摘要：隨著煤炭行業(yè)的發(fā)展，我國(guó)的煤礦生產(chǎn)已經(jīng)逐步實(shí)現(xiàn)了電氣化。由于在煤礦井下，接地電弧能引起火災(zāi)或瓦斯、煤塵爆炸，所以，當(dāng)煤礦的供電系統(tǒng)和電氣設(shè)備出現(xiàn)各種電氣故障，或者是不正常運(yùn)行時(shí)，都要及時(shí)消除。這對(duì)于今后煤炭的安全生產(chǎn)將有著重要的影響。本文就圍繞著煤礦供電系統(tǒng)繼電保護(hù)進(jìn)行了相應(yīng)的探討。

關(guān)鍵詞：煤礦供電系統(tǒng)；繼電保護(hù)；故障；短路

中圖分類號(hào)：TM 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914x（2014）43-01-01

一、概述

繼電保護(hù)作為電網(wǎng)安全生產(chǎn)體系中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，在電力的安全生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)揮著重要作用，同時(shí)也是維護(hù)電網(wǎng)安全運(yùn)行的第一道防線，擔(dān)負(fù)著保衛(wèi)電網(wǎng)和設(shè)備安全的職責(zé)。煤礦生產(chǎn)對(duì)于供電系統(tǒng)的安全運(yùn)行，尤其對(duì)快速準(zhǔn)確切除電網(wǎng)故障有著很高的要求。因此，如何將一般配電線路保護(hù)整體規(guī)則及煤礦供電系統(tǒng)的特殊性更好的有效結(jié)合起來(lái)，對(duì)煤礦供電系統(tǒng)繼電保護(hù)存在的問(wèn)題進(jìn)行深入研究，并在此基礎(chǔ)上提出具體的優(yōu)化改進(jìn)方案，將會(huì)對(duì)煤礦安全生產(chǎn)起到更為重要的作用。

二、煤礦供電系統(tǒng)繼電保護(hù)的基本原理

根據(jù)煤礦繼電保護(hù)的任務(wù)和要求，煤礦供電系統(tǒng)繼電保護(hù)的基本原理是利用煤礦供電系統(tǒng)正常運(yùn)行與發(fā)生故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，由各種物理量的差別來(lái)判斷故障或異常，并通過(guò)斷路器切除故障或發(fā)出告警信號(hào)。一般煤礦供電系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，就會(huì)伴有電流增大、電壓降低、電壓與電流的比值（阻抗）和它們之間的相位角改變等現(xiàn)象。所以，應(yīng)該根據(jù)發(fā)生故障時(shí)這些基本參數(shù)與正常運(yùn)行時(shí)的差別，構(gòu)成不同原理的繼電保護(hù)裝置。例如，反應(yīng)故障時(shí)電流增大構(gòu)成電流保護(hù)；反應(yīng)電壓與電流比值的變化構(gòu)成距離保護(hù)；反應(yīng)電壓降低構(gòu)成低電壓保護(hù)；反應(yīng)電流與電壓之間相角的變化構(gòu)成方向保護(hù)。除此之外，根據(jù)故障時(shí)被保護(hù)設(shè)備兩端電流相位和功率方向的差別，可構(gòu)成差動(dòng)保護(hù)；根據(jù)不對(duì)稱短路故障出現(xiàn)的相序分量，可構(gòu)成靈敏的負(fù)序和零序保護(hù)等。

三、煤礦供電系統(tǒng)繼電保護(hù)的主要任務(wù)

煤礦供電系統(tǒng)在運(yùn)行中可能會(huì)出現(xiàn)一些故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)。短路故障是煤礦供電系統(tǒng)中最為常見的一個(gè)故障，大多為單相接地短路的故障；對(duì)于電機(jī)和變壓器等大型機(jī)電設(shè)備，匝間和層間或相間短路是其主要的幾個(gè)故障。如出現(xiàn)短路故障，那么就會(huì)造成極為嚴(yán)重的后果，從而使整個(gè)系統(tǒng)的部分電網(wǎng)電壓下降，強(qiáng)大的短路電流會(huì)通過(guò)電氣設(shè)備產(chǎn)生的熱效應(yīng)及電動(dòng)力，使電機(jī)設(shè)備受到嚴(yán)重?fù)p傷，無(wú)法正常運(yùn)行。短路故障造成的后果是極為嚴(yán)重的，同時(shí)還會(huì)伴隨著強(qiáng)烈的電弧、發(fā)熱和電動(dòng)力，致使回路內(nèi)的電氣設(shè)備遭受損壞。長(zhǎng)期過(guò)負(fù)荷會(huì)使設(shè)備絕緣老化，一相斷線就很容易引起電動(dòng)機(jī)過(guò)負(fù)荷。對(duì)于中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，一相接地可能會(huì)形成電弧接地過(guò)電壓，這樣其它兩相對(duì)地電壓也會(huì)隨之升高到1.71倍相電壓，兩種過(guò)電壓都可能引起相問(wèn)短路。這一問(wèn)題的存在，就會(huì)使接地電弧能引起火災(zāi)或瓦斯煤塵爆炸。所以，一旦出現(xiàn)故障而無(wú)法正常工作時(shí)，就要及時(shí)排除故障。因此，在供電系統(tǒng)及機(jī)電設(shè)備中安裝繼電保護(hù)裝置已經(jīng)成為保護(hù)系統(tǒng)和供電設(shè)備的主要對(duì)策。一般情況下，繼電保護(hù)裝置主要有以下幾個(gè)任務(wù)：

1、對(duì)電力系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)視，在被保護(hù)的電力系統(tǒng)元件發(fā)生故障時(shí)，該原件的繼電保護(hù)裝置會(huì)迅速的給離故障元件最近的斷路器發(fā)生跳閘命令，這樣故障元件就會(huì)及時(shí)的從電力系統(tǒng)中斷開，防止事故擴(kuò)大；當(dāng)系統(tǒng)和設(shè)備發(fā)生的故障足以損壞設(shè)備甚至危及到電網(wǎng)的安全時(shí)，繼電保護(hù)裝置就會(huì)發(fā)揮最大限度去減少對(duì)電力系統(tǒng)元件本身的損壞，進(jìn)而就在一定程度上降低了對(duì)電力系統(tǒng)安全供電的影響。

2、對(duì)電氣設(shè)備的不正常工作情況能準(zhǔn)確反應(yīng)出來(lái)，同時(shí)也根據(jù)不正常工作情況及設(shè)備運(yùn)行的維護(hù)條件的不同情況發(fā)出信號(hào)，給值班員做出提示，并采取有效對(duì)策解決，使設(shè)備能及時(shí)恢復(fù)到正常工作狀態(tài)。此外，也可以切除那些引起事故而在繼續(xù)運(yùn)行的電氣設(shè)備。對(duì)于反應(yīng)不正常工作情況的繼電保護(hù)裝置允許帶有一定的延時(shí)動(dòng)作。

3、實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的自動(dòng)化和遠(yuǎn)程操作，以及工業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)控制。

四、煤礦供電系統(tǒng)繼電保護(hù)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

從目前的情況看，煤礦供電系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)將向計(jì)算機(jī)化，網(wǎng)絡(luò)化，保護(hù)、控制、測(cè)量和數(shù)據(jù)通信一體化的趨勢(shì)發(fā)展。

1、計(jì)算機(jī)化

計(jì)算機(jī)硬件的迅猛發(fā)展，促使微機(jī)保護(hù)硬件也在不斷發(fā)展。微機(jī)線路保護(hù)硬件已經(jīng)歷了3個(gè)發(fā)展階段，即從8位單CPU結(jié)構(gòu)的微機(jī)保護(hù)問(wèn)世，用了還不到5年時(shí)間就發(fā)展到多CPU結(jié)構(gòu)，后來(lái)又發(fā)展到總線不出模塊的大模塊結(jié)構(gòu)， 大大提高了性能，并得到了廣泛應(yīng)用和推廣。

2、網(wǎng)絡(luò)化

目前，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)作為信息和數(shù)據(jù)通信工具，已成為當(dāng)前信息時(shí)代的技術(shù)支柱，改變?nèi)祟惿a(chǎn)和社會(huì)生活的面貌。目前為止，除了差動(dòng)保護(hù)和縱聯(lián)保護(hù)外，其余所有的繼電保護(hù)裝置都只能反應(yīng)保護(hù)安裝處的電氣量。繼電保護(hù)的作用僅限于切除故障元件，將事故的影響范圍縮小。主要原因就是因缺少?gòu)?qiáng)有力的數(shù)據(jù)通信手段。而對(duì)一般的非系統(tǒng)保護(hù)來(lái)說(shuō)，實(shí)現(xiàn)保護(hù)裝置的計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)也有很大的好處。繼電保護(hù)裝置得到的系統(tǒng)故障信息愈多，對(duì)于判斷故障性質(zhì)、故障位置、故障距離越有利，也越準(zhǔn)確。對(duì)自適應(yīng)保護(hù)原理的研究已經(jīng)過(guò)很長(zhǎng)的時(shí)間，也取得了一定的成果，但要真正實(shí)現(xiàn)保護(hù)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行方式和故障狀態(tài)的自適應(yīng)，必須獲得更多的系統(tǒng)運(yùn)行和故障信息，只有實(shí)現(xiàn)保護(hù)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)化，才能真正的做到這一點(diǎn)。所以，微機(jī)保護(hù)裝置網(wǎng)絡(luò)化可大大提高保護(hù)性能和可靠性，這也是今后微機(jī)保護(hù)發(fā)展的一個(gè)必然趨勢(shì)。

3、保護(hù)、控制、測(cè)量、數(shù)據(jù)通信一體化

在實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)的計(jì)算機(jī)化和網(wǎng)絡(luò)化的條件下，保護(hù)裝置的本質(zhì)就是一臺(tái)高性能、多功能的計(jì)算機(jī)，作為整個(gè)煤礦供電系統(tǒng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上的一個(gè)智能終端。

4、智能化

眾所周知，近年來(lái)人工智能技術(shù)如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法、進(jìn)化規(guī)劃、模糊邏輯等電力系統(tǒng)在各個(gè)領(lǐng)域都得到了廣泛應(yīng)用，繼電保護(hù)領(lǐng)域的應(yīng)用研究也已開始。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)作為一種非線性映射方法，很多難以列出方程式或難解復(fù)雜非線性問(wèn)題，應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法均可以迎刃而解。例如：輸電線兩側(cè)系統(tǒng)電勢(shì)角度擺開情況下發(fā)生渡電阻短路就是一個(gè)非線性問(wèn)題，距離保護(hù)很難正確作出故障位置判別，從而就容易造成誤動(dòng)或拒動(dòng)；用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法，大量故障樣本訓(xùn)練，樣本集中充分考慮了各種情況，則發(fā)生任何故障時(shí)都可正確判別。其它如遺傳算法、進(jìn)化規(guī)劃等也都有其獨(dú)特求解復(fù)雜問(wèn)題能力。將這些人工智能方法適當(dāng)結(jié)合可使求解速度更快。通過(guò)實(shí)踐所取得的初步成果，我們就可以預(yù)見，人工智能技術(shù)繼電保護(hù)領(lǐng)域必會(huì)得到應(yīng)用，以解決用常規(guī)方法難以解決的一系列問(wèn)題。

五、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，文章主要是針對(duì)煤礦供電系統(tǒng)繼電保護(hù)基本原理及主要任務(wù)方面做了系統(tǒng)分析，并對(duì)今后的發(fā)展趨勢(shì)做了詳細(xì)論述，這對(duì)煤礦生產(chǎn)及煤炭行業(yè)的發(fā)展有著重要意義。

六、參考文獻(xiàn)

【1】肖敏，劉彤。試論煤礦供電系統(tǒng)繼電保護(hù)優(yōu)化方案[J]。價(jià)值工程。2013年10期第98頁(yè)。

【2】張新道。對(duì)我國(guó)煤礦供電系統(tǒng)繼電保護(hù)在張溝煤礦中應(yīng)用的分析[J]。科技信息。2014年02期第116頁(yè)。

【3】孫猛。礦山繼電保護(hù)系統(tǒng)相關(guān)問(wèn)題的思考[J]。硅谷。2011年22期第41頁(yè)。

【4】姜曉國(guó)，韓萬(wàn)祥。論煤礦供電系統(tǒng)中繼電保護(hù)裝置的作用[J]。電工技術(shù)學(xué)報(bào)。2013年10期第54頁(yè)。

作者簡(jiǎn)介：楊海林，男，1981，大專，山西省長(zhǎng)治市，助理工程師，現(xiàn)就職于潞安集團(tuán)余吾煤業(yè)公司供電科，主要從事井上下電氣管理方面工作。