煤礦地面35 kV變電所故障監控系統

韓超

（山西焦煤集團有限責任公司官地煤礦，山西太原030022）

1 煤礦地面35 kV變電所故障監控系統優勢

煤礦的日常生產活動大多是在井下，但井下活動的正常開展離不開地面各種設施的配合，尤其是電力供應設施。煤礦地面35 kV變電所是大多數煤礦常用的電力裝置之一，其相當于礦井的調度中心，涉及整個礦井的所有電力信息、信號信息、儀表信息、電度信息以及各種故障收集工作。由于礦井作業包括地面和井下兩部分，且一般礦井井下的設計都十分復雜，因此需要設置大量的電纜將地面與井下各部分進行連接。同時將信息及時傳送至相應的自動裝置也需要耗費大量的電力資源，因此煤礦地面35 kV變電所對于礦井的正常運轉具有重要作用，其安裝過程和調試過程都需耗費大量的人力物力，工作量較大。通過上述分析可以發現，煤礦地面35 kV變電所工作量巨大，因此其相關設備往往會持續長時間運轉。設備長時間持續運轉首先會減短設備的使用壽命，其次會導致設備溫度過高，如果出現設備局部通風情況不好的情況就很容易使設備絕緣體質量下降，最終導致設備短路、燒毀。煤礦作業的相應設備彼此聯系，一旦某個環節出現問題都會影響其他環節正常作業。煤礦地面35 kV變電所設備燒毀會直接導致整個電力系統的跳閘事故，煤礦地面35 kV變電所故障會導致整個煤礦斷電，這就意味著一旦出現故障很難進行信息的溝通，值班人員不能及時報告事故信息，維修人員不能及時到位從而錯過最佳的營救帶來更大的人員損失。

近年來，隨著計算機技術、互聯網技術以及電子通信技術的高速發展，促進了煤礦地面35 kV變電所故障監控系統的數字化與可視化，提高了監控系統地信息化程度。信息環境下煤礦地面35 kV變電所故障監控系統相較于傳統的監控系統而言具有諸多優勢：首先，計算機技術、互聯網技術以及電子通信技術的高速發展使得信息傳遞更加迅速廣泛，打破了傳統的時間空間限制，提高了事故處理的實效性和時效性，有效地降低了事故的人力和財力損失；其次，信息技術的高速發展改變了傳統的信息管理模式，原來的二次設備模式不再，使系統得到簡化；再者，互聯網系統的發展使得信息共享成為共享，信息共享完善了整個安全監測系統，從而使得相關部門可以有的放矢地對煤礦各部門和系統情況進行分析和了解，及時發現礦井可能存在的隱患，提高整個煤礦系統的安全性[1]。

2 煤礦地面35 kV變電所故障監控設備特性

1）應具備基本選擇性，在煤礦地面35 kV變電所故障監控系統發生故障時，通過相關保護只將系統中發生故障的設備進行切除，系統中其他沒有發生故障的設備可以正常運行，盡可能地減小停電所涉及的系統范圍，降低整個煤礦系統的損失，提高系統運行的安全性，這就是煤礦地面35 kV變電所故障監控設備中保護裝置的選擇性。煤礦地面35 kV變電所故障監控設備中保護裝置的選擇性并不是隨意設計，而是由專門的技術人員通過多次試驗和計算，調試出正確的運行系統。

2）應具備快速性。所謂快速性就是煤礦地面35 kV變電所電力系統發生設備燒毀、設備短路等故障時，煤礦地面35 kV變電所故障監控設備能夠迅速反應，并找出故障原因，及時進行補救，減小整個系統的損失[2]。首先，互聯網系統的發展使得信息共享成為共享，信息共享完善了整個安全監測系統，使得相關部門可以有得放矢地對煤礦各個部門和系統的情況進行分析和了解，及時發現礦井可能存在的隱患，提前對設備可能出現的各種故障做好預案。只要系統出現故障，故障監控系統就可以根據以往收集的材料對故障進行準確的判斷，比如短路的特點就是電流大、系統電壓大幅下降。其次，快速性也是指煤礦地面35 kV變電所故障監控設備反應的及時性，即在故障發生后，在判斷清楚故障原因之后迅速啟動保護裝置清除故障設備，減少設備的損壞、避免給用戶帶來損失。

3）應具備靈敏性，所謂靈敏性就是裝置能夠及時發現相關數據的異常，即保護設備對煤礦地面及井下各個被保護設備存在的不正常運行狀態的感覺能力和反應能力。只有煤礦地面35 kV變電所故障監控設備的保護裝置具有足夠的靈敏性才能夠把握故障處理的最佳時期。

4）煤礦地面35 kV變電所故障監控設備的基本要求就是避免越級跳閘。指煤礦地面35 kV變電所某一區所出現故障時，同一級兄弟保護裝置未采取切除行動，而上一級保護裝置采取跳閘的手段來保護。這種方式雖然也能起到故障防護作用，但會擴大煤礦的停電范圍，從而造成不必要的資源浪費甚至導致其他事故的發生。因此，越級跳閘可以算作是煤礦地面35 kV變電所故障監控系統中危害最大、影響最廣的責任事故。

3 煤礦地面35 kV變電所故障監控的關鍵技術

3.1 完善智能采集器的設計

計算機技術、互聯網技術以及電子通信技術的高速發展大力促進了煤礦地面35 kV變電所故障監控系統的數字化、可視化，提高了監控系統地信息化程度。因此煤礦地面35 kV變電所故障監控的關鍵技術就是監控設備的智能化，具體而言就是緊跟潮流，完善智能采集器的設計[3]。這一關鍵技術要想取得好的效果首先要保證所選電流、電壓能夠滿足智能化采集器的需要；其次要注意設備的安裝，智能采集器設備的連線直接關系其運行效果，因此必須保證智能化采集設備所涉及的電路及整體控制執行機構彼此獨立、互不影響，這是其設計的關鍵。

3.2 注重通信技術的利用

隨著信息時代的到來，信息與物質、能源一起逐漸成為了影響社會發展的重要因素，因此必須重視信息在系統中發揮的作用，把握時機，注重通信技術的利用。煤礦地面35 kV變電所故障監控中的通信技術就是指煤礦系統中各計算機間的信息共享和數據交換技術，只有及時實現地面井下與井下各部分之間的信息交流，實時監控各部分的信號、電流、電壓等情況才能夠把握好故障處理的時機。這一技術的貫徹和落實要注重信息系統的研究和開發，要建立企業自己的信息系統，既保證信息的及時溝通又防止企業信息泄露。

3.3 通過各組成部分的雙向通信功能實現信息的共享

煤礦地面35 kV變電所故障監控系統是由各個分站組成，各組成部分的主要功能就是通過彼此的雙向通信實現信息的共享，從而提高煤礦生產的效率、保障生產的安全。截至目前，大多數煤礦地面35 kV變電所故障監控中采用單片機只有一個串行口，并不能實現雙向溝通的目標。因此，這一技術的實施也離不開信息技術的提高和發展。必須加大資金投入引進新的雙片機、培訓專業人員努力提高企業計算機的運行率、提高監控系統各組成部分的工作質量，從而更好地實現整個系統的信息交流。

4 結語

在煤礦地面35 kV變電所故障監控系統建設過程中，煤礦電力部門必須建立一套完善的管理系統，從設備引進到人員管理，全方位地提高監控系統建設的信息化、數據化和智能化。緊跟時代潮流，把握發展時機，在新環境之下促進煤礦產業的健康發展。

[1]冉隆明，劉平，安文斗，等.太平煤礦礦井電網安全監控及故障診斷系統[Z].攀枝花煤業（集團）有限責任公司，2007.

[2]黃森，黃爾烈.煤礦地面35 kV變電所故障監控系統[J].煤礦機械，2015（9）：319-320；321.

[3]朱全印，高保衛.煤礦電網監測監控系統的設計和應用[J].中國煤炭，2009，35（9）：68-70.