井下电网安全运行监控系统及方法技术方案

一种井下电网安全运行监控系统，其特征在于：它采用多层分布式结构设计，由井上中心站、与中心站相连的主站、ｎ个井下分站和若干个电脑综合保护监控器构成；中心站直接／或通过主站与井下的ｎ个分站相连，每一个井下分站又连接有ｎ个用于检测／监测井下电网各种参数的电脑综合保护监控器；　　　　所述中心站与主站、主站与分站、中心站与分站之间的两条总线使用差分双极性码，无极性基带数据传输方式进行数据传输；主站与分站，分站与监控器都采用光电隔离技术连接。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种可对煤矿井下电网的安全运行进行实时监控的系统及方法；具体地说，涉及一种在地面上通过人机对话、实时监控井下电网的运行情况、保证井下电网安全运行的监控系统及方法。本专利技术涉及计算机技术、网络通讯技术及自动控制技术。
技术介绍
目前，大多数煤矿井下使用的高压开关保护装置是以模拟技术分别对检测到的短路信号、过载信号、漏电信号等进行处理和监视保护的。由于模拟电子电路本身存在的缺点，使得高压开关保护装置功能少、精度低、误差大、无通讯功能；且极易受干扰，稳定性和可靠性差而且，在运行中极易发生误动作，严重影响正常生产。专利文件ZL95108240X公开了一种可对井下电网进行控制的程控电脑高压开关综合保护装置，它采用了数字技术和屏蔽技术，在中央控制器的控制下，对多路信号采集并进行(A/D)模数变换处理，或将整流等电路输出的开关量信号送到中央控制器进行信号处理。但是，这种综合保护装置无通讯功能，不能实现地面与井下的通讯，更不能实行人机对话以达到智能监控的功能；另外，这种综合保护装置还没有功率因数监控功能。
技术实现思路
为了解决现有技术无法实现在地面上通过人机对话方式实时监控井下电网运行情况的问题，本专利技术的目的是提供一种在地面上通过人机对话、实时监控/检测井下电网运行的各种参数、采集各种信息、对井下电网的安全运行进行智能控制的、并可实现无人职守功能的系统及方法。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案一种井下电网安全运行监控系统，它采用多层分布式结构设计，由井上中心站、与中心站相连的主站、n个井下分站和若干个电脑综合保护监控器构成；中心站直接/或通过主站与井下的n个分站相连，每一个井下分站又连接有n个用于检测/监测井下电网各种参数的电脑综合保护监控器；所述中心站与主站、主站与分站、中心站与分站之间的两条总线使用差分双极性码，无极性基带数据传输方式进行数据传输；主站与分站，分站与监控器都采用光电隔离技术连接。所述中心站由两台互为备份的工控PC微机和UPS不间断电源组成。所述主站为一个用于地面与井下进行通信和数据传输的数字通信接口；它由单片机、与单片机串行口相连的MAX232通讯口、与单片机I/O口相连的数据存储器、与单片机串行口相连的光电隔离电路和485接口驱动电路构成；主站经光电隔离电路和485接口驱动电路，采用差分双极性码、无极性基带同步数据传输方式把从中心站接收的数字信号变为同步差分信号，下传给井下各分站；所述数据存储器用来暂存各分站的数据；该主站通过与所述单片机串行接口相连的MAX232接口与所述中心站的两台互为备份的微机相连进行数据传输。所述井下分站采用双单片机结构设计，单片机1的数据总线、地址总线与单片机2的数据总线、地址总线相连，单片机1主要用于与井下各电脑综合保护监控器的数据传输、通讯，单片机2主要用于井下分站与井上主站的数据传输和通讯；与单片机的I/O相连设有程序存储器、分站号设置电路和为了暂存各个电脑综合保护监控器传来的数据的数据存储器；电脑综合保护监控器实时采集的信息通过485通信接口和光电隔离电路传输给单片机1的串行口；单片机1通过单片机2、与单片机2串行口相连的调制解调器、光电隔离电路、485通信接口将接收的各电脑综合保护监控器检测/监测的关于井下电网的各种参数上传给主站。所述井下分站中的单片机1具有两个备份的、可与上位机通讯的MAX232串行接口；单片机2的I/O口还与一数据存储器相连；所述井下各分站由各自的防爆电源供电。所述电脑综合保护监控器内单片机的串行口处增设有一用于与上位机通讯的光电隔离电路和485接口驱动电路。一种利用上述井下电网安全运行监控系统实现井下电网安全监控的方法，它包括以下步骤第1步系统上电，中心站PC机、主站单片机、各分站单片机以及电脑综合保护监控器内的单片机初始化；第2步与井下各分站相连的各电脑综合保护监控器开始实时检测/监测井下电网的各种参数，并将实时检测/监测到的数据存储在数据存储器中；第3步当中心站需要当前井下某一分站电网的各种参数时，中心站通过485串行接口或MAX232接口将此命令下传给主站、分站，或通过主站下传给分站；再通过分站下传给与该分站相连的电脑综合保护监控器；第4步电脑综合保护监控器将检测到的当前电网的各种参数通过485串行接口或MAX232接口上传给井下分站，再通过主站上传给中心站；第5步中心站实时显示这些数据，制成各种历史曲线、实时曲线、直方图等图表；中心站根据上传的数据，分析、判断，下传控制命令给电脑综合保护监控器执行合闸、分闸、复位等动作。本专利技术采用主从工作方式，多层分布式结构设计。它的工作原理是在地面上设计一个双机中心站和一个主站，在井下设计多个井下分站，每一个井下分站又连接有多个用于检测/监测井下电网各种参数的智能型电脑综合保护监控器(以下简称综保)；采用多层分布式的结构，将多个电脑综合保护监控器与分站连接起来，将各个分站通过主站与中心站连接起来。系统上电后，与井下分站相连的各个电脑综合保护监控器就不断地实时检测/监测井下电网的参数，并将检测到的参数存储在电脑综合保护监控器的数据存储器中；当地面上的双机中心站(以下简称中心站)需要上传与某一个分站相连的电脑综合保护监控器检测的数据时，中心站就通过主站将这一命令下传给该分站，该分站收到上述命令后，向与之相连的各个电脑综合保护监控器发送上传数据的指令，各电脑综合保护监控器将存储在数据存储器中的数据打包，通过电脑综合保护监控器的485串行接口上传给该井下分站，该井下分站再通过该井下分站的485串行接口或232串行口将数据上传给主站，主站再通过主站的485串行接口或232串行口将数据上传给中心站，由中心站实时显示这些数据，制成各种历史曲线、实时曲线、直方图等图表以便分析、存档，并打印输出。本专利技术的优点可以实现远距离实时监控井下电网的运行情况；远距离诊断系统故障、智能控制；采用功能强大的软件平台，稳定可靠；系统最大监测点可达到5000个以上；系统自检功能完备。附图概述附图说明图1为本专利技术系统框2为专利技术主站原理框3为本专利技术井下分站原理框4为本专利技术电脑综合保护监控器原理框5为本专利技术控制方法流程6为本专利技术系统软件框7A、图7B为本专利技术主站通信软件框8为本专利技术井下分站主程序框9为井下分站接收上位机中断服务程序框10为井下分站接收电脑综合保护监控器中断服务程序框11为井下分站定时器中断服务程序框12为井下综合保护监控器主程序框13～图14为井下综合保护监控器中断服务程序框15为井下综合保护监控器发送数据子程序框图本专利技术具体实施方式如图1所示，本专利技术井下电网安全运行监控系统采用多层分布式结构设计。它由中心站1、主站2、n个井下分站3和若干个电脑综合保护监控器4(简称综保)构成。中心站1由两台互为备份的工控微机和UPS电源5组成，它通过主站2与井下的n个分站3相连；每一个井下分站3又连接有n个用于检测/监测井下电网各种参数的电脑综合保护监控器4。如图所示，地面中心站1通过主站2与井下分站3进行通讯、数据传输；当实际工作场合中心站1与井下各分站3距离较近、通讯效果较好时，可以省略主站2，将井下各分站3直接与中心站1相连，如图中的虚线所示。每个井下分站3可连接20个电脑综合保护监控器4，当连接超本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种井下电网安全运行监控系统，其特征在于它采用多层分布式结构设计，由井上中心站、与中心站相连的主站、n个井下分站和若干个电脑综合保护监控器构成；中心站直接/或通过主站与井下的n个分站相连，每一个井下分站又连接有n个用于检测/监测井下电网各种参数的电脑综合保护监控器；所述中心站与主站、主站与分站、中心站与分站之间的两条总线使用差分双极性码，无极性基带数据传输方式进行数据传输；主站与分站，分站与监控器都采用光电隔离技术连接。2.根据权利要求1所述的井下电网安全运行监控系统，其特征在于所述中心站由两台互为备份的工控PC微机和UPS不间断电源组成。3.根据权利要求1或2所述的井下电网安全运行监控系统，其特征在于所述主站为一个用于地面与井下进行通信和数据传输的数字通信接口；它由单片机、与单片机串行口相连的MAX232通讯口、与单片机I/O口相连的数据存储器、与单片机串行口相连的光电隔离电路和485接口驱动电路构成；主站经光电隔离电路和485接口驱动电路，采用差分双极性码、无极性基带同步数据传输方式把从中心站接收的数字信号变为同步差分信号，下传给井下各分站；所述数据存储器用来暂存各分站的数据；该主站通过与所述单片机串行接口相连的MAX232接口与所述中心站的两台互为备份的微机相连进行数据传输。4.根据权利要求3所述的井下电网安全运行监控系统，其特征在于所述井下分站采用双单片机结构设计，单片机1的数据总线、地址总线与单片机2的数据总线、地址总线相连，单片机1主要用于与井下各电脑综合保护监控器的数据传输、通讯，单片机2主要用于井下分站与井上主站的数据传输和通讯；与单片机的I/O相连设有程序存储器、分站号设置电路和为了暂存各个电脑综合保护监控器...

【专利技术属性】
技术研发人员：裴静侠，邢志新，房秀来，
申请(专利权)人：北京顺城电子技术公司，
类型：发明
国别省市：