煤矿高压供电系统电力监控技术.pdf

总第 1 4 8期 2 0 1 5 年第 6期 应 用技 术 机 械 管 理 开 发 M E CHANI CAL MANAGEMENT AND DEVELOPM ENT 煤矿高压供 电系统 电力监控技术 T o t a l o f 1 4 8 No ． 6 2 0 1 5 冯 建 平 ( 山西 阳煤 寺 家庄 煤业 有 限责任公 司，山西晋 中0 4 5 3 0 0 ) 摘要 ：以某普通型矿 井为例 ，简述 了我国煤矿综合 自动化的重要意义，同时对煤矿基本情况及煤矿 高压供 电 系统 监控 中存在 的 问题 进 行 了概 述 ，最后 详 细介 绍 了针 对 当前 问题 所 引进 的 电 力监控 系 统 。 关键 词 ： 煤 矿 ；高压供 电；电力监控 系统 中图分 类号 ： T D 6 1 1 文献标 识码 ： A 文章编 号 ： 1 0 0 3 - 7 7 3 X( 2 0 1 5 ) 0 6 — 0 0 8 4 - 0 2 D OI ： 1 0 ． 1 6 5 2 5 ／ j ． c n k i ． c n 1 4 ． 1 1 3 4 ／ t h ． 2 0 1 5 ． 0 6 ． 0 3 0 1 煤 矿 综 合 自动 化 意 义 煤炭在我 国市 场经 济发 展 、 社会 主义 现代 化 建设 中起着至关重要 的作用 。煤炭工业早 已成为 我 国国民经济 基础 。据 相关 数据 显示 ， 当前 我 国 能源消耗 中 ， 煤 炭 消耗 量 占全 国能源 消耗 总量 的 一 半以上。我 国大部分煤 矿的生产方 式为井工 开 采 ， 生产环境非常恶劣 ， 存在诸多 不安全 因素 。因 此 ， 确保煤矿生产安全成 为 了重点 。与 此 同时 ， 计 算机信息技术 高速发展给煤矿安全 生产 带来 了新 的希望 。借 助计 算机 信 息技术 ， 实现煤 矿 综合 自 动化 ， 从根本 上对 传统 的煤 矿 监控 、 管 理 、 信息 共 享 、 全局调控等方 面加 以改变 ， 将 自动化信 息技术 运用其 中。如此 一来 ， 不仅 提升 了煤 矿 生产 安全 系数 ， 而且 在很 大程 度上 能够 降低 工人 的劳 动强 度 ， 实现事半功倍 的效果l 1 ] 。 就煤矿高压 供 电系 统而 言 ， 随着 对 煤矿 安全 生产 的重视 ， 煤矿井 上 、 井下 的高压 系统供 电可靠 性越来越重要 。将成熟 的电力监控 系统的技术结 合煤矿 的特殊需 求推 出煤 矿 电力监 控 系统 ， 完 成 煤矿 防越级跳 闸、 配 网系统 自动故障 隔离 、 单相 接 地故 障定位和跳 闸、 一次在线状 态检测 、 能效管 理 收稿 日期 ：2 0 1 5 — 0 5 - 1 2 作者 简 介 ：冯 建 平( 1 9 8 1 一 ) ， 男 ， 山 西 繁 峙 人 ， 本科 ，机 电助 理 工程 师 ，现 就职 于 山西 阳煤 寺 家庄 煤 业有 限责任 公 司 。 等是保 证煤矿安全生产的重要环 节。 2 山西普通型煤矿基本情况概述 普通型煤矿 一般 由井 上 3 5 k V( 或 1 0 k V) 变 电站和井下 1 0 k V ( 或 6 k V) 供 电系统组成 ， 井下 供用 电系统从 3 5 k V( 或 1 0 k V) 变 电站两段 母线 引出两 回 1 0 k V( 或 6 k V) 馈电电路接人 中央配 电 室 ， 井下中央 配 电室分别 在两段 母 线馈 出两 回出 线路 给采 区变 电所 。整个供 电 网络分 三级 ， 即 ： 地 面 3 5 k V变 电站 、 井下 中央 配 电室和 井下 采 区配 电室 ， 其 中井 下 中央配 电室 和井下 采 区配 电室 多 采用 1 O k V( 或 6 k V) 防爆开关 ( 见 图 1 ) 2 J 。 图 1 一 次 系统 图 3 普通型煤矿高压供 电系统监控 中存在的问题 虽然 目前普通 型煤 矿高压供 电系统按 照质量 标准化要求 已经 布置 了监控 系统 ， 但 是仍 然 存在 2 0 1 5年第 6期 冯建平 ： 煤矿高压供 电系统电力监控技术 着一些共性问题 。通过 实际走访 、 调查 ， 对 其 中存 在的问题进行如下归纳[ 3 ] ： 1 )缺乏 自动 化 、 一体 化管 理 。井上 开 闭所 和 井下 中央变 电站 、 采 区变 电站不 能实 现远 程 的监 视和控制 ， 无法实现 自动化 、 一体化管理 。 2 )线路越级跳闸情况时有发生 。井下变 电所 共分 为两级 ， 电源 由 3 5 k V变 电所 引入两 回出线 ， 第一级 为井 下中央变 电所 ， 第二 级为采 区变 电所 ， 目前存在线路越级跳 闸的情况 ， 偶尔发 生3 5 k V变 电所 1 O k V 电 源 侧 跳 闸 ， 甚 至 跳 闸 到 上 一 级 3 5 k V 变 电站 。 3 )相关装置 配备不齐全 ， 配置落后 。第 一 ， 现 有矿山井下的保护装置没有 电度计 量、 无法实现能 效管理 。第二 ， 生产使用 的高压综合保 护器的功能 比较简单 ， 不能完全 满足现场运行 的要求 。比如很 多保护器不具备故障 录波功能 ， 即便有 也是本线路 的简单录波 ， 没有提供专业的故 障录波分析软件 ， 难 以实现有 效 的故 障录波分析 。定值 修改要 在现 场 通过有限的几个按钮实现 ， 整定麻烦又费时 ， 增加 了 保护人员的工作强度 。第三 ， 高压综合保 护器通讯 能力差 ， 无法实现真正意义上 的矿井供 电系统 的智 能化 。目前很多保 护器不具备通讯接 口， 无通讯 能 力 ， 无法实现“ 四遥” 功能 ， 必须有人值守 。即便具备 通讯接 口的保护器也只能通过 4 8 5口进行低速 的通 讯 ， 通讯速度慢 ， 上送遥 测量要 几 十秒才 能刷新 一 次。而且 4 8 5 通讯 电缆容 易耦合 电磁干扰 ， 导致 通 讯误码率高， 通讯不可靠 ， 导致“ 误发遥信” ， “ 遥控 失 败” 等问题 ， 无法实现采 区变电所无人值 守。第 四， 井下隔爆断路器由几个厂家供货 ， 保护装置可靠性 、 稳定性很差 ， 电磁兼容标 准很低 ， 型号 、 接 口和规格 不统一 ， 无法实现信息 的上传功能。 4 )失压保护延时难 以整定 。这容易导致“ 越 级 跳闸” 。 目前 很多 保护 器 的失 压保 护 动作 时 延 为 0 S ， 不能整定 ， 馈线距 离母线很 近的地方发 生短路 故障时 ， 母线电压短时失压或者 由于地面变 电站雨 季瞬时雷击造成系统短 时失 电时， 该段母线上其他 开关 的失压保护失误动作导致“ 越级跳闸。 4 普通型煤矿高压供电系统监控解 决策略 针对上述存在 的问题 ， 通过多 方考察、 求教 ， 在 智能 电网技术基础 上开发 了矿 山供用 电智能 一体 8 5 化解决方案 。该方案 能够较好 地解 决普通 型煤 矿 高压供电系统监控 中存在 的问题 ， 实现以下功能。 4 ． 1 井上井下变 电站一体化管理 该方案采用 国际先进 的 I E C 6 1 8 5 0为核心通讯 架构 ， 实现井上井下变电站一体化管理 ， 同时就地分 散分布式保护控制装置 ， 在实现保护 、 测控功能的同 时完成积分电度计量 的功能 ， 节 约 了独立 电度表 的 设置 ， 再通过通信 回路实现远程抄表管理 。在完成 系统改装之后 ， 能够实现 以下具体 功能 ： 第 一 ， 完成 井上井下供电全系统 的一体化管理 ， 能够实现所有 线路的实时测量和信号监视 ， 通过监控 完成所有开 关的远程控制 ， 实现所有变电所无人值班 。第二 ， 完 成井上井下供 电全系统 的 电能计 量及远 程统计 管 理 ， 自动形成电量报表。第三 ， 完成全系统的单相接 地选线功能 ， 适用于中性点不接地 、 经消弧线圈接地 等各种系统网络 ， 能准确选择故 障线路并确定 接地 区段 ， 同时完成漏电保护功能。 4 ． 2 越级跳 闸情况 的避免 该方案采用 I E C 6 1 8 5 0特有 的 Go OS E通信 技 术 ， 能实现各分散式保护之间的快速数据交换 ， 进而 实现故障的快速定位 ， 实现全线路准确快速动作 ， 避 免越级跳闸情况 的发生 ， 直接提高了供 电可靠性。 首 先 ， 完成 全 系统 的 防越 级 跳 闸功 能 ， 通 过 保 护控制 器 和 通讯 网络 实 现 全 系 统故 障综 合 分 析 ， 准 确的 故 障 隔 离技 术 ， 避 免 了现 有 系 统 的越 级跳 闸 问题 。 其 次 ， 系统 故 障录 波功 能 ， 能记 录 故 障瞬 问 、 跳 闸瞬 间的 电流 电压 波形 ， 便 于分 析 故 障类 型和 故 障性质 。 再次 ， 电能质 量 分析 功 能 即对 电压 偏 差 与 电 压合格率 、 频 率偏 差 与频 率合 格 率 、 电 压不 平衡 、 各条线路 的谐波 电压 、 谐 波 电流 、 谐波功 率等 进行 综合分析 。 4 ． 3 成 本 节 约 最 大 化 矿 山供用 电智能一 体化在优 化实现 这些 功能 的同时 ， 没有 改变 原有 系统 的分散 分布式 结构 ， 确 保 了保护 功能 的独 立性 ， 同时节 省 了 电度 表 的配 置 ， 并利用 目前 寺 家庄 矿 已具有 的光纤 环 网 的设 施 ， 降低 了实现 自动化 系统 的成本 。 ( 下转 第 9 3页 ) 2 0 1 5年第 6期 邢鹏鹏 ： 关于煤矿悬臂式掘进机的检修步骤分析 换 ， 确定好 长短尺 寸 ， 可用 的 ， 用 塑料布 包接 口， 放 置平台做好装配前准备工作 。 2 )拆解清洗 油箱 ， 更换 滤 芯、 密 封等 配件 ， 保 证游标清 楚 ， 组装 后注 油查 看是 否 漏 油 。着 漆后 放置平 台做好装配前准备工作 。 3 )清洗油泵 。 4 )组装时严格按各管长短顺序 ， 进行组装 ， 严 禁管缠绕 、 随意乱装等现象 。 1 0水 系统的检修 9 3 2 )经检查员鉴定后 ， 更换磨损喷嘴 。 1 1 结 语 悬臂式掘进机在使用 过程 中往 往会 因为部件 的疲劳 、 磨 损 等 产 生各 种 问题 ， 大 大 降低 生产 效 率 。合理的检修步骤不仅 能发现使 用 中存 在 的问 题 ， 还 能避免小故 障引发 的大问题 。同时 ， 对 于掘 进机的寿命也会大大提高， 节约成本。 1 )清洗各高压软管 ， 经检查员鉴定 ， 如 需报废 [ 1 ] 的及 时更换 可用 的 ， 用 塑料布包接 口， 放 置平 台做 好装 配前准备 工作 。 参考文献 张亚成． E B Z 1 3 5 掘进机检修探讨 E J ] ． 煤矿机械 ， 2 0 0 8 ， 2 9 ( 7 ) ： 3 2 — 3 3 ． ( 编辑 ： 贺焱) M a i nt e n a n c e An a l y s i s o n t h e Ca nt i l e v e r Ex c a v a t o r o f Co a l M i ne Xi ng Pe ng p e n g ( H u a yu e Chu a ng l i c a nt i l e ve r e xc av a t o r Co．， Lt d ．，Ya n gq ua n S ha nx i 0 45 00 0) [ A b s t r a c t ] T h i s p a p e r a n a l y z e s o f t h e ma i n t e n a n c e o f t h e c a n t i l e v e r e x c a v a t o r a n d ma k e s s u r e p o s s i b l e p r o b l e ms a n d t r e a t me n t m e as ur e s，s o a s t o r e duc e t he mi ne i n t h e r e p ai r pr oc es s o f e r r or r a t e ． [ K e y w0 r d s ] c a n t i l e v e r e x c a v a t o r ；ma i n t e n a n c e p r o c e d u r e s ；a n a l y s i s ’ ( 上 接第 8 5页 ) 5 结 语 对煤矿高压供 电系统实施监 控是 十分复 杂的 一 个过程 ， 需要计算机 、 信息技术 等多方面一 同配 合 ， 才能 实现智 能化 监 控。煤矿 企 业应 当以此 为 契机 ， 对 煤 矿 生产 系统 进 行 自检 ， 全 面 实 现 自动 化 、 综合化生产 ， 达 到安全 、 高效 、 节能的 目标 。 参考文献 [ 1] 宋 晓燕 ． 我 国煤矿安全 状况及 分析 [ J ] ． 能源 技术 与管 理 ， 2 0 0 4 ( 2 ) ： 1 2 ． [ 2] 黄德有 ， 李永实． 井 下采区变电所的合理供电方式I J ] ． 煤 炭技 术 ， 2 0 0 0 ( 5 ) ： 1 6 — 1 7 ． [ 3] 王红尧 ， 华钢 ， 张 瀚超 ， 等． 煤矿 安 全监 控分 站 的研 究 [ J ] ． 电子设 计应 用 ， 2 0 0 5 ( 1 2 ) ： 1 0 2 ． ( 编辑 ： 贾娟 ) Po we r M o ni t o r i ng Te c hn o l o g y o f Hi g h Vo l t a g e Po we r S u pp l y S y s t e m F e n g J i a n p i n g ( Sij i a z h u a n g C o a l Mi n e o f Ya n g q u a n Co a 1 Mi n e Gr o u p ，J i n z h o n g S h a n x i 0 4 5 3 0 0 ) [ Ab s t r a c t ] T o a n o r ma l mi n e a s a n e x a mp l e ， t h i s p a p e r e x p o u n d s t h e s i g n i f i c a n c e o f c o a l mi n e i n t e g r a t e d a u t o ma t i o n i n o u r e o u n — t r y，t he b a s i c s i t ua t i on o f c oa l mi ne a n d t h e pr o bl e m s e xi s t i ng i n t he c o a l mi ne hi gh vo l t a ge p owe r s upp l y s y s t e m mo ni t o r i ng we r e s u mma r i z e d ，a n d f i n a l l y i n t r o d u c e s i n d e t a i l t h e e x i s t i n g p r o b l e ms o f t h e i n t r o d u c t i o n o f t h e e l e c t r i c p o we r mo n i t o r i n g a n d c o n t r o l s y s t e m ． [ K e y wo r d s ] c o a l mi n e ； h i g h v o l t a g e p o we r s u p p l y ； p o we r mo n i t o r i n g t e c h n o l o g y