煤礦供電系統(tǒng)技術(shù)優(yōu)化及效果研究

唐白珍

（貴州省六盤水市六枝特區(qū)工業(yè)和信息化局，貴州 六盤水553402）

隨著全球能源體系的不斷發(fā)展，節(jié)能研究將占據(jù)更加突出的地位。但是，目前大多數(shù)煤炭公司的電力供應(yīng)系統(tǒng)大量使用大功率設(shè)備，并且存在諸如無功損耗和諧波干擾之類的問題，這些問題影響了煤礦的電力供應(yīng)質(zhì)量。由于供電建設(shè)的落后，煤礦的電力輸送水平較低，因此應(yīng)考慮優(yōu)化煤礦的供電系統(tǒng)。

1 優(yōu)化供電系統(tǒng)的重要性

根據(jù)礦山供電系統(tǒng)功率損耗和諧波現(xiàn)象的特點以及系統(tǒng)監(jiān)控的優(yōu)化要求，對礦山生產(chǎn)進(jìn)行了綜合研究。煤礦的供電系統(tǒng)優(yōu)化研究的目的是根據(jù)當(dāng)前的煤礦開采狀況和當(dāng)前的煤礦供電系統(tǒng)，改善煤礦供電系統(tǒng)設(shè)計中的一些問題。改善供電系統(tǒng)，增加煤礦的電源電壓，減少發(fā)生故障的可能性，并保護(hù)一系列煤礦開采活動。優(yōu)化電力系統(tǒng)計劃應(yīng)基于安全性和可靠性。礦山綜合節(jié)能系統(tǒng)的可靠性要求體現(xiàn)在監(jiān)控系統(tǒng)和設(shè)備可以在長期運行期間有效承受惡劣環(huán)境的影響，同時將維護(hù)成本保持在合理范圍內(nèi)。通信安全性在此系統(tǒng)中，多功能電表、計算機(jī)、儀表等必須通過網(wǎng)絡(luò)準(zhǔn)確且及時地交換數(shù)據(jù)。以確保系統(tǒng)各個端口的互連。此外，人機(jī)交互也是系統(tǒng)設(shè)計的終端，它應(yīng)該能夠在用戶界面上準(zhǔn)確地顯示操作數(shù)據(jù)、預(yù)警信息和錯誤信息。科學(xué)引導(dǎo)配電網(wǎng)建設(shè)計劃，科學(xué)地確定配電網(wǎng)建設(shè)項目的時機(jī)，合理配置資源，以做到安全、合理、經(jīng)濟(jì)、可靠地優(yōu)化煤礦的供電系統(tǒng)。減少電力損耗，提高供電質(zhì)量和供應(yīng)能力，提高供電可靠性對于優(yōu)化煤礦配電系統(tǒng)方案具有重要意義。

2 優(yōu)化供電系統(tǒng)的兩個方案及其措施

2.1 優(yōu)化供電系統(tǒng)技術(shù)的第一個方案

由于煤礦中的用電線路太長，分支和負(fù)荷節(jié)點過多，功率因數(shù)低，供電半徑大，容易增加電網(wǎng)的損耗，而進(jìn)行無功功率補償是減少電網(wǎng)損耗的一個重要方法。鑒于系統(tǒng)設(shè)計以及煤礦發(fā)電的實際需求和成本效益，有必要計算和優(yōu)化煤礦供電系統(tǒng)的無功功率，并確定到供電系統(tǒng)的功率分配，以選擇最佳的功率補償點。通過結(jié)合特定要求和市場無功補償和諧波抑制設(shè)備，需要確定合適的型號和安裝方法以實現(xiàn)無功補償，并提高系統(tǒng)效率和可靠性?？偩€技術(shù)用于收集有關(guān)煤礦所有能耗情況的統(tǒng)計信息，并且通過部署電力管理和控制平臺，可以更好地管理煤礦的電力，提高煤礦的電力監(jiān)控水平。煤礦的節(jié)能系統(tǒng)主要由隔離層、底層、通信層和應(yīng)用層組成。系統(tǒng)通過通信層將其他兩層連接起來，通過地下監(jiān)控通信分析各層之間的統(tǒng)計信息，然后將數(shù)據(jù)傳輸?shù)綉?yīng)用層。其中，通信層和應(yīng)用層通過地下監(jiān)控機(jī)器相互通信，然后通過TCP/IP 通信協(xié)議與地面形成環(huán)網(wǎng)，最終成為煤礦通信。電氣監(jiān)控管理系統(tǒng)的核心是應(yīng)用層，通過形成與煤礦節(jié)能供電系統(tǒng)功能有關(guān)的數(shù)據(jù)來顯示設(shè)備的運行狀態(tài)信息和故障報告等。煤礦的位置位于電源系統(tǒng)的末端，并且有許多大功率設(shè)備，由于無功功率和諧波的影響，在電源系統(tǒng)中更加突出。在這種情況下，當(dāng)采礦設(shè)備完全運行時，可能很難啟動一些大功率設(shè)備。因此，有必要借助濾波設(shè)備和無功功率補償來改善電力系統(tǒng)低壓側(cè)的供電質(zhì)量，并且還必須使用該設(shè)備去除諧波。同時，必須根據(jù)對煤礦供電系統(tǒng)實際情況的分析，確定供電系統(tǒng)的主要參數(shù)。集成的節(jié)能系統(tǒng)由控制核心、電源電路和控制電路組成。它必須與電源系統(tǒng)并聯(lián)連接到控制電路，并且可以通過監(jiān)視主電氣設(shè)備的工作功率和負(fù)載功率因數(shù)來隔離設(shè)備的電源，以確保系統(tǒng)獲得無功功率補償。根據(jù)煤礦電力系統(tǒng)的設(shè)計要求，無功補償系統(tǒng)由三相交流電源電路、控制電路、輸出電路、顯示接口和通訊電路組成。

2.2 優(yōu)化供電系統(tǒng)技術(shù)的第二個方案

目前，自動化電力系統(tǒng)已在全國能源行業(yè)中得到廣泛應(yīng)用，但由于煤礦的特殊工作環(huán)境，阻礙了自動化電源系統(tǒng)的開發(fā)和運行。隨著煤礦中防爆破技術(shù)的推廣，煤礦中防爆破電氣設(shè)備的使用也得到了極大的應(yīng)用，電子通信和計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展導(dǎo)致了煤礦中自動化電源系統(tǒng)的發(fā)展。供電系統(tǒng)的自動化涉及煤礦地下生產(chǎn)和生活中使用的電力自動傳輸、管理、控制和保護(hù)的操作模式，將煤礦地面和地下使用的各種電力設(shè)備使用電子通信技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)進(jìn)行升級，可以使電源系統(tǒng)自動化控制和管理。煤礦自動化綜合供電系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)系統(tǒng)、PLC 控制系統(tǒng)和驅(qū)動接口組成。數(shù)據(jù)庫包含五個部分：組態(tài)式監(jiān)控數(shù)據(jù)庫、事件庫、內(nèi)存數(shù)據(jù)庫、優(yōu)先級子庫、和歷史信息數(shù)據(jù)庫。組態(tài)式監(jiān)控數(shù)據(jù)庫的作用是在供電系統(tǒng)中獲取有關(guān)系統(tǒng)配置和命令信息、數(shù)據(jù)特征以及系統(tǒng)運行時間的實時數(shù)據(jù)，然后使用ADO 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和處理，最后存儲生成的配置數(shù)據(jù)，以確保對數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的實時監(jiān)控。為了使各種突發(fā)性事件得到及時的反饋、處理及儲存，設(shè)置了事件庫，它可以實現(xiàn)在發(fā)生電路故障或警報時及時進(jìn)行處理的目標(biāo)。內(nèi)存數(shù)據(jù)庫主要用于系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換，在建立內(nèi)存數(shù)據(jù)庫時，必須著重于數(shù)據(jù)目錄和訪問接口。為了確保自動化供電系統(tǒng)在煤礦的特殊環(huán)境中正常使用，應(yīng)將重點放在選擇硬件上。自動化綜合電源系統(tǒng)在煤礦地面進(jìn)行建設(shè)時的主要硬件是集成訪問網(wǎng)關(guān)和環(huán)形網(wǎng)絡(luò)交互機(jī)器。在煤礦中，交互式網(wǎng)絡(luò)引擎需要滿足惡劣的地下環(huán)境，要具備例如耐濕性、耐高溫性、并且不受大量灰塵的影響的優(yōu)點，因此防爆型地下環(huán)形網(wǎng)絡(luò)交互機(jī)是最佳選擇。環(huán)形網(wǎng)絡(luò)交互機(jī)器是連接地面和地下電氣設(shè)備的必備工具，其特點是可傳輸?shù)碾娏Ψ秶鷱V、易于安裝和維護(hù)、還可以自動檢測發(fā)生故障的位置并且發(fā)出警報。一個基于現(xiàn)代科學(xué)和信息技術(shù)、計算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的支持下建立的自動化供電系統(tǒng)，不僅對煤礦地面和地下的日常用電進(jìn)行自動控制、檢測與管理，使用電合理，避免浪費能源，還大大提高了整個系統(tǒng)的安全性和可靠性，從而為煤炭生產(chǎn)帶來更好的安全效益，并降低生產(chǎn)成本。

3 優(yōu)化煤礦供電系統(tǒng)技術(shù)后的效果

3.1 供電系統(tǒng)優(yōu)化方案一的應(yīng)用效果

通過從無功功率補償和諧波調(diào)整分析供電系統(tǒng)，可以知道，通過數(shù)據(jù)采集、傳輸和處理來整體對煤礦供電系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，必須滿足無縫傳輸和統(tǒng)計處理的基本要求。將系統(tǒng)安裝在礦井中后，將對其進(jìn)行一段時間的運行和監(jiān)視，從而大大提高了電源效率。該系統(tǒng)為提高礦山設(shè)備的供電效率和設(shè)備的安全穩(wěn)定運行提供了非常有力的保證。這不僅通過運行獲得了預(yù)期的結(jié)果，而且為礦山生產(chǎn)帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)和社會效益。

3.2 供電系統(tǒng)優(yōu)化方案二的應(yīng)用效果

在供電系統(tǒng)的地面控制中心就可以控制和監(jiān)測地下電力設(shè)備的供電操作，這對于遠(yuǎn)程監(jiān)測整個供電系統(tǒng)的運行狀況、各種電力設(shè)備的狀態(tài)和輸出電流非常方便，確保了煤礦供電系統(tǒng)的安全性和可靠性，降低了因電力輸出不均勻而導(dǎo)致的功耗。礦山地面供電系統(tǒng)自動化應(yīng)用程序可以準(zhǔn)確且快速地控制整個電力系統(tǒng)中電力傳輸?shù)姆植?，并可以根?jù)各種設(shè)備的需求精確地輸送電力，大大減少了采礦過程中的能源消耗并節(jié)省了成本。實時監(jiān)視功能能夠監(jiān)視電力系統(tǒng)的運行狀態(tài)和電氣設(shè)備的工作狀態(tài)，有效地防止了由于電路故障和意外事件而引起的大規(guī)模跳閘和停電，并為煤礦更穩(wěn)定更安全地進(jìn)行生產(chǎn)創(chuàng)造了條件。

4 結(jié)論

煤炭工業(yè)的供電系統(tǒng)需要進(jìn)行優(yōu)化以適應(yīng)時代的發(fā)展，而且在煤炭生產(chǎn)中采用高新技術(shù)已成為一種趨勢。本文提出的兩種優(yōu)化方案各有千秋，為了達(dá)到優(yōu)化煤礦供電系統(tǒng)的目標(biāo)，需要根據(jù)實際條件進(jìn)行深入的研究和改進(jìn)，從而為煤礦創(chuàng)造良好的經(jīng)濟(jì)和社會效益。