淺談電能管理系統在礦井電氣設備管理中的應用研究

摘要：長期以來，煤礦生產管理中能耗管理相對廣泛，井下電氣設備在使用中缺乏統一管理，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安全。以此為出發點，研究分析了礦井電能管理系統的應用。結合具體工程實際，在分析電能管理系統構成的基礎上，逐一探索其關鍵技術和系統功能，總結分析其實際應用效果，希望能為其他礦井類似工程的發展提供參考。

關鍵字：礦井；電力管理系統；上位機；能耗質量

引言

 A礦山是2000年建成投產的現代礦山，設計生產能力為2.50x106t/a。近年來，隨著礦井開采深度的不斷增加，回收作業條件不斷惡化，地下生產所需的各種電氣設備數量不斷增加，分布范圍不斷擴大，大大增加了地下電能集中管理的難度。生產作業中經常出現各種電氣故障，制約了礦井生產力。針對這類問題，A礦結合很多優秀經驗，研究設計了一套應用于地下的電能管理系統，以有效降低礦井運行能耗，實現能源優化管理。在提高礦井能耗質量的同時，增強了對電能的監控和控制。

一系統構成分析

 本次設計的電能管理系統采用兩級網絡控制結構，監控中心PC機借助冗余工業以太網對井下作業現場各設備進行網絡監控，同時借助現場總線技術對各功能電表進行集中監控管理。整個系統的構成大致可以分為兩個部分:硬件部分和軟件部分。

1硬件構成

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

圖1系統構成示意圖

2軟件構成

 系統軟件部分利用MCGS組態軟件收集井下電能設備的能耗數據，通過分析判斷相關數據，設計相應的電能使用數據，方便用戶實時查詢用電參數，查詢歷史用電參數和用電曲線。此外，通過對比分析監控獲得的數據和預設的數據，軟件可以及時發現數據異常，并及時發出預警信息，避免安全隱患對電能使用的不利影響，提高用電效率[3]。圖2是系統分界面的示意圖。

圖2系統分界面示意圖

二系統功能分析

 設計的電能管理系統可以實現對井下生產作業中電能使用的全過程管理，同時記錄各個作業環節和相應電氣設備的電能能耗。此外，通過隔爆和本安電能監測裝置與通信站的配合，可以構建井下用電數據庫，綜合收集整理用電設備的能耗數據，使其成為對實際工作具有良好指導意義的信息。這樣不僅可以方便操作人員實時查詢各種用電設備的實時數據和歷史數據，還可以通過數據對比分析及時發現安全隱患，發出預警信息，避免故障。

三實踐分析

 自井下電能管理系統投入運行以來，A礦直觀地觀察和了解了礦井生產作業中的電能及其消耗情況，顯著降低了各種電氣設備的電氣故障概率，大大節省了井下生產的人力物力，提高了能源利用效率，降低了運行成本。根據過去礦井生產的電能消耗相關統計，電能管理系統投入運行后，A礦每年節約電費可超過100萬元，節約電能可超過2.0×106kW·h，與此同時，也在一定程度上降低了井下作業人員的勞動強度，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

 用戶端消耗整個電網80%的電能，用戶端智能用電管理對用戶的可靠性、安全性和節約用電具有重要意義。構建智能用電服務體系，全面推廣用戶端智能儀器、智能用電管理終端等設備用電管理解決方案，實現電網與用戶的雙向良性互動。用戶端急需解決的研究內容主要包括:先進的計算、智能建筑、智能電器、增值服務、客戶用電管理系統、需求側管理等課題。安科瑞Acrel-3000WEB電能管理解決方案可以通過對用戶端用電情況進行細致用，并對用電進行細致用

2應用場所

(1)辦公建筑

(2)商業建筑

(3)旅游建筑

(4)科教文衛建筑

(5)通信建筑

(6)運輸建筑

3系統結構

4系統功能

 實時監控系統人機界面友好，配電線路的運行狀態以配電一次圖的形式直觀顯示，電壓、電流、功率、功率因數、電能等電參數信息實時監控，各配電電路斷路器、隔離開關、地刀等電參數信息動態監控，以及相關故障、報警等信號。

(1)電能統計報表

(2)詳細電參查詢查詢詳細電參查詢

(3)操作報表

(4)變壓器運行監控監控

(5)實時報警

(6)查詢歷史事件

(7)電能質量監測

(8)遙控操作

(9)用戶報告

(10)APP支持

5系統硬件配置清單

五結語

 本研究所設計的電能管理系統不僅運行安全，而且高效可靠，可以實現長期持續運行。還可以實時監控地下電氣設備的電能使用情況，及時發出異常預警，根據操作人員的不同需求自動生成相應的數據報表，大大提高了供電管理質量和用電監控的有效性。此外，系統結合監控電氣設備的不同特點，有針對性地設計了在線監控數據，從而保證了數據監控預警的針對性和準確性，為推動礦山現代化發展提供了堅實的保障。

[參考文獻]

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

[2]何海濤.井下電能管理系統應用研究

[3]2022.05版安科瑞企業微網設計與應用手冊