矿井智能化供电系统研究

矿井智能化供电系统研究

方长鑫

新疆焦煤（集团）有限责任公司 新疆乌鲁木齐 830000

摘要：现如今，我国是智能化快速发展的新时期，电能作为矿井企业生产的主要动力能源，供电系统安全可靠的运行对矿井企业的安全生产具有非常重要的意义。目前，矿井供电系统时有发生越级跳闸、保护误动作等现象，变电所高低压系统使用的保护装置型号较多，各类保护使用的通讯规约不统一，无法实现采区变电所高低压供电系统的集中监视和控制，造成井下大面积停电事故的发生，严重影响着矿井的经济效益及安全生产，为了减少矿井井下供电越级跳闸情况的发生，实现供电系统的集中监控。本文设计研究了矿井智能化供电系统的建设，构成了可靠安全的井下供电系统，该系统可提高矿井供电系统的自动化程度。对今后类似工况下矿井智能化供电系统的建设具有一定的借鉴意义。

关键词：智能化；供电系统；方案研究

引言

尽管矿井供电系统有很大发展，然而受外界因素影响，对其供电性能带来较大的挑战。而且由于矿井采矿设备的特殊性，负荷并不稳定，矿井供电系统的电压波动大，供电系统故障较多发生。为此，要充分利用电网智能技术，更好的保证矿井供电系统的安全与稳定。

1智能化矿井供电系统整体结构

矿井供电智能控制系统主要由两大部分组成：监测系统与供电控制系统。供电控制系统包括地表变电系统、地表配电系统、地下核心变电系统、移动变电系统及低压供电系统，其主要作用就是将总输电线路的电能通过各站点的变电与配电运送到矿井当中，为矿井持续供应电能。监测系统在智能化供电系统当中比较常用，其主要由监测主站和多个监测分站组成，主要作用是对供电系统当中的数据进行监测，及时发现故障源头，采取应急保护措施，保护供电系统。

2矿井智能化供电系统研究

2.1井下供电系统防越级跳闸保护器的研究及应用

针对矿井供电系统的特性以及存在的问题，本项目采用现有的数字化变电站GOOSE网络通讯技术，研究一种保护方案，在传统保护配置方案的基础上，增加GOOSE防越级跳闸功能，可以煤炭供电系统中传统过流保护速断性与选择性之间的矛盾，有利于提高煤炭供电系统的安全运行能力。为实现供电系统防越级跳闸的要求需要将所有6kV及以上保护装置连接到站控层GOOSE网络中，装置间利用该GOOSE网络进行联跳闭锁信息交互。需要在井下中央变电所的去到各个采区变电所的出线柜上安装可以接受GOOSE跳闸闭锁信号的智能化保护器；在各个采区级联变电所的进线柜和去到各个采区变电所的出线柜安装防越级跳闸保护装置；在各个采区终端变电所的进线柜上安装防越级跳闸保护装置。

2.2全方位优化的一体化电力监控功能

矿井智能供电系统在实现提高供电可靠的同时，在实现“四摇”的电力监控的基础上，结合实际情况开发了大量的实用化功能，使该系统更能完整的反应一次系统的运行状况，简化管理，优化运行。保护功能：所有10/6kV配电点配置的保护测控装置，能完整实现对输电线路、变压器、电容器、井下电缆等设备的保护功能，保护类型包括电流保护、电压保护、差动保护、漏电保护等。“四摇”功能：地面、井下供电系统各高压供电点运行模拟量、状态量实时上传;地面集中监控中心远程分合操作、定值修改与维护。电能质量监测和分析：供电系统网络中各高压供电点的电能质量监测，主要包括:电压偏差、电压合格率、频率偏差、频率合格率、电压不平衡、谐波(15次)等。并在集中监控平台配置辅助分析功能。使用时能清晰地了解整个供电系统的电能质量和谐波分布情况，并可据此采用相应的治理策略。能效管理功能：地面、井下所有的保护监控装置具备精准的电能计算功能，计量精度能满足实用化要求，尤其在井下高压开关内部空间较小时具有突出效果。同时可以减少电度表及其辅助通讯设施的投资。自动化的配置管理与在线仿真：由于供电网络随着综采、综掘工作面的更换而变化，因此，快速自动化的配置管理与检验变得越来越重要，系统辅助的自动配置功能可以极大地简化维护人员的工作量。系统支持运行中或系统变更后的在线仿真功能，能模拟系统各个故障检查系统中各个保护设备的动作行为，进而检查系统参数配置的合理性。智能“自愈”与转供提醒：系统采用备用电源自投等功能实现地面主扇、水泵房、绞车房的双回路自动切换；利用智能配电网技术实现地面环网供电的快速故障隔离与供电恢复；系统发生短路故障并切除后自动根据系统拓扑提示最佳的转供方案，简化运行人员的管理方式。

2.3保证井下供电系统实用性

挖掘矿井工作大多数情况下是在井下进行，井下有大量的用电设备，在某种程度上增加了供电系统的供电压力，需要同时为井上和井下设备进行供电。通常来说，在井下工作的风险更大，周边环境充满了很多不确定性，条件十分艰苦，因此在挖掘矿井的过程中，一定要保证随时与井下人员进行联系。为了尽可能的减少外界因素的干扰，保证相关设备正常运行和通讯的流畅性，首先要从供电系统这一方面入手，保证其实用性，尽可能的降低人为因素的影响，切实提高监管水平，合理分配工作时间，防止工作人员过度疲劳在工作时出现疏忽不能很好的处理设备故障问题。在选用警报装置时，优先从使用性能和工作周期这两个方面进行考虑，能够及时向工作人员发出有效警报，便于及时采取措施进行设备维修，保证供电系统安全运行。

2.4实施矿井供电设备状态检修的智能化监测

利用计算机软件实施矿井企业供电设备状态检修，需要在传统人工操控的基础上开发智能化监测技术、在高科技数控诊断技术的基础上进一步研究，探索一种既科学、合理又经济、适用的设备状态检修模式。首先要科学把握检修时机，明确检修项目，从当地实际情况出发开展状态检修，始终要以矿井企业供电的安全运行和社会及经济效益为主，要有科学有效的长期规划，在认真汲取各兄弟单位经验的基础上，及时总结经验广泛吸取教训，实时开展状态检修，力求从源头抓起，必须把对供电设备的规划、设计和设备选型都纳入未来状态检修的安全运行中，保障主设备监造和运输等全过程的智能化管理，必须确保设备的最佳初始状态。其次要重点做好矿井的供电设备状态监测工作，只有在准确无误的前提下才能开展有效检修，否则不是浪费便是防患于未然，此两种极端的回避是供电设备状态检修在智能化科学技术创新基础上的突破，当前普遍运用的红外线测温就是为及时发现供电设备中潜伏性故障的有效措施之一，可及时提供设备状态准确无误的信息，为下一步的设备状态科学诊断提供有效分析数据。从某种程度上来说，它所提供的设备状态信息的准确性、及时性和全面性决定对设备进行哪些状态监测，以保证设备状态信息的全面性。第三要选择最佳状态监测点和监测设备。供电设备的智能化测试是电力系统的安全运行基础保障，尽可能避免发生故障，减少供电设备使用材质方面的各种潜在因素，降低安全隐患和稳定性破坏的可能性。实施供电设备状态检修的关键是对所使用设备的客观运行状态分析，发挥数字化技术优势，对可能发生的故障实时诊断，对设备运行、维修和监测数据进行状态分析，使故障诊断更加准确。

结语

井下供电系统智能化可以降低事故停电范围，避免大面积的停电事故，降低各类系统事故的发生率，能够有效的避免越级跳闸事故的发生，提高井下供电系统的可靠性和安全性，可以对全矿井重要供电负荷的集中监视和控制，提高全矿井供配电系统的自动化程度。

参考文献

[1]　陈然.矿井采区变电所光纤纵差保护研究及实践[J].同煤科技,2016(02):23-24+28.

[2]　李双安.电力监控技术在矿井供电的应用探讨[J].价值工程,2015,34(02):36-37.