矿井监测分站备用电池远程遥控放电装置的研究与应用

 摘 要：监测分站备用电池作为矿井监控设备的备用电源,其性能优劣直接关系到分站在交流供电不正常的情况下,监测分站能否正常运行,连续监测,即系统工作的可靠性问题。为保证分站备用电池的性能,延长其使用寿命,一般生产厂家要求用户每月对分站电池进行完全放电一次,而现有放电方式均是采用传统人工井下现场操作,费工费时,对矿井正常生产影响很大,且难以操作,放电效果差。针对以上问题,研制出了矿井监测分站备用电池地面远程遥控全自动放电装置,只需通过地面监控中心计算机向井下分站发出远程放电遥控指令,井下监测分站备用电池便会自动放电,放电结束又会自动恢复为交流供电。大大节省了劳动力,提高了劳动功效,减少了影响生产的时间,增加了系统工作的稳定性和可靠性,延长了蓄电池的使用寿命,确保了矿井安全监测监控系统设备安全、可靠、有序的运行。     

后备电源远程冷态放电装置在常村煤矿的应用

为满足《煤矿安全规程》中直流供电不低于2 h规定,延长监测监控、人员定位分站备用电池的使用寿命,解决人工井下现场操作,影响安全和生产,提高效率;常村煤矿研制出了矿井安全监测、人员定位系统后备电源的嵌入交换机内的嵌入式冷态处理放电装置,只需通过监控机房的监控主机向井下分站发出遥控指令,井下分站备用电池便会自动放电或结束放电。     

矿井监控系统电源箱供电自动切换装置

淄矿集团公司西河煤矿是山东省三个高瓦斯矿井之一，装备有KJ95安全监控系统，井下安装分站12台，后备电源箱45台，瓦斯传感器68个，风速传感器12个，负压传感器2个，局扇开停传感器48个及设备开停、风门开关传感器等；采区变电所实现了分两段母线的高压双回路供电；掘进工作面局部通风机供电实现了双专用电缆，并实现了“双局扇、双电源、自动换机、自动分风”。而后备电源箱的供电一般只接在专一或者专二电源线上，一旦线路停电，后备电源箱失去供电电源，只靠后备电源箱本身的后备电源维持2h左右，为所负责的分站及传感器供电。由于后备电源的作用，供电线路停电后不容易被发现，当后备电源耗尽后，监控系统失去作用，直接危及到现场的安全和生产。为了解决井下监控设备的供电问题，研制了后备电源箱供电自动切换装置，通过使用解决了后备电源箱不能连续供电的问题。     

塔山煤矿KDW17电源后备电池远程控制维护研究

KDW17电源是塔山煤矿较为常用的一种电源,目前主要用于矿井监控系统的供电。本文针对塔山煤矿KDW17电源后备电池日常维护困难的问题,同时为提高后备电源的性能和延长蓄电池的使用寿命,介绍了通过改接KDW17电源控制部分接线方式,使操作人员在操作站发送控制指令就可实现对井下电池进行定时放电操作,达到电池远程控制放电维护的目的,更重要的是对于使用KDW17电源的监控系统稳定可靠运行具有重要的意义。     

监控分站冗余的煤矿供电监控系统

针对煤矿供电监控系统的监控分站故障时导致远程监控失效的问题,设计了一种监控分站冗余的煤矿供电监控系统,井下变电所2台监控分站互为热备,监控分站之间通过光纤通信维持心跳;设计了2台监控分站与高低压配电装置内的电力综合保护器之间RS485总线通信硬件互锁电路,设计了监控分站热备软件。现场应用表明:其中1台监控分站异常时,另外1台监控分站可在30 s内投入运行,有利于提高煤矿供电监控系统的可靠性。     

马兰矿井下无人值守变电所电力监控系统技术研究

为了探讨井下无人值守变电所的电力监控系统技术,以西山煤电马兰矿为背景,详细阐述了井下无人值守变电所电力监控系统技术的各项基本参数,如额定工作电压及整机输入视在功率、交换机或监控分站的传输口、高压配电装置的传输口、真空馈电开关的传输口、RS485光信号传输口、报警声强、视频信号输入口、后备电池参数、模拟量传输处理误差等。研究表明,该系统为井下供电系统提供了各种保护监视和控制功能,并且通过可靠的通讯信号传输到地面调度中心,使值班人员对井下电网运行情况有详细的了解,该系统在马兰矿运行效果良好,有效保证井下供电系统的供电安全和供电可靠性,并且为马兰矿带来了较高的经济效益和很好的社会效益,该系统具有非常广阔的应用前景。     

煤矿安全监测监控系统双回路供电自动切换装置的研究

研究开发了应用于煤矿安全监测监控系统设备的双回路供电自动切换装置,实施双回路供电和使用自动切换装置,实现安全监控系统地面中心站、井下监测分站、井下光纤环网交换机及信号中继器等设备的不间断供电,解决了监控系统中的设备供电不稳定、不可靠问题。通过该装置的研发与应用,提出对煤矿安全监测监控系统国家相关标准中关于电源部分的条款进行修改建议。     

煤矿井下大功率锂电池备用电源的研制与应用

为了解决煤矿井下设备的备用电源在使用一段时间后电池供电时间缩短,以及无法实现远程监控备用电源工作状态及电池电量显示的问题,通过对锂离子蓄电池的防爆技术和特性进行深入研究,采用软硬件相结合的方式进行全新设计,提出了集中式、长时间供电的新思路,将锂电池配组技术、充放电管理技术、均衡技术与隔爆技术、通信总线技术等融为一体,研究出了一款煤矿井下隔爆型备用电源。研究表明,该设备负载最大功率达到600W,且具有电池体积小、容量密度高、安全性好等特点,可为井下设备提供可靠的延时供电保障。该产品已广泛运用在煤矿现场,研究结果表明,产品运行可靠,远程管理方便,减少了维护工作量。     

煤矿井下变电所后备电源配置方案的选择

煤矿井下的高压配电装置需要有可靠的电源才能可靠地切除故障,以防止开关误动或拒动。矿用网络交换机、矿用电力分站等网络监控平台设备,有了后备电源才能在异常停电时确保信息上通下达,故后备电源是煤矿井下变电所实现无人值守的必备条件;同时,不同的设备对后备电源的要求不同,因此还须考虑后备电源的可靠性和安全性。因此,通过各类设备对后备电源的要求进行分析,以及对各类后备电源的优缺点进行分析,可为煤矿井下变电所后备电源的选择提供新的思路。     

嵌入式矿井供电监控分站设计

针对目前煤矿井下使用的供电监控系统存在稳定性差、兼容性不好等问题,设计了一套基于LCP1788处理器的嵌入式矿井供电监控分站。介绍了矿井供电系统的整体结构,以及监控分站的硬件和软件设计。通过工业现场试验,证明该系统稳定可靠,有效地解决了提出的问题,为矿井下同类型控制器的设计提供了经验。     

矿井安全监控后备电源充放电功能在地面中心站远程控制的实现方案

监控后备电源远程充放电功能是针对井上下环境恶劣、条件复杂、点多面广、战线长、距离远的大中型煤矿监测监控设施设备安全供电的有效保障措施。文章详细介绍了如何在KJ66N煤矿安全监控系统实现安全监控后备电源远程充放电功能及其工作过程。     

基于射频通信的顶板离层位移监控系统的设计

为进一步改善井下生产的安全,设计了一种基于射频通信的顶板离层位移监控系统。其检测分站计算出顶板离层位移量,再将采集到的数据传输给下一级分站,数据通过接力的方式一级一级往上传输,最后通过CAN总线传输至地面监控主机。分站采用了低功耗设计,具有定时开机、自动关机功能。系统采用电池供电和无线通信,大大减小了安装和维护的工作量。     

矿用监控分站程序远程在线更新设计

煤矿安全生产监控系统用井下监控分站一般距离地面十几公里,固件软件远程在线更新功能对监控分站非常重要。分析了LPC2000系列微控制器的功能特点,重点介绍了其在应用编程功能;利用该项功能结合矿用监控分站的实际,以状态变迁及流程图的方式,从安全性和实用性的角度设计矿用监控分站的固件软件远程在线更新系统;最后通过实验证明了该设计的可行性。     

煤矿井下集中供电系统设计

针对煤矿井下安全监控、人员定位等系统采用分散式供电方式存在供电可靠性低、续航时间有限、抗干扰能力差等问题,设计了集中供电系统。该系统以智能化电源为基础,抗电磁干扰能力强,具有过流过压保护、电池智能充放电和电源管理信息等功能,以电池箱为后备电池对被供电系统不间断供电,被供电系统运行可在外接交流电无电的情况下持续工作,提高了供电的可靠性。     

井下监控分站电源远程充放电及电池电量监测功能改进

矿井安全监控及联网系统是煤矿"一通三防"的重要内容。分站是煤矿安全监控系统的关键设备,保证分站安全正常工作,可靠的电源供应尤为重要。提出了一种全新的分站电源管理方法,通过系统升级,可以实现地面对分站电源远程充放电的控制及电池电量的检测。实践证实:分站电源远程充放电及电池电量监测功能改进,既提高了工人的工作效率,实现了矿井"远程监控,无人值守"的工作状态,又提升了矿井的机械化、自动化、信息化程度。不仅具有广阔的工程应用前景和巨大的社会经济效益,而且可以推动煤矿产业升级。     

基于人体动能的井下后备电源应急充电系统研究

为了避险系统在紧急启用后,最大限度地延长井下后备电源的运行时间,研究了基于人体动能的井下后备电源应急充电系统。该系统能够将人体动能转化为电能,实现向后备电源的应急充电。设计了该充电系统中的升降压稳压电路、恒流恒压充电电路、电池管理系统。在设计电路的基础上,通过实验测试验证了该设计的可行性。     

煤矿井下供电监测报警系统设计

针对煤矿井下供电监控系统可靠性差,通讯与信息管理落后的现象,设计了一种基于嵌入式的供电监控系统。通过对系统功能需求分析,提出了以监控主站、测控分站与电力保护器为主的3层树状结构,分析了电力保护器的信号采集原理、采样算法及保护器工作原理,设计了电力保护器的总体接口与光电隔离电路。井下底层保护器通过RS485串口组网,测控分站转换为以太网信号,实现井下与井上的通讯组网。     

斜沟矿井下供电监控系统设计研究

本文以对斜沟矿井下供电监控系统改造为背景,根据整体设计思路,通过设计地面主站、井下分站、通讯分站以及一系列软件等来实现井下供电监控,使井下供电系统更加安全、可靠。     

避难硐室监控系统小功率备用电源设计

根据国家要求,常规煤矿安全监控系统要求在交流停电后能够保证不低于2 h的备用时间,避难硐室监控系统在无交流电的情况下需保证96 h的备用时间,对备用电源提出了更长时间的要求。国家防爆标准GB3836允许在隔爆腔内使用的电池种类只有镍镉和镍氢2种蓄电池,存在单体电压低、容量小等缺点,不适用于硐室监控系统。根据监控系统设备分布式的特点,提出分布式备用电源供电结构,设计出一种小功率的本安后备电源,安装在现有本安电源输出端到本安设备之间,为本安监测设备提供长时间的备用电源。测试结果表明,该后备电源具有电池利用效率高、体积小、质量轻、价格便宜等特点,可为避难硐室监控系统提供可靠的安全供电。     

KFD—IA型井下分站电源箱的研制

介绍了ＫＪ－９０型煤矿监控系统井下分站电源 的性能参数图结构特点，电路工作原理及今后的技术发展方向等。