煤礦供電系統智能化建設探析

文/王興友

目前，我國煤礦正在大規模推進井下供電系統無人化建設，在實施過程中，由于煤炭行業供電標準嚴重滯后，核心設備高壓礦用保護裝置和低壓饋電保護裝置沒有統一標準，造成不同隔爆電器廠家所提供的保護裝置通訊互相不兼容，嚴重阻礙了監控系統可靠性和功能性的建設。基于此，煤炭企業應在學習借鑒國家電網公司相關標準及建設標準的基礎上，聯合科研院所及生產制造企業開展技術攻關，研究制定出切實可行的供電系統無人化解決方案，推進煤礦供電系統的無人化建設，進而實現智能化發展。

一、煤礦供電系統的現狀分析

總體來看，國內煤礦供電系統主要存在以下問題。

1.煤礦供電監控系統自動化水平低

（1）煤炭行業供電標準嚴重滯后。1992年以前，原煤炭部一般遵循電力部或國家頒布的相關供電標準，煤炭部撤銷后，由于對國家和電力行業頒布的供電設備標準的貫標職能缺失，煤炭行業沒有及時向電網電力先進技術標準看齊，導致現有行業標準不健全或偏低，遠遠滯后于電網行業的技術發展水平。

（2）供電設備廠家準入門檻低，造成諸多困境。

①高、低壓保護裝置產品質量差、通訊速率低，經常發生不明原因的誤動、拒動。

②各個廠家保護產品自成標準，不具備互換性，導致礦方備件采購時沒有選擇余地，可能采購價高質低產品。

③煤礦電力監控企業需要集成不同廠家或同一廠家不同時代的礦用高壓保護和低壓饋電保護產品；由于規約標準不統一，監控企業需要開發不同的接口程序接入不同的規約，由于多數情況下規約基于現場開發，缺乏嚴格的測試，不能保證通訊的可靠性。

④降低了煤礦供電系統的安全運行水平，加大了煤礦供電系統實施無人化的難度。

（3）煤礦供電系統建設標準與實際應用存在差異。煤礦供電系統的建設是以《MT/T1114-2011煤礦供電監控系統通用技術條件》為標準，該標準以在地面對煤礦井下供電系統實施監控為目的，但對于環境監控、視頻系統的聯動、監控范圍是否覆蓋到局扇的自動切換、是否實現從地面對井下要求的試漏設備進行試漏等實現無人化必備的功能沒有提出要求，和目前各煤炭集團企業無人化的生產要求存在很大差異。

2.煤炭行業供電專業水平參差不齊

與電網公司不同，煤礦供電系統和設備維護業務歸機電部門負責，自動化專業人員緊缺，對于目前供電系統的新標準、新技術、新解決方案了解不足，相應技術力量薄弱，尤其是對于供電系統無人化如何實施、采用何種技術路線無從判斷，致使目前煤礦企業能夠達到供電無人化標準并放心撤人的企業很少。

3.煤礦電力監控系統功能不足

目前的煤礦電力監控系統，只有通用的“六遙”功能(遙測、遙信、遙控、遙調定值、遙視、遙試)，只面向滿足調度專業人員的工作需求，沒有面向并考慮運行維護專業，達不到無人化的要求。

二、煤礦供電系統智能化的關鍵工作

1.規范標準

規范設計、制造是實施無人化的重要環節之一，是促進設備更新換代，提高運行水平，保障安全生產的基礎。為了更好地實現煤礦無人化目標，減少重復投資，應盡早制定符合煤礦實際的煤礦供電系統無人化標準，使煤炭企業有標準可依，做到統一規劃、統一標準、分步實施。

2.把住入口關

煤炭企業可以借鑒國家電網、南方電網、鐵路總公司的合格供應商市場準入方式，對供應商的專業能力進行評估，評估的標準應著重從企業規模、企業的專業定位、企業的研發能力(研發人員數量、研發人員專業、試驗檢測設備及通過的國家級檢測)、企業供貨用戶的實際使用情況等多個方面對供應商進行預合格審核，確保采用合格的供電設備。

3.把好驗收關

煤礦供電系統投運前或智能化改造完成后，必須進行驗收，切實把好驗收關。同時，煤炭企業自身要學習掌握標準，加強技術交流，加強對相應人才的培養，以使煤礦供電系統無人化目標能夠在行業相關主管部門、設備廠家和煤炭企業共同配合下，協同推進最終實現。

4.加強科技攻關

煤礦供電系統無人化解決方案需要借鑒電網行業先進技術及標準，需要行業主管部門、行業協會、行業高校、相關科研院所、生產制造企業及煤礦企業協同合作，共同開展科技攻關，研究制定出切實可行的供電系統無人化解決方案。

5.強化專業培訓及管理

煤礦供電系統實現無人化后，不僅是在計算機上實現對開關的分、合閘操作，還需要對計算機監控系統的各項預告信號和事故信號進行確認及處理，這就對運行人員的崗位技能提出更高要求，需要不斷強化相關專業技能的學習培訓。此外，煤礦供電系統實現無人化后，原有人員值班、電話調度的方式，需要隨著供電系統“無人化”的實現更改為集中監控、定期巡檢直至狀態檢修的管理方式，所以煤炭企業要針對性地強化管理，確保供電系統穩定運行。

三、煤礦智能化供電系統技術的解決方案

1.高、低壓保護裝置標準化

借鑒國家電網對繼電保護裝置“六統一”規范的做法，對礦用高低壓保護裝置的結構、功能、端子排、通訊接口、通訊協議、外圍互感器輸入參數等統一規范要求，解決保護裝置生產廠家水平不同、產品不一致導致的無法替換問題。

2.通信采用IEC61850標準

IEC61850標準是電力系統自動化領域唯一的全球通用標準。第二版標準名稱改為《電力企業自動化通信網絡與系統》，增加了變電站之間的通信、一次設備狀態監視、電能質量以及新能源等內容，標準更加完善。利用標準的信息接口實現系統內所有智能設備的“互操作”和“即插即用”，確保不同廠家的設備和系統保持通訊規約的一致性。通過標準的貫徹，實現工程運作標準化，工程實施規范、統一和透明。

3.繼電保護防越級跳閘系統

采用智能分布式防越級跳閘系統方案，不依賴于地面主站，通過礦區已有環網，利用IEC61850標準的GOOSE通信技術實現保護裝置間的信息互享，并利用共享信息技術實現故障時“先定位、后跳閘”，達到準確的故障隔離目的。智能分布式防越級跳閘系統方案解決了僅靠電流定值無法滿足選擇性、靠時間定值無法滿足速動性的問題。

4.電氣設備狀態在線監測

煤礦供電系統實現無人值守，需要解決一、二次設備及系統運行狀態的監視與異常預警。

5.智能運維與事故預警

（1）遠程控制。包括井下開關遙控操作、局扇自動投切控制、保護功能投退、定值的遠方調閱和修改、參數的遠程配置等。

（2）在線檢測與預警。保護自動化功能在線檢測與預警，檢查保護功能壓板、定值的合理性，驗證保護功能、防越級跳閘功能的正確性。

（3）自動生成報告。在主動檢測或系統發生故障后提供清晰完整的記錄和數據，如故障類型、時間、故障值、相關波形等，從而便于檢修人員盡快確定檢測結果，及時排除故障。

（4）視頻聯動。在開關操作、系統故障等情況下,視頻信息自動實時切換到特定關注畫面。

（5）微信、短信告警。將故障、告警等事件，通過微信、短信的方式發送至相應管理人員手機，保證信息及時有效傳達。

四、結語

當前，我國煤礦供電系統無人化工作正在加快試點和推廣，煤礦供電系統無人化僅僅實現“六遙”功能是不夠的，應當借鑒電網行業先進技術及標準，盡早制定符合煤礦實際的供電系統無人化標準，同時開展聯合科技攻關，研究制定并實施切實可行的供電系統無人化解決方案，提高煤礦供電監控系統自動化、智能化水平，實現減員增效、提高供電可靠性，提升煤礦安全保障能力的目的。