自動化技術在煤礦機電供電系統中的應用

李星

[摘 ? ?要]隨著社會經濟的不斷發展，國家對于煤炭的需求量越來越大。煤炭資源是我國發展的主要能源，是維持人們生活的基礎，在很大程度上能夠促進國家經濟的提高，因此，煤礦生產就顯得十分重要，目前煤礦企業的發展也受到國家的高度重視。煤礦在實際的生產中，依靠更高的技術才能夠取得更長遠的發展，機電系統的供電能夠決定機械設備的運行，因此，提高供電系統的安全性以及可靠性，能夠不斷提升煤礦的生產效率。如今，自動化技術不斷發展成熟，這對于煤礦機電供電系統的運行具有重要意義。

[關鍵詞]自動化技術;煤礦機電;供電系統;應用

[中圖分類號]TD611 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2022）01–00–03

[Abstract]With the continuous development of modern society and economy， the country's demand for coal is increasing. Coal resources are the main source of energy for our countrys development and the foundation for maintaining our lives. To a large extent， it can promote the improvement of the countrys economy. Therefore， coal production is very important. At present， the development of coal mining enterprises is also highly valued by the country. In actual production， coal mines rely on higher technology to achieve longer-term development. The power supply of the electromechanical system can determine the operation of mechanical equipment. Therefore， improving the safety and reliability of the power supply system can continuously improve the production efficiency of the coal mine. . Nowadays， automation technology continues to develop and mature， which is of great significance to the operation of coal mine electromechanical power supply system.

[Keywords]automation technology; coal mine electromechanical; power supply system; application

1 對煤礦機電設備簡述

隨著科學技術的進步發展，我國的煤礦企業所擁有的機電設備數量以及種類也呈現出多樣化的發展特點。在現代化社會中，煤炭在開采以及生產過程中，機械設備的使用是必要的，而且，機械設備也為煤炭開采提供了很多的技術支持以及設備幫助。煤礦井下設備很多，分采掘機械、電氣設備、運輸設備、通風設備等大類。具體的有采煤機、掘進機、各種運輸機、絞車、風機、水泵、電動機、開關、電纜等。在綜合機械化采煤工作面還有一整套液壓支架和大小不同的管路。隨著煤礦現代化建設的不斷發展，各種機電設備還在逐漸增多。

2 自動化技術在煤礦機電供電系統中應用分析

2.1 煤礦中的自動化技術

自動化技術是當代發展起來的一門新技術。它實現了從手動操作到機械自動化操作的轉變，可以代替人工自動工作，不僅節省了勞動力，而且提高了工作效率。由于其諸多優點，逐漸受到人類的高度重視，自動化技術將在各行各業發揮重要作用。煤礦業的工作更危險，采用自動化技術可以減少人工干預，減少安全事故的發生，保證煤礦開采的順利進行。圖1即為煤礦中自動化演示，其中就是通過對自動化技術的應用，使得機械能夠自動進行工作。

2.2 自動化技術在煤礦中的應用

自動化技術可以應用于煤礦的許多方面。掘進是煤礦開采過程中的基礎工作，提高掘進效率將有助于采礦的后續工作。因此，自動化技術在掘進機上的應用，可以在操作箱、照明燈和安全開關箱中使用自動化技術。另外，掘進機與液壓系統的結合更有利于提高掘進機的工作效率。煤礦自動化技術的重要作用之一是提高煤礦開采效率，保證煤礦安全生產。

（1）電牽引采煤機屬于自動化技術在煤礦開采過程中應用的特例。其主要功能是通過預先設置程序自動完成采煤任務。圖2為電動牽引采煤機程序演示圖。如圖2所示，雖然組件相對復雜，但操作過程相對簡單。只需設置相關程序即可自動進行采煤。自動化技術的應用，極大提高了工作效率，解決了傳統方法中的安全和效率兩大問題。

（2）在煤礦的投入工作中，傳統的方式是人工運輸。然而，將自動化技術應用于提升機可以提高工作效率和安全性能，且操作相對簡單。與傳統的人工運輸相比，自動化技術的應用不僅給煤礦運輸帶來了方便，而且節省了人力，提高了運輸效率。

（3）自動化技術也可以應用于煤礦供電系統中。由于煤礦機電供電系統可以控制煤礦開采和加工中使用的所有機械設備，如果機電供電系統出現問題，將影響所有機械設備的運行狀態，加強機電供電系統的安全穩定運行是保證煤礦安全生產的首要任務。

3 煤礦機電供電系統的特點與要求

3.1 煤礦機電供電系統的特點

通常，煤炭開采或加工所使用的電力來自電力系統區域內的發電廠或變電站。電網直接向煤礦輸送電力，此時，電力無法直接使用，煤礦用戶將通過變壓器將電力轉換為可用狀態。在此過程中設計的結構是煤礦機電供電系統。礦井受電電壓一般為6～10 kV，具體電壓需要考慮當地電力系統和煤礦井類型。電能通過降壓站后，以高壓形式輸送至地下、車間變電所和高壓設備，即高壓供電系統。此外，當電能分配到低壓設備時，它是一個低壓配電系統。煤礦供電系統又可分為淺井供電系統和深井供電系統。不管以何種方式進行劃分，煤礦供電系統總共包含2個部分，分別為井上和井下，這兩個部分在供電系統中分別起著重要的作用。

3.2 煤礦機電供電系統的要求

隨著我國在煤礦開采過程中的要求不斷提高，對其供電系統也將會有更高的要求，本文將從其可靠性、安全性、經濟性和技術合理性進行分析。

（1）可靠性供電系統的可靠性體現在兩個方面。①確保供電工作順利進行;②供電系統不會造成機械設備和人員的安全問題，即在使用過程中不會影響煤礦生產的正常進行。因為如果煤礦機電供電系統出現問題，將嚴重影響機械設備的質量，造成直接損壞，甚至使煤礦無法開采，危及職工的生命安全，造成巨大的經濟損失。因此，煤礦機電供電系統的可靠性非常重要，是供電系統的首要要求。為了提高系統的可靠性，雙電源可以廣泛應用。雙電源可以屬于同一個電源部件，也可以屬于不同的電源部件。但是，必須保證當一個電源發生故障時，另一個電源可以代替第一個電源，以保證整個供電系統的正常運行，即保證煤礦開采生產的正常運行，避免經濟損失。

（2）安全性。煤炭開采和加工過程中的環境非常惡劣，使得其中使用的機械設備容易出現老化、損壞等各種問題，在運行過程中會發生各種安全事故。此外，由于礦山環境復雜，極易引發瓦斯爆炸或觸電等事故，造成重大人員傷亡和經濟損失。因此，煤礦機電供電系統的安全性也非常重要。在系統設計時，需要采取各種措施，規范管理制度，提高系統的安全性。

（3）經濟性。安全性和穩定性是供電系統的首要要求。在滿足這兩個要求的情況下，如果能夠降低系統的運行、維護和建設投資成本，將更有利于煤礦機電供電系統的快速發展和應用。因為如果供電系統成本過高，會降低煤礦企業的經濟效益，不利于可持續發展。

（4）技術合理性。煤礦機電供電系統的最終目的是要有良好的應用效果，這不僅包括上述三個方面的要求，還需要合理的技術。如頻率偏差不應超過0.2～0.5 Hz，電壓偏差不應超過額定值的5%～7%。如果工藝不合理，其應用效果就會很差，影響煤炭開采和生產的效率和質量。

4 煤礦機電供電系統自動化技術功能

自動化技術在供電系統中有著大量的應用，這是因為它可以提高系統的應用效果。一般來說，自動化技術在供電系統中的應用可以使其具有以下7種功能：

（1）在配置狀態下，自動供電系統能充分了解相關機械設備的運行狀態信息。

（2）當處于一次接線圖狀態時，可實時監控控制對象的運行狀態，進而獲取相關數據信息，并對其進行評估。

（3）在數據采集和處理的情況下，自動化技術可以采集供電系統運行過程中的相關數據，如外部數據、信號數據、開關量信息等，然后借助網絡平臺，這些信息數據可以傳輸到相關系統進行數據分析和處理，處理后的數據傳輸到數據庫，以便更新數據庫中的相關數據，最后，通過人機交互界面顯示結果。通過對這些數據的分析可以作為實現其他功能的基本依據。

（4）應用自動化技術，當系統處于運行監控狀態時，供電系統的整個安全監控信息可以以文本、表格或圖像的形式顯示，從而通過這些信息顯示系統的運行狀態。

（5）報警時，當供電系統出現斷路器錯位、變壓器保護動作老化等各種問題時，采用自動化技術的系統可自動完成投、切保護動作，并發出報警信號，以便工作人員及時發現問題。

（6）當處于事件記錄狀態時，自動化技術可以保存和存儲與供電系統相關的事件，還可以完成自動打印功能，有助于更好地管理供電系統運行狀態下的動作和事件。

（7）當操作鎖定時，電源系統的相關操作關閉。此時，系統將僅按照設定的程序運行，工作人員將無法對其進行操作，此功能將有助于避免員工誤操作的發生。

5 煤礦機電供電系統自動化控制結構

自動化技術在煤礦機電供電系統中的應用主要包括四個結構部分，如圖3所示。除這四個部分外，其他相關變電站附屬網絡結構將在RS485信號并聯網絡的前提下完成操作和控制。以下是對這四個重要組成部分的機制的詳細分析。

（1）供電系統包含大量的機械設備和線路，需要對其進行監控，進而保護其運行狀態。這些功能的實現是通過智能測控單元完成的。此外，智能控制單元還可以確保所有控制活動的順利進行。

（2）工業以太網的主要功能是起連接作用，即連接自動控制系統的主站和監控變電站，并傳輸其信息和數據。在自動控制系統的應用中，需要用到一項非常重要的技術，即網絡冗余技術。該技術的應用可以提高供電系統網絡通信的穩定性和可靠性。

（3）地面集中控制中心的主要功能是對煤礦生產過程中的機械設備進行監控和管理，因此該部分直接安裝在煤礦生產指揮控制中心。通過功能分析，地面集中控制中心主要包括監控軟件、UPS電源裝置和工控機三個重要設備。

（4）自動監控變電站的主要功能是監控現場，然后在兩地之間傳輸數據信息。另外，作為變電站，自動監控變電站必然由主站控制。變電站通過向不同的控制單元發送相關的控制指令，實現遠程操作。通過功能分析，自動控制變電站的主體結構包括嵌入式計算機設備、通信協議轉換設備、外圍設備和設備。

6 結束語

主要對自動化技術在煤礦機電供電系統中的應用進行探究。在實際的自動化技術發展過程中，也進行了不斷的技術革新發展，在實際的煤礦機電管理工作中，合理利用自動化技術，不僅能夠極大提升機電設備運行效率，而且可以提升采煤效率，在減少煤炭開采事故方面有較大的促進作用。我國自動化技術發展時間比較晚，起步也較晚，因此，在發展的過程中，難免會遇到一些問題。但是，隨著科學技術的發展，各種自動化的新型技術不斷涌現出來，而如何能將新技術與煤炭行業完美地結合起來，就給技術人員指明了研究的方向，堅持新技術的應用，對于提升煤礦管理水平也大有裨益。

參考文獻

[1] 沈興.煤炭供電系統機械智能斷路器誤動作分析與對策[J].安徽電力科技信息，2010（5）：27-29.

[2] 王大為.面向煤機自供電無線監測裝置的設計與實現[D].太原：中北大學，2017.