1.研究背景與意義

當下煤礦行業加速推進智能化、自動化改造，傳統人工值守式電力監控模式弊病突出：井下設備通信雜亂、傳感器數據采集滯后、后臺集中數據處理性能不足，容易引發供電故障、生產停滯。傳統人工巡檢模式不僅人力投入大、監控覆蓋范圍有限，電力異常響應遲緩，還無法完成深度電力數據分析，存在顯著安全隱患。 文章以一座實際煤礦工程項目為依托，梳理電力監控系統全套設計核心要點，闡述系統完整功能與落地應用效果，為同類礦井電力監控改造提供實踐參考，保障煤礦井下電網持續穩定運行，助力企業降本增效。

2.工程基礎概況

本次改造煤礦設計年產量30萬噸，項目總投資1000萬元。礦井投產初期全程依靠人工巡回檢查管控井下電力設備，長期存在諸多短板：現場運維人員需求量大、井下供電盲區多、出現漏電、短路等電力故障后處置效率低、電力運行數據無法集中匯總分析。 為匹配礦井產能擴張、智能化建設需求，企業全新搭建一體化電力監控系統，從硬件架構、數據采集、通信網絡更新升級，解決原有供電管理短板，保障井下開采、通風、提升等核心生產環節用電安全平穩。

3.煤礦電力監控系統整體架構

整套監控系統采用分層協同架構，三層設備分工配合，實現從現場采集、井下傳輸到地面集中管控全鏈路閉環：

①底層：電力監控保護裝置

依托數字化硬件實時采集井下供電回路電流、電壓、功率、開關分合狀態等全部運行信號；集成欠壓、過壓、漏電、短路、過載多重保護邏輯，可通過配套軟件實現設備電氣聯鎖控制，故障發生時及時就地切斷故障回路，縮小事故影響范圍。

②中層：井下通信分站

作為井上監控中心與井下各類保護裝置的數據中轉橋梁，基礎采用RS-485總線接入現場設備，同時搭配工業以太網實現高速數據傳輸，統一匯總井下所有測點數據并向上轉發。

③頂層：地面監控主站

由工業交換機、高性能工控機、數據服務器、大屏調度顯示系統組成。井下上傳的全部電力數據統一存儲至服務器，管理人員通過可視化界面直觀查看全礦高低壓設備實時工況，遠程下發控制指令、調取歷史故障記錄。

4.安科瑞電力監控系統

4.1概述

Acrel-2000電力監控系統[2]是安科瑞電氣股份有限公司根據電力系統自動化及無人值守的要求，針對35kV及以下電壓等級研發出的一套分層分布式變電站監控管理系統。該系統是應用電力自動化技術、計算機技術和信息傳輸技術，集保護、監測、控制、通信等多功能于一體的開放式、網絡化、單元化、組態化的系統，適用于35kV及以下電壓等級的城網、農網變電站和用戶變電站，可實現對變電站多方位的控制和管理，滿足變電站無人或少人值守的需求，為變電站、穩定、經濟運行提供了堅實的保障。

4.2 系統結構

Acrel-2000電力監控系統采用分層分布式設計，可分為三層：站控管理層、網絡通信層和現場設備層，組網方式可為標準網絡結構、光纖星型網絡結構、光纖環網網絡結構，根據用戶用電規模、用電設備分布和占地面積等多方面的信息綜合考慮組網方式。

4.2.1 實時監測

系統以配電一次圖直觀展示配電運行工況，實時采集高低壓回路電壓、電流、功率等電參量，同步監視斷路器、接地刀分合閘、設備位置、儲能、超溫、保護跳閘、故障告警等全部開關信號。

4.2.2 詳細電參量查詢

點擊一次圖回路即可調取三相電壓、電流、功率、電能等詳細參數，支持查看24小時電流變化曲線。

4.2.3運行報表

按自定義時段查詢設備運行數據，報表匯總電壓、電流、功率因數、電能等全部電氣參數。

4.2.4 實時告警

遙信變位、保護跳閘、設備故障均可觸發系統聲光+語音實時告警。

4.2.5 歷史事件查詢

完整存儲開關變位、保護動作、電氣參數越限等事件記錄，便于事故回溯與統計分析。

4.2.6 電能統計報表

支持定時自動抄表，可自由調取任意時段進線、分支回路用電量，生成用電統計分析報表。

4.2.7 用戶權限管理

分級設置賬號密碼與操作權限，限制遙控、數據庫修改等高危操作，保障系統安全。

4.2.8 電能質量監測

持續監測電網電能質量，可查看諧波數據，便于運維人員及時治理諧波隱患。

4.2.9 Web訪問

網頁端總覽場站、變壓器、監測點位、通信、用電、告警概況；可切換實時曲線、變壓器工況、一次接線圖（刷新≤5s）、能耗環比排名、設備通信運維界面。

4.2.10 APP訪問

移動端可查看各電力設備實時電參量與趨勢曲線。

4.3 相關產品

5.系統落地應用成效

整套電力監控系統適配井下復雜工況，抗干擾能力強、自適應環境變化，落地后取得多重經濟與安全綜合效益：

①數據傳輸穩定可靠

通信傳輸速率穩定維持在1200b/s~2400b/s 區間，現場統一采用線徑1mm阻燃屏蔽兩芯電纜布線，有效抵御井下電磁干擾，數據丟包、失真問題大幅減少。

②大幅降低礦井運營成本

依托遠程集中管控、設備故障自診斷、自動異常定位功能，減少運維人員頻繁下井巡檢、現場操作，降低人工運維成本；系統內置能效統計分析模塊，優化井下負荷分配，每年可節約電費。同時平臺整合主扇、提升機等全礦動力設備，實現統一集控，減少獨立控制系統建設投入。

③提升變電站供電穩定性

系統整合多源電力數據，模擬設備運行工況并實時反饋至調度中心，支持遠程準確操控斷路器開合；具備負荷預測、負荷均衡調節功能，礦井電網電壓、降低功率波動幅度，變電站供電連續性顯著提升，有效規避因供電波動造成的生產中斷。

6.結語

智能化煤礦電力監控系統是保障井下供電安全的核心載體，該系統能夠消除井下電氣安全隱患，穩定保障煤礦開采供電，同時實現人力、用電成本雙重節約。后續可結合礦井智能化升級趨勢，融合大數據、故障預測等新技術持續優化系統功能，進一步提升煤礦電力自動化管控水平與綜合經濟效益。

參考文獻

[1]烏日恒,郭抒翔.電力監控系統主機安全防護技術的研究與應用[J].中文科技期刊數據庫(全文版)工程技 術,2025(1):187-190

[2] 安科瑞企業微電網設計與應用手冊.2022.05版.