淺談煤礦井下供電系統(tǒng)的監(jiān)控及其發(fā)展策略

(陜西能源職業(yè)技術(shù)學(xué)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(shù)學(xué)院 陜西咸陽 712000)

我國很多煤礦生產(chǎn)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(fù)雜等等，煤炭開采過程中，很多設(shè)備需要頻繁移動，電網(wǎng)的負(fù)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(fù)雜的電網(wǎng)系統(tǒng)與瓦斯極容易產(chǎn)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(chǎn)極其重要。煤礦井下供電系統(tǒng)既要通過技術(shù)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(chǎn)中其他安全系統(tǒng)的關(guān)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(jīng)濟建設(shè)的快速發(fā)展，各個行業(yè)及領(lǐng)域?qū)δ茉吹男枨笾饾u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(chǎn)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(chǎn)中的重要問題。

我國很多煤礦生產(chǎn)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(fù)雜等等，煤炭開采過程中，很多設(shè)備需要頻繁移動，電網(wǎng)的負(fù)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(fù)雜的電網(wǎng)系統(tǒng)與瓦斯極容易產(chǎn)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(chǎn)極其重要。

1 國內(nèi)供電監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展概況

國內(nèi)在“六五”“七五”期間，通過學(xué)習(xí)國外技術(shù)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(fù)雜以及相應(yīng)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(jié)構(gòu)設(shè)計復(fù)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(chǎn)中，供電范圍廣，設(shè)備數(shù)量多，各個設(shè)備距離遠，同時當(dāng)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(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)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(shè)。煤礦的安全監(jiān)控包括很多內(nèi)容，如人員定位、排水分層監(jiān)測、污水處理、生產(chǎn)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(wǎng)接入安全監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，地面監(jiān)控中心可通過服務(wù)器對供電系統(tǒng)實時監(jiān)控。

2 目前國內(nèi)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(chǎn)過程是及其復(fù)雜的，是各個工作相結(jié)合相協(xié)調(diào)的過程，如煤炭的采掘需與煤炭運輸、設(shè)備的供電以及生產(chǎn)的排水等等工作相配合，而目前很多礦區(qū)在煤炭生產(chǎn)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(shè)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(fù)擔(dān)。

事實上，近些年我國在自動化技術(shù)、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(shè)備比較落后，生產(chǎn)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(fù)供電，則有可能導(dǎo)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(shù)，很多企業(yè)怕新技術(shù)出現(xiàn)問題產(chǎn)生不利的社會影響不敢貿(mào)然采用新技術(shù)，所以很多供電監(jiān)控的自動化技術(shù)僅僅應(yīng)用在煤炭生產(chǎn)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(dǎo)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(chǎn)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(chǎn)成本。通過過多的獨立化的系統(tǒng)，也會降低生產(chǎn)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(xué)技術(shù)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(yīng)具備防止越級跳閘、故障診斷和預(yù)測等等更復(fù)雜的功能。

（1）防越級跳閘技術(shù)。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(shù)的發(fā)展對于煤炭企業(yè)極為重要。防越級跳閘技術(shù)是對網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)共享以及分析的基礎(chǔ)上提供的重要的供電保護系統(tǒng)。產(chǎn)生越級跳閘的原因有很多，例如整體設(shè)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(yù)警功能。供電系統(tǒng)的故障診斷和預(yù)警功能對礦井的安全生產(chǎn)有著重要的作用，這也是監(jiān)控技術(shù)今后發(fā)展的重點。目前技術(shù)通過對設(shè)備數(shù)據(jù)的搜集，再利用智能化的技術(shù)對數(shù)據(jù)進行分析，已經(jīng)可以實現(xiàn)對供電系統(tǒng)進行實施診斷和預(yù)警。近些年，隨著遺傳算法、模糊理論、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、粗糙集理論等技術(shù)的發(fā)展，將這些技術(shù)應(yīng)用在礦井供電系統(tǒng)的安全預(yù)警上，已經(jīng)使得故障預(yù)警成為可能，隨著今后技術(shù)的發(fā)展，供電系統(tǒng)的診斷和預(yù)測功能將越來越準(zhǔn)確。

（3）優(yōu)化布設(shè)。優(yōu)化布設(shè)也是礦井供電系統(tǒng)一個重要的發(fā)展趨勢，優(yōu)化布設(shè)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(diào)整，提高供電電壓等等都是優(yōu)化布設(shè)的重要內(nèi)容。

（4）無線傳輸技術(shù)。無線傳輸技術(shù)對于煤炭生產(chǎn)時極為重要的一項技術(shù)，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(shù)在煤炭領(lǐng)域的應(yīng)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(shù)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(chǎn)企業(yè)中的電氣設(shè)備，都將實行遠程供電監(jiān)控體系，從而對煤炭生產(chǎn)提供參考數(shù)據(jù)。由于目前技術(shù)方面和資金方面的問題，無線通信技術(shù)在煤炭生產(chǎn)中的應(yīng)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(shù)問題，今后還需要在相關(guān)技術(shù)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(shù)水平的不斷提高，工作人員也逐步從生產(chǎn)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(jié)論

煤礦井下供電系統(tǒng)的監(jiān)測是一項極其復(fù)雜的工程，從技術(shù)上講，它需要計算機、信息技術(shù)、電氣和機械等各種技術(shù)相結(jié)合，從煤炭生產(chǎn)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(shù)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(chǎn)中其他安全系統(tǒng)的關(guān)系。

[1] 劉會軍,煤礦供電保護系統(tǒng)技術(shù)的改造研究[J].中國高新技術(shù)企業(yè),2015,（24）.

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

[3] 郭學(xué)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(shù)在煤炭供電系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟,2015（4）

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