自动化技术在煤矿机电供电系统中的应用

李星

[摘    要]随着社会经济的不断发展，国家对于煤炭的需求量越来越大。煤炭资源是我国发展的主要能源，是维持人们生活的基础，在很大程度上能够促进国家经济的提高，因此，煤矿生产就显得十分重要，目前煤矿企业的发展也受到国家的高度重视。煤矿在实际的生产中，依靠更高的技术才能够取得更长远的发展，机电系统的供电能够决定机械设备的运行，因此，提高供电系统的安全性以及可靠性，能够不断提升煤矿的生产效率。如今，自动化技术不断发展成熟，这对于煤矿机电供电系统的运行具有重要意义。

[关键词]自动化技术;煤矿机电;供电系统;应用

[中图分类号]TD611 [文献标志码]A [文章编号]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 對煤矿机电设备简述

随着科学技术的进步发展，我国的煤矿企业所拥有的机电设备数量以及种类也呈现出多样化的发展特点。在现代化社会中，煤炭在开采以及生产过程中，机械设备的使用是必要的，而且，机械设备也为煤炭开采提供了很多的技术支持以及设备帮助。煤矿井下设备很多，分采掘机械、电气设备、运输设备、通风设备等大类。具体的有采煤机、掘进机、各种运输机、绞车、风机、水泵、电动机、开关、电缆等。在综合机械化采煤工作面还有一整套液压支架和大小不同的管路。随着煤矿现代化建设的不断发展，各种机电设备还在逐渐增多。

2 自动化技术在煤矿机电供电系统中应用分析

2.1 煤矿中的自动化技术

自动化技术是当代发展起来的一门新技术。它实现了从手动操作到机械自动化操作的转变，可以代替人工自动工作，不仅节省了劳动力，而且提高了工作效率。由于其诸多优点，逐渐受到人类的高度重视，自动化技术将在各行各业发挥重要作用。煤矿业的工作更危险，采用自动化技术可以减少人工干预，减少安全事故的发生，保证煤矿开采的顺利进行。图1即为煤矿中自动化演示，其中就是通过对自动化技术的应用，使得机械能够自动进行工作。

2.2 自动化技术在煤矿中的应用

自动化技术可以应用于煤矿的许多方面。掘进是煤矿开采过程中的基础工作，提高掘进效率将有助于采矿的后续工作。因此，自动化技术在掘进机上的应用，可以在操作箱、照明灯和安全开关箱中使用自动化技术。另外，掘进机与液压系统的结合更有利于提高掘进机的工作效率。煤矿自动化技术的重要作用之一是提高煤矿开采效率，保证煤矿安全生产。

（1）电牵引采煤机属于自动化技术在煤矿开采过程中应用的特例。其主要功能是通过预先设置程序自动完成采煤任务。图2为电动牵引采煤机程序演示图。如图2所示，虽然组件相对复杂，但操作过程相对简单。只需设置相关程序即可自动进行采煤。自动化技术的应用，极大提高了工作效率，解决了传统方法中的安全和效率两大问题。

（2）在煤矿的投入工作中，传统的方式是人工运输。然而，将自动化技术应用于提升机可以提高工作效率和安全性能，且操作相对简单。与传统的人工运输相比，自动化技术的应用不仅给煤矿运输带来了方便，而且节省了人力，提高了运输效率。

（3）自动化技术也可以应用于煤矿供电系统中。由于煤矿机电供电系统可以控制煤矿开采和加工中使用的所有机械设备，如果机电供电系统出现问题，将影响所有机械设备的运行状态，加强机电供电系统的安全稳定运行是保证煤矿安全生产的首要任务。

3 煤矿机电供电系统的特点与要求

3.1 煤矿机电供电系统的特点

通常，煤炭开采或加工所使用的电力来自电力系统区域内的发电厂或变电站。电网直接向煤矿输送电力，此时，电力无法直接使用，煤矿用户将通过变压器将电力转换为可用状态。在此过程中设计的结构是煤矿机电供电系统。矿井受电电压一般为6～10 kV，具体电压需要考虑当地电力系统和煤矿井类型。电能通过降压站后，以高压形式输送至地下、车间变电所和高压设备，即高压供电系统。此外，当电能分配到低压设备时，它是一个低压配电系统。煤矿供电系统又可分为浅井供电系统和深井供电系统。不管以何种方式进行划分，煤矿供电系统总共包含2个部分，分别为井上和井下，这两个部分在供电系统中分别起著重要的作用。

3.2 煤矿机电供电系统的要求

随着我国在煤矿开采过程中的要求不断提高，对其供电系统也将会有更高的要求，本文将从其可靠性、安全性、经济性和技术合理性进行分析。

（1）可靠性供电系统的可靠性体现在两个方面。①确保供电工作顺利进行;②供电系统不会造成机械设备和人员的安全问题，即在使用过程中不会影响煤矿生产的正常进行。因为如果煤矿机电供电系统出现问题，将严重影响机械设备的质量，造成直接损坏，甚至使煤矿无法开采，危及职工的生命安全，造成巨大的经济损失。因此，煤矿机电供电系统的可靠性非常重要，是供电系统的首要要求。为了提高系统的可靠性，双电源可以广泛应用。双电源可以属于同一个电源部件，也可以属于不同的电源部件。但是，必须保证当一个电源发生故障时，另一个电源可以代替第一个电源，以保证整个供电系统的正常运行，即保证煤矿开采生产的正常运行，避免经济损失。

（2）安全性。煤炭开采和加工过程中的环境非常恶劣，使得其中使用的机械设备容易出现老化、损坏等各种问题，在运行过程中会发生各种安全事故。此外，由于矿山环境复杂，极易引发瓦斯爆炸或触电等事故，造成重大人员伤亡和经济损失。因此，煤矿机电供电系统的安全性也非常重要。在系统设计时，需要采取各种措施，规范管理制度，提高系统的安全性。

（3）经济性。安全性和稳定性是供电系统的首要要求。在满足这两个要求的情况下，如果能够降低系统的运行、维护和建设投资成本，将更有利于煤矿机电供电系统的快速发展和应用。因为如果供电系统成本过高，会降低煤矿企业的经济效益，不利于可持续发展。

（4）技术合理性。煤矿机电供电系统的最终目的是要有良好的应用效果，这不仅包括上述三个方面的要求，还需要合理的技术。如频率偏差不应超过0.2～0.5 Hz，电压偏差不应超过额定值的5%～7%。如果工艺不合理，其应用效果就会很差，影响煤炭开采和生产的效率和质量。

4 煤矿机电供电系统自动化技术功能

自动化技术在供电系统中有着大量的应用，这是因为它可以提高系统的应用效果。一般来说，自动化技术在供电系统中的应用可以使其具有以下7种功能：

（1）在配置状态下，自动供电系统能充分了解相关机械设备的运行状态信息。

（2）当处于一次接线图状态时，可实时监控控制对象的运行状态，进而获取相关数据信息，并对其进行评估。

（3）在数据采集和处理的情况下，自动化技术可以采集供电系统运行过程中的相关数据，如外部数据、信号数据、开关量信息等，然后借助网络平台，这些信息数据可以传输到相关系统进行数据分析和处理，处理后的数据传输到数据库，以便更新数据库中的相关数据，最后，通过人机交互界面显示结果。通过对这些数据的分析可以作为实现其他功能的基本依据。

（4）应用自动化技术，当系统处于运行监控状态时，供电系统的整个安全监控信息可以以文本、表格或图像的形式显示，从而通过这些信息显示系统的运行状态。

（5）报警时，当供电系统出现断路器错位、变压器保护动作老化等各种问题时，采用自动化技术的系统可自动完成投、切保护动作，并发出报警信号，以便工作人员及时发现问题。

（6）当处于事件记录状态时，自动化技术可以保存和存储与供电系统相关的事件，还可以完成自动打印功能，有助于更好地管理供电系统运行状态下的动作和事件。

（7）当操作锁定时，电源系统的相关操作关闭。此时，系统将仅按照设定的程序运行，工作人员将无法对其进行操作，此功能将有助于避免员工误操作的发生。

5 煤矿机电供电系统自动化控制结构

自动化技术在煤矿机电供电系统中的应用主要包括四个结构部分，如图3所示。除这四个部分外，其他相关变电站附属网络结构将在RS485信号并联网络的前提下完成操作和控制。以下是对这四个重要组成部分的机制的详细分析。

（1）供电系统包含大量的机械设备和线路，需要对其进行监控，进而保护其运行状态。这些功能的实现是通过智能测控单元完成的。此外，智能控制单元还可以确保所有控制活动的顺利进行。

（2）工业以太网的主要功能是起连接作用，即连接自动控制系统的主站和监控变电站，并传输其信息和数据。在自动控制系统的应用中，需要用到一项非常重要的技术，即网络冗余技术。该技术的应用可以提高供电系统网络通信的稳定性和可靠性。

（3）地面集中控制中心的主要功能是对煤矿生产过程中的机械设备进行监控和管理，因此该部分直接安装在煤矿生产指挥控制中心。通过功能分析，地面集中控制中心主要包括监控软件、UPS电源装置和工控机三个重要设备。

（4）自动监控变电站的主要功能是监控现场，然后在两地之间传输数据信息。另外，作为变电站，自动监控变电站必然由主站控制。变电站通过向不同的控制单元发送相关的控制指令，实现远程操作。通过功能分析，自动控制变电站的主体结构包括嵌入式计算机设备、通信协议转换设备、外围设备和设备。

6 结束语

主要对自动化技术在煤矿机电供电系统中的应用进行探究。在实际的自动化技术发展过程中，也进行了不断的技术革新发展，在实际的煤矿机电管理工作中，合理利用自动化技术，不仅能够极大提升机电设备运行效率，而且可以提升采煤效率，在减少煤炭开采事故方面有较大的促进作用。我国自动化技术发展时间比较晚，起步也较晚，因此，在发展的过程中，难免会遇到一些问题。但是，随着科学技术的发展，各种自动化的新型技术不断涌现出来，而如何能将新技术与煤炭行业完美地结合起来，就给技术人员指明了研究的方向，坚持新技术的应用，对于提升煤矿管理水平也大有裨益。

参考文献

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[2] 王大为.面向煤机自供电无线监测装置的设计与实现[D].太原：中北大学，2017.