煤礦井下電力監(jiān)控系統(tǒng)研究

摘 要：一直以來，頻繁發(fā)生的煤礦井下安全事故暴露出我國煤礦井下的安全隱患，而煤礦井下電力監(jiān)控系統(tǒng)的安全與否則是重中之重。此文就我國目前煤礦井下的電力監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀對電力監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能以及當(dāng)前的一些新技術(shù)進行了研究分析，并對此提出可能的改進方法和建議。

關(guān)鍵詞：煤礦井下 電力監(jiān)控 研究

中圖分類號：TM6文獻標(biāo)識碼：A文章編號：1674-098X（2013）05（b）-0067-01

1 我國煤礦井下電力監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀

煤炭是我國十分重要的能源組成部分之一，而煤礦井下的安全問題一直也是困擾著煤礦安全生產(chǎn)管理者和國家相關(guān)監(jiān)管部門。我國煤礦井下電力監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用較晚，早在80年代初，我國先后從國外引進了一批電力監(jiān)控系統(tǒng)，使一部分煤礦的安全生產(chǎn)系數(shù)得到了提高。同時，我國相關(guān)技術(shù)人員對國外的電力監(jiān)控系統(tǒng)進行研究分析，并結(jié)合我國自身電力安全監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)狀，先后研制出一批符合我國煤礦井下作業(yè)的電力監(jiān)控系統(tǒng)。如采用工控機的井下控制單元、用單片機作為控制器等。而目前被廣泛應(yīng)用到煤礦井下的電力監(jiān)控系統(tǒng)主要有以下幾種。

（1）由我國第一代時分制監(jiān)控系統(tǒng)創(chuàng)始人賈柏青研制的鎮(zhèn)江中煤電子KJ101；

（2）在前身KJ2系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的常州自動化所KJ95，它同長城瑞賽的主要區(qū)別在于能生產(chǎn)部分傳感器；

（3）由在我國的加拿大外資企業(yè)生產(chǎn)的電力監(jiān)控系統(tǒng)森透里昂KJ31，此系統(tǒng)的優(yōu)勢在于其傳感器采用分布式組網(wǎng)結(jié)構(gòu)，沒有中間分站進行信息中轉(zhuǎn)，而是將信息直接傳遞到地面上的主機，所以具有抗瞬變脈沖群干擾的性能。

另外，還有一些比較知名的電力監(jiān)控系統(tǒng)，如長春東高KJ19、撫順安儀KJ80，上海嘉利KJ92以及江西煤研KJ65等。雖然我國擁有眾多具備各種不同性能的電力監(jiān)控系統(tǒng)，但由于煤礦井下電力監(jiān)控系統(tǒng)是由地上監(jiān)控主站、井下監(jiān)控單元、傳感器、電纜等組成，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)宏大而復(fù)雜，因此對入井人員管理較為困難，井上的管理人員難以掌握井下人員作業(yè)的實時情況，而且一旦事故發(fā)生，對井下人員安全信息的獲取以及營救效率較低，加之我國的電力監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展水平一直還停留在上世紀(jì)90年代初，因此，充分了解煤礦井下電力監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、工作原理和過程并提高煤礦井下電力監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)以保障煤礦井下作業(yè)人員的安全顯得尤為重要。

2 我國煤礦井下電力監(jiān)控系統(tǒng)的分析研究

我國煤礦電力監(jiān)控系統(tǒng)主要由井上系統(tǒng)和井下系統(tǒng)組成。而井上系統(tǒng)又由系統(tǒng)中心站和局域網(wǎng)絡(luò)組成。在系統(tǒng)中心站中，主要完成的功能有環(huán)境監(jiān)測、生產(chǎn)監(jiān)控、并由中心站軟件完全顯示測量數(shù)據(jù)及實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接。井上系統(tǒng)的工作過程是由地面上的光端機采集井下監(jiān)控單元的數(shù)據(jù)，然后將這些數(shù)據(jù)傳送給地面監(jiān)控計算機，工作人員再通過相關(guān)的軟件平臺對這些數(shù)據(jù)進行分析整理，再將整理后的數(shù)據(jù)通過地面光端傳送給井下監(jiān)控單元。而地面上的集控站是通過以太網(wǎng)與井下監(jiān)控系統(tǒng)相連，并通過采集的數(shù)據(jù)對煤礦供電系統(tǒng)的當(dāng)前運行狀態(tài)進行分析處理以實現(xiàn)隨時對井下的電力系統(tǒng)進行監(jiān)控管理。而對于井下的煤礦監(jiān)控系統(tǒng)，雖然其形式多樣，但基本上都具備以下功能：開機自動檢測和本機初始化功能、通信測試以及監(jiān)測功能（包括環(huán)境監(jiān)測、瓦斯管道監(jiān)測等）、死機自動復(fù)位且通知中心站功能、接收地上站的參數(shù)功能、自動識別傳感器型號功能等。而在這些功能中，傳感控制器的穩(wěn)定性和可靠性顯得尤為關(guān)鍵，它關(guān)系著煤礦監(jiān)控系統(tǒng)所反映的被測環(huán)境和設(shè)備參數(shù)是否正確，若參數(shù)不正確，將會直接影響地面集控站對井下煤礦作業(yè)的監(jiān)控。目前我國所生產(chǎn)并用于煤礦電力監(jiān)控環(huán)境系統(tǒng)的傳感器基本都滿足了煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控的需要，如對風(fēng)速、負壓、溫度、電流電壓的模擬量。但是這些傳感器也存在一些缺陷，如使用壽命相對國外產(chǎn)品短、可靠性的和穩(wěn)定性方面也遠遠不如國外同類產(chǎn)品，其某些性能還不能滿足用戶的需要，因此對傳感器的升級研究非常重要。

再者，對于井下電力監(jiān)控系統(tǒng)的研究方面，應(yīng)格外注意以下功能的設(shè)計：井下工作人員的識別和定位、井下動態(tài)目標(biāo)的定位，如車輛及其它設(shè)備、井下安全的實時監(jiān)控、井下一旦發(fā)生安全事故時工作人員的及時救援。在對井下工作人員的識別方面，應(yīng)尤其注意限制井下作業(yè)人的進出數(shù)量，并對其進行嚴格考勤和實時監(jiān)控以確保一旦事故發(fā)生，地上管理人員可第一時間了解井下作業(yè)人的數(shù)量及位置，保證救援的及時性和準(zhǔn)確性。而對動態(tài)目標(biāo)的定位，通常是采取對不同的動態(tài)目標(biāo)進行唯一編碼的形式以實現(xiàn)對動態(tài)目標(biāo)的信息獲取和定位監(jiān)控。在井下實時監(jiān)控方面，一般通過采集煤礦安全數(shù)據(jù)并對其分析處理，以實現(xiàn)超時報警和斷電控制，同時采用高線形式對井下瓦斯?jié)舛冗M行記錄分析，從而采取相應(yīng)的安全生產(chǎn)措施并保證生產(chǎn)決策的正確性。而對于井下作業(yè)人員的救援方面，包括了逃生監(jiān)測、輔助搜救，每個工作人員身上都攜帶了便攜式數(shù)據(jù)終端，通過這個數(shù)據(jù)終端，井上的監(jiān)測中心工作人員可以準(zhǔn)確地獲取工作人員的定位信息并及時救援。

3 我國煤礦井下電力監(jiān)控系統(tǒng)的新技術(shù)

根據(jù)以上分析，我國煤礦井下電力監(jiān)控系統(tǒng)雖能基本滿足煤礦井下作業(yè)的基本要求，但和國外同類產(chǎn)品相比其安全系數(shù)還有待提高，多數(shù)產(chǎn)品都存在以下問題：易發(fā)生故障越級跳閘、故障定位速度比較慢、漏電保護沒有選擇性、缺乏供電信息整合。針對以上問題，我國產(chǎn)生了一批煤礦井下電力監(jiān)控系統(tǒng)的新技術(shù)。

（1）如采用XR-200系列煤炭專用型保護構(gòu)成的區(qū)域保護系統(tǒng)，它能完全消除越級跳閘，在斷路器失靈時，上級能保護快速跳閘。

（2）防電壓波動而造成大面積停電，這類技術(shù)是采用流閉鎖方法而避免電壓波動造成保護誤動，甚至在失電后，失壓保護還能正常工作。

（3）對電網(wǎng)故障快速定位，這類技術(shù)是在調(diào)度SCADA系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)供電系統(tǒng)的故障診斷，給系統(tǒng)的調(diào)度人員一個非常明確得提示。

（4）采用專利技術(shù)的XRA-600高壓選擇性漏電保護系統(tǒng)，它通過一個基于模型識別原理的算法，以實現(xiàn)耐過渡電阻能力強、不受消弧線圈和間歇電弧的影響。此系統(tǒng)速度快、原理十分可靠、靈敏度高且準(zhǔn)確率達到了100%。

以上這些技術(shù)，實現(xiàn)了對井下工作情況的實時監(jiān)控、地面及井下變電所無人值班，提高了安全運行效率，在減少安全監(jiān)控工作人員數(shù)量的同時還提高了故障定位和處理的速度。

4 結(jié)語

雖我國的煤礦井下電力監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展日新月異，但相比發(fā)達國家的煤礦井下電力監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)仍有不小差距，且煤礦井下的電力監(jiān)控系統(tǒng)關(guān)系著每一個井下工作人的生命安全，責(zé)任重大，因此對我國煤礦井下電力安全監(jiān)控系統(tǒng)的進一步研究刻不容緩。

參考文獻

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