淺談煤礦井下供電系統的監控及其發展策略

(陜西能源職業技術學院 陜西咸陽 712000)

淺談煤礦井下供電系統的監控及其發展策略

李快社

(陜西能源職業技術學院 陜西咸陽 712000)

我國很多煤礦生產條件都比較惡劣，如煤炭工作空間狹小，環境潮濕，礦區頂板荷載復雜等等，煤炭開采過程中，很多設備需要頻繁移動，電網的負荷大同時變化也大。而我國煤礦礦區很多都屬于高瓦斯礦區，復雜的電網系統與瓦斯極容易產生安全事故，所以，礦井供電的安全性和可靠性對整個煤炭生產極其重要。煤礦井下供電系統既要通過技術的不斷提升保證供電的可靠性和安全性，同時也要從整體上統籌規劃和煤炭生產中其他安全系統的關系。

供電系統；監測；可靠性；發展策略

0 引言

隨著我國經濟建設的快速發展，各個行業及領域對能源的需求逐漸增加，煤炭、石油和天然氣作為最基本的能源，其需求量也大幅增加。各個煤礦的生產量也隨之增加，與此同時煤礦的安全問題也成為了煤礦生產中的重要問題。

我國很多煤礦生產條件都比較惡劣，如煤炭工作空間狹小，環境潮濕，礦區頂板荷載復雜等等，煤炭開采過程中，很多設備需要頻繁移動，電網的負荷大同時變化也大。而我國煤礦礦區很多都屬于高瓦斯礦區，復雜的電網系統與瓦斯極容易產生安全事故，所以，礦井供電的安全性和可靠性對整個煤炭生產極其重要。

1 國內供電監控系統的發展概況

國內在“六五”“七五”期間，通過學習國外技術以及自主研發，研制了一系列煤礦的監控系統，在礦井的供電監控方面，沒有成熟的監控系統。雖然有部分科研單位從事礦井供電監控系統的研究，但由于裝置使用中穩定性差、通訊距離不足、維修復雜以及相應的計算機系統不夠成熟等等原因，很難大面積推廣使用。

到了八九十年代，礦井供電監控方面多數采用串行通信模式，由于其獨占通道，結構設計復雜，同時維護過程工程量大，供電可靠性仍然非常低。實際的礦區生產中，供電范圍廣，設備數量多，各個設備距離遠，同時當煤炭井下發生斷電事故時，需要及時找到斷電原因，及時維修避免發生二次事故，所以礦井供電系統的監控的可靠性變得尤為重要。

隨著近十幾年計算機和自動化的發展，礦井的供電監測系統也得到進一步的發展。通過對光纜布線、建立局域網、網絡安全部署和數據的存儲及備份等等形成了煤礦企業的整個信息化的建設。煤礦的安全監控包括很多內容，如人員定位、排水分層監測、污水處理、生產監控和供電系統監控等等十幾個方面。供電監控系統僅僅是礦井安全監控的一個方面，供電系統通過環網接入安全監控網絡，地面監控中心可通過服務器對供電系統實時監控。

2 目前國內供電監控系統存在的問題

礦井的供電監控系統和其他自動化系統一樣，在實際使用過程中，仍存在不少不足之處。煤炭的生產過程是及其復雜的，是各個工作相結合相協調的過程，如煤炭的采掘需與煤炭運輸、設備的供電以及生產的排水等等工作相配合，而目前很多礦區在煤炭生產過程中，存在各個系統彼此之間信息相互獨立，沒有形成有效的整體化的信息管理。這樣不僅使得在信息管理建設中出現浪費，更重要的是系統的可靠性差，安全監控系統采集到的數據無法形成有效快速的管理，從另一方面來講這樣無疑增加了企業負擔。

事實上，近些年我國在自動化技術、機械和電力等等方面取得了很多重大的發展，但是煤礦供電系統監控方面相對這些行業發展則相對滯后，其主要表現在以下幾個方面：

（1）目前很多礦區的供電設備比較落后，生產中會出現無故斷電或者出現事故發現不了等等情況，如果此時沒有及時找到斷電原因積極恢復供電，則有可能導致瓦斯爆照。

（2）由于目前還沒有一項成熟的煤礦安全監控技術，很多企業怕新技術出現問題產生不利的社會影響不敢貿然采用新技術，所以很多供電監控的自動化技術僅僅應用在煤炭生產的很小一方面。

（3）目前很多礦區安全監控的各個方面都是獨立的，如供電系統監控與儲藏及運輸系統監控、排水系統監控相互獨立或者聯系較弱，這就導致各個系統之間如果需要相互管理時，必須依靠人才能完成，而不是整個信息管理系統。這樣獨立的管理各個系統，雖然投資小，不需要對現有工程做大的變動，但由于彼此之間缺乏有效的管理，所以很難從礦區生產的宏觀層面規劃監控系統，更不可能從根本上節省煤炭生產成本。通過過多的獨立化的系統，也會降低生產效率，增加勞動成本。

3 供電監控系統的發展策略

隨著科學技術的發展，礦井的供電系統必然朝著多元化和智能化的方向發展，其不僅僅要具備事故報警和問題查詢功能，還應具備防止越級跳閘、故障診斷和預測等等更復雜的功能。

（1）防越級跳閘技術。防越級跳閘可使礦井供電具有較高的安全性和較高的供電穩定性，故防越級跳閘技術的發展對于煤炭企業極為重要。防越級跳閘技術是對網絡數據共享以及分析的基礎上提供的重要的供電保護系統。產生越級跳閘的原因有很多，例如整體設計不合理、電磁波的干擾、漏電保護差等等。目前解決越級跳閘的方案主要有縱聯差保護方案、通信級聯閉鎖方案和基于GOOSE的防跳閘方案。

（2）供電系統的故障診斷和預警功能。供電系統的故障診斷和預警功能對礦井的安全生產有著重要的作用，這也是監控技術今后發展的重點。目前技術通過對設備數據的搜集，再利用智能化的技術對數據進行分析，已經可以實現對供電系統進行實施診斷和預警。近些年，隨著遺傳算法、模糊理論、神經網絡、粗糙集理論等技術的發展，將這些技術應用在礦井供電系統的安全預警上，已經使得故障預警成為可能，隨著今后技術的發展，供電系統的診斷和預測功能將越來越準確。

（3）優化布設。優化布設也是礦井供電系統一個重要的發展趨勢，優化布設對提高供電穩定性具有重要作用。采用分段供電，整體實施調整，提高供電電壓等等都是優化布設的重要內容。

（4）無線傳輸技術。無線傳輸技術對于煤炭生產時極為重要的一項技術，它可以省去大量的電纜連接，使得通信和監控更加方便，可使提高供電安全性和可靠性大大提高。由于無線傳輸技術在煤炭領域的應用時間不長，所以需要解決的問題還有很多。

（5）監測范圍的擴大。隨著自動化技術的發展以及國家發展規劃的需要，今后所有煤炭生產企業中的電氣設備，都將實行遠程供電監控體系，從而對煤炭生產提供參考數據。由于目前技術方面和資金方面的問題，無線通信技術在煤炭生產中的應用具有一定的局限性，因此對于供電系統實施全面布控，仍存在一定技術問題，今后還需要在相關技術上尋求突破。

（6）工作人員的安全意識。煤炭行業屬于高危行業，隨著技術水平的不斷提高，工作人員也逐步從生產中解放出來，但是由此帶來的的就是安全意識的懈怠。煤炭行業很多事故就是因為安全意識不足所造成的，所以對于煤炭從業人員的安全意識的教育也要持續不斷。

4 結論

煤礦井下供電系統的監測是一項極其復雜的工程，從技術上講，它需要計算機、信息技術、電氣和機械等各種技術相結合，從煤炭生產上講，供電系統的監測只是煤炭安全監測的一個方面。所以煤礦井下供電系統既要通過技術的不斷提升保證供電的可靠性和安全性，同時也要從整體上統籌規劃和煤炭生產中其他安全系統的關系。

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