基于煤矿系统的新型电力安全信息系统的技术研究*

2022-10-29丁亮

科学与信息化 2022年20期

关键词：信息系统供电煤矿

丁亮

山西潞安环保能源开发股份有限公司五阳煤矿山西长治 046205

引言

随着煤矿生产过程的自动化、智能化水平的不断提升，对煤矿电网的运行安全及可靠性要求也逐渐提升。本文主要是基于煤矿系统的新型电力安全信息系统的技术进行简要的分析，期望能为煤矿系统电力安全运行提供一定的参考价值。

1 煤矿系统电力安全的重要性

随着现代社会经济的快速发展，工业生产对于煤炭的需求数量不断在增涨，传统的开采模式已经满足不了当前的需求。为了提高升产量，煤矿企业需要不断扩展生产规模，电力系统经常在超负荷状态下工作，很容易发生安全事故，严重时还可能给工作人员的人身安全造成威胁。所以，煤矿系统中的电力安全逐渐引起了煤矿企业的重视。

2 煤矿电力监控系统的主要功能

煤矿电力监控系统通常包含了井下监控与井上监控系统（如图1所示）。井上监控系统的组成主要包括一个中心点和几个局域网组成，其控制方式是通过地面监控室来操控。对环境与生产过程的监控都是通过调度室来完成。

图1 井上以及井下监控系统

地面工作系统将井下监控获得的数据信息采集到地面监控计算机，然后工作人员对数据进行分析汇总，通过地面的光端机传输到井下监控单元。井上集控站与井下电力监控系统连接，以太网是实现连接的工具，可以对井下工况和供电监控设备的运行情况进行监控和管理。

煤矿电力监控的主要功能是收集信息并不断更新系统数据，包括系统的模拟量、脉冲量和状态量。通过对收集到的信息进行处理和分析，可以识别整个系统的使用情况，分析存在的风险和可能发生的安全事件，预测可能发生的事件，从而有效预防此类事件。除信息采集功能外，电力监控系统还具有信息存储功能。

3 煤矿供电系统中存在的不安全因素

3.1 高压供电设备继电保护设置不完善

目前，煤矿供电系统高压供电设备继电保护存在地面配电变压器保护设施不完善、矿井井下供电系统各级继电保护设施失灵、设置电流速断保护在高压真空与之接触时不具备正常使用功能等问题。为了保证煤矿供电系统的可靠性，必须尽快解决这些问题，调整故障继电保护装置的参数，确保恢复其保护功能。

3.2 人为因素

电力安全管理中人为因素是最关键的。主要表现为安全管理意识欠缺，专业技术不过关，且没有经过系统的培训，对供电设备的操作规范掌握不全，在具体的工作过程中很可能会由于操作方式不当造成设备损坏，严重时还会发生人员伤亡的事件。

4 新型电力安全信息系统的优势

4.1 实时性

在煤炭开采的过程中，由于受到天气、地等条件的影响而引起的一系列问题，导致生产的质量和产量都会有所下降，而新型电力安全信息系统能够及时解决这些问题，并且通过对数据的分析和处理，来实现对煤矿的智能化管理，从而提高工作效率。

4.2 灵活性与可扩展性

现阶段，我国社会经济发展迅速，人们的生活水准也越来越高，对于电能的需求量也越来越大。因此，就需要我们的电力安全信息系统能够根据用户的实际情况进行实时的改变与更新。在原有的电力安全信息系统的基础上，结合现代的信息技术以及网络技术，使得新的电力安全信息系统具有较强的可扩充的能力。

4.3 集成性

在传统的电力安全信息系统中，主要是将各个模块的功能进行了整合，但是随着时代的发展与进步，这种整合的方式已经不能满足当前的需求了，因此新型的电力安全信息管理系统可以将多个系统的部分集成为一个整体，这样就能使整个系统的性能得到提升，而且还能使其更加的稳定可靠。

5 新型电力安全信息系统的组成

电力安全信息管理系统是由煤矿的生产管理和调度中心、煤炭企业的用户和管理人员构成的一个集成的网络系统，它是由煤矿的生产负责人员、技术人员以及相关的操作员共同创建的；供电公司的管理层则主要是通过该系统来对整个煤矿的资源进行统一的调配；而各个部门的管理者则根据该系统的功能需求来对各单位的工作流程及作业要求做出相应的调整与优化，从而实现各方面的协调发展[1]。在传统的电力安全信息系统中，由于其自身的局限性，其只能处理一些单一的数据报表，不能全面地反映各种情况，而且在分析的过程中会出现很多的误差与错误，所以无法满足现代社会的快速发展，因此需要将多种复杂的指标结合起来，建立起一种综合的电安全信息系统。

6 煤矿系统的新型电力安全信息系统的技术应用

6.1 电力安全系统的网络拓扑

由于电力系统中的各种通信线路都具有一定的独立性和可靠性，所以在进行电力安全系统的网络拓扑结构要根据实际的情况来对其进行合理的选择与设计。同时，各个发电厂和变电站之间也是通过电力网来连接的；而对于变电所的负荷则需要由电网的调度中心负责，从而实现整个的电能传输[2]。随着计算机技术的发展与进步，人们已经开始利用计算机的网络拓扑技术，并结合现代的管理理念，将其应用到了发电、输配、用电的过程当中。这就使得电力安全的运行变得更加的灵活方便，并且能够提高安全性，降低了成本，为用户提供更多的便利性。

6.2 建立科学的电网运行方式

电网运行过程中应当遵循安全可靠性与经济性的原则。在确保安全可靠的前提下，可以提升企业的经济效益。对于环网的供电结构，想要有效预防由于系统故障对两路电源造成影响，可以通过开环方式来运行；为了减少电网运行中大型设备的损耗，还应当利用网络进行计算，提升电网运行过程的经济性。

6.3 电气设备状态在线监测

要想实现煤矿的供电系统无人值守目标，需要有效监测一次和二次设备的运行状态，并有效实现异常预警。工作人员需要明确需要检修的范围，合理控制检修时间，并根据现场的情况进行状态检修，确保煤矿供电设备的稳定运行。最后，合理选择监测设备与最佳的监测点。采用智能化的测试设备，确保供电系统的稳定性，降低安全隐患[3]。

6.4 继电保护防越级跳闸系统

智能分布式防越级跳闸系统，不需要通过地面主站。主要用到是现有的环网，根据IEC61850标准下的GOOSE通信技术，在保护装置之间的实现信息共享。通过信息共享完成“先定位，后跳闸”，进而准确隔离故障。分布式防越级跳闸系统方案只是实现了电流整定而不能随意选择。

6.5 状态检修

煤矿供电设备在进行状态检修过程中，需要采用智能化监测与测试方式，有效监测特定范围内的供电设备，并掌握设备运行信息[4]。在此基础上，工作人员还应科学分析与准确判断数据。由于我国不同地区的煤矿供电设备存在差异，使用时会存在明显差别。随着我国科学技术的快速发展，煤矿供电设备的状态检修过程要合理运用智能化技术，实现数字化程序操控[5]。

6.6 矿山综合自动化控制系统的运用

在集成技术背景下，各种技术可以通过一个用户界面下的全局数据库连接到整个平台上（如图2所示），有效减少了系统之间接口的投入成本与备件的数量。而且，技术工作人员还能在一个平台上对所有应用软件进行配置、编程与监控。大大提升了监控的工作效率，节约了设备维护时间，同时也提升了企业的经济效益。综合自动化系统采用先进的技术和设备，保证整个系统的安全、可靠和正常运行，提高运行管理和维护水平，节约了运行管理成本，降低了劳动强度，提升了信息传输与分析能力。