Riyear-PowerNet配电监控系统在矿山中的设计及应用

高 振，肖 华，钱大伟

1.山东安信机械制造有限公司，山东泰安 271619

2.肥城矿业集团公司电力公司，山东泰安 271608

1 概述

山东安信机械制造有限公司结合常熟开关制造有限公司产品针对肥城矿业集团有限责任公司白庄煤矿的供电系统设计了Riyear-PowerNet 配电监控系统。该系统是以现场总线技术为基础，配合各种可通信智能配电元件，将现场的低压配电系统和计算机网络紧密结合，集遥测、遥信、遥控、遥调等功能于一体，大大提高了配电系统的智能化水平，是老式传统配电系统的理想升级替代解决方案。

2 方案设计

2.1 相关设备的选型设计

1）系统设备

系统采用常数开关制造有限公司生产的可通信塑壳及框架式断路器。2 个进线端各采用1 台CW2/H 可通信万能框架式断路器。其余出线端可通信设备均为CM2Z/T(带电操)塑壳式断路器。总计2 台CW2/H，22 台CM2Z/T。考虑到RS-485 总线的特点和数据采集的循环周期，把该系统分成2 个通信回路，2 条回路分别有13、11 台可通信设备。

2）控制电源和通信电源

控制电源和通信电源均从电源柜本身输出。考虑到电源柜可能停电的情况下，要始终保持可通信断路器的正常通信以及保证必要的相关功能，必须提供一组与主回路无关的辅助电源，所以本系统采用UPS 电源作为备用电源通过转换提供24V 稳压直流通信电源给CM2Z/T 塑壳式断路器。

3）通信线

柜内通信线采用4 芯屏蔽双绞软线缆，同时保证有一定的备用线路。通信线在柜内采用转接器进行连接，每面柜子中的通信线都汇总到转接器上，方便现场安装时柜子和柜子之间的连接。通信线的布线远离主供电回路，避免干扰，预留专用的与主回路隔离的小室进行布线。

4）通信线转接器

柜子与柜子的通信线之间采用通信转接器进行过渡，抽屉回路配备可靠的二次接插件对通信线和相关辅助电源进行过渡连接。

5）监控用工控机、PCI 串口卡

为可靠性考虑，采用RS-485 串口通信。监控采用工控机，确保24 小时开机的长时间稳定性。采用研华PCI 串口卡（4串口）1 块，从而连接2 个通信回路。

2.2 网络布线设计

低压侧进线采用智能型框架断路器CW2/H，具备四遥功能，可以将断路器的工作状态、各项参数传送给上位机，并且可以通过上位机命令来进行远程合分闸操作。低压侧出线采用CM2Z/T 也具备四遥功能，能通过上位机完全读取和控制该回路参数。

整个系统由一个上位机监控站通过RS-485 总线直接连接现场的开关设备。RS-485 每条通信总线的连接距离为1200 米，并且可以通过加装中继器延长通信距离。

Riyear-PowerNet 配电监控组态软件可为上层监控软件提供多种接口，实现系统间的互联互通功能：

1）提供标准OPC 服务器功能，其他监控软件如支持OPC客户端即可直接连接Riyear-PowerNet 配电监控组态软件，进行数据交换；

2）提供Modbus TCP 服务器功能，Riyear-PowerNet 配电监控组态软件能将变量发布到Modbus TCP 服务器中，其他监控软件可通过标准的Modbus TCP 数据规约进行数据交换；

3）Riyear-PowerNet 配电监控组态软件提供标准ODBC 数据库接口功能，可直接对本地、远程数据库进行访问和修改；

4）提供专用TCP 数据规约，其他系统可根据矿方需求内容进行数据的访问。

网络布线结构如下图所示：

2.3 监控系统项目表

其中研华原装工业计算机的具体配置如下：

3 实施效果

Riyear-PowerNet 配电监控系统在白庄煤矿实施并应用后，实现了以下的功能：

用户可以即时察看现场配电系统的各种运行状态和电气参数，数据实时更新；

可以在监控主机对现场的回路进行远程操作（可设置操作员权限）；

3）如果现场发生报警或者故障，系统可以通过多种方式（如图形闪烁、报警语音等）将当前状况和故障原因通知值班人员，帮助维修人员快速前往现场并排除故障；

4）系统可以对各种报警、故障以及操作进行记录，并可通过标准ODBC 接口存储到数据库中以便查阅。

白庄煤矿使用一年多以来，运行稳定，监控效果显著，受到了矿方和现场监控人员的一致肯定。该系统的设计并成功应用是煤矿配电监控领域中一个非常夺目的亮点。

[1]高钟毓.机电一体化系统设计.机械工业出版社，2000.

[2]宫淑贞，王冬青，徐世许.可编程控制器原理及应用.人民邮电出版社，2002.