中，将结合实际，就我国煤矿综合自动化发展现状这一重要议题展开讨论，重点分析煤矿综合自动化进程。

2、煤矿综合自动化应用实践

（1）国外率先研制出分布式微处理机为基础的煤矿综合监控系统，其中最有代表性的产品是美国MSA公司的DSA～30系统。国内最早实施煤矿综合自动化系统是基于Con2trolNet工业总线的平台，神华集团大柳塔没矿和兖矿集团三号井分别是平硐和井工开采的例子。系统能较好地实现各种监测监控系统的接入，但由于速率和传输机制的原因，不能实现三网合一。我国从70年代开始引进安全生产监控系统，同时也引进了其制造技术，经过几十年的发展目前已有几十个单位生产煤矿监控系统。其中绝大多数采用多级分布式系统，就其系统结构与计算机管理方面而言已达到了80年代中期世界先进水平。目前，全国绝大多数煤矿装备了监测监控系统。此外瓦斯遥测、断电仪、风电闭锁装置及瓦斯报警矿灯得到迅速推广，安全监控得到了很好的普及。进入21世纪初，以神东公司大柳塔为代表的矿井综合子自动化装备开始投入运营。矿井分别于2000年11月，2001年6月完成大柳塔井和活鸡兔井综合自动化改造，通过采用网络化的现场工业总线，在全矿建立起工业控制系统和和管理信息系统，将高科技、信息技术首次引入煤炭生产系统。实现收据采集离散化、设备控制分布式智能化、生产管理信息化、办公管理自动化。具体的说，通过自动化改造，大柳塔煤矿生产系统当中的主运输、供水、排水、通风、供电均实现无人值守，生产数据以及各系统的设备运行状态、工况参数实现数字化传送，在调度集控室以及矿领导和部门的计算机上可以直观的了解到所有数据。调度集控室只有一名操作员便可对全矿进行生产协调指挥，对供电、主运输等系统进行操作控制。随着矿井综合自动化装备在特大型矿井投入运营使用，2004年，以龙口矿业集团北皂矿为代表的基于防爆工业以太网的煤矿综合自动化与信息化系统开始在煤矿应用。龙口矿业700万元建立煤矿综合自动化系统，该系统在国内煤矿井下首次采用了环形的光纤工业以太网技术，故障后系统能自动复位，恢复时间小于300ms，而以前采用的非环形工业以太网技术或现场总线技术，系统故障后需人工维修，回复时间一般在半小时以上，因此，该系统可靠性提高了100倍以上；首次在国内煤矿井下应用防爆工业以太环网+现场总线的集成模式，可扩展性及灵活性强；首次在国内防爆工业以太网中采用了QOS传输机制，确保了重要等级数据的实时通信和宽带保证。这些新技术、新工艺、新设备在煤炭行业的应用，带来煤矿全新管理模式，为煤炭工业跨越式发展奠定了坚实的基础。

（2）矿山固定设备时较好实现综合自动化的矿山大型固定设备，国外从60年代起开始发展SCR-D直流提升机。瑞典、德国等先进国家90%上的提升机采用SCR-D系统。80年代以来，交-交变频同步拖动调速系统得到迅速发展。专家认为他是提升机拖动的方向。先进采煤国提升机电控系统已普遍采用（PLC），有PLC实现工艺控制、安全回路、监视回路、行程控制、刹车控制和井筒信号系统等等，实现了数字控制，并已形成标准产品在提升机安全保护方面已实现微机控制的保护系统，所有安全部件都采用双线线路，安全监视回路采用冗余技术，确保提升机的安全运行全数字化控制调节和监视系统的提升机已成为发展的必然趋势。风机、水泵、压风机的自动控制在我国起步较晚，但进入21世纪，随着科学技术的巨大发展，煤炭工业出现前所未有的发展潜力，矿山大型固定设备综合自动化开始尝试推广与应用；特别井下供电系统及主排水泵自动化在国有大型煤炭企业得到较好地实施与运用，也印证了矿井综合自动化成为今后一个发展的方向。

（3）机电一体化目前世界发达国家已综合利用先进的机电一体化技术使产品实现自动化、数字化、智能化、实现产品更新换代，在性能和功能方面达到质的飞跃，对提高企业的经济，社会效益产生巨大影响。在这方面的典型产品有：高产高效自动化综合采煤设备、内装式交―交变频同步绞车、煤矿机器人等等。煤矿机电一体化的发展战略应贯彻科技先导、优化组合、以用重点的方针、以检测传感技术、信息处理技术、自动控制技术、系统总体技术为先导，进行技术优化和组织优化，当前应抓好煤矿急需解决的安全及提高产量为出发点和归宿；例如抓好综采设备、矿井提升机、矿用机器人等机电一体化产品的研究和开发。

3、结语

随着科学技术的进步，煤炭工业的快速发展，建设现代化矿区，构建数字化矿山，已成为煤矿综合自动化系统在煤矿应用又一制高点。构建数字矿山需要在企业高速网络环境下建立一套集矿井基础数据（空间、属性）实时有效采集、准确传输、存储管理、科学分析、可视化表现、自动化控制、智能化预警和信息反馈的矿井综合自动化安全生产系统。需要建立以矿山监控数据、空间数据为基础，以矿用对象库为核心的统一的数字矿山基础信息平台，构建煤矿按生产系统划分主题的具有完整内涵的煤矿数据仓库。

我国的煤矿综合自动化和信息化建设起步虽然较晚，但近几年来，得到了国家行业主管部门、相关高校院所和煤炭企业的高度重视，在研究和应用方面取得了一定成效，与世界先进采煤国家的差距正在缩小。但总体上来看，目前在矿井综合自动化建设方面，任然存在以下问题：（1）缺乏成熟、规范化矿井综合自动化及信息化建设实施理论、模式及标准，缺乏科学、规范的指导意见，存在着统筹规划不到位、程序不够规范、重复投资等问题；（2）国产的自动化监控系统和国外先进技术相比，最大的差距在于缺少故障诊断功能和技术，综合预警功能弱；（3）现有的煤矿井下信息传输基本以有线为主，存在监控盲区，无线网络应用还存在一些问题，不能实现矿井全覆盖监控；为全面推动、指导和规范煤矿矿井综合自动化建设，实现科学定位，合理确定需求，建设规范有序，确保矿井综合自动化建设质量和水平，制定煤矿综合自动化系统指导意见，建设煤矿综合自动化系统示范工程，对于煤矿综合自动化、信息化的发展具有重要意义。

参考文献

[1]郭江涛.煤矿综合自动化监控与数字化矿山建设[J].大众科技，2009，10：94-95.

[2]李秀.我国煤矿自动化发展现状与应对途径[J].科技资讯，2012.

[3]于静.浅议未来煤矿自动化发展趋势[J].中国科技博览，2011.

篇8

关键词：火电厂；综合自动化；DCS散控制系统

1火电自动化存在的问题

（1）我国大型火力发电机组的计算机控制规模随着不同时期、不同条件下兴建的机组有较大差异。

（2）火电厂当前处于运行中的计算机控制系统大多停留在代替常规仪表的水平上.调节回路、连锁保护等的设计和实施大都按传统的观念进行.控剖规律仍然以常规的PlD控制算法为主，而对于大型火力发电机组这种具有非线性、时变性、大滞后、多变量耦合，不可预测大扰动等特点的复杂控制对象和生产过程，采用必要的先进控制策略和方法甚少。

（3）许多电厂的自动化系统仍以单元机组为单位，构成自成体系的计算机控制系统。在电厂中形成了若干相对独立、封闭的自动化“孤岛”，而这些“孤岛”又随自动化设备的选型与配置不同，在结构、功能、特点、技术手段、技术性能、规范等方面都有所不同，存在着互连和互操作的同题.严重阻碍了电厂机组及其自动化系统的综合、统一和协调。

（4）绝大多数计算机系统在电厂中尚处于生产过程控制和操作管理层次的应用.多台机组以至于全厂的生产、管理、决策综合自动化系统在国内实为少见.即落后于信息社会发展的管理手段和方法普遍存在，制约了企业运作效率的提高和全厂总体优化生产的实现，影响了电厂经济效益和社会效益的进一步提高。

（5）国内现有的大多敷自动化系统，其功能还不够全面，尚不具备现代化生产所需的生产设备故障诊断、寿命分析、能源综合管理、全面技术监督、生产计划和谰度、运行优化、专家决策，火电厂在电网中和承担的自动计费、自动发电控制、自动电压无功控制等功能，可以说，火电厂的自动化还比较单一，它的自动化系统所承担的任务还十分有限。

（6）针对当前火电厂自动化自动化综合程度和管理手段与生产发展不能适应的局面，充分运用现代科学方法和先进技术，研究开发功能强、可靠性高、开放性好，适合我国国情的全电厂综合自动化系统，有着十分重要的现实意义。

2综合自动化系统应具备的基本功能

火电厂综台自动化系统的目标是充分发挥火电机组运行潜力，降低生产成本，保证生产过程的安全性与经济性.并提高整个企业的工作效率、管理决策水平改善工作手段和工作环境，为火电厂创造直接的经济效益和明显的社会效益。因此火电厂综台自动化系统用包括以下功能：

（1）系统自动化向用户提供丰富实用的服务信息.也可向上级网络及有关领导和部门提供实时信息。

（2）控制功能：根据火电机组的特性，实现设备状态、生产过程的智能控制和优化控制等功能。

（3）生产管理功能：能共享实时监测系统的大量信息，实现生产计划、调度、运行、评估等信息的管理。

（4）能源管理功能实现燃料的消耗储备、品质管理.以及厂用电优化，能提供收集有盖能源项目的管理，实现生产的节能降耗。

（5）设备管理功能：对设蔷的运行状态、缺陷、故障、市场价格、备件更换等进行会面的管理.保证企业安全生产，有利于生产的稳定发展。

（6）综合管理和决策功能：实现各管理功能的综合.分析管理中的技术数据全面地掌握电厂各环节、各部门的运转现状.统筹组织和安排生产.对生产作出合理、优化的决策。

（7）其它功能：实现企业财务管理、科技管理、资产管理、后勤管理等的计算机系统.并通过开放的网络将这些数据连入综台自动化系统。

3火电厂Dcs的应用

现代大型火力发电机组均采用DCS散控制系统实现机组的自动检测、保护、控制、调节等功能.以保证机组安全、经济运行。我国火力发电厂应用Dcs从1985年开始提上议事日程，到目前，采用DCS并投入使用的电厂非常普遍，采用的Dcs品种有十几种。

发电厂综合自动化系统按分层（级）分布式多CPU的体系结构设计，每一层完成不同的功能，每一层由不同的设备或不同的子系统组成。 整个系统的二次设备可分为二层，即站控层、单元层（现场保护测控层）。现场保护测控层主要包括：各发电机组子系统和公共端子系统。由于发电厂里各个保护装置设备新旧交错，自动化程度高低不同，有些保护装置不具备CAN接口，而只具有RS485、RS232 接口。这时就必须在各监控保护单元中设置CAN/RS485转换卡和CAN/RS232转换卡。

Dcs在火电厂的早期应用，由于受结构，功能、技术条件、性能、价格以及应用环境等各方面因素的影响和制约，仅仅应用于火力发电机组的主要生产过程的自动控制和机组运行、操作管理等方面。很多DCS仍以机组为单位，构成自成体系的计算机控制系统，形成了若干相对独立，信息封闭的自动化“孤岛”，各Dcs又因为生产厂家的不同而在硬件、软件方面存在着极大的差异。Dcs的功能相对来讲，还比较单一，其构成的自动化系统所承担的任务还十分有限。

随着国隶对电力体制改革的深入，网厂分开，火力发电厂转变成纯粹的能源商品（电力）的生产者。火电厂面对激烈的市场竞争和来自环境保护方面的压力，以及大电网现代化调度运行的要求和保障生产体系安全，经济运行的客观需求，迫切需要对生产过程的物资流、管理过程的信息流、决策过程的决策流进行全面有效的控制和协调，实现集过程控制、信息管理、生产决策为一体的综合自动化，以达到降低能耗、节约单位成本、提高经济效益的目的。为了保护投资和节约成本，在传统的Dcs的基础上进行硬件和软件的扩充、更换或改进，实现火电厂的综合自动化.是一条相对简单而有效的途径。近年来，IT技术的高速发展推动了相关行业的发展，同样也促进了Dcs的完善。

未来Dcs的发展将集中在以下几个方面。

a）增强Dcs平台软件和应用软件的通用性，使得^机界面更加友好，方便运行人员和工程师对系统的操作维护，改善软件可操作性，易于对运行人员进行培训。

b）Dcs的通信网络趋于完全开放，支持标准通用的阿培协议，信息传递将更方便、快捷，信息更容易获取，并运用网络通信技术实现主、辅机等重要设备的远程在线维护和故障诊断。

c）通过“控制再分散”技术，进一步降低Dcs的集成度和危险度，提高控制系统整体的安全性和稳定性。

d）增强各控制模板的兼容性，开放接口协议，提高模板的互换性和芯片、板件通用性。

e）与MIS（管理信息系统）、ERP（企业资源计划）、Fieldbus（现场总线）等比较成熟的系统

结台，开放数据格式，共享各自的信息。

篇9

【关键词】煤矿；监控系统；数字化矿山；综合自动化

1.黄玉川煤矿综合自动化的总体目标和设计原则

在保证安全的前提下，煤矿综合自动化建设的目标确定如下：

①综合自动化系统由地面生产指挥中心、信息管理中心、井上工业以太网、井下以太网和设备控制层组成。综合自动化控制网按区域、节点数量、规模划分为3个子环网，即井下子环网、地面子环网。采用1000M的工业环网的架构。三个子环网通过地面调度指挥中心的中心交换机进行汇聚，并通过中心交换机实现不同的环间的数据通信。中心交换机选用两台模块化、多端口、高性能的中心交换机与井上、井下子环网连接，实现网络冗余。

②在实现对矿井生产设备的集中监控的同时，建设一套包括：井下无线通信、矿井人员管理系统、矿井安全生产综合管理三维可视化信息系统、矿井安全监测监控系统、工业电视及大屏幕信息显示系统和企业经营管理系统在内的煤矿生产、安全、经营综合自动化办公平台，实现整个矿井的生产信息、管理信息的集成化管理，构成“数字化”矿山的基本框架。使整个系统配置合理，信息共享，提高指挥效率和生产率。

③在实现设备层、控制层全面自动化的基础上，提高信息层的技术含量。通过引用、开发及实施具有现代生产管理思想的软件系统，使综合自动化系统能发挥更大的整体效益。

2.综合自动化系统主要内容

煤矿综合自动化控制系统为实时监控网络结构，具有完善的生产监控管理能力。它主要由以下系统组成：

⑴生产指挥中心：配置最先进的大屏幕拼接显示系统，实现生产调度和安全监测的集中管理。

⑵井上电力监控系统：地面变电所采用微机综合自动化系统、具有快速、完善、可靠的自动保护。在控制室内实现对地面变电所的“三遥”(遥测，遥信，遥控)控制。在生产指挥中心可对全矿地面变电所进行检测及遥控分合闸，实现无人值守。

⑶井下电力监控系统：具有快速、完善、可靠的自动保护。在控制室内实现对井下变电所的"三遥"控制。在生产指挥中心可对全矿井下变电所进行检测及遥控分合闸，断线自动检测与工作站智能综合选漏，实现无人值守。

⑷主运输及井下带式输送机监控系统：输送机的控制系统通过PLC联入控制网，在设备闭锁状态下，所有的运输设备开、停及配仓、倒仓等操作均在指挥中心进行，不再设现场固定岗位。系统内各胶带机正常运行工况的监视、异常工况的报警和紧急事故处理、运煤量、耗电量的计量与记录等。

⑸主通风机监控系统：主通风机可实现授权遥控、现场集中、就地手动三种控制方式，能自动切换风机，自动反风，实现少人值守。在控制室内实现对主扇风机和辅机的"三遥"控制，甲烷、风量、负压等参数的实时监测。

⑹井下排水监控系统：采用液位计、压力计、流量计、电控阀等，实现井下排水自动化，实现无人值守。实现主排水泵按水位自动启停，按水位变化率增加排水泵的运行台数。在控制室内可实现对排水系统的运行监测与远程控制。

⑺工业电视系统：为能实时、直观地了解矿井各主要环节的生产、运行情况，便于调度，设置一套矿井工业电视系统，采用模拟传输，工业电视墙设在矿井生产指挥中心，由4×3台29″电视监视器组成，可通过电视墙对井下重要的生产和运输系统进行实时监视、及时调度。通过监控系统以太网可实现远程实时监视和控制，满足单路、多路录像文件的检索查询及传输。

⑻综采工作面生产监测、监控系统：通过接口设备将采煤机及液压支架等的数据通过井下工业以太网上传，可在生产指挥中心实时监测工作面采煤机、液压支架等设备的现场运行情况。在控制室内实现对单机设备的工况检测和故障在线诊断。

⑼掘进工作面监测、监控系统：利用总线信息网络监控技术，实现掘进切割与支护的协调作业，监视掘进后的配套运输和掘进头的通风环境。

（10）选煤厂集控系统：通过工业以态网与选煤厂集中控制系统连接，能实现在矿井调度监控中心，对整个选煤厂的生产系统、装车站的集中监测监控。在控制室内实现正常运行工况的监视；异常工况的报警和紧急事故处理；用户、煤质、煤量的统计记录。

（11）其他生产辅助系统，如矿压检测，井巷测绘，水文地质观测等等。

3.综合自动化控制系统方案与网络结构

煤矿的综合自动化控制系统，采用Ethernet/IP工业网络，实现煤炭生产采掘运的综合调度和生产过程自动化。

煤矿综合自动化系统所需覆盖的范围广、规模大、控制距离长、涉及工艺多、信息量大，点对点控制无法实现现场的实际要求，为了最大限度的保证系统的可靠性和实时性，就必须采用多级异构网络结构，并保证异构网络之间的互联互通。

CIMAS的体系结构一般分为三级：管理层，控制层和设备层。第一层由管理计算机，管理信息系统、生产自动化系统、办公自动化系统、决策支持系统等构成，对生产经营进行综合管理和调度；第二层由监控计算机、工程师站、操作员站等构成，完成对生产过程的监视、控制策略的实现等；第三层包括控制器、各种传感器和执行机构等，对现场设备进行调节、控制等，完成对数据的采集和信息的传递。

设备层：主要采用现场总线方式将现场设备、传感器、变送器、开关、显示屏和操作终端与PLC连接，以快速、稳定的与控制层实时交换数据。

控制层：建立一条贯穿于井上、井下的高速以太冗余环网，将各子系统的主机作为工业控制环网的一个节点，把各现场子系统整合于基于TCP/IP的以太网中。通过OPC、DDE、数据库共享、FTP文件上传等软件接口完成各子系统的信息整合，达到在地面调度中心对全矿生产及相关环节的集中监控，从而实现包括作业计划，生产调度，资源调度，产能优化，质量管理等各项功能。并与上层矿级管理系统（信息层）进行信息交换，实现矿井的管控一体化。

管理层：即矿级管理系统。基于工业以太网，以TCP/IP为协议平台，利用现代IT技术实现更强大的工业控制网络数据管理、Internet接入、远程数据访问及无线网络接入等服务和功能，将信息管理和上层决策管理实现无缝连接，实现更强大的安全生产三维可视化，安全生产调度，人力资源劳动工资管理，物资供应管理，机电设备管理，经营决策，OA办公自动化据管理，更好地实现控制与管理一体化和信息，消除了以往煤炭管理、生产中“信息孤岛”。

4.结束语

煤矿综合自动化监控系统平台，实现了矿井生产调度的统一管理，同时为自然灾害的有效预防、抢险救灾的统一调度指挥、远程管理监测提供了有力的支持工具，对于矿井提高生产产量、减少生产事故、安全生产提供了有力保障。

参考文献

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用电系统是电厂发电中的重要组成部分，使发电机能有足够的电源保证。其中，电厂用电系统的安全、稳定、可靠是十分重要的因素，能够保证用电系统性能的有效发挥。电厂电气综合自动化技术是基于电厂的安全、稳定、可靠要求，是保证电厂正常运行的重要技术力量。电厂电气综合自动化技术通过对电厂用电系统的实时数据收集，对设备状态情况进行分析，在实时监视状态下实现电气系统的控制和管理。在不断改进和发展电气综合自动化技术时，该技术具有越来越广的应用空间。根据近年来电厂电气综合自动化技术的发展，我们可以预见该技术的发展方向是：向更为先进的控制技术、提高用电系统工作的质量和效率、降低能耗、环保节能、成本的进一步降低、优化、协调电厂的设备技术等方面。本文一方面回顾近年来电厂电气综合自动化技术的发展程度和发展水平，另一面来展示该技术发展的成果。

2. 电厂电气系统的监控设备

电气系统的监控区域的控制特点。以电气设备的数量和布置情况而言，电厂电气系统的各设备的分布较于分散，配电室和控制室的设备元件多，具有控制难度大、检修难度大。电气设备在操作频率相对较低的情况下，许多设备在较长的时间内操作次数很少。且其可靠程度要求高，设备运行速度较快。总之，电气综合自动化技术包括了各组成结构、保证可靠性的要求、保证正常的系统启动和关闭功能和运行状态，对急需维修的运行状态有预警，能应急的分析和处理各种系统内部问题，指导检修和维护工作。

3．电厂电气综合自动化技术的现状分析

自20世纪90年代起，我国确定火电厂电气系统使用接入dcs系统的计算机控制，由人工监控到计算机自动化的监控的过渡，这就是电厂电气综合自动化技术的开端。接入dcs系统的电厂系统设备，具有广阔的发展空间，研究方案、成果也较多。其中分为集中式和分层式的两种不同技术实现方式。集中式是通过硬接线方式，模拟电气量和开关量信号，并通过硬接线电缆各自分别接入dcs系统的输入、输出通道。分层式则是采用数字通信的总线技术，在dcs系统内接入各微机型智能保护测控装置来实现，这种方法是电厂电气综合自动化技术发展的总趋势，设备都采用分层式的实现方式，因其真正实现了电气系统监控自动化的功能。下面分别对集中式设计电气自动化方式与分层式自动化设计方式作个阐述。

3.1集中式电气自动化设计分析。集中式是通过硬接线的方式，相对较为传统、落后。通过转化了强电信号为弱电信号，在空接点和直流信号下，模拟电气量和开关量在硬接线电缆下，与dsc系统的输入、输出设备相连接，由此可发挥dcs系统监控电气设备的功能。dcs系统的输入、输出设备的连接又可分为两种方式，即直接接入方式和远程接入方式。直接接入方式通过电缆连接电子间集中阻屏，远程接入方式则通过现场设远程采集柜实现数据集中处和设备相距较远情况下的连接，dcs控制系统的连接是在通信方式下完成。也就是，直接接入方式、远程接入方式是两种在本质上没有区别的连接方式。

3.2集中式的特点。电气量的的采集集中组屏，易于管理，设备运行环境好，硬接线方式简易，响应速度快等。但同时也有不完善的地方，由于通过电缆硬接线连接，电缆使用量较大，所占空间较大，长电缆容易相互干扰、电能损耗量大，又影响dcs系统的稳定性、可靠性。dcs系统的费用高，投资成本高，限制了接入dcs系统的设备数量，仅有几个重要的设备是连接dcs系统，而其他设备没能实现自动化，实际电厂内电气综合自动化的水平较低。再加上所有信息采集量都基于dcs系统下进行处理，工作量大会影响系统的风险系数，系统使用的可靠程度也随之降低。并且，dcs系统的调试环节靠后，而根据集中式的技术实现方式，难以满足倒送厂用电要求。缺少电气监控的主设备系统，稍微复杂的电气系统运行的管理较难把握，综合自动化监控技术尚未达到。

3.3分层式电气自动化设计分析。电气综合自动化技术的分层式技术使用，由3层组成，分别是站级监控层、通信层、间隔层。其中，站级监控层则是在通信技术，实现对间隔层的数据管理及信息交换。信管理机、光纤或电缆网络构成网络层，在现场总线技术下实现了各种功能，如数据汇总、规约转换、转送数据及传控制命令等。终端保护测控单元组成间隔层，设计时使用电气一次回路或电气间隔方法完成，在各个开关柜或其他一次设备附近分布安装各测控单元和保护单元。

3.4分层式技术的特点。就地安装间隔层测控终端，在较少的占地面上，提高各装置的独立性、灵活性、可靠性。交流采样的方式得到的模拟量数据，节约电缆使用，从而减少了成本支出。又由于分层技术较好的抗干扰能力，使得采集数据的精确性上升。这样，有较广的空间采集更多数据，监测的分析数据较为完善，远距离修改保护定值和复归信号得以实现，检修维护工作较为简单。分层式技术在原有的基础

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上，具有较为广阔的发展空间，体现在对系统的扩展和维护上。依据分层式技术特点，单个故障不影响周边设备的运行，维修成本降低。电气监控主站的设立，能独立的进行调试和投运工作，就能实现倒送电，同时还具备其他的有利条件，提高了系统的监测规模和水平。