煤矿智能供电监控系统的设计周凯
发表时间：2019-09-22T00:21:23.297Z 来源：《基层建设》2019年第19期作者：周凯李魁
[导读] 摘要：近几年，我国经济快速发展，煤矿企业为我国发展做出了很大贡献，煤矿智能化矿山的建设促进了煤矿供电监控系统往智能化方向发展。
陕西陕煤澄合矿业有限公司西卓煤矿陕西渭南 715300
摘要：近几年，我国经济快速发展，煤矿企业为我国发展做出了很大贡献，煤矿智能化矿山的建设促进了煤矿供电监控系统往智能化方向发展。本文分析了煤矿供电监控系统存在的问题，并设计了一套集能源管理、智能保护等功能于一体的煤矿智能供电监控系统，详细介绍了煤矿智能供电监控系统的网络结构、硬件组成及系统功能，为煤矿智能供电监控系统建设提供了借鉴。
关键词：煤矿；智能供电；监控系统；设计
引言
在煤炭开采过程中，采煤机需要不断移动，而大型采煤设备直接启动，电力负荷变动明显，会产生非常大的冲击电流，影响井下供电的可靠性。目前国内煤矿的供电系统大多采用独立的综合保护器，井下的中央变电所和各个采区的变电所都采用隔爆兼本安型开关及保护装置。保护装置可以实现就地保护，但没法实现统一调度。各个电力设备的综合保护器不能相互通信和信息传输，一旦发生设备故障，检修人员很难准确定位，这会延误抢修，给井下工作人员的安全造成威胁。随着计算机通信技术的发展，供电监测逐渐实现联合自动化，保护、测控等单元设备直接采用嵌入式以太网通信技术，并且设备内部各模块之间采用无瓶颈的平衡式通信方式，从而实现了以往设备所无法实现的一整套快速响应系统。
1煤矿电力系统特点
（1）用电设备功率大。煤矿企业的各种大功率设备较多，如主通风机电机、大型胶带电机、采煤机、掘进机等。这些负载的功率很大，启动及运行时，供电电流较大。
（2）冲击负载多。煤矿企业的各种设备启动电流很大，甚至能达到工作额定电流的4～7倍，有些设备不但启动电流很大，而且有很低的滞后功率因数，造成煤矿供电系统电压波动更大。此外，有些设备，如掘进机、钻机等在掘进过程中，负载变化很大，这种冲击负载在工作过程中剧烈变化，造成冲击电流和冲击电压很大。
（3）高压开关厂家众多，型号复杂。目前，煤矿企业每上一个新的系统，往往会有配套的高压开关，由于系统的厂家不同，也就造成每个系统的高压开关都不相同，且同一系统的高压开关型号、电压等级、保护类型等也不尽相同，这就形成了目前煤矿高压开关厂家众多，型号复杂的情况，造成整定保护困难，经常出现越级跳闸现象。
（4）现场环境恶劣，布线不规范。煤矿现场高湿，有些环境还存在腐蚀性气体，这就造成供电线路极易老化，短路、断路、接触不良等事故频发。此外，有些煤矿巷道狭窄，人、车、线走同一条巷道，极易发生电缆被撞断等情况。同时，在某些采用炮采工艺的煤矿，有时会发生电缆被炸飞的情况。
2现阶段我国煤矿供电监控系统内部遗留的问题
煤矿供电监控系统和其余自动化系统并无太大差异，实际沿用期间，始终遗留诸多缺陷。毕竟煤炭作业流程极其繁琐，属于不同类型工作交互式协调融合的行为流程，如煤炭资源挖掘应该和煤炭运输、设备供电、生产排水等工序流程紧密协作。但是如今我国许多矿区在组织煤炭生产活动期间，经常遗留各类子系统之间相互独立的消极状况，归根结底，就是缺乏妥善且整体化的信息管理体系。如此一来，该类监控管理系统建设和运行的可靠性将难以得到保障，出现资源过度耗费、数据应用价值不高等问题，无形之中令煤炭生产企业承受较大的压力。
第一，许多矿区提供的供电设备过于陈旧，生产期间不可避免地引发突发性断电等状况，如若当下无法保证快速锁定断电原委并进行供电恢复，就极有可能引发瓦斯爆炸等危机状况。
第二，因为现阶段始终不存在一类完善的煤矿安全性监控技术，许多企业开始担忧新技术容易引发诸多问题而影响煤炭生产进程与质量，不敢轻易引入和使用，因此一直以来，大多数供电监控的自动化技术创新项目都只能够在煤炭生产较小的一方面加以推广应用。
第三，如今许多矿区安全监控的各个层面都保留较强的独立特性，包括供电监控和存储、运输系统，以及排水系统等，彼此的联系过于微弱，如若因为特殊状况，需要针对它们进行交互式控制时，则必须依靠人力模式，而并非整个信息控制系统。这类监控管理模式尽管说不会耗费过多的投资，不需要进行工程大面积的改动，但是因此彼此之间管理实效性不强，因此无法保证透过矿区生产的宏观层面进行监控系统细致性规划，更加无法透过根本层面上完成煤炭生产成本节约任务。而在过多的独立化系统运作条件下，还会令煤炭实际生产效率极速降低，同步状况下增加更多的劳动成本。
3智能供电监控系统设计
3.1设计要求
煤矿供电监控系统的设计需求，主要结合井下设备保护的需求和供配电设备保护器的设计需求。煤矿供电监测系统的作用是了解井下设备工作状况，减少事故发生的几率，实现煤矿井下供电系统的综合自动化。
井下电气设备的保护主要有：①过电流保护；②漏电保护；③接地保护。过电流故障主要包括短路、过负荷、断相种；漏电故障包括绝缘损伤漏电和整条线路的漏电；保护接地就是把设备的金属外壳和埋在地下的地级连接在一起的措施。
供配电设备综合保护器的要求包括：①选择性。系统出现故障时，只将故障部分切除，其余部分正常运行。②快速性。当电路中出现短路故障时，电缆中电流非常大，极易引发火灾甚至瓦斯爆炸事故。快速切除故障，可以缩小故障的范围，减小损失。③灵敏性。当被保护设备发生故障或出现不正常运行的情况时，迅速做出判断，进行动作。④可靠性。包括不误动和不拒动两个方面，正确反映保护范围内的正常运行和故障状态。⑤防越级跳闸。煤矿井下供电监控最主要、危害最大的事故是越级跳闸。当井下的某个采区变电所的高压开关跳闸以后，如果最近的保护不动作，则会引起上一级保护的跳闸，从而使故障范围扩大，影响矿井的生产和供电系统的可靠性。
3.2系统硬件组成
系统硬件主要由以下几部分组成：电力监控分站、高压配电装置、低压组合开关、智能保护控制器、防雷器、防爆交换机、工控机、打印机、UPS电源、配件。