煤礦供電設(shè)備電氣保護(hù)技術(shù)的探討

王麗娟

（汾西礦業(yè)集團(tuán)供電分公司，山西 介休032000）

信息化、自動(dòng)化以及機(jī)械化在我國煤炭生產(chǎn)方面的不斷提高，使供電安全在煤礦安全生產(chǎn)方面的要求更高，本文對于這方面的安全性以及可靠性進(jìn)行了分析，而且提出了相對應(yīng)的策略。

1 煤礦供電系統(tǒng)現(xiàn)狀和存在的問題

1.1 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)不合理，供電可靠性低

單側(cè)電源輻射是目前供電系統(tǒng)運(yùn)用最普遍的，煤礦供電系統(tǒng)一旦發(fā)生故障，極易引起大面積停電。造成這一問題的原因在于供電系統(tǒng)的保護(hù)配合難、可靠性低。

1.2 繼電保護(hù)技術(shù)和原理相對落后

煤礦供電系統(tǒng)的不足有兩方面：一是整定配合難；二是繼電保護(hù)差。其產(chǎn)生的原因是由于目前供電系統(tǒng)的保護(hù)裝置采用的是單端電氣量的電流保護(hù)，另外因?yàn)殡娋€路段以及供電級(jí)數(shù)多，還有有關(guān)部門在電流和時(shí)限方面的限制。

1.3 信息監(jiān)測不全，煤礦供電系統(tǒng)全局可靠性分析比較困難

由于供電系統(tǒng)存在一定的不足，目前，還不能夠在供電系統(tǒng)方面進(jìn)行全面分析和制定解決方案。

1.4 供電系統(tǒng)狀態(tài)評(píng)估和故障綜合分析能力不強(qiáng)

在供電系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)和故障分析方面，存在分析能力不強(qiáng)的不足，目前所采用的裝置無法達(dá)到相對應(yīng)的要求，這些裝置相互之間在實(shí)用化和智能化方面協(xié)調(diào)不夠，所以供電的質(zhì)量和安全得不到保障。

2 電網(wǎng)新技術(shù)的發(fā)展

在我國，輸電網(wǎng)智能化建設(shè)工作正在開展，它的規(guī)范工程和標(biāo)準(zhǔn)都已經(jīng)建立，電網(wǎng)智能化是指根據(jù)需要支持的高級(jí)功能的電網(wǎng)管理控制技術(shù)，采用環(huán)保低碳設(shè)備，運(yùn)用控制技術(shù)和通信技術(shù)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行分析決策，信息采集。

變電站已經(jīng)開始越來越智能化，在供電系統(tǒng)中，信息監(jiān)測不全的問題可以通過一系列的智能化一次設(shè)備來解決，這些設(shè)備有智能變壓器和GIS以及斷路器，它可以使變電站通信平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)化，信息共享標(biāo)準(zhǔn)化和信息數(shù)字化，另外智能分析方法和輔助設(shè)備的問題也得到解決，實(shí)現(xiàn)變電站狀態(tài)的監(jiān)測和檢修以及智能報(bào)警、資產(chǎn)評(píng)估的功能。在狀態(tài)評(píng)估和故障綜合分析能力方面，智能變電站的其它技術(shù)可以有效地解決。

在我國，由于配網(wǎng)結(jié)構(gòu)和硬件設(shè)施的一步步改進(jìn)，帶動(dòng)配電網(wǎng)故障技術(shù)開始走向成熟。GIS和SCADA系統(tǒng)的相結(jié)合，使供電的可靠性得到了有效地提高。

3 具體解決方案

3.1 采用高可靠供電網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，對故障定位隔離，實(shí)施負(fù)荷轉(zhuǎn)供

對于煤礦供電系統(tǒng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)方面的考慮，需要擁有超前和長遠(yuǎn)的觀念，而它的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)在煤礦系統(tǒng)的供電可靠性方面影響也較大。

SCADA設(shè)備不僅有著故障定位隔離的作用，還可以對開關(guān)進(jìn)行控制，得到信息，監(jiān)測故障電流。使GIS和SCADA系統(tǒng)相結(jié)合，進(jìn)行故障定位，故障隔離和恢復(fù)，在故障方面，提供更加準(zhǔn)確的信息。通過SCADA提供的信息，尋找出好的方案，滿足電壓質(zhì)量，容量約束和拓?fù)浼s束的前提條件之下，提出不同的相對應(yīng)的策略。

3.2 結(jié)合智能監(jiān)測終端，實(shí)現(xiàn)雙端量的差動(dòng)保護(hù)

3.2.1 傳統(tǒng)電流保護(hù)缺陷的分析

圖1所反映的是一種階段式電流保護(hù)，它也叫做電流速斷保護(hù)，所采用的原理就是反應(yīng)于短路電流幅值而瞬時(shí)動(dòng)作的電流保護(hù)，目前，在煤礦供電系統(tǒng)中，這種保護(hù)被普遍運(yùn)用。電流保護(hù)方面的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)也很明顯，簡單可靠、保護(hù)動(dòng)作迅速是它的優(yōu)點(diǎn)，運(yùn)行方式的影響大，電流整定值和整定時(shí)間復(fù)雜是它的缺點(diǎn)。在煤礦供電系統(tǒng)之中，三段式電流存在很多的問題，為了確保供電系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確，所以這一方面還需要改進(jìn)。

圖1 階段式電流保護(hù)

3.2.2 差動(dòng)保護(hù)在煤礦供電系統(tǒng)的應(yīng)用分析

在煤礦供電系統(tǒng)之中，縱聯(lián)式保護(hù)是用來判斷故障在本線路范圍內(nèi)外的，為保護(hù)線路是否切除做決策。在理論方面，這種保護(hù)擁有選擇性。在圖2中，如果在保護(hù)1和保護(hù)2上安裝有功率的方向元件，保護(hù)1將會(huì)對保護(hù)2進(jìn)行判斷，假若保護(hù)1和保護(hù)2功率都為正，那么保護(hù)1動(dòng)作，依此原理，在其它的繼電器也做判斷，當(dāng)然這是在k1點(diǎn)發(fā)生斷路前提條件之下的。

圖2 縱聯(lián)式保護(hù)

① 建立全景數(shù)據(jù)信息監(jiān)測和數(shù)據(jù)平臺(tái)的分析

數(shù)據(jù)記錄、數(shù)據(jù)展現(xiàn)和數(shù)據(jù)回收是煤礦供電系統(tǒng)的三個(gè)組成部分，它對SADA系統(tǒng)的PDR上的功能得到改進(jìn)提高以及創(chuàng)新的作用。數(shù)據(jù)記錄模塊可以供數(shù)據(jù)回收和展現(xiàn)模塊使用，運(yùn)用安全裝置的渠道是將數(shù)據(jù)文件發(fā)送全景數(shù)據(jù)文件FTP服務(wù)器上，而這種數(shù)據(jù)記錄模塊是根據(jù)SCADA生成的數(shù)據(jù)文件。數(shù)據(jù)回收具有斷面保存，數(shù)據(jù)檢索和故障辨識(shí)方面的作用，它采用的原理是通過全景數(shù)據(jù)將運(yùn)行數(shù)據(jù)加載到內(nèi)存里面。通過一系列圖表和列表等進(jìn)行數(shù)據(jù)展現(xiàn)和對比以及分析就是數(shù)據(jù)展現(xiàn)。

采用全景數(shù)據(jù)分析，在SCADA系統(tǒng)方面，能對其系統(tǒng)之中的數(shù)據(jù)進(jìn)行一系列的處理，而且對于EMS和DTS等方面，能夠提供不同時(shí)間，時(shí)間較長的數(shù)據(jù)，對于這些數(shù)據(jù)，全景數(shù)據(jù)技術(shù)可以通過一些表格和曲線形式將數(shù)據(jù)還原和分析。

② 鋪筑設(shè)備與智能控制方法結(jié)合，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的自動(dòng)調(diào)節(jié)和控制的方法

為了在煤礦供電系統(tǒng)的安全生產(chǎn)方面得到提高，職能視頻監(jiān)控得到應(yīng)用，在機(jī)房的不同設(shè)備方面，這種職能視頻監(jiān)控都能起到全站的，全天的監(jiān)視，從而進(jìn)一步地提高煤礦供電系統(tǒng)的安全。線監(jiān)測層和應(yīng)用系統(tǒng)層以及數(shù)據(jù)采集平臺(tái)組成了綜合監(jiān)控平臺(tái)，數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)監(jiān)測裝置平臺(tái)。將數(shù)據(jù)上傳，數(shù)據(jù)采集平臺(tái)再將所有的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成一定的格式，從而建立全景數(shù)據(jù)平臺(tái)，應(yīng)用系統(tǒng)層從全景數(shù)據(jù)平臺(tái)中，對這些數(shù)據(jù)作分析和統(tǒng)計(jì)以及應(yīng)用。

4 煤礦供電系統(tǒng)進(jìn)行智能化建設(shè)的幾個(gè)難點(diǎn)

4.1 確實(shí)適用于煤礦，尤其是井下的智能化供電設(shè)備少

在電網(wǎng)智能化建設(shè)方面，它的設(shè)備要求是比較高的，目前，由于它特殊的生產(chǎn)環(huán)境造就了在電器設(shè)備方面的要求也高，這種煤礦井下的設(shè)備，目前還很缺少。國家有關(guān)部門應(yīng)該在設(shè)備這一方面做調(diào)研，制定相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，鑒定新設(shè)備和頒發(fā)證照，有關(guān)企業(yè)應(yīng)該在這一方面多做研發(fā)。

4.2 在全國煤炭行業(yè)統(tǒng)一規(guī)劃，統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)一建設(shè)電網(wǎng)智能化難度大

在全國煤炭行業(yè)的電網(wǎng)智能化建設(shè)方面，很難實(shí)行統(tǒng)一的規(guī)章制度，原因在于全國的煤炭行業(yè)，無論是在效益和規(guī)模，以及技術(shù)裝備水平，還是在技術(shù)保障和資金方面都是參差不齊的。

對于這種現(xiàn)象，相關(guān)部門應(yīng)該采取一系列的措施，來進(jìn)行改善，給予以后的技術(shù)裝備打下良好的基礎(chǔ)。

4.3 煤礦進(jìn)行智能化供電系統(tǒng)建設(shè)的技術(shù)力量薄弱

在我國，電網(wǎng)智能技術(shù)才剛剛興起，而它僅僅只在電力行業(yè)進(jìn)行了研究和應(yīng)用，所以，在煤炭行業(yè)方面，還存在著大量的不足，技術(shù)力量也跟不上。這個(gè)問題，首先可以進(jìn)行技術(shù)交流和培訓(xùn)，其次可以加強(qiáng)這個(gè)行業(yè)與相關(guān)單位企業(yè)的合作，從而在這方面總結(jié)經(jīng)驗(yàn)。

5 結(jié)語

在煤礦供電系統(tǒng)中，使用電網(wǎng)智能技術(shù)，不僅可以提高它的可靠性，還可以提高它的安全性，而對于煤礦供電系統(tǒng)存在的問題，也能夠及時(shí)進(jìn)行解決。對于國家的主管部門和設(shè)備制造廠以及煤炭行業(yè)，都有著重要的意義。

〔1〕李晨明 .對煤礦供電設(shè)備的安全防護(hù)與電氣保護(hù)技術(shù)研究〔J〕.科技與企業(yè)，2012（12）.

〔2〕毛安華 .煤礦供電設(shè)備中的電氣保護(hù)〔J〕.中外企業(yè)家，2013（11）.

〔3〕賈邊成 .基于煤礦供電設(shè)備中電氣保護(hù)的探究〔J〕.山東煤炭科技，2015（10）.

〔4〕刁虹超 .試論煤礦高壓供電設(shè)備電氣保護(hù)的發(fā)展〔J〕.才智，2010（5）.