基于IEC 61850的井下智能变电站分布式母线保护方案

将整个煤矿配电网信息统一上传到地面集中式智能变电站的区域控制中心,会使通信网络难以满足高可靠性和低延时的要求,并且对集中保护测控装置的数据存储能力、数据库的管理能力及运算能力都是挑战;因此探讨了基于IEC 61850的井下智能变电站分布式母线保护方案。由于分布式母线保护对各子单元采样值同步的要求远高于传统变电站,设计了井下智能变电站"两层一网"的网络架构并分析了基于此架构的IEEE 1588同步对时方案,并对分布式母线保护所涉及的采样值及GOOSE信息传输逻辑进行了分析研究,以此实现网络保护功能,简化了保护的复杂性。     

分布式信息传输在煤矿主通风机监测中的应用研究

提出了一种基于分布式信息无线传输的主通风机监测信息传输方案,研究了主通风机监测节点部署与资源配置,避免信息传输故障导致监测中断,提高监测节点抗干扰能力,实现主通风机运行参数及环境参数的不间断实时监测。     

矿区变电站运行全过程信息监测系统

为监测矿区变电站运行全过程信息是否存在异常,设计矿区变电站运行全过程信息监测系统。主要通过传感器节点采集高压开关与变压器运行全过程信息,将所采集信息通过ZigBee无线网络传输至数据处理层;将监测数据解析重组,对所采集的高压开关与变压器运行信息进行分类整理后发送至数据管理层;管理人员可以在此层监控主机中,判断高压开关与变压器运行信息是否越限,如果越限便会传输报警信号发送至预警层实施声光报警。此外,系统使用基于RETX值的ZigBee无线网络路由选择方法,选取最可靠、最匹配的监测信息传输路由,优化矿区变电站运行全过程信息监测信息传输效果。经测试,该系统可有效监测矿区变电站运行全过程信息,且系统网络的信息传输吞吐率显著。     

CAN总线在煤矿变电站温度监测网络中的设计

实现了一种采用节点与总线双冗余结构的CAN总线煤矿变电站温度监测网络的设计。本网络可将煤矿变电站的多个封闭式开关柜的温度数据自动周期性地向网络中主节点传输,并且在PC机上显示数据。每个节点均采用高性能单片机C8051F060作为主控单元,系统通过单片机控制多路模拟开关,使用了2条独立的总线通路,通过对网络中主节点进行备份设计,完成了节点与总线双冗余设计的网络结构,大大提高了监测网络的可靠性。     

基于三层两网的煤矿智能供电系统接地保护方案研究

针对煤矿智能供电系统提出了基于三层两网的接地保护方案,结合传感技术、计算机通信技术以及先进控制技术实现了煤矿智能供电系统接地保护。重点分析了煤矿智能供电系统数据共享的特点及方式,合并单元采样同步及接地保护网络结构配置问题。采用多判据综合保护逻辑,通过SV报文实现采样值传输,通过GOOSE报文实现保护跳闸的功能。     

B/S架构嵌入式机房环境参数远程监测系统

为满足机房实时监测环境参数和视频信息的需要,综合运用嵌入式技术、WEB技术和信息检测技术,研究并设计一种基于B/S架构的嵌入式机房远程监测系统。通过传感器采集并远程传输机房温度等环境信息,在远程浏览器端动态实时显示,为及时掌握机房环境数据,实现无人值守机房管理提供良好的平台。     

矿井无线传感器网络建构方法研究

矿井安全已经成为智能矿山研究中一项亟待解决的重要课题。针对矿井安全监测系统中网络健壮性差、无线应急设施不完备等实际问题,分析了无线传感网络的基本架构与功能,提出了全网无线、层级有线的网络拓扑结构,和实现井下网络全覆盖与连通的感知节点菱形部署方法,并对无线传感网络建构中的通信协议、网络覆盖与连通、复合传输等技术进行了探究,给出了适宜井下无线传感网络工程实施的具体方案,在一定程度上提升了矿井安全监测网络的整体性能。     

基于GOOSE通信的变电站递推式远方备自投节能控制方法

为了在保证供电可靠基础上最大程度节约能源，提出基于GOOSE通信的变电站递推式远方备自投节能控制方法。结合备自投电源进线特点，分析控制过程中需遵守的基本原则；以GOOSE通信方式为依据设计整体控制架构，分为备自投装置、开关闭锁与谐波抑制等模块，明确框架下GOOSE报文的发送与接收流程；通过获取故障线路的电压与电流值，判断故障点位置，便于做出控制决策；构建GOOSE开出矩阵，模拟故障发生时，子装置发送到主站的信息，根据矩阵中每行向量表示的意义，设置备自投开关响应动作，实现备自投节能控制。仿真实验表明，该方法可有效抑制谐波，减少电能损耗，满足绿色电网发展需求     

ZigBee协议在储煤筒仓监测系统中的应用

介绍了Z igBee技术的特点及协议栈架构,提出了采用低功耗的标准Z igBee无线通信协议作为储煤筒仓监测装置数据传输协议,并给出了一种基于Z igBee技术的传感器节点软硬件实现方案:采用PIC18F4620单片机和CC2420 2.4GHz无线收发器组成储煤筒仓监测传感器节点与网络协调器节点,采用星型拓扑与需求时唤醒的通信方式,降低传感器节点的功耗,软件方面使用C语言开发Z igBee协议栈的应用层来实现数据向厂区控制中心的可靠传输。     

煤矿调度系统现代化建设实践

调度系统在功能上、设备上、信息传输上都有了大幅度的改进和提升,可显示调度监测、通防环境监测、机运、洗运、热电信息等监测、工业电视图像。     

物联网在智能变电站辅助系统监控中的应用

为了提高智能变电站相关辅助系统的联动性,设计了一种集成到虚拟现实环境中的智能变电站辅助系统物联网原型。利用应用功能和任务均衡分配调度的边缘计算算法,实现了对单个边缘节点的有效控制,提高物联网智能变电站辅助系统的即时性和安全性。通过MQTT协议和CoAP协议传输数据,结合ESP-8266 Wi-Fi模块提高了信息交换速度并降低带宽消耗。利用ACS712电流传感器和HC-SR501运动传感器检测变电站各装置的实时状态,通过虚拟现实技术将监控管理信息展现给用户,实现了变电站内设备的完整监控功能。     

基于虚拟现实的变电站机器人工作状态智能监测系统

设计基于虚拟现实的变电站机器人工作状态智能监测系统,能够及时以虚拟视觉的形式发现机器人异常工作状态并发出预警,提升变电站机器人的智能程度。创建包含双目视觉单元、人机交互单元、任务规划单元以及监测控制单元等的变电站机器人工作状态智能监测系统,通过双目视觉单元采集视频图像,经压缩编码后传至数据库单元存储,并将所输入任务指令发送到任务规划单元;任务规划单元依据所接收任务指令对机器人实施定位测量,获得机器人工作动态轨迹,并发送至监测控制单元;监测控制单元依据所接收轨迹信息,实现对变电站机器人工作状态的监测与异常预警。结果表明,该系统具有较高的视频传输时效性,可实时呈现机器人工作虚拟场景,定位测量精准可靠,可监测到机器人的工作动态轨迹,并在异常时发出报警。     

物联网技术在煤矿设备异常故障监测中的应用研究

煤矿生产安全吸引了越来越多的关注,煤矿信息化逐渐变得发达,然而目前仍存在一些问题。煤矿互联网技术为煤炭信息化发展提供了新的思路。通过互联网的最新进步,提出了基于物联网技术的煤矿智能监控系统,旨在监测煤矿生产过程。基于控制器区域网络（CAN）总线和ZigBee技术完成了所提出的感测网络架构。由电池供电的感测节点工作周期由特定的工作模型扩展,煤矿设备故障状态可以通过网络节点的查询路由表获得。当煤矿设备危险问题出现时,可以立即监测挖掘的过程,并立即警告矿工和管理人员,提升了煤矿生产的本质安全化管理水平。     

基于LPWAN技术的采煤沉陷区杆塔倾斜监测系统

随着地下采煤活动不断加大，越来越多的输电杆塔不可避免地被建设在煤矿沉陷区。目前，现有手段采用靠人力去进行定期检查一定会浪费大量的人力和物力，因而需开展对位于煤矿沉陷区的杆塔进行实时在线检测。基于NB-IoT和LoRa提出了一种新的算法——低功耗广域网（LPWAN）技术，提出了一种新型的输电杆塔倾斜监测系统，其中包含1个主节点和多个子节点，以适应地域广和远距离的需求信息监控。该系统通过LoRa多节点网络的数据传输，将杆塔的倾斜参数通过NB-IoT上传至在线实时监控系统。管理人员可以从后台得出监测数据并分析结果，及时对处于煤矿沉陷区的有故障的输电杆塔进行针对性的维护。     

KJ316井下变电所自动化系统的应用

为构建快速、稳定、可靠的通信网络,采用现场总线和宽带网混合方案的KJ316井下供电监测监控系统,实现在地面对运行中的井下电网信息进行采集、传输、显示,并进行控制,同时可在煤矿井上、下变电所高低压供电系统中实时过程测量、控制及监视,实现连续监测电力系统运行参数,既合理调配电力,提高电网运行质量,又减轻电费支出,实现变电所的无人值守,应用效果良好。     

基于VR技术的虚拟矿井仿真平台建设

通过建立分布式高复杂度的C/S架构,编码CAD/GIS插件实现导出功能,并基于三维空间数据交互式可视化平台开发了3DGIS平台,进而结合VR技术实现了对虚拟矿井仿真平台的建设。结果显示:虚拟矿井仿真系统可将内部运行程序分级化,实现外部显示运算与内部逻辑运算分离,系统运行延时低且高效稳定;具有较强的空间数据纵向贯通能力,实现不同维度数据一体化;在对矿山对象进行动态可视化的展现方面有独特优势,在还原真实矿井各种物理、地理信息的基础上,可自主设定,选择模拟场景信息。     

配电网自动化终端自适应交互系统研究

为了清晰感知配电网自动化终端状态,设计基于虚拟现实技术的配电网自动化终端自适应交互系统。系统通信层应用GPRS无线通信技术,将存储于数据层多种数据库中的数据传输至处理层,处理层利用接收到的数据,同时使用几何、物理和行为3种建模方式,通过构建环境模型、搭建终端三维虚拟场景、引入控制逻辑3步,建立配电网终端的三维模型,并通过颜色线性插值法,动态渲染三维模型,提升模型的颜色渐变效果;交互层利用渲染后三维模型完成场景漫游、场景导航、设施定位等多种功能,并通过界面层完成三维场景展示,实现自适应交互。实验结果表明,该系统信息通信平均时延及丢帧率较低;颜色渲染后,能准确描述终端结构特征,颜色设置与真实情况吻合,立体化效果较好;三维场景交互漫游可完整复刻并展示真实电厂场景,且视野灵活,营造身临其境之感,表现出良好交互性。     

基于线性预测残差分析与压扩算法的高精度局部放电定位检测方法

局部放电（PD）是导致变压器、气体绝缘全封闭组合电器、高压电缆等变电装备绝缘故障的主要原因,也是反映变电装备绝缘状态以及研判绝缘老化程度的主要依据。针对现有的超声局放监测存在的传感器灵敏度低、故障定位精度不高等问题,利用多传感器信号融合,研究了一种线性预测残差分析和压扩算法相结合的高精度PD定位检测方法,对多个传感器检测到超声局放脉冲信息之间的到达时间差做出准确估计。在此基础上,研制了一种智能超声局放传感器系统,通过源端局放超声波信号的自适应滤波和放大,提高了传感器的现场抗干扰能力和检测灵敏度。实验结果表明所提出的PD源定位方法的定位精度在1.2 cm内,验证了所提出的智能超声局放传感器的高定位精度。