煤矿井下供电监控系统的设计及应用 陈国栋

煤矿井下供电监控系统的设计及应用陈国栋

发表时间：2018-04-18T15:05:37.543Z 来源：《电力设备》2017年第31期作者：陈国栋[导读] 摘要：煤矿井下工作性质特殊、工作环境危险，在煤矿井下工作过程中设立供电监控系统是很有必要的。

（河南龙宇能源车集煤矿河南永城 476600）摘要：煤矿井下工作性质特殊、工作环境危险，在煤矿井下工作过程中设立供电监控系统是很有必要的。而我国煤矿矿区很多都属于高瓦斯矿区，复杂的电网系统与瓦斯极容易产生安全事故，所以，矿井供电的安全性和可靠性对整个煤炭生产极其重要。因此，要积极应用科技新成果，对煤矿供电系统实施实时监控，煤矿电力监控系统成为现代化的管理手段，为矿井电网的安全运行作出了贡献。文章就此

进行分析。

关键词：煤矿；井下供电监控系统；设计；应用 1.煤矿电力监控系统的必要性

近年来，煤矿现代化程度的不断提高、井下供电距离的增加以及供、配电要求的日益提高,尤其对煤矿井下供、配电系统的稳定性、安全性和不间断性的要求越来越高,以PC和PLC为代表的计算机控制技术已在我国煤炭行业得到广泛应用.目前煤矿井下供电系统中PLC计算机控制使用主要体现在地面中央配电室的微机保护、微电脑控制管理、微机检测等方面,并取得了很好的使用效果.然而,由于煤矿井下供、配电系统不同于井上供电系统,煤矿井下供电设备比较复杂,对供电系统的正常运行影响因素较多,因此对井下供配电系统实行远距离监测、监控尤为重要。

2.煤矿井下供电监控系统的结构组成 2.1地面监控站硬件结构组成及其作用

数据服务器、通讯服务器以及监控工作站是地面监控站硬件构成的主要三部分：（1）数据采集服务器。数据采集服务器即利用硬件和软件系统的结合对正在运行中的供电设备进行各方面数据的实时记录和收集，通过对数据采集服务器进行特定的设置和应用，能够对煤矿井下供电设备进行实时监控，一旦供电设备的操作运行相关参数超出了允许的最大值，就立刻自动停止供电设备的工作，同时提醒操作者进行紧急处理。（2）通讯服务器。通过数据采集服务器采集了相关的数据之后，需要利用通讯服务器对采集到的数据进行综合的处理。经过整理后的数据减少了数据信息的冗杂程度，缩小了内存占用空间，通过基于JAVA技术的Web综合信息发布系统进行信息的发布，能够更加高效的开展井下供电设备的监控工作。（3）监控工作站。监控工作站是煤矿井下供电监控系统的核心所在，通过监控工作站能够实现井下供电系统工作状态和系统图的实时显示；及时对可能出现危险的供电设备和用电环节进行预警；通过对历史正常数据的访问和对比确定供电设备的运行状态是否正常；以及在线帮助功能。

2.2煤矿井下电力监控分站的结构组成与作用

（1）工作嵌入式通讯服务器。要实现井下电力监测各个分站与地面控制中心主机之间的良好衔接，工作嵌入式通讯服务器是不可必备的重要设备。（2）监测主机。监测主机整个系统采取双机备用模式，采取RS485接口将井下当地的PLC控制模块和综合保护器等数据进行连接、传输，将井下供电设备的实时状况及时传送到地面主站。（3）信息采集模块。现阶段，信息采集技术已经达到十分高超的水平，通过收集现场母线的三相电压、电流和功率等数据随时间而变的模拟量，建立两个通道供模拟量和数字量使用，通过光电隔离和滤波装置，将数据处理过后临时存储在监测分站的主机内，再通过地面交换机传输到地面监控主站。（3）综合保护器。综合保护器集过载、过压、欠压、欠流、短路、漏电、相位、缺相等一系列功能于一身的控制保护开关装置。煤矿井下供电监控系统必须在发现险情后及时关闭供电设备才能够真正达到保护供电设备和电网的目的。

3.供电监控系统的技术应用

3.1防越级跳闸技术

防越级跳闸可使矿井供电具有较高的安全性和较高的供电稳定性，故防越级跳闸技术的发展对于煤炭企业极为重要。防越级跳闸技术是对网络数据共享以及分析的基础上提供的重要的供电保护系统。产生越级跳闸的原因有很多，例如整体设计不合理、电磁波的干扰、漏电保护差等等。目前解决越级跳闸的方案主要有纵联差保护方案、通信级联闭锁方案和基于GOOSE的防跳闸方案。

3.2供电系统的故障诊断和预警功能

供电系统的故障诊断和预警功能对矿井的安全生产有着重要的作用，这也是监控技术今后发展的重点。目前技术通过对设备数据的搜集，再利用智能化的技术对数据进行分析，已经可以实现对供电系统进行实施诊断和预警。近些年，随着遗传算法、模糊理论、神经网络、粗糙集理论等技术的发展，将这些技术应用在矿井供电系统的安全预警上，已经使得故障预警成为可能，随着今后技术的发展，供电系统的诊断和预测功能将越来越准确。

3.3优化布设

优化布设也是矿井供电系统一个重要的发展趋势，优化布设对提高供电稳定性具有重要作用。采用分段供电，整体实施调整，提高供电电压等等都是优化布设的重要内容。

3.4无线传输技术

无线传输技术对于煤炭生产时极为重要的一项技术，它可以省去大量的电缆连接，使得通信和监控更加方便，可使提高供电安全性和可靠性大大提高。由于无线传输技术在煤炭领域的应用时间不长，所以需要解决的问题还有很多。

4.煤矿电力监控系统的应用效果

煤矿是个特殊行业，矿井中有很多的一级负荷，如矿井的提升人员的设备、井下主排水泵、主通风机、井下的瓦斯监测、监控设备等。通过使用煤矿电力监控系统可以提高煤矿供电的安全性和可靠性对煤矿，不致因一、二级负荷事故停电造成的灾害。

从煤矿电力监控系统的使用技术基础上来看。矿用电力保护监控系统是以井下高、低压开关保护器为电力设备保护和电网运行参数、信号、状态采集元件，结合计算机技术，光纤通讯技术实现煤矿电力系统短路、过载、过压、欠压、漏电、断相、绝缘下降等各种保护；电流、电压、有功功率、无功功率、功率因数、用电量等参数遥测；电路运行/停止遥控；电路运行状态、故障信息遥信和电力设备运行参数定值遥调整定的电力综合自动化系统。

煤矿电力监控系统具有精密性、准确性、高效性等特点，在实际的煤矿电力监控过程中应用效果明显，对煤矿安全管理工作的开展提供了很大的帮助支持。煤矿电力监控系统实现了导线点计算、展点、制表过程的一体化，实现了支距监控上图自动化，还使得图形数据和监控导线数据能够进行有效管理。煤矿电力监控系统还能够对电力监控系统进行模拟，只要把所需要的相应数据通过支距面板输入到监控系统中，就可以根据这些数据绘制出真实的电力系统状况，对电力监控系统过程进行模拟，分析监控系统中各节点在实际监控结构中放置的位置，为实际电力监控系统的建立提供了支持。

5.结束语

综上所述，煤矿井下工作是煤炭企业经营的重要组成部分，这项工作具备复杂性和危险性。所以煤矿井下供电系统既要通过技术的不断提升保证供电的可靠性和安全性，同时也要从整体上统筹规划和煤炭生产中其他安全系统的关系。

参考文献：

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[3]赵宏卫.基于EtherCAT的煤矿井下电力监控系统的研究[D].河南理工大学,2016.