原标题：详解热能信息掌控系统在矿山电力电子设备管理工作中的应用领域科学研究
李嵩
JGD5电机股份有限公司 上海绍兴 201801
全文：长久以来，煤矿制造管理工作中对能源消耗的管理工作相对粗放式，矿井电力电子设备在采用中缺乏统一管理工作，使能源消耗始终持续上升，不仅减少了矿山综合效益，而且在一定程度上威胁了矿山的制造安全。以此为落脚点，特别针对矿山矿井热能信息掌控系统的应用领域进行科学研究预测。紧密结合具体工程建设前述，在预测热能信息掌控系统形成的基础上，逐个探求其核心技术和掌控系统功能，并对其前述应用领域效果进行总结预测，希望能够为其他矿山相似工程建设的开展提供借鉴与参考。
关键字：矿山；热能信息掌控系统；杨瑞麟机；能源消耗产品质量
0结语
A矿为2000年投产的现代矿山，结构设计制造能力为2.50x106t/a。近些年来，随着矿山开采深度的急速减少，回采圭柔山急速恶化，矿井制造中所需的各种类型用水电子设备的数量急速减少的与此同时分布范围也急速扩大，使矿井热能的INS13ZD工作难度大幅减少，制造作业中各种类型电机故障频发，制约了矿山制造力。特别针对此类问题，为了有效减少矿山运行能源消耗，与此同时实现能源优化管理工作，A 矿紧密结合国内外成功经验，立足于矿山前述，科学研究结构设计了一套应用领域于矿井的热能信息掌控系统，在致力于提高矿山能源消耗产品质量的与此同时，增强对热能采用的动态监视，从而提高矿山热能掌控产品质量，不断提高矿山的现代水平。
1 掌控系统形成预测
此次结构设计的热能信息掌控系统选用三级互联网巨集，借助于输入输出工业调制解调器与此同时实现监视中心 PCPR320矿井作业当晚各电子设备的互联网监视，与此同时，借助于当晚汇流排工艺与此同时实现对各职能水表的集中监视管理工作。整个掌控系统的形成大体可分为硬体部份和软件部份三大块。
1.1 硬体形成
掌控系统硬体部份主要主要包括掌控系统PS3、路由器、隔爆兼本安型热能监控和通信分站、隔爆型智能洛佐韦等形成模块，其形成如图1所示。其中，隔爆兼本安型热能监控和通信站中属于硬体掌控系统的核心模块，形成部份主要包括缆线递送器、MCGS 触屏 （TPC7062K）、分路串行通信服务器、RS232 型转换器和电子电路掌控器（PLC） 等[1-2]。
图1掌控系统形成示意图
1.2 软件形成
掌控系统软件部份是借助于MCGS 组态软件与此同时实现对矿井热能电子设备能源消耗数据的采集，并通过对相关数据的预测判定，结构设计出相应的热能采用数据，以方便采用者动态查询用水参数，并对历史用水参数、用水曲线等进行查询。此外，软件通过监控所得数据与预设数据的比对预测，能及时发现数据异常现象，并及时发出预警信息，从而避免安全隐患对电能采用造成的不良影响，提高用水有效性[3]。图2即为掌控系统分界面示意图。
图2 掌控系统分界面示意图
2 核心技术预测
a) 热能信息掌控系统在结构设计上充分考虑了A矿山下前述用水电子设备的分布状况，采用了输入输出工业调制解调器、RS-485接口和 EDC3300 型水表等通信协议的当晚汇流排工艺，巨集选用三级互联网掌控。其中，上层互联网运用输入输出工业调制解调器（基于TCP/IP 协议的路由器组网）与此同时实现监控中心杨瑞麟机（PC 机）与矿井下位机（TPC7062K型触屏）间的信息通信，从而确保作业人员能够在地面监控中心借助于 PC 机动态监视矿井作业当晚电子设备的运行情况；下层互联网运用当晚汇流排（基于EDC3300水表的通信协议），与此同时实现TPC7062K 型下位机与当晚测量器间的有效信息互通，以确保作业人员能够通过触屏与此同时实现对所对应站中的集中监视。
b) 杨瑞麟机将PC机作为整个掌控系统的互联网监视平台，其核心功能是借助于工业调制解调器对互联网地址进行特别针对性据和历史数据查询、查询数据打印等功能。
取的各种类型当晚数据动态显示在站中触摸显示屏上。
d) 矿井监控站中作为矿井各用水电子设备掌控管理工作的核心模块，其核心功能是对矿井作业当晚的热能采用参数进行动态收集、处理，并借助于 RS-485 接口与 EDC330水表内设的十六进制协议，与此同时实现与触屏的动态通信，与此同时还可借助于分布全矿的调制解调器与地面监控中心进行动态的信息交换。
e) 地面监控掌控系统配套有杨瑞麟机组态电子设备，将矿井各处分布的热能采集站连入矿山工业调制解调器，作业人员可以在监控中心通过监控器与此同时实现对矿井电子设备运行状况的动态监控和管控[4]。
3 掌控系统功能预测
所结构设计的热能信息掌控系统能够与此同时实现对矿井制造作业中热能采用的全过程管理工作，与此同时，记录各作业环节及相应用领域电电子设备的电能能源消耗状况。此外，通过隔爆兼本安型热能监控器与通信站中的配合构建起矿井用水资料库，综合汇集整理用水电子设备的各项能源消耗数据，使其成为对前述工作具有良好指导意义的信息。这样，不仅能够便于作业人员动态查询各用电电子设备能源消耗的动态数据和历史数据，还能够通过数据比对预测，及时发现安全隐患，发出预警信息，避免安全事故的发生。通过所结构设计的掌控系统，矿山作业人员与此同时实现了对热能实验数据的动态自动统计，不仅提高了技术人员对电子设备运行状况的掌握、了解程度，还减少了机械故障发生的概率，并能够为机械故障发生后的有效处置提供指导。此外，基于煤矿节能降耗的综合考虑，掌控系统可以自行对热能进行矿井调控，从而与此同时实现对热能采用的优化调控[5-6]。
4 实践预测
A 矿自矿井热能信息掌控系统投入运行以来，对矿山制造作业中的热能及其消耗情况进行了直观的观测、了解，而且各种类型用水电子设备的电机机械故障发生概率显著减少，在大幅节约矿井制造人力、物力的与此同时提高了能源采用效率，降低了运行成本。紧密结合矿山以往制造热能消耗相关统计数据，热能信息掌控系统投入运行后，A 矿年节约电费可超过百万元，节约热能超过 2.0×106 kW·h，与此同时还在一定程度减少了矿井作业人员的劳动强度，与此同时实现了综合效益的显著提高。
5 JGD5Acrel-3000WEB热能管理工作解决方案
5.1概述
用户端消耗着整个电网80%的热能，用户端智能化用水管理工作对用户可靠、安全、节约用水有十分重要的意义。构建智能用水服务体系，全面推广用户端智能仪表、智能用水管理工作终端等电子设备用水管理工作解决方案，与此同时实现电网与用户的双向良性互动。用户端急需解决的科学研究内容主要主要包括：先进的表计，智能楼宇、智能电器、增值服务、客户用水信息掌控系统、需求侧管理工作等课题。JGD5Acrel-3000WEB热能管理工作解决方案通过对用户端用水情况进行细分和统计，以直观的数据和图表向管理工作人员或决策层展示各分项用水的采用消耗情况，便于找出高耗能点或不合理的耗能习惯，有效节约热能，为用户进一步节能改造或电子设备升级提供准确的数据支撑。
5.2应用领域场所
（1）办公建筑（商务办公、大型公共建筑等）；
（2）商业建筑（商场、金融机构建筑等）；
（3）旅游建筑（宾馆饭店、娱乐场所等）；
（4）科教文卫建筑（文化、教育、科研、医疗卫生、体育建筑等）；
（5）通信建筑（邮电、通信、广播、电视、数据中心等）；
（6）交通运输建筑（机场、车站、码头建筑等）。
5.3掌控系统结构
5.4掌控系统功能
5.4.1
动态监测掌控系统人机界面友好，以配电一次图的形式直观显示配电线路的运行状态，动态监控各回路电压、电流、功率、功率因数、热能等电参数信息，动态监视各配电回路断路器、隔离开关、地刀等合、分状态，以及有关机械故障、告警等信号。
5.4.2热能统计报表
掌控系统以丰富的报表支撑计量体系的完整性。掌控系统具备定时抄表汇总统计功能，用户可以自由查询自掌控系统正常运行以来任意时间段内各配电节点的用水情况，即该节点进线用水量与各分支回路消耗电量的统计预测报表。该功能采用水可视透明，并在用水误差偏大时可预测追溯，维护计量体系的正确性。
5.4.3详细电参量查询
在配电一次图中，当鼠标移动到每个回路附近时，鼠标指针变为手形，鼠标单击可查看该回路详细电参量，主要包括三相电流、三相电压、三相总有功功率、总无功功率、总功率因数、正向有功热能，并可以查看24小时相电流趋势曲线及24小时电压趋势曲线。
5.4.4运行报表
掌控系统具有动态电力参数和历史电力参数的存储和管理工作功能，所有动态采集的数据、顺序事件记录等均可保存到数据库，在查询界面中能够自定义需要查询的参数、指定时间或选择查询更新的记录数据等，并通过报表方式显示出来。用户可以根据需要定制运行日报、月报，支持导出Excel格式文件，还可以根据用户要求导出PDF格式文件。
5.4.5变压器运行监视
掌控系统对配电掌控系统总进线、主变压器、重要负荷出线的运行状态进行在线动态监视，用曲线显示电流、变压器运行温度、有功需量、有功功率、视在功率、变压器负荷率等运行趋势，预测变压器负荷率及损耗，方便运行维护人员及时掌握运行水平和用水需求，确保供电安全可靠。
5.4.6动态报警
掌控系统具有动态报警功能，掌控系统能够对配电回路断路器、隔离开关、接地刀分、合动作等遥信变位，保护动作、事故跳闸，以及电压、电流、功率、功率因数越限等事件进行动态监控，并根据事件等级发出告警。掌控系统报警时自动弹出动态报警窗口，并发出声音或语音提醒。
5.4.7历史事件查询
掌控系统能够对遥信变位，保护动作、事故跳闸，以及电压、电流、功率、功率因数越限等事件记录进行存储和管理工作，方便用户对掌控系统事件和报警进行历史追溯，查询统计、事故预测。
5.4.8热能产品质量监控
掌控系统可以对整个配电掌控系统范围内的热能产品质量进行持续性的监控，运行维护人员可以通过谐波预测棒图、报表掌握进线、变压器、重要回路的电压、电流谐波畸变率、谐波含量、电压不平衡度等，及时采取相应的措施，减少谐波损耗，减少因谐波造成的异常和事故(该功能需要选配带谐波监控功能的电力仪表，不需要可删除。
5.4.9遥控操作
掌控系统支持对断路器、隔离开关、接地刀等进行分、合遥控操作。掌控系统具有严格的密码保护和操作权限管理工作功能，对于每次遥控操作，掌控系统自动生成操作记录，记录内容包含操作人、操作时间、操作类型等。与此同时实现该功能需要断路器本身具有电操机构及保护保测控器具备遥控功能等硬体电子设备的支持。
5.4.10用户权限管理工作
掌控系统为保障掌控系统安全稳定运行，设置了用户权限管理工作功能。通过用户权限管理工作能够防止未经授权的操作（如配电回路名称修改等）。可以定义不同级别用户的登录名、密码及操作权限，为掌控系统运行、维护、管理工作提供可靠的安全保障。
5.4.11通信状态图
掌控系统支持动态监视接入掌控系统的各电子设备的通信状态，能够完整的显示整个掌控系统互联网结构；可在线诊断电子设备通信状态，发生互联网异常时能自动在界面上显示机械故障电子设备或元件及其机械故障部位。从而方便运行维护人员动态掌握现场各电子设备的通信状态，及时维护出现异常的电子设备，保证掌控系统的稳定运行。
5.4.12视频监视
视频监视展示了当前动态画面（视频直播），选中某一个变配电站，即可查看该变配电站内视频信息。
5.4.13用户报告
用户报告页面主要用于对选定的变配电站自动汇总一个月的运行数据，对变压器负荷、配电回路用水量、功率因数、报警事件等进行统计预测。
5.4.14 APP支持
电力运维手机支持“监视掌控系统”、“电子设备档案”、“待办事项”、“巡检记录”和“缺陷记录”五大模块，支持一次图、需量、用水量、视频、曲线、温湿度、同比、环比、热能产品质量、各种事件报警查询，电子设备档案查询、待办事件处理、巡检记录查询等。
5.5掌控系统硬体配置清单
6结语
此次科学研究所结构设计的热能信息掌控系统不仅运行安全，而且高效、可靠，能够与此同时实现长时间的持续运行，还可对矿井各用水电子设备热能采用情况进行动态监控，发现异常情况及时发出预警，并且依据作业人员不同需求自动生成相应的数据报表，大幅提高了供电管理工作产品质量和用水监控有效性。此外，掌控系统紧密结合监控电力电子设备各自不同的特色，对其在线监控数据进行了特别针对性结构设计，从而确保了数据监控预警的特别针对性和准确性，为推动矿山现代发展提供了坚实保障。
【参考文献】
[1]程卫纲.IDP 煤矿热能信息掌控系统在矿山供电中的应用领域［J］.山西科技，2013，28(3)：64-66.
[2]何海涛. 矿井热能信息掌控系统应用领域科学研究
[3]JGD5企业微电网结构设计与应用领域手册 2022.05版
