煤礦供電系統無人化建設技術研究

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為有效提升煤礦供電系統的自動化和可靠性程度，推進我國智慧礦山建設，國家的有關部門已經在大力推進煤礦供電智能化系統建設，這能將我國智慧礦山的相關監控標準提升到一個新的高度。

1現階段我國煤礦供電系統的無人化建設現狀

目前我國煤炭中井下的供電系統無人化建設，雖然取得了一定進展，但是距離國家對于此類項目的要求，仍然存在較大的差距，造成這種發展現狀的原因主要有以下幾點。1.1供電的監控系統使用頻率較低。一般而言，在新開工建設的礦井中，只會對通訊功能進行基本要求，而且這種要求的標準也并不統一，并沒有考慮到礦井上下供電系統之間的兼容性和煤礦供電智能化的建設趨勢。在煤礦進行供電系統相關設備的招標過程中，一般會將自動化設備的招標與一次性斷路器，也就是隔爆開關放在一起進行招標，而這種設備的廠家很多都不會生產相關的保護裝置，一般會采取采用外購產品，這可能會造成每次招標中，中標的保護設備廠家各不相同，甚至在同一次招標過程中，中標的保護設備生產廠家也是各不相同，這可能會為后續的電力監控關系統整合工作帶來一定的阻礙，而且即使采用不同廠家生產的保護裝置均將其接入系統當中，也可能會由于規約不統一等原因，可能出現遙控信號返回速度慢、監控系統相關數據獲取刷新周期比較長等多種問題，以上問題的存在都是造成監控系統使用效率不高的原因，監控系統如此，更談不上對于防越級跳閘、監控系統的可視化功能以及智能化運維等其他更為高級系統功能的使用了。1.2我國煤炭行業使用的供電標準存在嚴重落后現象。過去我國的煤炭部門一直遵守國家或者電力部所頒布的供電標準，而在煤炭部門被撤銷以后，我國缺失相關的供電設備統一標準。在2006年，國家電網將IEC61850這項標準成功引入，并且頒布了DL/T860這項針對變電站系統和通信網絡的標準，而這套標準在我國電力系統中得到了廣泛應用，有效地解決了由于保護設備廠家不同而造成的互換性和兼容性問題，但由于這項重要標準在現階段的煤炭行業中知之甚少，使得很多煤炭設備的使用部門和相關采購部門都根本不了解裝置高壓保護，需要遵守國家相關的標準和規定，而且相關供貨廠家也并不是國家電網所認可的供應商。由于以上諸多原因的存在，使得生產供電設備的廠家準入門檻被降低，生產的供電保護相關裝置使用效果較差，質量較低，經常會在使用中出現不明原因的拒動和誤動現象，這會嚴重降低煤炭供電系統安全運行的水平，增加了實施供電系統無人化的難度。1.3煤炭行業內諸多企業存在供電專業能力較低的情況。煤炭行業的供電系統，可以被劃分為是電力系統的保護智能化。目前在研究供電系統自動化方面的人才很少，而且由于煤炭行業與其他相關行業和國家電網之間的交流不夠暢通，使得煤炭行業中的企業對于目前供電系統的新技術、新標準和新的解決方案都知之甚少，這使得很多企業對于如何有效實施供電系統的無人化，采用哪種技術方面的路線，更是把握不清。以上這些因素使得國家電網電壓在110kV級以下的變電站，均出現了無人值守的情況，現階段能夠真正實現供電的無人化標準，并可以安心撤人的礦井很少。1.4隔爆開關使用井下保護設備作為受控元件的弊端。在煤礦行業安全標志的相關管理標準中，規定了隔爆開關必須使用井下的保護設備作為受控元件，這也在一定程度上阻礙了新技術和新產品的應用。微機保護裝置可以說是供電系統內的核心軟件，現階段在供電系統中使用的微機保護裝置已經達到了IEC61850設備標準，也實現了不同微機保護裝置生產廠家之間的互通、互聯和互換，至已經開始逐步的推廣引出端子和安裝尺寸等標準化方面的工作。同時，由于煤礦的保護設備需要與隔爆開關共同進行招標，很多隔爆企業為了達到經濟利潤的最大化，會以低廉的價格向市場內的其他廠家，購買保護裝置用于做安標認證，當煤礦公司對保護器的性能提出較高要求時，開關企業就會用不符合安標的具體規程或者說沒有做過為理由，阻撓保護器的升級。標準化的深入發展使得井上保護已經開始具備選型意識，這使得在地面的供電有效性和可靠性都能得到大幅度的提升，而煤炭礦井下所采用的微機保護裝置也應該打開相關的缺口，并且也應該朝標準化的方向前進。

2建設煤礦供電系統無人化的有效策略

2.1到行業內先進的企業中進行充分調研。建設煤礦行業供電系統的無人化是屬于電力系統的保護自動化相關專業內容，從實現微機保護裝置和無人化功能的可靠性能上來講，國家電網公司及相關的合格供應商都具備比較顯著的技術優勢。煤礦企業如果想解決供電問題以及對本企業的遠景產品規范化等實際問題，就需要對目前所采用的供應商進行專業能力的有效評估，評估標準可以從企業研發能力、企業規模、企業其他供貨用戶的使用情況、企業在行業內的專業定位等多方面，來審核供應商的資質。在這一過程中，煤礦企業可以將國家電網所采用的合格供應商作為評審的依據，在構建本公司的供電系統時可以引進國家電網得成熟技術和成熟標準，這樣能夠為本企業供電系統的建設和發展，提供具體化的依據。另外，只有采用合格的設備供應商，才能使煤礦企業真正使用上售后有保障、質量可靠的設備，并能夠有效地解決新出現的供電問題。2.2正確選擇供電系統無人化的技術路線。煤炭企業作為供電系統的無人化實施單位，卻對無人化的具體技術路線并不明確，而陸續出臺的相關標準又顯得比較籠統，這使得企業在推進供電系統無人化的過程中，對采取哪種技術路線進行實施存在疑惑。由于智能分布式方案，不會受到系統運行方式變化的影響，而且可靠性高，后期維護比較簡單，這是目前在出現越級跳閘問題時的最佳方案。煤炭的供電系統在井下運用的是電纜，而且由于現代化的礦井中已經都實現了機械化，這使得電纜負荷以及截面的增加，超過了20A的安標規定，因此需要在變電至站內設置補償裝備，來有效降低電流和電容，但這樣也會使判別元件發生誤動作，對于這個問題，可以采用首半波數據的零序功率方向來解決。2.3加強對相關專業人員的培訓和管理。在煤炭企業對供電系統實行無人化管理之后，對原有的電話調度，人員值班等管理方式也需要進行調整，可以變為定期巡檢和集中監控相結合的方式，這對運行人員自身的崗位技能提出了更高的要求。在實現系統無人化之后，相關運行人員需要在計算機上進行分、合閘的相關操作，還應該對監控系統內的事故信號和其他各項預告信號，進行及時地確認和處理。為了能夠更好地展開定期巡檢工作，煤炭企業應該在監控系統內開發一些能夠監測狀態的實用功能，做到有針對性、有目的的巡檢，做好預防工作，以避免出現電路器的檢修不到位、一次設備的絕緣下降等由于失靈造成的供電事故，有效提升供電系統的可靠性。供電公司可以挑選一些專業能力和學習能力相對來說較強的技術人員，并定期組織員工參加廠家和電業部門舉辦的培訓，以滿足供電系統的無人化要求。

3結束語

綜上所述，經過了幾年的推廣和試點工作，煤礦行業的供電系統實現無人化操作，已經不存在太多的技術障礙，但針對漏電選擇性差和越級跳閘等課題，需要煤礦企業采取多樣化方式進行有效解決，從而提高供電的可靠性。

參考文獻

[1]王興友,吳中偉,范勝祥,劉馳.煤礦供電系統無人化建設技術研究與實踐[J].煤炭科學技術,2018,46(S2):158-161.

[2]李超.無人值守監控系統在煤礦井下主變電所的應用[J].陜西煤炭,2019,38(1):130-132.

作者:趙富強 單位:山西靈石華苑煤業有限公