矿井智能化供电系统研究

（霍州煤电集团吕梁山煤电有限公司方山木瓜煤矿 山西 033102）

矿井开采的规模越来越大促使矿井的供电系统也要随之扩大，这就造成矿井供电距离长、级数多、供电系统中应用的设备和零部件型号种类繁多、保护装置型号也各不一样，在进行应用与管理的过程中容易导致错误出现，加大了供电系统运行和保护的难度，从而增大了安全事故出现的概率，因此，基于当下情况必须要深入了解矿井供电系统情况，做好矿井智能化供电系统研究，提升矿井供电系统的智能化和可靠性。

1.矿井供电系统现存问题

（1）越级跳闸情况频发。在当下的供电系统当中采用的是多辐射状供电模式，其在供电距离较长的情况下容易出现迅速性和选择性的矛盾，面对各级电流短路情况无法实现清晰的判断。当遇到上级、下级或者是本级电缆出现问题的时候无法做出正确的判断并且采取正确的保护措施，出现越级跳闸的情况。同时，在出现不同级别的短路现象时，当下供电系统并不能判断出短路的范围，无法进行相应的范围保护，导致断电现象一步步的扩大，对于矿井安全问题以及矿井的继续生产都造成一定的威胁。

（2）保护设备不灵敏。当下供电系统中用的是普通高开综合保护器，相对于智能化保护器来说有着很多的差异性，一般来说用的时间越长该设备的灵敏度就越差，在面对电缆、电线出现电流、电压过大或者是短路的情况往往不能及时的将出现问题的区域限制住，无法良好的实现其他相关区域的保护工作，也会导致越级跳闸的状况出现。同时传统设备的智能化功能不够，无法实现良好的设备保护实时性和远程监控问题，容易让事故从点到面的变化，造成事故的进一步恶化，让供电系统出现瘫痪的情况，严重的还会导致相关的人员安全事故出现。

（3）缺乏电网监控系统。矿井供电系统一般都是在井下搭建，其建设环境相对于地面上更为复杂，而且在整个供电系统的电网维护、设备维护上有着很大的难度。并且随着矿产业的不断发展，井下供电系统在不断的扩大，分布的区域也非常广阔，设备和电缆出现多类型、长距离是难免的。一旦出现相关的供电安全事故则会出现第一次事故原因、位置没有查明就出现第二次事故，把安全问题不断的扩大。这一切都是因为传统供电系统不够智能化，在全面电网监控监测当中并没有起到更好的作用，无法做到防范于未然。

（4）缺乏备用供电方案。矿井施工是由各个环节相互配合的，如果供电系统出现严重问题则会导致井下开矿停工整顿。在传统的供电系统当中对于备用供电系统并没有完善，当出现供电系统问题的时候最多也只是启动应急照明灯，对于机械设备的应用大部分还是会选择停摆状态，这不仅影响整个矿井开采进度，还会带来一定的经济损失，对此，完善的备用供电方案是确保整个供电系统能够顺利运行的基础。同时，也能够在针对供电系统进行维护维修的时间段中确保备用系统能够让矿井开采顺利进行。

2.矿井智能化供电系统建设措施

(1)引进井下供电系统防越级跳闸保护器

越级跳闸是当下矿井供电系统常出现的现象，对此应当在传统供电系统上增加当下较为先进的数字化变电站GOOSE网络通讯技术，当供电系统中出现6kV及以上时保护装置可以通过GOOSE网络进行联跳闭锁信息交互，防止供电系统越级跳闸的情况出现，让保护装置能够分清上下级电缆情况，针对实际情况做出相应的反应。对此，在供电系统中的各个采区变电所出线柜上安装相应的跳闸信号智能化保护器，再在各个采区的进线柜安装好防越级跳闸保护装置，一旦出现相关情况的时候可以顺利的在各个采区进行信号接收，然后通过智能化保护器进行信号来源的辨别，做好启动保护器，防止出现越级跳闸的情况，保障系统能够顺利的进行供电，帮助井下开采的设备、机械顺利运行。

(2)设立多区域分段实时监控系统

随着智能技术的不断开展，很多供电系统都融入了智能化的实时监控系统，对于矿井供电系统来说有着积极的影响。从供电系统的日常维护来看，在传统的操作当中都需要人员深入井下的每一处进行相应的观察和数据采集，对供电系统中的各个设备进行磨损情况监测、运行情况检测。这无疑是需要投入大量的人力物力进行监控的，同时工作效率相对比较低下。对此，在智能化的时代应当做好相应实时监控系统的建立，将矿井供电系统划分成多个区域，针对每一个区域的供电情况进行历史数据的分析，制定好良好的运行标准值，在安装实时监控仪器的时候设定好安全值范围进行电缆、电流、电压等情况的监控。同时，针对供电系统中的每一个设备的磨损情况做好实时的预测，尽早的发现磨损严重的部分及时做好替换维护，防止安全事故的出现。通过与当下网络信息技术相结合，搭建好井下井上信息实时互通，做好供电系统的实时监控，防止安全事故的出现。

(3)引进供电系统智能化设备

在智能化设备未出现的时候，传统供电系统并没有过多的智能化，整体的运行过程都是要依靠人员进行监控、操作。但在当今智能化高速发展的时代背景下，矿井供电系统人员应当着眼于先进的设备市场，做好相应智能化设备的引进。首先，可以进行先进矿井开采的实地考察，学些国内外先进智能化设备的应用。其次，做好自身传统供电系统的分析，做好整体的结构分布图搭建，并建立好相应的实验模型来为智能化设备引进做好铺垫。最后，根据相应结构图和智能化搭建模型进行传统供电系统的改造，将智能化设备安装到矿井供电系统当中。如：智能化跳闸、智能化警报器、智能化电压测量、智能化电表、智能化电压控制器等等，将其按照供电系统的结构图安装到其中，并实现实时的数据储存，为往后建立大数据供电系统模型做好基础奠定。

(4)搭建井上智能化控制平台

智能化供电系统的研究建设不仅仅是在井下进行搭建，还要做好井上智能化控制平台建设，这样一来可以对井下供电系统的整个运行情况做到实时的检测，对整个供电系统运行状态、故障预判、相关参数分析以及相应的供电、停电操作都能够实现井上操作，节省下大量的人力成本以及时间成本。对此，可以利用智能化UAPC控制平台进行井上控制平台搭建，通过建立井下光纤通道、利用好网络信息的传播技术将井下实时监控的各类型数据信息回传到井上控制平台当中，把每一个采区的供电情况、设备用电情况都进行一一的数据信息传递，实现相应的数据信息共享功能。同时，利用好大数据信息技术进行相应数据信息的分析，做好设备磨损情况的分析、事故发生前的信息预判以及跳闸现象预判。此外，还要结合相应的GPS定位系统进行故障出现地点的信息获取，让相关故障维修人员能够快速的发现故障出现的地点，及时的进行故障修复确保供电系统能够快速的投入使用。

(5)加强智能化保护设备建设

供电系统出现故障很容易出现故障快速的蔓延，进而加大事故的严重性，造成火灾或者人员伤亡等情况。因此，在保护设备上应当加强建设与研究。首先，做好越级速断保护，智能设备监控到供电系统当中出现越级关闸的情况应当快速的进行电流、电压的断开，快速做好正确的电闸关闭，避免不正当的电闸关闭操作让整个供电系统出现相关的错乱，导致安全事故的出现。然后，在供电的各个采区当中做好相应的智能总开关设置，一旦在采区当中出现供电事故，则在井上可以进行该采区的关闸作用，防止继续通电而加强事故严重性，将事故的面积延伸到另一个采区当中。最后，做好电压、负荷与接地的智能设备建设。一旦出现电压、负荷过大的情况则立即启动预警报告，让井上技术人员进行相应电压与负荷的调整。同时，做好及时关闭其与采矿设备的连接，防止继续增大电缆的负荷，引发电路瘫痪短路。此外，恶劣的雷雨天气应当做好相应雷电的接地操作，防止雷电影响到矿井供电系统的稳定运行。以及，供电系统内部电流的接地设置也要做好智能化转变，让供电系统能够快速的应对一些突发情况，防止出现相应的漏电现象，让供电系统能够顺利可靠的运行下去。如此一来，才能够让整个矿井开采工作得以顺利进行，提升整体开采效率。

(6)智能搭建多段位备用供电系统

矿井的不断扩大导致供电系统涉及的区域非常广阔，让供电系统管理、检测监控起来非常困难。而且一旦出现相应的安全事故则难以选择到相应的故障点，为避免该情况的出现应当做好多段位智能供电备用系统的搭建，在矿井当中分区域进行供电系统划分，并做好相应的备用系统搭建。一旦原来的供电系统出现故障可以智能化的启动备用供电系统，稳定整个供电系统的运行。同时，备用供电系统的建立更能够实现智能化管理，当某个电缆或者是设备的老化、对于负荷承受不住的可以自动进行备用供电系统的采用，在整个过程当中可以及时的防止因为设备情况而出现的供电系统安全问题，在很大的程度上可以有效的减少事故的出现，确保供电系统的安全运行。

3.结束语

总之，矿井智能化供电系统研究建设是重大的发展方向。智能化的出现可以大大降低事故停电的概率，避免因供电问题出现的安全事故问题，确保矿井开采工作能够顺利的进行。同时，智能化供电系统能够高效的进行自我安全监测，能够自行监控运行情况，甚至对于一些微小的供电越级变化行为能够进行自动化调整，大大提升了整个供电系统操作效率，也提升了维护与维修的效率，对于矿井开采来说能够有效的提升开采效率，为矿产企业带来更高的经济利益。