煤礦供電信息通信在智能電網中的應用研究

趙信國

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煤礦供電信息通信在智能電網中的應用研究

趙信國

窯街煤電集團有限公司，甘肅 蘭州 730084

煤礦行業是一項特殊的行業，煤礦在開采過程以及運輸儲存過程中都需要專業技術的指導。煤礦開采的供電系統要符合煤礦行業的特殊要求，既要具備地下通電、通信的要求，又要避免電路漏電帶來的礦井安全隱患。因此煤礦供電的安全性和科學應用性都是討論的重點。從智能電網的角度出發，為煤礦區的供電和保障井下供電的安全提供一定的參考意義。

煤礦供電；信息通信；智能電網

煤礦行業發展也進入了數字化時代。要實現煤礦區電網的安全性和穩定性，就要充分利用數字化的新技術。除了數字化技術的發展，網絡通信技術也是保障煤礦區產量和安全性的關鍵技術。縱觀當前煤礦行業智能電網的發展，礦區的變電站也實現了突飛猛進。礦區的智能電網中也出現了分布式的控制系統結構。這種自動化的系統結構有利于實現礦區電力系統的穩定性和自動化，也利于礦區的數據采集和管理。

1 煤礦供電信息通信應用數字化技術的基礎條件

經過長期的技術積累，煤礦區的電力控制技術和控制水平已初具規模。目前，礦井智能電網包括分布式智能系統、寬帶通信系統及自動控制系統等幾個部分。這幾個部分整合形成了構建礦區智能電網的技術基礎[1]。具體來說，包括以下幾個方面。

1.1 煤礦供電信息通信應用于智能電網的技術條件

對于礦區的數字化智能電網來說，實用性是礦區電網搭建的首要條件。當前，礦區要構建數字化的變電站，需要擁有很多基礎設施和技術條件，如智能電網所必需的電網開關、互感器等智能設備。在構建智能電網時，有一點十分重要，即要根據國家標準來設置相關的參數和選擇合適的智能設備[2]。良好的電網技術水平和物資基礎條件，是促進煤礦供電系統智能化、數字化及自動化的前提條件。礦區在建構智能電網時，應以當前國際先進的數字化礦區電網為藍本，加快提高礦區智能電網的穩定性和運行效率。要實現智能電網的有效運行，需要保證地面電網和井下電網的集成控制，將井下電網的智能終端設備接入地面電網的環境中，提高礦井的智能化和數字化。

1.2 構建煤礦區域數字化電網的自動化系統

煤礦區要實現設備的智能化，提高礦區電網的自動化水平，就需要注重提高礦區智能設備的智能化和設備的網絡化，將礦區各部分的智能終端設備接入智能電網的控制系統中，利用智能電網實現數字通信[3]。這種互聯的數字智能網絡還能實現電子式互感器的電流和電壓信號的采集。智能電網采用的多為光纖傳輸，傳輸速度快、傳輸信號穩定，能保證礦區通信的暢通和實時。這種實時自動化的數字控制網絡的利用，一方面能實現煤礦區域工作流程和環節的高度自動化；另一方面能提高礦井電網的自動化管理水平，提高礦區的運行效率和經濟社會效益。礦區自動化水平的提高，也能為礦區智能電網的安全運行提供相應的保障。

2 煤礦供電信息通信在智能電網中的實際應用

探索如何開發構建煤礦區的井下電網，并實現井下智能終端設備的安裝和綜合自動化，能幫助實現礦區電網的綜合自動化[4]。礦區環境的特殊性也為智能電網的實際應用帶來了挑戰。要實現煤礦供電信息通信在智能電網中的實際的運用，具體包括以下步驟。

2.1 開發建構礦區井下電網的集成控制環境

由于礦區的電網控制系統連接著多個不同的終端設備，也涉及了多個不同的協議和通信接口，因此礦區要建立集成控制環境十分困難。就目前煤礦區電網構建的實際情況來看，許多礦區并沒有建立統一集成的控制系統。這些相互獨立的控制系統，很難納入到統一的集成控制系統中[5]。因此，礦區要建立數字化智能電網，建立礦區地面和煤礦井下的雙向實時高速的互聯，實現即時的數據采集、數據傳輸，并通過智能設備對接收到的數據進行實時的分析優化。礦區要保證通信終端的高效穩定運行，就要積極引進先進的軟件技術，實現礦區電網的遙控和遙測。

2.2 應用煤礦區井下變電所自動化系統的新模式

在實際應用智能電網的過程中，要注意對井下變電所采用綜合保護器的通信方案，實現井下區域與地面區域的網絡連接，并設置一套有效的電網監控系統。這套監控系統要對智能電網每天的信息數據流進行監測，具體包括如下功能：第一，數據的采集，即對電流、電壓和功率等用量進行統計分析；第二，控制電網中的開關柜，實時顯示開關柜的狀態量；第三，實現電網環境中的故障問題報警，解決遠程修復故障問題。除了以上這些具體功能，智能電網的新模式還包括處理信息。電網集成控制系統要通過分布式的信息處理方式，來實現信息的遠程遙控和監督。通過建立自動化的電網模塊，實現防越級跳閘系統的建設，保障礦區智能電網通信的安全性和穩定性。

2.3 建立智能電網的供電信息通信的保障措施

涉及井下作業時，突發的斷電跳閘事件，將對礦區安全產生極大的威脅。因此，保障礦區供電系統的安全性，需要采取科學的保障方案。影響礦區智能電網的供電信息通信穩定的原因主要為越級跳閘。越級跳閘發生的情況是指，當礦區的智能供電系統出現故障時，本級斷路器并未發揮作用，但上一級斷路器跳閘斷電[6]。這種情形難以保護礦區的電流安全，也容易使上下級斷路器之間的保護范圍相互重疊且難以相互配合，最后會給礦區的生產控制帶來很大的安全隱患。因此，對礦區內電網通信的情況應采取實時的監控手段，保證礦區供電通信的穩定性。

3 電力通信存在的問題及其在智能電網中面臨的挑戰

智能電網中通信平臺不僅是通信通道，而且是智能電網中極其重要的一部分，因此需要與智能電網業務配合，進行統一規劃。電力通信平臺是開放的網絡架構和通用的通信標準。設備與設備之間的信息可互通、互操作。電力通信網不僅能延伸到相關發電、送變電和終端用電設備等電網末端，而且能對智能電網數據獲取、保護和控制業務提供有效通信網絡加以支撐。現今所存在的問題便是缺乏大容量、雙向、實時的通信接入網支持。

4 結束語

我國煤礦行業經過了數十年的發展，不斷引進并利用新的礦區智能電網技術，礦區的自動化電網水平已初具規模。但縱觀我國當前的煤礦行業的發展，真正實現礦區綜合管理自動化的煤礦企業仍是少數。因此，要實現礦區電網的智能化，就要積極構建礦區的數字化的電網結構，保障礦區的用電穩定和用電安全，同時保障井下工作人員與外部管理人員的通信流暢。這將對促進礦區數字化的智能礦區電網帶來積極影響。

[1]王文超. 智能配電網自愈控制關鍵技術的研究[D]. 青島：青島科技大學，2015.

[2]范征，王彥文. 礦井高壓電網智能化改造標準的引用[J]. 機電信息，2014（21）：5-6.

[3]臧其威. 基于GOOSE的煤礦智能變電站穿越性故障識別與隔離系統[D]. 徐州：中國礦業大學，2014.

[4]李曉華，王瑞. 智能電網在煤礦井下電網監控系統中的應用[J]. 煤炭技術，2014，33（1）：54-56.

[5]郭麗麗. 煤礦供電的自愈安全評估研究[D]. 焦作：河南理工大學，2011.

[6]王佳. 智能電網技術在煤礦電網監控系統中的應用研究[J]. 科技傳播，2011（16）：178，180.

Application of Coal Mine Power Supply Information Communication in Smart Grid

Zhao Xinguo

Yaojie Coal and Electricity Group Co., Ltd., Gansu Lanzhou 730084

Coal mining industry is a special industry. Coal mining require professional technical guidance during the mining process and transportation and storage. For the coal mining power supply system, it should meet the special requirements of the coal mining industry. It not only must have underground power, communication requirements, but also can avoid the potential safety problems of the mine caused by circuit leakage. Therefore, the safety and scientific application of coal mine power supply are the focus of discussion. From the perspective of the smart grid, it provides certain reference significance for the power supply of coal mines and the security of underground power supply.

coal mine power supply; information communication; smart grid

TM734

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