矿井安全监控系统内接触点式馈电传感器的研究与应用

刘 辉 傅廷波 曹利明

（山东许厂煤矿有限公司，山东 济宁 272113）

1 矿井安全监控系统运行现状与存在问题

许厂煤矿于2018 年10 月在原有KJ76N 型矿井安全监控系统的基础上升级到KJ76X 型矿井安全监控系统，实现光纤环网数字传输，传感器防护等级达到IP65，抗干扰能力加强，监控分站备用电池续航能力不小于4 h，安全巡检周期在10 s 左右，系统运行稳定。但是馈电传感器只是升级到数字传输，监控准确性并没有明显提高，使用的馈电传感器是传统的固定在闭锁馈电开关负荷侧电缆上，通过检测电缆周围电场感应，监测闭所开关送电与停电状态信号的传感器。许厂煤矿井下使用的电缆大多数为铠装电缆，由于铠装电缆的铠装层对电磁场具有一定的屏蔽影响，导致电缆周围无电场变化或变化较弱，从而造成了许厂煤矿矿井监控系统的馈电传感器在使用过程中不能准确监控闭锁开关“送电”与“停电”信号。

2 内接触点式馈电传感器研究背景

当安全监控系统在发生甲烷超限、故障、停风后，无法确定闭锁馈电开关是否停电闭锁。为了解决许厂煤矿安全监控系统的馈电传感器监控闭锁馈电开关“停电”与“送电”不准确问题，对安全监控系统馈电传感器研究改进显得格外重要。许厂煤矿通过试验研究创新出一种新式的馈电传感器，可以准确监控闭锁馈电开关“送电”与“停电”信号，该新式馈电传感器就是“内接触点式馈电传感器”。该馈电传感器是一种全新的不同于传统馈电传感器工作原理的传感器，该馈电传感器的使用彻底解决了许厂煤矿安全监控系统馈电传感器监控不准确的问题。

3 内接触点式馈电传感器的基本情况及工作原理

3.1 主要内容

3.1.1 闭锁馈电开关基本情况

许厂煤矿井下使用的甲烷电和风电闭锁馈电开关主要有KBZ16-200/660(1140) 型和KBZ16-400/660(1140)型，该型号的闭锁馈电开关内部没有闲置无源触点，需要在闭锁馈电开关内部增设继电器来实现。通过在闭锁馈电开关内部加装延时继电器、交流接触器并对线路进行了改造，引出一组无源触点，当做甲烷电与风电闭锁开关送电与停电的反馈信号使用，代替矿井安全监控系统传统馈电传感器。

3.1.2 内接触点式馈电传感器研究方案

当馈电闭锁开关接触器吸合时（送电），继电器得电动作，改造引出无源触点接通常开，形成一个常开的信号。该信号属于模拟信号，将该模拟信号接入断电器的模拟数字转换电路，然后输出一个数字信号，再将该数字信号接入安全监控分站，使用矿井安全监控系统设置监控分站的信号接收端口号与信号输入端口号一致，在安全监控系统上将该信号命名为***地点的馈电传感器，常开显示***地点的闭锁馈电开关送电。当闭锁开关停电时，继电器失电动作，无源触点断开不通，形成一个常闭信号。监控分站接收到停信号，显示***地点的闭锁开关停电。该闭锁馈电开关内接触点式无源接点的常开与常闭可以准确地反应闭锁开关的送电与停电状态。监控分站根据这组无源接点的常开与常闭就可以准确监控到闭锁馈电开关的送电与停电状态。当安全监控系统出现故障断电、超限断电、停风断电时可以准确监控到闭锁馈电开关的运行状态。

3.2 内接触点式馈电传感器实施过程

3.2.1 延时继电器与交流接触器的安装

（1）许厂煤矿使用的KBZ16-200（400）-660（1140）型闭锁馈电开关内腔内一般情况无多余的常开、常闭无源接点，需要再安装一延时继电器与交流接触器来实现，引出常开、常闭无源接点。

（2）在闭锁馈电开关内部固定继电器的插板上找出一块闲置位置（不影响安全），方便延时继电器与交流接触器的固定，在插板上找出合适位置打孔上螺丝固定。

（3）延时继电器与交流接触器固定好后，将延时继电器与交流接触器的输入端接入闭锁馈电开关内接触器下的变压器36 V 输出端。

（4）再将安设交流接触器的输出端引出两根线接入到闭锁馈电开关接线内腔闲置的43、44 号端口上形成一组常开或常闭接点。

3.2.2 内接触点式矿用馈电传感器接设

对改造完成后的闭锁馈电开关的43、44 号端口各引出一芯线缆到断电控制器，接入断电控制器上的模拟数字转换电路的输入端，并设置好地址编码，再使用2 芯线缆从转换电路的输出端接出并接到安全监控分站，并在安全监控系统上对监控分站设置与编码一致的地址号，在安全监控系统设置为***地点馈电传感器。这样内接触点式矿用馈电传感器完成改造工作。

3.3 内接触点式馈电传感器工作原理

扳动转换开关HK1，变压器BK 一次接入660 V 交流电压，使变压器二次输出：36 V、127 V、50 V。控制电源10#、2#输出36 V 控制电压，2#线经由J2-2 常闭点，使HZ2 通电。17、19 常开点导通，检查馈电电路是否断开，2#线经由J2-1 常开点J2-1闭合，经由5#、6#真空断路器常闭点，使时间继电器SJ 导通，8#、9#常开点闭合，为馈电启动做好准备。按下启动按钮QA 电源经由2#、3#中间继电器常闭点3#、4#使交流接触器HZ1 吸合，HZ1 吸合的同时，经由HZ1 辅助触点8#A2 导通，HZ3 交流继电器吸合，经由2#、3#线自保，由H23 43、44 号控制端子将信号输出，输送到接收装置。控制线路HZ1 交流接触器，8#、14#导通，ZL1 接入控制电源127 V 电压，由11#、45#输出，45#直接接入真空断路器线圈，11#线经由交流继电器HZ1 常开点11#、12#、13#导通，使真空断路器吸合，由机械闭锁锁住，由U2、V2、W2 将电压输出，停止时，按下停止按钮TA，2#、7#导通，HZ2 吸合，17#、19#常开点导通，伺服F 启动真空断路器断开电源，停止输出，当开关控制下电器设备损坏时，开关保护电路工作，J2-2 常开点闭合，2#、7#线导通，HZ2 吸合，HZ2辅助触点8#A2 常闭点断开，交流接触器HZ3 断开。43、44 号信号停止输出。工作原理如图1。

4 内接触点式馈电传感器的优点

（1）内接触点式传感器具有较好的稳定性、可靠性，准确性高、检测效果好，避免铠装电缆无法准确检测馈电信号的弊端。该传感器的使用大大提高了安全监控系统的可靠性与准确性。

（2）内接触点式传感器改变了传统馈电传感器的工作原理，通过延时继电器与交流接触器动作反馈出闭锁开关的“送电”与“停电”信号。工作方式新颖，适用性强，技术成熟。

（3）内接触点式传感器的实施应用大大降低馈电传感器投入成本，内接触点式馈电传感器的使用大大提高安全监控系统的可靠性与准确性，改造安装简单且维护容易。不用再采购传统馈电传感器，大大节省了馈电传感器采购成本投入，提高了经济效益。

图1 工作原理电路图

5 结论

矿井安全监控系统内接触点式馈电传感器的应用，解决了许厂煤矿多年来安全监控系统馈电传感器监控不准确问题。该馈电传感器打破传统传感器工作原理，开辟一种全新的闭锁开关“送电”与“停电”信号检测手段，大大提高了安全监控系统的可靠性与安全性。