(陜西能源職業(yè)技術學院 陜西咸陽 712000)

淺談煤礦井下供電系統(tǒng)的監(jiān)控及其發(fā)展策略

李快社

(陜西能源職業(yè)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(huán)境潮濕，礦區(qū)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(qū)很多都屬于高瓦斯礦區(qū)，復雜的電網系統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)籌規(guī)劃和煤炭生產中其他安全系統(tǒng)的關系。

供電系統(tǒng)；監(jiān)測；可靠性；發(fā)展策略

0 引言

隨著我國經濟建設的快速發(fā)展，各個行業(yè)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(huán)境潮濕，礦區(qū)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(qū)很多都屬于高瓦斯礦區(qū)，復雜的電網系統(tǒng)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(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)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(fā)，研制了一系列煤礦的監(jiān)控系統(tǒng)，在礦井的供電監(jiān)控方面，沒有成熟的監(jiān)控系統(tǒng)。雖然有部分科研單位從事礦井供電監(jiān)控系統(tǒng)的研究，但由于裝置使用中穩(wěn)定性差、通訊距離不足、維修復雜以及相應的計算機系統(tǒng)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(jiān)控方面多數(shù)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(qū)生產中，供電范圍廣，設備數(shù)量多，各個設備距離遠，同時當煤炭井下發(fā)生斷電事故時，需要及時找到斷電原因，及時維修避免發(fā)生二次事故，所以礦井供電系統(tǒng)的監(jiān)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(fā)展，礦井的供電監(jiān)測系統(tǒng)也得到進一步的發(fā)展。通過對光纜布線、建立局域網、網絡安全部署和數(shù)據(jù)的存儲及備份等等形成了煤礦企業(yè)的整個信息化的建設。煤礦的安全監(jiān)控包括很多內容，如人員定位、排水分層監(jiān)測、污水處理、生產監(jiān)控和供電系統(tǒng)監(jiān)控等等十幾個方面。供電監(jiān)控系統(tǒng)僅僅是礦井安全監(jiān)控的一個方面，供電系統(tǒng)通過環(huán)網接入安全監(jiān)控網絡，地面監(jiān)控中心可通過服務器對供電系統(tǒng)實時監(jiān)控。

2 目前國內供電監(jiān)控系統(tǒng)存在的問題

礦井的供電監(jiān)控系統(tǒng)和其他自動化系統(tǒng)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(xié)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(qū)在煤炭生產過程中，存在各個系統(tǒng)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(xiàn)浪費，更重要的是系統(tǒng)的可靠性差，安全監(jiān)控系統(tǒng)采集到的數(shù)據(jù)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(yè)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(fā)展，但是煤礦供電系統(tǒng)監(jiān)控方面相對這些行業(yè)發(fā)展則相對滯后，其主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）目前很多礦區(qū)的供電設備比較落后，生產中會出現(xiàn)無故斷電或者出現(xiàn)事故發(fā)現(xiàn)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(jiān)控技術，很多企業(yè)怕新技術出現(xiàn)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(jiān)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(qū)安全監(jiān)控的各個方面都是獨立的，如供電系統(tǒng)監(jiān)控與儲藏及運輸系統(tǒng)監(jiān)控、排水系統(tǒng)監(jiān)控相互獨立或者聯(lián)系較弱，這就導致各個系統(tǒng)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(tǒng)。這樣獨立的管理各個系統(tǒng)，雖然投資小，不需要對現(xiàn)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(qū)生產的宏觀層面規(guī)劃監(jiān)控系統(tǒng)，更不可能從根本上節(jié)省煤炭生產成本。通過過多的獨立化的系統(tǒng)，也會降低生產效率，增加勞動成本。

3 供電監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展策略

隨著科學技術的發(fā)展，礦井的供電系統(tǒng)必然朝著多元化和智能化的方向發(fā)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(wěn)定性，故防越級跳閘技術的發(fā)展對于煤炭企業(yè)極為重要。防越級跳閘技術是對網絡數(shù)據(jù)共享以及分析的基礎上提供的重要的供電保護系統(tǒng)。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(lián)差保護方案、通信級聯(lián)閉鎖方案和基于GOOSE的防跳閘方案。

（2）供電系統(tǒng)的故障診斷和預警功能。供電系統(tǒng)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(jiān)控技術今后發(fā)展的重點。目前技術通過對設備數(shù)據(jù)的搜集，再利用智能化的技術對數(shù)據(jù)進行分析，已經可以實現(xiàn)對供電系統(tǒng)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(fā)展，將這些技術應用在礦井供電系統(tǒng)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(fā)展，供電系統(tǒng)的診斷和預測功能將越來越準確。

（3）優(yōu)化布設。優(yōu)化布設也是礦井供電系統(tǒng)一個重要的發(fā)展趨勢，優(yōu)化布設對提高供電穩(wěn)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(yōu)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(jiān)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(jiān)測范圍的擴大。隨著自動化技術的發(fā)展以及國家發(fā)展規(guī)劃的需要，今后所有煤炭生產企業(yè)中的電氣設備，都將實行遠程供電監(jiān)控體系，從而對煤炭生產提供參考數(shù)據(jù)。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(tǒng)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(yè)屬于高危行業(yè)，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(yè)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(yè)人員的安全意識的教育也要持續(xù)不斷。

4 結論

煤礦井下供電系統(tǒng)的監(jiān)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(tǒng)的監(jiān)測只是煤炭安全監(jiān)測的一個方面。所以煤礦井下供電系統(tǒng)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(tǒng)籌規(guī)劃和煤炭生產中其他安全系統(tǒng)的關系。

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[2] 馮建平,煤礦高壓供電系統(tǒng)的電力監(jiān)測技術[J].機械管理開發(fā), 2015（6）.

[3] 郭學功,煤礦供電監(jiān)控系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].煤礦機械,2014,35（10）.

[4] 張勇,遠程監(jiān)控技術在煤炭供電系統(tǒng)中的應用[J].內蒙古煤炭經濟,2015（4）

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