礦井智能化供電系統研究

（霍州煤電集團呂梁山煤電有限公司方山木瓜煤礦 山西 033102）

礦井開采的規模越來越大促使礦井的供電系統也要隨之擴大，這就造成礦井供電距離長、級數多、供電系統中應用的設備和零部件型號種類繁多、保護裝置型號也各不一樣，在進行應用與管理的過程中容易導致錯誤出現，加大了供電系統運行和保護的難度，從而增大了安全事故出現的概率，因此，基于當下情況必須要深入了解礦井供電系統情況，做好礦井智能化供電系統研究，提升礦井供電系統的智能化和可靠性。

1.礦井供電系統現存問題

（1）越級跳閘情況頻發。在當下的供電系統當中采用的是多輻射狀供電模式，其在供電距離較長的情況下容易出現迅速性和選擇性的矛盾，面對各級電流短路情況無法實現清晰的判斷。當遇到上級、下級或者是本級電纜出現問題的時候無法做出正確的判斷并且采取正確的保護措施，出現越級跳閘的情況。同時，在出現不同級別的短路現象時，當下供電系統并不能判斷出短路的范圍，無法進行相應的范圍保護，導致斷電現象一步步的擴大，對于礦井安全問題以及礦井的繼續生產都造成一定的威脅。

（2）保護設備不靈敏。當下供電系統中用的是普通高開綜合保護器，相對于智能化保護器來說有著很多的差異性，一般來說用的時間越長該設備的靈敏度就越差，在面對電纜、電線出現電流、電壓過大或者是短路的情況往往不能及時的將出現問題的區域限制住，無法良好的實現其他相關區域的保護工作，也會導致越級跳閘的狀況出現。同時傳統設備的智能化功能不夠，無法實現良好的設備保護實時性和遠程監控問題，容易讓事故從點到面的變化，造成事故的進一步惡化，讓供電系統出現癱瘓的情況，嚴重的還會導致相關的人員安全事故出現。

（3）缺乏電網監控系統。礦井供電系統一般都是在井下搭建，其建設環境相對于地面上更為復雜，而且在整個供電系統的電網維護、設備維護上有著很大的難度。并且隨著礦產業的不斷發展，井下供電系統在不斷的擴大，分布的區域也非常廣闊，設備和電纜出現多類型、長距離是難免的。一旦出現相關的供電安全事故則會出現第一次事故原因、位置沒有查明就出現第二次事故，把安全問題不斷的擴大。這一切都是因為傳統供電系統不夠智能化，在全面電網監控監測當中并沒有起到更好的作用，無法做到防范于未然。

（4）缺乏備用供電方案。礦井施工是由各個環節相互配合的，如果供電系統出現嚴重問題則會導致井下開礦停工整頓。在傳統的供電系統當中對于備用供電系統并沒有完善，當出現供電系統問題的時候最多也只是啟動應急照明燈，對于機械設備的應用大部分還是會選擇停擺狀態，這不僅影響整個礦井開采進度，還會帶來一定的經濟損失，對此，完善的備用供電方案是確保整個供電系統能夠順利運行的基礎。同時，也能夠在針對供電系統進行維護維修的時間段中確保備用系統能夠讓礦井開采順利進行。

2.礦井智能化供電系統建設措施

(1)引進井下供電系統防越級跳閘保護器

越級跳閘是當下礦井供電系統常出現的現象，對此應當在傳統供電系統上增加當下較為先進的數字化變電站GOOSE網絡通訊技術，當供電系統中出現6kV及以上時保護裝置可以通過GOOSE網絡進行聯跳閉鎖信息交互，防止供電系統越級跳閘的情況出現，讓保護裝置能夠分清上下級電纜情況，針對實際情況做出相應的反應。對此，在供電系統中的各個采區變電所出線柜上安裝相應的跳閘信號智能化保護器，再在各個采區的進線柜安裝好防越級跳閘保護裝置，一旦出現相關情況的時候可以順利的在各個采區進行信號接收，然后通過智能化保護器進行信號來源的辨別，做好啟動保護器，防止出現越級跳閘的情況，保障系統能夠順利的進行供電，幫助井下開采的設備、機械順利運行。

(2)設立多區域分段實時監控系統

隨著智能技術的不斷開展，很多供電系統都融入了智能化的實時監控系統，對于礦井供電系統來說有著積極的影響。從供電系統的日常維護來看，在傳統的操作當中都需要人員深入井下的每一處進行相應的觀察和數據采集，對供電系統中的各個設備進行磨損情況監測、運行情況檢測。這無疑是需要投入大量的人力物力進行監控的，同時工作效率相對比較低下。對此，在智能化的時代應當做好相應實時監控系統的建立，將礦井供電系統劃分成多個區域，針對每一個區域的供電情況進行歷史數據的分析，制定好良好的運行標準值，在安裝實時監控儀器的時候設定好安全值范圍進行電纜、電流、電壓等情況的監控。同時，針對供電系統中的每一個設備的磨損情況做好實時的預測，盡早的發現磨損嚴重的部分及時做好替換維護，防止安全事故的出現。通過與當下網絡信息技術相結合，搭建好井下井上信息實時互通，做好供電系統的實時監控，防止安全事故的出現。

(3)引進供電系統智能化設備

在智能化設備未出現的時候，傳統供電系統并沒有過多的智能化，整體的運行過程都是要依靠人員進行監控、操作。但在當今智能化高速發展的時代背景下，礦井供電系統人員應當著眼于先進的設備市場，做好相應智能化設備的引進。首先，可以進行先進礦井開采的實地考察，學些國內外先進智能化設備的應用。其次，做好自身傳統供電系統的分析，做好整體的結構分布圖搭建，并建立好相應的實驗模型來為智能化設備引進做好鋪墊。最后，根據相應結構圖和智能化搭建模型進行傳統供電系統的改造，將智能化設備安裝到礦井供電系統當中。如：智能化跳閘、智能化警報器、智能化電壓測量、智能化電表、智能化電壓控制器等等，將其按照供電系統的結構圖安裝到其中，并實現實時的數據儲存，為往后建立大數據供電系統模型做好基礎奠定。

(4)搭建井上智能化控制平臺

智能化供電系統的研究建設不僅僅是在井下進行搭建，還要做好井上智能化控制平臺建設，這樣一來可以對井下供電系統的整個運行情況做到實時的檢測，對整個供電系統運行狀態、故障預判、相關參數分析以及相應的供電、停電操作都能夠實現井上操作，節省下大量的人力成本以及時間成本。對此，可以利用智能化UAPC控制平臺進行井上控制平臺搭建，通過建立井下光纖通道、利用好網絡信息的傳播技術將井下實時監控的各類型數據信息回傳到井上控制平臺當中，把每一個采區的供電情況、設備用電情況都進行一一的數據信息傳遞，實現相應的數據信息共享功能。同時，利用好大數據信息技術進行相應數據信息的分析，做好設備磨損情況的分析、事故發生前的信息預判以及跳閘現象預判。此外，還要結合相應的GPS定位系統進行故障出現地點的信息獲取，讓相關故障維修人員能夠快速的發現故障出現的地點，及時的進行故障修復確保供電系統能夠快速的投入使用。

(5)加強智能化保護設備建設

供電系統出現故障很容易出現故障快速的蔓延，進而加大事故的嚴重性，造成火災或者人員傷亡等情況。因此，在保護設備上應當加強建設與研究。首先，做好越級速斷保護，智能設備監控到供電系統當中出現越級關閘的情況應當快速的進行電流、電壓的斷開，快速做好正確的電閘關閉，避免不正當的電閘關閉操作讓整個供電系統出現相關的錯亂，導致安全事故的出現。然后，在供電的各個采區當中做好相應的智能總開關設置，一旦在采區當中出現供電事故，則在井上可以進行該采區的關閘作用，防止繼續通電而加強事故嚴重性，將事故的面積延伸到另一個采區當中。最后，做好電壓、負荷與接地的智能設備建設。一旦出現電壓、負荷過大的情況則立即啟動預警報告，讓井上技術人員進行相應電壓與負荷的調整。同時，做好及時關閉其與采礦設備的連接，防止繼續增大電纜的負荷，引發電路癱瘓短路。此外，惡劣的雷雨天氣應當做好相應雷電的接地操作，防止雷電影響到礦井供電系統的穩定運行。以及，供電系統內部電流的接地設置也要做好智能化轉變，讓供電系統能夠快速的應對一些突發情況，防止出現相應的漏電現象，讓供電系統能夠順利可靠的運行下去。如此一來，才能夠讓整個礦井開采工作得以順利進行，提升整體開采效率。

(6)智能搭建多段位備用供電系統

礦井的不斷擴大導致供電系統涉及的區域非常廣闊，讓供電系統管理、檢測監控起來非常困難。而且一旦出現相應的安全事故則難以選擇到相應的故障點，為避免該情況的出現應當做好多段位智能供電備用系統的搭建，在礦井當中分區域進行供電系統劃分，并做好相應的備用系統搭建。一旦原來的供電系統出現故障可以智能化的啟動備用供電系統，穩定整個供電系統的運行。同時，備用供電系統的建立更能夠實現智能化管理，當某個電纜或者是設備的老化、對于負荷承受不住的可以自動進行備用供電系統的采用，在整個過程當中可以及時的防止因為設備情況而出現的供電系統安全問題，在很大的程度上可以有效的減少事故的出現，確保供電系統的安全運行。

3.結束語

總之，礦井智能化供電系統研究建設是重大的發展方向。智能化的出現可以大大降低事故停電的概率，避免因供電問題出現的安全事故問題，確保礦井開采工作能夠順利的進行。同時，智能化供電系統能夠高效的進行自我安全監測，能夠自行監控運行情況，甚至對于一些微小的供電越級變化行為能夠進行自動化調整，大大提升了整個供電系統操作效率，也提升了維護與維修的效率，對于礦井開采來說能夠有效的提升開采效率，為礦產企業帶來更高的經濟利益。