煤矿电力监控系统的抗干扰措施

【摘要】介绍了义煤公司常村煤矿所使用的电力监控系统，并结合实际，从现场级、传输级、地面控制级这三个环节分别探讨了为保证本系统安全可靠运行可采取的各种有效的抗干扰措施。

【关键词】电力监控 抗干扰 抗干扰措施 煤矿

一、电力监控系统简介

义煤公司常村煤矿电力监控管理系统主要用于对全矿井上下的供电系统进行用电参数、供电状态、运行情况、电气保护的监测记录，对变电所供电设备实现地面集中远程控制和参数远程设置，对故障和超限供电参数实时监测报警，统计、分析、查询供电运行数据，生成供电运行统计图表和考核管理图表。此系统采用总线型结构，如图1所示。该结构采用双层通讯方式，上层采用以太网实现各通讯分站与上位主机进行通讯，下层采用RS-485总线采集智能节点数据，数据经各通讯分站传输到上位机。

二、电力监控系统抗干扰措施

电力监控系统一般是由多个厂站端（变电所）和一个主站端（监控中心）以及传输光缆组成，因此其易受干扰的环节主要在：底层现场的数据采集环节、中间层的数据传输环节以及上层监控中心的数据接收和控制命令发送环节。下面将结合实际，从这三个环节讨论对电力监控系统行之有效的抗干扰措施。

（一）现场级的抗干扰措施

常村煤矿电力监控系统在下层的变电所现场，采用RS-485总线结构，如上图2所示。地面变电所原有高压保护装置具有RS-485通讯接口，直接接入RS485总线上，地面其他不具备RS-485通讯接口的设备安装监控模块，井下变电所的末端节点为安装在高压开关内的综合保护装置和安装在低压开关内的监控模块。这些节点通过通信电缆与通讯分站连接，通过通讯分站进行简单的数据处理后，经由交换机转换为光信号传入中间传输层网络。

RS-485总线网络常见的干扰有以下几种：线路反射波干扰、雷击过电压、电磁干扰、静电干扰、共模干扰等[1]。下面就针对上述干扰源提出相应应对措施。

1.合理的网络布局

网络节点数与所选RS-485 芯片驱动能力和接收器的输入阻抗有关，理论上其上限可以达到400个。实际使用时，因线缆长度、线径、网络分布、传输速率不同，实际节点数均达不到理论值。就常村煤矿实际使用情况来说，网络节点数最好不要超过32个。

RS-485系统是一种半双工结构通信总线，大多用于一对多点的通信系统，因此通讯分站应置于一端，不要置于中间而形成主干的T型分布。其网络拓扑一般采用终端匹配的总线型结构不支持环形或星型网络。因此 RS-485网络最好用一条总线串联各个节点，从总线到每个节点的引出线长度应尽量短。

2.屏蔽措施要做好

变电所内干扰源众多，采用屏蔽措施很有必要。为满足煤矿防爆的需求，各通讯分站、分站电源、接线盒都是密封在防爆金属外壳中，监测模块和综合保护装置都安装在防爆的低压和高压开关中，所以屏蔽措施本身就做得较好。

3.在总线上添加上拉、下拉电阻，必要时使用终端电阻进行匹配

在RS-485总线网络上，最怕出现的问题是，一个节点出现故障，整个系统的通信瘫痪，同时会给故障的排查带来困难。分析此类问题，究其原因，大多因为总线某节点失效后网络被锁死，控制权一直掌握在该节点上，使总线一直处在忙碌状态，不能接收其他节点发送的信息。为防止总线上产生模糊电平，应在总线上添加上拉、下拉电阻。

通常希望总线到每个终端设备的分支线长度应尽可能短。分支线如果没有接终端设备，将会产生反射信号，对通讯产生较强的干扰，应将其去掉，或者使用与通讯线缆特性阻抗匹配的终端电阻端接。针对变电站现场实际环境，必要时采用终端电阻进行特性阻抗匹配。

（二）传输级的抗干扰措施

1.采用合理的网络结构

由于受矿井自身条件影响，常村煤矿采用总线型结构，缺点在于系统断线时，恢复时间较长，传输线路某一处出现故障，将影响其后的所有分站的通讯。而环网结构能够解决这个难题。以太环网的无法构建造成了此系统抗干扰能力和稳定性上的不尽人意。

2.传输线路应远离干扰源，接线盒做好屏蔽工作

在系统安装时，应尽量做到传输线单独铺设，不可与高压电缆、交流输电电缆等线路一起铺设，应尽量避免两者平行走线，尽力使二者远离，使电磁耦合减到最小。同时，也要尽力避免变频器、启动器等其他干扰源，远离这些设备。

对于光纤来说，虽然不易受到电磁干扰，但是因为井下恶劣的环境，潮湿和粉尘污染大，光纤接线盒也要做好密封设施，光电收发器更要做好屏蔽工作。

3.在线路上安装避雷器

根据有关数据统计分析，数据线（以太网、RS-2

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2、RS485等）受雷电入侵的几率占46.3%，因此，在电力监控系统中，非常有必要采取有效的防雷击措施。通常采用浪涌保护器（俗称避雷器、防雷器），主要防护原理是采用了浪涌抑制器，主要产品有网络避雷器和信号避雷器。

（三）地面控制级的抗干扰措施

窜入微机监控系统的干扰，其频谱往往很宽，且具有随机性，采用硬件措施只能抑制某个频率段的干扰，仍有一些干扰会侵入系统。因此，不但要求硬件有高性能的抗干扰能力，还需要有软件系统的密切配合。在地面监控中心，除了必要的硬件抗干扰措施，最主要的抗干扰措施就是在软件上实现的。

三、结论

本文从现场级、传输级、地面控制级这三个环节分别探讨了介绍了多种抗干扰措施。但由于干扰产生的原因是多种多样的，干扰的强弱、影响的程度是千差万别的。因此，微机电力监控系统抗干扰设计必须根据具体系统所受到的具体干扰情况提出相应的解决方案。