煤礦供電網(wǎng)絡(luò)安全監(jiān)控系統(tǒng)的建立

郭 震

（山西新元煤炭有限公司， 山西 壽陽 045400）

引言

統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，在我國(guó)井工煤礦中，瓦斯爆炸及突出事故占到事故總數(shù)的四成以上，其造成的傷亡人數(shù)更是占到總數(shù)的五成以上。在這些瓦斯事故故中，機(jī)電事故是造成其發(fā)生的一個(gè)重要因素，統(tǒng)計(jì)表明，井下供電電路及電火花引起的瓦斯爆炸事故又占到了瓦斯爆炸事故總數(shù)的40%～45%。而如何保證煤礦供電網(wǎng)絡(luò)的安全可靠運(yùn)行，離不開可靠高效的監(jiān)控保護(hù)系統(tǒng)[1-4]。本文即依據(jù)現(xiàn)代化煤礦的典型供電網(wǎng)絡(luò)，基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)搭建起煤礦供電網(wǎng)絡(luò)完全監(jiān)控系統(tǒng)，為煤礦供電監(jiān)控系統(tǒng)的形成提供理論指導(dǎo)

1 供電保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理

基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)搭建起煤礦供電網(wǎng)絡(luò)安全監(jiān)控系統(tǒng)，旨在將煤礦井上變電所、井下中央變電所、采區(qū)變電所進(jìn)行互聯(lián)及信息共享，即實(shí)現(xiàn)供電網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的新型IED設(shè)備均相互連通，為實(shí)現(xiàn)供電保護(hù)的全網(wǎng)信息交互及共享奠定基礎(chǔ)[5-6]。

根據(jù)圖1所示的供電保護(hù)系統(tǒng)架構(gòu)原理圖，該保護(hù)結(jié)構(gòu)分為間隔層和過程層，根據(jù)煤礦井下供電系統(tǒng)的特點(diǎn)，充分借助供電網(wǎng)絡(luò)中各繼電器硬件設(shè)施，并使用高壓隔爆開關(guān)進(jìn)行供電系統(tǒng)的終端保護(hù)設(shè)施，并進(jìn)行信息的采集、傳遞、判斷及決策。即系統(tǒng)通過信息判斷供電網(wǎng)絡(luò)中的故障點(diǎn)，然后依據(jù)系統(tǒng)內(nèi)置的專家系統(tǒng)進(jìn)行決策處理，或通過現(xiàn)場(chǎng)人工操作或系統(tǒng)遙控的方式進(jìn)行處理，并恢復(fù)供電。

2 系統(tǒng)故障診斷及排除技術(shù)

基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)搭建起煤礦供電網(wǎng)絡(luò)安全監(jiān)控系統(tǒng)，其自帶的故障診斷功能是基于信息的采集、傳遞和分析判斷，當(dāng)系統(tǒng)在供電網(wǎng)絡(luò)中發(fā)揮工作時(shí)，監(jiān)控基站可接收到IED設(shè)備所傳遞來的信息，以此來分析電路和設(shè)備的工作狀態(tài)。當(dāng)存在故障時(shí)，專家系統(tǒng)就可以關(guān)聯(lián)節(jié)點(diǎn)支路和故障矩陣，分析出故障點(diǎn)，并按照流程進(jìn)行處理，其診斷流程如圖2所示。系統(tǒng)正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)生成正常矩陣，當(dāng)系統(tǒng)接收到開關(guān)開合、保護(hù)啟動(dòng)、電壓異常等信息時(shí)，系統(tǒng)即對(duì)異常信息進(jìn)行分類，生成故障矩陣，然后對(duì)正常矩陣和故障矩陣進(jìn)行對(duì)比關(guān)聯(lián)，得到故障整合矩陣，矩陣中的非零行即為故障發(fā)生的位置或元件位置[7]。

圖1 供電保護(hù)系統(tǒng)架構(gòu)原理圖

圖2 供電保護(hù)故障診斷流程

該系統(tǒng)在硬件方面采用了CPU并行技術(shù)，可以進(jìn)行信息的快速傳遞及分析，并篩選有效信息，縮短反應(yīng)及處理時(shí)間，軟件方面設(shè)置電壓閾值，分析電壓所達(dá)到的數(shù)值，從而啟動(dòng)故障模式，判斷故障區(qū)域，并進(jìn)行故障決策處理，并全面監(jiān)控每條監(jiān)控線路所傳遞的信息。

3 系統(tǒng)功能特點(diǎn)及實(shí)踐

1）適應(yīng)現(xiàn)代化煤礦的供電系統(tǒng)特點(diǎn)，基于先進(jìn)的IEC61850標(biāo)準(zhǔn)，能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)、在線、全網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控，并可進(jìn)行自動(dòng)決策處理，可為監(jiān)控人員提供準(zhǔn)確數(shù)據(jù)信息，方便掌握和處理，切實(shí)保障供電系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

2）具有精確的信息篩選、故障判斷、故障定位功能，當(dāng)供電系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，如漏電、過負(fù)荷、接地失效、短路等，即可按照流程快速處理，并實(shí)施遙控或就地處理，進(jìn)行迅速隔離與恢復(fù)。

3）系統(tǒng)具備強(qiáng)大的軟硬件功能，可進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、處理、存儲(chǔ)、生成曲線、報(bào)表，方便技術(shù)人員的日常管理，同時(shí)，且該系統(tǒng)完全按照工業(yè)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)并生產(chǎn)，能夠適應(yīng)井下潮濕、粉塵等惡劣工作環(huán)境。

4）人工保護(hù)。人工保護(hù)功能的實(shí)現(xiàn)主要是基于PLC的信號(hào)接收、邏輯處理及控制動(dòng)作，并可將故障情況顯示在地面調(diào)度指揮中心的顯示屏上，然后可由機(jī)臺(tái)值班人員進(jìn)行分析判斷及操控處理。

5）該系統(tǒng)已在陽煤集團(tuán)某礦進(jìn)行了安裝調(diào)試使用，并進(jìn)行了工業(yè)試驗(yàn)，能夠快速準(zhǔn)確地處理漏電、過負(fù)荷、接地失效、短路等故障，防止越級(jí)跳閘、漏電、失爆等險(xiǎn)情發(fā)生，提高了供電系統(tǒng)的安全性和可靠性。

4 結(jié)論

煤礦供電網(wǎng)絡(luò)安全監(jiān)控系統(tǒng)是礦井信息化建設(shè)及保障煤礦安全生產(chǎn)的重要技術(shù)手段，它改變了傳統(tǒng)的被動(dòng)保護(hù)與監(jiān)管的管理方式，應(yīng)用先進(jìn)的保護(hù)系統(tǒng)對(duì)煤礦供電隱患進(jìn)行監(jiān)測(cè)預(yù)警及精確處理，為煤礦安全管理提供了第一手?jǐn)?shù)據(jù)信息和決策依據(jù)，能夠有效地為礦井安全生產(chǎn)提供保障。