秦鵬 云龍

摘要：隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，我國的煤礦開采行業(yè)面臨新的發(fā)展機遇與挑戰(zhàn)，由于煤礦開采長時期進行井下作業(yè)，其供電系統(tǒng)對整個行業(yè)發(fā)展做出了巨大貢獻。隨著科技水平的不斷提高，井下供電系統(tǒng)也有所創(chuàng)新和完善，為煤礦開采提供了安全的運行環(huán)境，極大的促進了行業(yè)發(fā)展。文章主要對煤礦井下供電自動系統(tǒng)進行具體的研究，探討具體的設計思路，望能夠為同行業(yè)帶來借鑒與參考。

關鍵詞：煤礦開采；供電自動系統(tǒng)；設計思路；數(shù)據(jù)模型

1煤礦井下供電自動系統(tǒng)設計的重要性

伴隨著科技的日益發(fā)展，煤礦開采行業(yè)對井下供電系統(tǒng)提出了更高的要求，實現(xiàn)井下供電自動化有著重要意義，主要表現(xiàn)在如下幾個方面：第一，提高了井下供電質(zhì)量。井下供電自動系統(tǒng)設計，主要是針對井下作業(yè)時，由于受到惡劣環(huán)境的影響而出現(xiàn)電路中斷這一現(xiàn)象，充分利用交換機的功能特性，為井下供電提供不間斷電源，這種供電設計明顯的提高了井下供電質(zhì)量，為井下作業(yè)的供電運行提供了穩(wěn)定的基礎。第二，保證了施工人員井下作業(yè)安全。對于煤礦開采行業(yè)而言，電力是其實現(xiàn)生產(chǎn)的主要因素，只有安全可靠的電力供應，才能實現(xiàn)煤礦開采的安全生產(chǎn)。然而，近幾年來因供電中斷而發(fā)生的重大事故也時有發(fā)生，比如說水泵停開出現(xiàn)淹井、設備停用發(fā)生瓦斯爆炸等，而供電自動系統(tǒng)設計有效的解決了供電中斷問題，保證了井下作業(yè)的施工人員安全。第三，增加了企業(yè)的經(jīng)濟效益。良好的供電系統(tǒng)在保障了人員安全的同時，也為煤礦開采企業(yè)帶來了更多的經(jīng)濟效益。

2系統(tǒng)總體設計

煤礦井下供電自動設計系統(tǒng)包括自動計算電纜長度、自動生成供電系統(tǒng)圖、自動計算供電參數(shù)和自動生成供電設計報告4個功能模塊。（1）自動計算電纜長度。在供電設備布置圖中，根據(jù)電纜實體與機電設備實體間的空間拓撲關系，判斷機電設備實體在巷道底板、回采工作面或掘進工作面底板三維空間坐標、電纜實體連接的機電設備數(shù)量、電纜實體中問點數(shù)量及中問點坐標，計算機電設備實體間電纜長度，以電纜實體的基本特征信息顯示在供電系統(tǒng)圖中。（2）自動生成供電系統(tǒng)圖。根據(jù)供電設備布置圖中電纜實體與機電設備實體空間關系，自動生成供電系統(tǒng)圖，快捷地繪制出供電系統(tǒng)圖，修改設備布置圖同時能完成供電系統(tǒng)圖的修改，實現(xiàn)供電設備布置圖與供電系統(tǒng)圖的關聯(lián)。（3）供電設備電氣參數(shù)計算。通過對供電參數(shù)數(shù)學計算模型的封裝，系統(tǒng)自動完成負荷統(tǒng)計計算、長時載流計算、電壓損失計算、短路電流計算、整定保護計算等。當系統(tǒng)的設備參數(shù)發(fā)生變化時，通過更新當前圖形數(shù)據(jù)，系統(tǒng)能及時設置改變后的參數(shù)數(shù)據(jù)并自動完成相關參數(shù)的重新計算。（4）自動生成供電系統(tǒng)設計報告。供電系統(tǒng)設計報告是設計人員備份供電系統(tǒng)設計過程、校驗設計步驟的有效依據(jù)，是依托word可視化的集成環(huán)境、強大的編輯功能、內(nèi)嵌的COM接口，定制供電系統(tǒng)設計報告模板，通過程序識別模板中Word的Application對象，動態(tài)地把供電設計中詳細計算過程和計算結(jié)果自動填寫到報告模板中，快速形成供電設計報告。

3供電自動系統(tǒng)的數(shù)據(jù)組織模型

3.1幾何網(wǎng)絡拓撲結(jié)構模型

在煤礦井下供電自動設計中，將供電設備實體抽象成點，而將電纜實體抽象為線條，由于點、線是不具備面積的，同時點還不具有長度數(shù)值，這樣便于對空間拓撲關系的確定。幾何網(wǎng)絡拓撲結(jié)構模型的運用，實現(xiàn)了結(jié)點-弧線的數(shù)據(jù)組織，如果存在結(jié)點信息時，可以通過計算求得相應的派生弧段信息，與之相同，如果存在某些弧段信息，也可對相應的派生結(jié)點信息進行求解。

3.2幾何網(wǎng)絡矢量數(shù)據(jù)模型

矢量數(shù)據(jù)模型與拓撲結(jié)構模型具有很多的共性，是拓撲模型的特殊形式，主要也是通過建立結(jié)點-弧線數(shù)據(jù)組織模型，處理弧段與結(jié)點之間的對應關系。針對井下供電自動系統(tǒng)的設計需要，將機電設備描述為點，電纜實體描述為線，通過幾何解析，確立空間關系。

3.3電纜長度計算模型

電纜長度計算是基于拓撲結(jié)構模型構建的基礎上進行的，首先通過結(jié)點處高程值的判斷，從而確定機電設備的具體空間位置，為下一步的電纜長度計算提供可靠的坐標依據(jù)。對機電設備的三維空間坐標判斷之后，包括設備實體在回采工作面、巷道底板、掘進工作面底板等幾處的坐標情況，可根據(jù)空間拓撲關系和起始結(jié)點的坐標點進行計算，電纜的起始結(jié)點坐標表示為（xs，ys，zs），末結(jié)點的坐標表示為（xs，ys，zs），該種計算方式主要是先計算分段電纜長度，然后將所有計算結(jié)果進行相加，最終得到電纜的總長度。

3.4供電設備參數(shù)統(tǒng)計模型

由于供電系統(tǒng)中設備與電纜不具有線性關系，因此難以通過具體的公式進行計算，基于此，可以通過結(jié)點-弧線數(shù)據(jù)組織模型，將機電設備與電纜實體之間的邏輯關系表達出來，為供電設備參數(shù)的確定提供依據(jù)。供電設備參數(shù)統(tǒng)計模型，主要是將供電網(wǎng)絡描述為樹狀結(jié)構，供電網(wǎng)絡的起始結(jié)點是樹狀結(jié)構的結(jié)點，并以這兩結(jié)點為開始，依次對供電網(wǎng)絡進行遍歷計算。

4煤礦井下供電自動設計系統(tǒng)的未來發(fā)展趨勢

煤礦的供電自動化系統(tǒng)可以算得上是煤礦的重要子系統(tǒng)之一，近些年來也得到了高速發(fā)展，在全國的煤炭行業(yè)中也相繼得到了廣泛重視及其應用。縱觀所有工程中的供電自動化系統(tǒng)，它們無一不運用了變電所一級的用電設備與開關，而且伴隨著信息化技術的不斷進步，煤礦井中的供電自動化系統(tǒng)被逐一運用到大多數(shù)的供電系統(tǒng)中。另外，因為現(xiàn)在的很多用電設備都受到了技術上，成本上和環(huán)境等因素的影響，都并不具備有局扇開關，高低壓開關等功能，基于此，未來的煤礦自動化供電系統(tǒng)需要依賴更多的設備廠家生產(chǎn)出更多智能化具有通信功能的用電設備。

5結(jié)束語

綜上所述，在科技快速發(fā)展的新時期，煤礦井下供電自動系統(tǒng)設計技術不斷的推陳出現(xiàn)，隨著計算機技術的不斷進步，該系統(tǒng)不僅實現(xiàn)了電纜長度、供電設備參數(shù)的自動計算，同時可自動生成供電系統(tǒng)圖及設計報告，為井下供電提供了安全的運行保障，進一步促進了煤礦開采行業(yè)的發(fā)展。

參考文獻：

[1]曹公界.煤礦井下供電自動設計系統(tǒng)的實現(xiàn).中國戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)，2018.32.0100.

[2]付勇.煤礦井下供電自動設計系統(tǒng)的設計與實現(xiàn).內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟，2016.07.13-14.

（作者單位：臨沂礦業(yè)集團有限責任公司）