礦山工程施工中電力工程新技術(shù)的運(yùn)用分析

葉祥志

（湖南科鑫電力設(shè)計(jì)有限公司，湖南 長(zhǎng)沙 410007）

為了確保礦山企業(yè)的正常運(yùn)行，電力能源的重要性不言而喻，礦山企業(yè)供電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行與否，與其正常的運(yùn)轉(zhuǎn)有著直接的關(guān)系。

在我國(guó)，大部分礦產(chǎn)資源分布在地下，導(dǎo)致開(kāi)采環(huán)境相對(duì)復(fù)雜，極易發(fā)生各種事故，對(duì)礦山施工過(guò)程中的電力工程要求更高，一旦未能合理的進(jìn)行電力工程的設(shè)計(jì)和施工，將帶來(lái)嚴(yán)重的后果[1]。因此，研究分析礦山工程施工中電力工程新技術(shù)的運(yùn)用具有重要的現(xiàn)實(shí)意義[2]。

1 礦山工程施工中電力工程的現(xiàn)狀

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)控制技術(shù)、智能化技術(shù)以及遠(yuǎn)程通信技術(shù)等得到了不斷的優(yōu)化和完善，這些高度自動(dòng)化和智能化的機(jī)械設(shè)備在礦山中的應(yīng)用也日漸廣泛，極大的提高了礦產(chǎn)資源的開(kāi)采效率[3]。

由于這些設(shè)備的運(yùn)行需要安全穩(wěn)定的供電環(huán)境，因此對(duì)礦山的電力工程施工也提出了更高的要求?，F(xiàn)階段，在礦山工程施工中電力工程還存在以下問(wèn)題。

（1）電力工程的主變壓器設(shè)備相對(duì)老化，存在容量不足等問(wèn)題，遠(yuǎn)遠(yuǎn)無(wú)法滿足當(dāng)前礦山機(jī)械設(shè)備的負(fù)荷容量要求，很多礦山的主變壓器設(shè)備長(zhǎng)期處于過(guò)載運(yùn)行狀態(tài)，不僅給供電系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)了不利的影響，而且很容易導(dǎo)致火災(zāi)甚至爆炸等安全事故的發(fā)生。

（2）供電質(zhì)量較低：由于我國(guó)大部分的礦山都是地下開(kāi)采，相對(duì)操作空間有限，對(duì)電力系統(tǒng)的要求也較高，隨著大量變頻整流機(jī)械設(shè)備在礦山工程中的應(yīng)用，給供電系統(tǒng)造成了嚴(yán)重的諧波污染，導(dǎo)致供電系統(tǒng)的輸出電壓出現(xiàn)問(wèn)題，供電質(zhì)量不斷下降，嚴(yán)重影響礦區(qū)機(jī)械設(shè)備的正常運(yùn)行。

（3）自動(dòng)化程度較低：很多礦山在運(yùn)行過(guò)程中，受到技術(shù)、資金等條件的硬性，沒(méi)有設(shè)置安全實(shí)施監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，導(dǎo)致在進(jìn)行電力供應(yīng)過(guò)程中，相關(guān)管理人員不了解供電系統(tǒng)的實(shí)時(shí)工作狀態(tài)，一定程度上導(dǎo)致了安全隱患的增加。

2 工程概述

某礦工程，為了確保各礦區(qū)電力供應(yīng)性的安全穩(wěn)定運(yùn)行，工程項(xiàng)目部針對(duì)常見(jiàn)的電力運(yùn)行問(wèn)題進(jìn)行認(rèn)真分析，并聽(tīng)取了相關(guān)專家的指導(dǎo)，在電力工程施工過(guò)程中，通過(guò)對(duì)輸配電線路、電力調(diào)度、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以及遠(yuǎn)程控制等多個(gè)方面的新技術(shù)改造，取得了較好的應(yīng)用效果，有效的確保了礦區(qū)電力供應(yīng)的安全穩(wěn)定。

3 礦山工程施工中電力工程新技術(shù)的具體運(yùn)用

3.1 提高供電可靠性的技術(shù)運(yùn)用

對(duì)于礦區(qū)供電系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中，普遍存在的過(guò)流保護(hù)以及高壓漏電保護(hù)問(wèn)題，本工程提出了相對(duì)應(yīng)的解決方法：

（1）增大短路電流：為了確保系統(tǒng)可以清楚的分辨出短路電流，通過(guò)人為的增大短路電流，可以確保當(dāng)電力系統(tǒng)存在短路故障時(shí)，相關(guān)保護(hù)裝置可以第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)短路問(wèn)題，進(jìn)行有效啟動(dòng)。

在電力系統(tǒng)當(dāng)中，短路電流的大小與電源的容量以及系統(tǒng)的阻抗有著直接的關(guān)系，因此，只需要在電力工程施工過(guò)程中，選用具有較大容量的變壓器以及較大截面積的供電電纜即可達(dá)到提高短路電流的目的。

（2）在保護(hù)裝置中增加相敏保護(hù)：當(dāng)電力系統(tǒng)處于短路狀態(tài)時(shí)，系統(tǒng)當(dāng)中的阻抗的大小主要是受到線路電阻阻抗的影響，相比較設(shè)備起動(dòng)而言，其系統(tǒng)功率因數(shù)更大。因此，可以通過(guò)相敏角的大小差異，來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)對(duì)短路故障的有效判斷。

（3）安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用：作為本工程礦區(qū)電網(wǎng)的重要組成部分，電纜的絕緣性能十分重要，關(guān)乎著整個(gè)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

因此，通過(guò)設(shè)立安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)電纜的絕緣性能進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，當(dāng)其絕緣性能低于某一標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，系統(tǒng)可以直接發(fā)出報(bào)警信息，提醒相關(guān)工作人員及時(shí)的對(duì)故障隱患進(jìn)行排查，從而避免嚴(yán)重安全事故的發(fā)生。

3.2 智能巡檢綜合管理系統(tǒng)

本工程的電力工程建設(shè)過(guò)程中，6kV及以上高壓線路大約為46條，總輸配電線路長(zhǎng)度約為163.4km，需要建設(shè)超過(guò)1180基桿塔。為了確保對(duì)輸配電線路的有效管理，本工程引入了GPS智能巡檢綜合管理系統(tǒng)，推動(dòng)了輸配電線路的標(biāo)準(zhǔn)化、科學(xué)化管理。

所謂了GPS智能巡檢綜合管理系統(tǒng)，就是由掌上電腦采集器、服務(wù)器軟件、缺陷管理系統(tǒng)、狀態(tài)檢修系統(tǒng)等組成的綜合性管理系統(tǒng)。在基于移動(dòng)信息平臺(tái)管理的概念下，改變了傳統(tǒng)電力工程的巡檢方式，從而避免了巡檢過(guò)程中出現(xiàn)漏檢、錯(cuò)檢等問(wèn)題。

在該系統(tǒng)應(yīng)用過(guò)程中，無(wú)需在電力工程的輸配電線路上安裝任何識(shí)別載體，直接可以利用GPS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)輸配電線路的巡檢定位和自動(dòng)記時(shí)，有效的降低了相關(guān)錄入工作的工作量，節(jié)約了系統(tǒng)的總成本。

在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，相關(guān)巡檢工作人員利用掌上電腦，可以根據(jù)相關(guān)的缺陷記錄，掌握輸配電線路的缺陷相關(guān)的全過(guò)程信息。

同時(shí)，借助GPRS和WIFI功能，還可以對(duì)上上電腦中的相關(guān)數(shù)據(jù)輸入到后臺(tái)服務(wù)器中，實(shí)現(xiàn)相關(guān)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、查詢以及分析功能，遠(yuǎn)程的控制巡檢報(bào)告的輸出。

3.3 CAN總線技術(shù)在電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用

本工程在進(jìn)行電力工程施工時(shí)，對(duì)于電力調(diào)度系統(tǒng)的實(shí)施，引入了CAN總線技術(shù)，確保了數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)準(zhǔn)確交換，提高了電力調(diào)度系統(tǒng)運(yùn)行的合理性和經(jīng)濟(jì)型。

作為一種穿行通信網(wǎng)絡(luò)，CAN總線不僅可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制，而且支持分布式控制。在本工程當(dāng)中，首先將工控機(jī)和測(cè)控節(jié)點(diǎn)進(jìn)行連接，組成一個(gè)分站點(diǎn)，然后通過(guò)總線上的測(cè)控點(diǎn)以及其對(duì)應(yīng)的回路，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)遙信量和遙測(cè)量的實(shí)時(shí)采集，再結(jié)合相關(guān)的命令，實(shí)現(xiàn)向CAN總線自動(dòng)發(fā)送數(shù)據(jù)，最后利用已經(jīng)設(shè)定好的驗(yàn)證碼和驗(yàn)收屏蔽碼，實(shí)現(xiàn)本測(cè)控點(diǎn)對(duì)數(shù)據(jù)或者命令的篩選接收。

本工程采用的智能測(cè)控節(jié)點(diǎn)的軟件主要分為兩個(gè)部分：第一部分為初始化程序軟件，可以對(duì)單片機(jī)自身的終端、定時(shí)器串行口和CAN控制器等進(jìn)行初始化；第二部分為則是采集處理測(cè)控供電回路電量參數(shù)。通過(guò)本工程CAN總線在電力調(diào)度自動(dòng)化中的設(shè)計(jì)和應(yīng)用，有效的提高了電力調(diào)度的工作效率和抗干擾能力。

3.4 礦井供電網(wǎng)監(jiān)測(cè)與管理系統(tǒng)

本工程引入了礦井供電網(wǎng)監(jiān)測(cè)與管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)供電系統(tǒng)實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)以及相關(guān)電氣設(shè)備和參數(shù)工作狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并動(dòng)態(tài)的掌握了礦區(qū)內(nèi)供電設(shè)備和材料的使用情況，提高了工程的電網(wǎng)管理水平，充分發(fā)揮了各種供電設(shè)備的工作效率。本系統(tǒng)主要以下三個(gè)部分：

（1）供電管理系統(tǒng)：其主要是由其主要是由計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)組成，主要的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器設(shè)置在機(jī)電科，并在礦區(qū)的各單位安裝計(jì)算機(jī)的終端設(shè)備，并使用電纜實(shí)現(xiàn)兩者之間的信息傳輸。對(duì)于中央變電所以及各礦采區(qū)的變電所，監(jiān)控所得到的電網(wǎng)參數(shù)，則借助網(wǎng)卡傳遞給網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，然后借助計(jì)算機(jī)的相關(guān)軟件對(duì)供電系統(tǒng)的實(shí)時(shí)狀態(tài)進(jìn)行動(dòng)態(tài)的顯示，并可以進(jìn)行電力運(yùn)行符合曲線圖的繪制工作，幫助相關(guān)管理人員更加清洗的掌握供電系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。此外，該系統(tǒng)除了可以生成各類電力參數(shù)報(bào)表之外，還可以按照峰谷計(jì)價(jià)方式的不同實(shí)現(xiàn)電費(fèi)的計(jì)價(jià)管理。

（2）井下電網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)：主要由計(jì)算機(jī)管理主站和井下中陽(yáng)變電所監(jiān)測(cè)分站組成，利用RS232通訊口以及光端機(jī)，實(shí)現(xiàn)了相關(guān)電氣參數(shù)的采集、加工、分析和儲(chǔ)存功能。相關(guān)管理工作者可以實(shí)時(shí)掌握井下變電設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和相關(guān)參數(shù)數(shù)據(jù)，有效避免了井下安全事故的發(fā)生。

（3）供電設(shè)備管理系統(tǒng)：就是對(duì)礦山所有在用、庫(kù)存、在修和待修的各種供電設(shè)備以及材料進(jìn)行管理的系統(tǒng)。通過(guò)該系統(tǒng)，礦山工程的相關(guān)管理人員可以清楚的掌握電力設(shè)備及相關(guān)材料的使用現(xiàn)狀，降低了不必要的浪費(fèi)，提高了設(shè)備的綜合利用率，保障了礦山企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，國(guó)家的發(fā)展與進(jìn)步離不開(kāi)礦產(chǎn)資源。而礦山企業(yè)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)又離不開(kāi)電力資源的供應(yīng)。如何保障礦山電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。

本文通過(guò)對(duì)現(xiàn)階段礦山電力工程普遍存在的問(wèn)題進(jìn)行分析，并結(jié)合實(shí)例分析了新技術(shù)在礦山電力工程當(dāng)中的應(yīng)用，通過(guò)對(duì)輸配電系統(tǒng)、電力調(diào)度、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等電力工程的技術(shù)改造，有效的提高了礦山供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性，消除了用電安全隱患，推動(dòng)了礦山企業(yè)的可持續(xù)智能化、自動(dòng)化發(fā)展。