浅谈煤矿井下供电系统的监控及其发展策略

2017-04-13

四川水泥 2017年4期

(陕西能源职业技术学院陕西咸阳 712000)

浅谈煤矿井下供电系统的监控及其发展策略

李快社

(陕西能源职业技术学院陕西咸阳 712000)

我国很多煤矿生产条件都比较恶劣，如煤炭工作空间狭小，环境潮湿，矿区顶板荷载复杂等等，煤炭开采过程中，很多设备需要频繁移动，电网的负荷大同时变化也大。而我国煤矿矿区很多都属于高瓦斯矿区，复杂的电网系统与瓦斯极容易产生安全事故，所以，矿井供电的安全性和可靠性对整个煤炭生产极其重要。煤矿井下供电系统既要通过技术的不断提升保证供电的可靠性和安全性，同时也要从整体上统筹规划和煤炭生产中其他安全系统的关系。

供电系统；监测；可靠性；发展策略

0 引言

随着我国经济建设的快速发展，各个行业及领域对能源的需求逐渐增加，煤炭、石油和天然气作为最基本的能源，其需求量也大幅增加。各个煤矿的生产量也随之增加，与此同时煤矿的安全问题也成为了煤矿生产中的重要问题。

我国很多煤矿生产条件都比较恶劣，如煤炭工作空间狭小，环境潮湿，矿区顶板荷载复杂等等，煤炭开采过程中，很多设备需要频繁移动，电网的负荷大同时变化也大。而我国煤矿矿区很多都属于高瓦斯矿区，复杂的电网系统与瓦斯极容易产生安全事故，所以，矿井供电的安全性和可靠性对整个煤炭生产极其重要。

1 国内供电监控系统的发展概况

国内在“六五”“七五”期间，通过学习国外技术以及自主研发，研制了一系列煤矿的监控系统，在矿井的供电监控方面，没有成熟的监控系统。虽然有部分科研单位从事矿井供电监控系统的研究，但由于装置使用中稳定性差、通讯距离不足、维修复杂以及相应的计算机系统不够成熟等等原因，很难大面积推广使用。

到了八九十年代，矿井供电监控方面多数采用串行通信模式，由于其独占通道，结构设计复杂，同时维护过程工程量大，供电可靠性仍然非常低。实际的矿区生产中，供电范围广，设备数量多，各个设备距离远，同时当煤炭井下发生断电事故时，需要及时找到断电原因，及时维修避免发生二次事故，所以矿井供电系统的监控的可靠性变得尤为重要。

随着近十几年计算机和自动化的发展，矿井的供电监测系统也得到进一步的发展。通过对光缆布线、建立局域网、网络安全部署和数据的存储及备份等等形成了煤矿企业的整个信息化的建设。煤矿的安全监控包括很多内容，如人员定位、排水分层监测、污水处理、生产监控和供电系统监控等等十几个方面。供电监控系统仅仅是矿井安全监控的一个方面，供电系统通过环网接入安全监控网络，地面监控中心可通过服务器对供电系统实时监控。

2 目前国内供电监控系统存在的问题

矿井的供电监控系统和其他自动化系统一样，在实际使用过程中，仍存在不少不足之处。煤炭的生产过程是及其复杂的，是各个工作相结合相协调的过程，如煤炭的采掘需与煤炭运输、设备的供电以及生产的排水等等工作相配合，而目前很多矿区在煤炭生产过程中，存在各个系统彼此之间信息相互独立，没有形成有效的整体化的信息管理。这样不仅使得在信息管理建设中出现浪费，更重要的是系统的可靠性差，安全监控系统采集到的数据无法形成有效快速的管理，从另一方面来讲这样无疑增加了企业负担。

事实上，近些年我国在自动化技术、机械和电力等等方面取得了很多重大的发展，但是煤矿供电系统监控方面相对这些行业发展则相对滞后，其主要表现在以下几个方面：

（1）目前很多矿区的供电设备比较落后，生产中会出现无故断电或者出现事故发现不了等等情况，如果此时没有及时找到断电原因积极恢复供电，则有可能导致瓦斯爆照。

（2）由于目前还没有一项成熟的煤矿安全监控技术，很多企业怕新技术出现问题产生不利的社会影响不敢贸然采用新技术，所以很多供电监控的自动化技术仅仅应用在煤炭生产的很小一方面。

（3）目前很多矿区安全监控的各个方面都是独立的，如供电系统监控与储藏及运输系统监控、排水系统监控相互独立或者联系较弱，这就导致各个系统之间如果需要相互管理时，必须依靠人才能完成，而不是整个信息管理系统。这样独立的管理各个系统，虽然投资小，不需要对现有工程做大的变动，但由于彼此之间缺乏有效的管理，所以很难从矿区生产的宏观层面规划监控系统，更不可能从根本上节省煤炭生产成本。通过过多的独立化的系统，也会降低生产效率，增加劳动成本。

3 供电监控系统的发展策略

随着科学技术的发展，矿井的供电系统必然朝着多元化和智能化的方向发展，其不仅仅要具备事故报警和问题查询功能，还应具备防止越级跳闸、故障诊断和预测等等更复杂的功能。

（1）防越级跳闸技术。防越级跳闸可使矿井供电具有较高的安全性和较高的供电稳定性，故防越级跳闸技术的发展对于煤炭企业极为重要。防越级跳闸技术是对网络数据共享以及分析的基础上提供的重要的供电保护系统。产生越级跳闸的原因有很多，例如整体设计不合理、电磁波的干扰、漏电保护差等等。目前解决越级跳闸的方案主要有纵联差保护方案、通信级联闭锁方案和基于GOOSE的防跳闸方案。

（2）供电系统的故障诊断和预警功能。供电系统的故障诊断和预警功能对矿井的安全生产有着重要的作用，这也是监控技术今后发展的重点。目前技术通过对设备数据的搜集，再利用智能化的技术对数据进行分析，已经可以实现对供电系统进行实施诊断和预警。近些年，随着遗传算法、模糊理论、神经网络、粗糙集理论等技术的发展，将这些技术应用在矿井供电系统的安全预警上，已经使得故障预警成为可能，随着今后技术的发展，供电系统的诊断和预测功能将越来越准确。

（3）优化布设。优化布设也是矿井供电系统一个重要的发展趋势，优化布设对提高供电稳定性具有重要作用。采用分段供电，整体实施调整，提高供电电压等等都是优化布设的重要内容。

（4）无线传输技术。无线传输技术对于煤炭生产时极为重要的一项技术，它可以省去大量的电缆连接，使得通信和监控更加方便，可使提高供电安全性和可靠性大大提高。由于无线传输技术在煤炭领域的应用时间不长，所以需要解决的问题还有很多。

（5）监测范围的扩大。随着自动化技术的发展以及国家发展规划的需要，今后所有煤炭生产企业中的电气设备，都将实行远程供电监控体系，从而对煤炭生产提供参考数据。由于目前技术方面和资金方面的问题，无线通信技术在煤炭生产中的应用具有一定的局限性，因此对于供电系统实施全面布控，仍存在一定技术问题，今后还需要在相关技术上寻求突破。

（6）工作人员的安全意识。煤炭行业属于高危行业，随着技术水平的不断提高，工作人员也逐步从生产中解放出来，但是由此带来的的就是安全意识的懈怠。煤炭行业很多事故就是因为安全意识不足所造成的，所以对于煤炭从业人员的安全意识的教育也要持续不断。