关于煤矿电压自动控制系统的研究

【摘 要】SCADA系统广泛应用于电力、冶金、石油、化工等领域的数据采集与监视控制以及过程控制等诸多领域。文章介绍了一种基于SCADA 的煤矿电压自动控制系统。该系统包括服务器、前置机等，在系统的运行中实现了双机双网的结构模式。文章还对该系统的设计原则和方案、可行性及使用中的注意事项进行了介绍。

【关键词】煤矿；SCADA；电压控制

1 系统的硬件组成

如图1 所示，整个系统的组成包括服务器、前置机等，在系统的运行中实现了双机双网的结构模式。在系统工作中，各部分较为独立，出现故障其他终端不会受到影响，保证了系统的安全、可靠性能。系统中的远动终端RTU 的装置如果在选择直流采样装置的时候需要安装变送器，一般都是采用交流采样的形式。在系统中为了保证其运行中的安全，调制解调器、终端服务器以及前置机都有双份的配置，提高了通讯系统的功能，对终端的RTU 信息的接收以及处理都能快速的完成。GPS 可以给系统提供准确的时间。网络服务器的功能在系统别突出，不仅能够管理系统数据，而且还能够维修系统在运作中出现的问题，其中的Web 网络负责与计算机相衔接，将信息准确无误的传达。这个系统主要由两大部分组成，概括为服务器系统和客户机系统。客户机系统包括前置机和调度工作站，前置机将终端的RTU 的信息进行采集处理，然后再调度工作站可以实现图形和声音的转化。在整个系统中起到核心作用的是服务器系统，主要负责数据的管理和处理。

2 控制系统设计的基本原则

在系统的设计时基本原则要满足3 点要求： （1）安全可靠性。要充分考虑系统的运行条件以及效率，特别要注重设备的使用寿命，对于在系统运行中出现的各种状况都要采取相应的措施，使系统安全可靠的运行。（2）灵活通用性。要满足煤矿的电力设备中设计的具体要求，控制方案能够随时根据设计所需进行更改，在电网中为了实现稳定安全的运行，可以满足不断变化的要求，适用于不同的连接方式。（3）循序渐进性。根据煤矿电网的实际情况，在运行中能够用开环和闭环的方式进行调节，在没有经过确认系统方案的时候要采取开环的方式，等到系统稳定后可以采取闭环的方式，保证系统的运作方式不会出现故障。

3 系统设计方案

通过对遥信点、监控点等状态进行定义，在运行的过程中能够自动生成当前监控点。对识别出来的状态要纪录下来，不能够出现任何的误差。在遥信点的构成上要采取一组开关进行控制，要识别合、分、可疑3 种状态，将开关、母线、变压器以及电容器等都要连接好，监控点由母线、刀闸、变压器组成。变压器在系统中起调节作用，母线可以作为受监控的电压来源。在实际的运作中监控点可以通过电容器从母线与遥信点的状态下判别出来。

根据各监测控制点的方案可以形成具体的电压自动控制系统，但是要考虑三端变压器的并列以及分列的运行情况，然后根据全电网的功率因数以及各母线上的电压，可以根据电压的不同等级情况产生的电压变化确定控制方案，或者再利用各分网的调控实现全网的运行方案，这种方式主要是通过成立专家方案来实现的。

4 PAS 无功电压自动控制系统

在模块运行中对于监视的分站可以根据系统的需求添加或者减少，监测分站的总数没有限制，只要在运行中能够对电压与无功的监控就能够满足要求。对遥信以及遥测的功能不需要添加其他的设备就可以完成，很大程度上节省的资金的投入。其工作方式可以分为退出、开环、闭环3 种。退出可以将系统的运行停止，不显示运行状态，不进行电压的检测处理。开环的状态可以检测越限，在系统的运行中如果出现问题就能弹出对话框进行提示，然后自动报警，确认后系统会进行处理，如果超过半分钟没人应答，对话框自动关闭。闭环状态下能够实现电容器的自动投切，调整变压器分接头的位置。在不同等级设置中所采取的状态也不相同，变压器采取开环形式，分站以及电容器采取闭环形式。分区控制的条件下，将电压和功率因数的极限划分出来，根据系统的不同运动状态选取合适的控制方案。在不同时间、地点要有不同的控制规则，要根据系统的需求，不断扩充分区的控制形式，使控制更为准确，同时要保证控制的灵活性。

在电压自动控制系统中要采用数字滤波的形式，将系统中的电压以及无功的干扰排出，减少在控制系统中出现的误动。在运行前将滤波时间、显示方式、检测周期等都要提前设置好。在电容器运行期间要自动记录投切、分切头变动后电压的变化，不能在运行过后一点时间再记录这些数据，电压的无功补偿量在运行中会受到损失不能等于其额定容量，并且所需的电压变化量也不能清楚的知道。所以通过记录可以为系统的控制提供更好的凭据。在使用设备的时候要注意不要引起设备的短路或者其他原因导致的寿命减短，所以在电容器的使用上要循环投切，而母线上的开关合要在电容器上统一投切。系统数据流向和简化的程序如图2 所示，通过这种方式可以实现对煤矿电压自动控制系统的调节。

5 系统的可行性及在运行中注意事项

拓展了SCADA 的功能，实现了对煤矿电压自动控制系统的调控，它的可行性主要基于以下3 点：

（1）通过在遥测、遥信、遥调中的控制，实现了电压自动控制系统的调节功能；

（2）在系统中安装调节变压器以及并联补偿电容器，增加了系统的安全可靠性，使系统运行更加简单，容易操作，为自动化控制奠定了良好的基础；

（3）科技水平的不断进步，计算机技术的融合，使电压的自动控制系统更为人性化，降低了资金的投入，使整体效益提高。

在系统的运行中要注意以下事项：

（1）在进行遥测的时候注意误差的产生，然后要注意刀闸的状态，确保遥信不会出现错误。在下达命令后，系统中的零件可能存在老化。造成不能准确及时的执行任务。

（2）在系统的运行期间要随时对设备进行检测，出现的设备问题要及时的处理，以免造成重大事故的发生，要设备有多套可行性方案，以免发生方案死锁的现象；

（3）要注意调节频率的问题，随时注意电压的变化规律。在电压稳定的时候，变化幅度小，所调节的频率次数就少。如果电压不稳定，变化幅度大，所需调节的频率次数就很多。

参考文献：

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