煤矿供电综合自动化分站设计.doc

1、摘 要煤炭作为我国目前的主要消耗能源，它的安全生产直接影响着国民经济的能否快速发展。在煤矿生产中，供电环节是保证安全最重要的环节。为了提高煤矿供电的质量、增强供电的安全性，必须对供电系统本身进行可靠的监测、控制和保护。煤矿供电自动化系统的使用能够提高煤矿供电的安全性和可靠性，可以改善供电系统的管理水平。其中，分站是整个系统的中间环节，它起到了一个桥梁作用，一方面将现场设备信息进行集成，另一方面将数据信息转换成统一协议的数据，并且通过串口通信方式传递给主站。本文首先介绍了煤矿供电自动化系统的功能、结构和应用现状。在详细分析SDZB通信规约的基础上，设计出煤矿供电自动化系统分站的网络结构，设计了基

2、于SDZB通信规约的供电自动化分站的硬件系统，该系统主要功能是实现“三遥”功能并能提供用户认证和数据打印等基础功能。最后，利用VC+6.0和通信控件MSComm设计出了分站软件，从而实现对煤矿供电进行自动化控制和管理的功能，提高供电的安全性和可靠性，改善供电系统的管理水平。关键词：煤矿供电自动化系统分站 ；SDZB通信规约 ； “三遥“功能ABSTRACTChinas current coal as the primary energy consumption , it can directly affect the safe production and rapid development

3、of the national economy . In coal production, supply link is to ensure the safety of the most important aspects. In order to improve the quality of coal supply and enhance security of supply , the power supply system itself must be reliable monitoring , control and protection. The use of coal -power

4、ed automation systems can improve mine safety and reliability of power supply , the power supply system to improve the management level . Among them, the sub-station in the middle part of the whole system, it acts as a bridge , while the field device information integration , on the other hand to co

5、nvert the data into a unified data protocols , and passed to the master station via serial communication.This paper describes the features of coal -powered automation systems , structure and application status . On the basis of detailed analysis SDZB communication protocol based on the design of the

6、 coal power sub-station automation system network architecture is designed based on power sub-station automation hardware system SDZB communication protocol , the main function of the system is to achieve the three remote function and can provides user authentication and data printing and other basi

7、c functions. Finally , the use of VC + +6.0 and communication control MSComm designed the sub-station software , enabling the coal -powered automated control and management functions , improve the safety and reliability of power supply , the power supply system to improve the management level Keywor

8、ds: Coal power sub-station automation systems; SDZB communication protocol; Three remote feature 目 录1 绪论11.1课题的背景与意义11.2国内外研究现状及发展趋势11.3本课题主要研究目的和意义22 煤矿井下供电概述32.1煤矿供电系统的体系结构32.1.1煤矿地面变电所32.1.2井下中央变电所32.1.3移动变电站42.2矿井供电的基本要求42.3传统变电站存在的缺点42.4变电站自动化系统的优越性53 分站的硬件设计与实现73.1分站的功能73.2自动化分站系统的总体设计要求73.2.1

9、分站系统设计的目标和原则73.3通信方式83.3.1 SDZB高压馈电综合保护器通信方式83.3.2 RS-485串行接口83.3.3 TCP/IP协议93.4分站的硬件结构设计104 分站的软件设计与实现124.1基于SDZB通信规约自动化分站系统的工作原理124.2 Visual C+6.0介绍144.3 MSComm控件154.4总体设计164.4.1设计原则164.4.2 基于SDZB通信规约自动化分站的程序设计164.5通信控件的创建184.6程序设计184.6.1 通信初始化程序的设计184.6.2 9位串行数据发送程序的设计194.6.3 9位串行数据接收程序的设计194.7 程

10、序运行界面205 结论与展望235.1 结论235.2展望23参考文献24翻译部分25英文原文25中文译文34致 谢441 绪论1.1课题的背景与意义煤炭工业是国民经济和社会发展的基础产业。目前，在一次能源结构中煤炭消耗约占70%左右。据中国工程院研究报告预测，到2050年煤炭在我国能源消费结构中的比例仍将保持在50%以上。因此，煤炭在相当长的时期内还将是我国的主要能源，煤炭工业的可持续发展直接关系着建设全面小康社会目标的实现和国家能源安全。国民经济的快速发展，使我国对煤炭的需求量越来越大。煤矿也就面临一个严峻的问题，即安全生产问题。煤炭埋藏于地下，煤炭开采的作业环境有地面和井下两种。而井下作

11、业环境又在不断的发生变动，井下作业环境恶劣复杂。在煤矿开采过程中，伴随有瓦斯、煤尘突出、爆炸的危险，以及水患等，同时，煤矿井下生产环节多、劳动密集，生产效率低。因此，对矿井有害气体或危险成份的监测和对通风设备及断电控制设备运行状态的监测及控制十分重要。在煤矿生产中，电力是其生产的主要能源。煤矿地面及井下变电所是煤矿输配电系统中非常重要的环节，直接影响煤矿的生产与安全一旦供电环节出现问题，就会造成重大事故，甚至整个煤矿报废。为了提高煤矿供电的质量、增强供电的安全性，必须对供电系统本身进行可靠的监测、控制和保护。而目前，虽然部分变电所继电保护实现了微机化，但变电所内设备巡视与操作全部靠人工操作，地

12、面调度人员对变电站的运行信息完全靠值班人员电话传递，不能直观、快速的了解、控制变电站的运行状况、给煤矿井上下供电的集中、科学管理带来了诸多不便。而供电自动化系统可以对煤矿供电进行自动化控制和管理，实现无人值班。能够提高供电的安全性和可靠性，改善供电系统的管理水平，降低维护工作量，减少维护人员和值班人员。1.2国内外研究现状及发展趋势国外变电站自动化技术始于20世纪70年代中后期。英国、意大利、法国、西德、澳大利亚等国均于70年代末新装了微机型远动装置，个别有用16位小型计算机的。至今已有是四代产品，基本上 510 年更新一代产品。从技术特性来看，主要是从信息传输方式的进步来划分监控系统发展阶段

13、的。80年代以后计算机技术和集成电路，数字通讯的高速发展，MINOS 监控系统的成功运用，在英国其他的公司都开始以此为基础开发新的监控系统。后来西德提出的GEAMATIC-2000 全矿井监控系统的实施计划，此后西门子 AEG 等公司也纷纷推出以时分为基础的煤矿监控系统以满足市场的需要，波兰自行开发的 HADES 设备工况监控系统，苏联，日本，美国也将计算机技术，大规模集成电路技术，数据通讯技术相融合使用于煤矿监控系统中，便产生了第四代产品，具有代表的是美国 MSA公司的 DAN6400 监控系统，信息传输方式仍为时分制范畴。1特别是现在传感技术上的提高，为监控系统整体技术上的提高具有不可磨灭

14、的贡献。目前在美国广泛使用的监控系统为 EDAS(Ethernet Data Acquisition System)，系统基于以太网的 I/O 系统结合智能仪器仪表实现数据高速传输，目前已经广泛的应用于煤矿等地，特别是可扩充数据采集通道达到 192 个，而且智能 I/O 模块具有很强的兼容能力，是新一代的开放式系统5。我国变电站综合自动化技术的研究工作开始于20世纪80年代。从波兰，法国，德国，英国和美国等引进了一批安全监控系统，如 DAN6400，TF200，MINOS 和 Senturion-200，装备了部分煤矿。当时由于微机技术的发展，远动终端、当地监控、故障滤波等装置相继更新换代，实

15、现了微机化，因此统一考虑变电站二次回路各种功能的集成化自动化系统成为可能。1987年，清华大学电机工程系研制成功第一个符合国情的变电站综合自化系统，在山东威海望岛变电站成功投入运行。该系统主要由三台微机组成，分成三个子系统，担负了变电站安全监控、微机保护、电压无功控制、中央信号等全部任务。1.3本课题主要研究目的和意义在煤矿实现供电系统自动化控制，可避免越级跳闸和大面积停电等事故发生，提高供电可靠性，掌握煤矿电网的运行规律，提高煤矿电网的运行管理水平，进而实现变电所的无人值班，使煤矿电网安全经济运行。目前，国内各高校、研究院和矿务局等单位正在大力研究开发适合我国煤矿生产的煤矿供电自动化系统。这个课题的研究设计，是对传统煤矿供电系统的突破，也是对煤矿供电系统走向自动化的升华。这样不仅可以保证煤矿供电的可靠性，为煤矿节省投资，提高煤矿运行水平，减轻了运行人员的劳动强度。2 煤矿井下供电概述2.1煤矿供电系统的体系结构煤矿供电系统是由各级变电所（地面变电所、井下中央变电所、采取变电所）的变压器、配电装置、配电线路及用电负荷，按照一定的方式互相联结起来的整体，称为煤矿供电系统。其供电体系结构如图2.1所示： 地方区域变电所 （110KV/35KV) 通风机房