摘要：長(zhǎng)期以來，煤礦生產(chǎn)管理中能耗管理相對(duì)廣泛，井下電氣設(shè)備在使用中缺乏統(tǒng)一管理，使能耗始終居高不下，不僅降低了礦井的綜合效益，而且在一定程度上威脅了礦井的生產(chǎn)安全。以此為出發(fā)點(diǎn)，研究分析了礦井電能管理系統(tǒng)的應(yīng)用。結(jié)合具體工程實(shí)際，在分析電能管理系統(tǒng)構(gòu)成的基礎(chǔ)上，逐一探索其關(guān)鍵技術(shù)和系統(tǒng)功能，總結(jié)分析其實(shí)際應(yīng)用效果，希望能為其他礦井類似工程的發(fā)展提供參考。

關(guān)鍵字：礦井；電力管理系統(tǒng)；上位機(jī)；能耗質(zhì)量

引言

 A礦山是2000年建成投產(chǎn)的現(xiàn)代礦山，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為2.50x106t/a。近年來，隨著礦井開采深度的不斷增加，回收作業(yè)條件不斷惡化，地下生產(chǎn)所需的各種電氣設(shè)備數(shù)量不斷增加，分布范圍不斷擴(kuò)大，大大增加了地下電能集中管理的難度。生產(chǎn)作業(yè)中經(jīng)常出現(xiàn)各種電氣故障，制約了礦井生產(chǎn)力。針對(duì)這類問題，A礦結(jié)合很多優(yōu)秀經(jīng)驗(yàn)，研究設(shè)計(jì)了一套應(yīng)用于地下的電能管理系統(tǒng)，以有效降低礦井運(yùn)行能耗，實(shí)現(xiàn)能源優(yōu)化管理。在提高礦井能耗質(zhì)量的同時(shí)，增強(qiáng)了對(duì)電能的監(jiān)控和控制。

一系統(tǒng)構(gòu)成分析

 本次設(shè)計(jì)的電能管理系統(tǒng)采用兩級(jí)網(wǎng)絡(luò)控制結(jié)構(gòu)，監(jiān)控中心PC機(jī)借助冗余工業(yè)以太網(wǎng)對(duì)井下作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)各設(shè)備進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控，同時(shí)借助現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)對(duì)各功能電表進(jìn)行集中監(jiān)控管理。整個(gè)系統(tǒng)的構(gòu)成大致可以分為兩個(gè)部分:硬件部分和軟件部分。

1硬件構(gòu)成

 系統(tǒng)硬件部分主要包括系統(tǒng)主機(jī)、交換機(jī)、隔爆和安全電能監(jiān)測(cè)和通信分站、隔爆智能電表等組成部分，如圖1所示。其中，隔爆和安全電能監(jiān)測(cè)和通信分站是硬件系統(tǒng)的核心組件，其組成部分包括光纖收發(fā)裝置和MCGS觸摸屏(TPC7062K)、多路串口通信服務(wù)裝置、RS232轉(zhuǎn)換裝置和可編程控制裝置（PLC）等[1-2]。

圖1系統(tǒng)構(gòu)成示意圖

2軟件構(gòu)成

 系統(tǒng)軟件部分利用MCGS組態(tài)軟件收集井下電能設(shè)備的能耗數(shù)據(jù)，通過分析判斷相關(guān)數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)相應(yīng)的電能使用數(shù)據(jù)，方便用戶實(shí)時(shí)查詢用電參數(shù)，查詢歷史用電參數(shù)和用電曲線。此外，通過對(duì)比分析監(jiān)控獲得的數(shù)據(jù)和預(yù)設(shè)的數(shù)據(jù)，軟件可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)異常，并及時(shí)發(fā)出預(yù)警信息，避免安全隱患對(duì)電能使用的不利影響，提高用電效率[3]。圖2是系統(tǒng)分界面的示意圖。

圖2系統(tǒng)分界面示意圖

二系統(tǒng)功能分析

 設(shè)計(jì)的電能管理系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)井下生產(chǎn)作業(yè)中電能使用的全過程管理，同時(shí)記錄各個(gè)作業(yè)環(huán)節(jié)和相應(yīng)電氣設(shè)備的電能能耗。此外，通過隔爆和本安電能監(jiān)測(cè)裝置與通信站的配合，可以構(gòu)建井下用電數(shù)據(jù)庫，綜合收集整理用電設(shè)備的能耗數(shù)據(jù)，使其成為對(duì)實(shí)際工作具有良好指導(dǎo)意義的信息。這樣不僅可以方便操作人員實(shí)時(shí)查詢各種用電設(shè)備的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)，還可以通過數(shù)據(jù)對(duì)比分析及時(shí)發(fā)現(xiàn)安全隱患，發(fā)出預(yù)警信息，避免故障。

三實(shí)踐分析

 自井下電能管理系統(tǒng)投入運(yùn)行以來，A礦直觀地觀察和了解了礦井生產(chǎn)作業(yè)中的電能及其消耗情況，顯著降低了各種電氣設(shè)備的電氣故障概率，大大節(jié)省了井下生產(chǎn)的人力物力，提高了能源利用效率，降低了運(yùn)行成本。根據(jù)過去礦井生產(chǎn)的電能消耗相關(guān)統(tǒng)計(jì)，電能管理系統(tǒng)投入運(yùn)行后，A礦每年節(jié)約電費(fèi)可超過100萬元，節(jié)約電能可超過2.0×106kW·h，與此同時(shí)，也在一定程度上降低了井下作業(yè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，顯著提高了綜合效益。

四安科瑞Acrel-3000WEB電能管理解決方案

1概述

 用戶端消耗整個(gè)電網(wǎng)80%的電能，用戶端智能用電管理對(duì)用戶的可靠性、安全性和節(jié)約用電具有重要意義。構(gòu)建智能用電服務(wù)體系，全面推廣用戶端智能儀器、智能用電管理終端等設(shè)備用電管理解決方案，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)與用戶的雙向良性互動(dòng)。用戶端急需解決的研究?jī)?nèi)容主要包括:先進(jìn)的計(jì)算、智能建筑、智能電器、增值服務(wù)、客戶用電管理系統(tǒng)、需求側(cè)管理等課題。安科瑞Acrel-3000WEB電能管理解決方案可以通過對(duì)用戶端用電情況進(jìn)行細(xì)致用，并對(duì)用電進(jìn)行細(xì)致用

2應(yīng)用場(chǎng)所

(1)辦公建筑

(2)商業(yè)建筑

(3)旅游建筑

(4)科教文衛(wèi)建筑

(5)通信建筑

(6)運(yùn)輸建筑

3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

4系統(tǒng)功能

 實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)人機(jī)界面友好，配電線路的運(yùn)行狀態(tài)以配電一次圖的形式直觀顯示，電壓、電流、功率、功率因數(shù)、電能等電參數(shù)信息實(shí)時(shí)監(jiān)控，各配電電路斷路器、隔離開關(guān)、地刀等電參數(shù)信息動(dòng)態(tài)監(jiān)控，以及相關(guān)故障、報(bào)警等信號(hào)。

(1)電能統(tǒng)計(jì)報(bào)表

(2)詳細(xì)電參查詢查詢?cè)敿?xì)電參查詢

(3)操作報(bào)表

(4)變壓器運(yùn)行監(jiān)控監(jiān)控

(5)實(shí)時(shí)報(bào)警

(6)查詢歷史事件

(7)電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)

(8)遙控操作

(9)用戶報(bào)告

(10)APP支持

5系統(tǒng)硬件配置清單

五結(jié)語

 本研究所設(shè)計(jì)的電能管理系統(tǒng)不僅運(yùn)行安全，而且高效可靠，可以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期持續(xù)運(yùn)行。還可以實(shí)時(shí)監(jiān)控地下電氣設(shè)備的電能使用情況，及時(shí)發(fā)出異常預(yù)警，根據(jù)操作人員的不同需求自動(dòng)生成相應(yīng)的數(shù)據(jù)報(bào)表，大大提高了供電管理質(zhì)量和用電監(jiān)控的有效性。此外，系統(tǒng)結(jié)合監(jiān)控電氣設(shè)備的不同特點(diǎn)，有針對(duì)性地設(shè)計(jì)了在線監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，從而保證了數(shù)據(jù)監(jiān)控預(yù)警的針對(duì)性和準(zhǔn)確性，為推動(dòng)礦山現(xiàn)代化發(fā)展提供了堅(jiān)實(shí)的保障。

[參考文獻(xiàn)]

[1]程衛(wèi)綱.礦山供電中IDP煤礦電能管理系統(tǒng)的應(yīng)用［J］.2013,28(3)山西科技：64-66.

[2]何海濤.井下電能管理系統(tǒng)應(yīng)用研究

[3]2022.05版安科瑞企業(yè)微網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè)