煤礦地面35 kV變電所故障監(jiān)控系統(tǒng)

韓超

（山西焦煤集團有限責任公司官地煤礦，山西太原030022）

1 煤礦地面35 kV變電所故障監(jiān)控系統(tǒng)優(yōu)勢

煤礦的日常生產(chǎn)活動大多是在井下，但井下活動的正常開展離不開地面各種設(shè)施的配合，尤其是電力供應(yīng)設(shè)施。煤礦地面35 kV變電所是大多數(shù)煤礦常用的電力裝置之一，其相當于礦井的調(diào)度中心，涉及整個礦井的所有電力信息、信號信息、儀表信息、電度信息以及各種故障收集工作。由于礦井作業(yè)包括地面和井下兩部分，且一般礦井井下的設(shè)計都十分復(fù)雜，因此需要設(shè)置大量的電纜將地面與井下各部分進行連接。同時將信息及時傳送至相應(yīng)的自動裝置也需要耗費大量的電力資源，因此煤礦地面35 kV變電所對于礦井的正常運轉(zhuǎn)具有重要作用，其安裝過程和調(diào)試過程都需耗費大量的人力物力，工作量較大。通過上述分析可以發(fā)現(xiàn)，煤礦地面35 kV變電所工作量巨大，因此其相關(guān)設(shè)備往往會持續(xù)長時間運轉(zhuǎn)。設(shè)備長時間持續(xù)運轉(zhuǎn)首先會減短設(shè)備的使用壽命，其次會導(dǎo)致設(shè)備溫度過高，如果出現(xiàn)設(shè)備局部通風(fēng)情況不好的情況就很容易使設(shè)備絕緣體質(zhì)量下降，最終導(dǎo)致設(shè)備短路、燒毀。煤礦作業(yè)的相應(yīng)設(shè)備彼此聯(lián)系，一旦某個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題都會影響其他環(huán)節(jié)正常作業(yè)。煤礦地面35 kV變電所設(shè)備燒毀會直接導(dǎo)致整個電力系統(tǒng)的跳閘事故，煤礦地面35 kV變電所故障會導(dǎo)致整個煤礦斷電，這就意味著一旦出現(xiàn)故障很難進行信息的溝通，值班人員不能及時報告事故信息，維修人員不能及時到位從而錯過最佳的營救帶來更大的人員損失。

近年來，隨著計算機技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以及電子通信技術(shù)的高速發(fā)展，促進了煤礦地面35 kV變電所故障監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)字化與可視化，提高了監(jiān)控系統(tǒng)地信息化程度。信息環(huán)境下煤礦地面35 kV變電所故障監(jiān)控系統(tǒng)相較于傳統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)而言具有諸多優(yōu)勢：首先，計算機技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以及電子通信技術(shù)的高速發(fā)展使得信息傳遞更加迅速廣泛，打破了傳統(tǒng)的時間空間限制，提高了事故處理的實效性和時效性，有效地降低了事故的人力和財力損失；其次，信息技術(shù)的高速發(fā)展改變了傳統(tǒng)的信息管理模式，原來的二次設(shè)備模式不再，使系統(tǒng)得到簡化；再者，互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的發(fā)展使得信息共享成為共享，信息共享完善了整個安全監(jiān)測系統(tǒng)，從而使得相關(guān)部門可以有的放矢地對煤礦各部門和系統(tǒng)情況進行分析和了解，及時發(fā)現(xiàn)礦井可能存在的隱患，提高整個煤礦系統(tǒng)的安全性[1]。

2 煤礦地面35 kV變電所故障監(jiān)控設(shè)備特性

1）應(yīng)具備基本選擇性，在煤礦地面35 kV變電所故障監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)生故障時，通過相關(guān)保護只將系統(tǒng)中發(fā)生故障的設(shè)備進行切除，系統(tǒng)中其他沒有發(fā)生故障的設(shè)備可以正常運行，盡可能地減小停電所涉及的系統(tǒng)范圍，降低整個煤礦系統(tǒng)的損失，提高系統(tǒng)運行的安全性，這就是煤礦地面35 kV變電所故障監(jiān)控設(shè)備中保護裝置的選擇性。煤礦地面35 kV變電所故障監(jiān)控設(shè)備中保護裝置的選擇性并不是隨意設(shè)計，而是由專門的技術(shù)人員通過多次試驗和計算，調(diào)試出正確的運行系統(tǒng)。

2）應(yīng)具備快速性。所謂快速性就是煤礦地面35 kV變電所電力系統(tǒng)發(fā)生設(shè)備燒毀、設(shè)備短路等故障時，煤礦地面35 kV變電所故障監(jiān)控設(shè)備能夠迅速反應(yīng)，并找出故障原因，及時進行補救，減小整個系統(tǒng)的損失[2]。首先，互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的發(fā)展使得信息共享成為共享，信息共享完善了整個安全監(jiān)測系統(tǒng)，使得相關(guān)部門可以有得放矢地對煤礦各個部門和系統(tǒng)的情況進行分析和了解，及時發(fā)現(xiàn)礦井可能存在的隱患，提前對設(shè)備可能出現(xiàn)的各種故障做好預(yù)案。只要系統(tǒng)出現(xiàn)故障，故障監(jiān)控系統(tǒng)就可以根據(jù)以往收集的材料對故障進行準確的判斷，比如短路的特點就是電流大、系統(tǒng)電壓大幅下降。其次，快速性也是指煤礦地面35 kV變電所故障監(jiān)控設(shè)備反應(yīng)的及時性，即在故障發(fā)生后，在判斷清楚故障原因之后迅速啟動保護裝置清除故障設(shè)備，減少設(shè)備的損壞、避免給用戶帶來損失。

3）應(yīng)具備靈敏性，所謂靈敏性就是裝置能夠及時發(fā)現(xiàn)相關(guān)數(shù)據(jù)的異常，即保護設(shè)備對煤礦地面及井下各個被保護設(shè)備存在的不正常運行狀態(tài)的感覺能力和反應(yīng)能力。只有煤礦地面35 kV變電所故障監(jiān)控設(shè)備的保護裝置具有足夠的靈敏性才能夠把握故障處理的最佳時期。

4）煤礦地面35 kV變電所故障監(jiān)控設(shè)備的基本要求就是避免越級跳閘。指煤礦地面35 kV變電所某一區(qū)所出現(xiàn)故障時，同一級兄弟保護裝置未采取切除行動，而上一級保護裝置采取跳閘的手段來保護。這種方式雖然也能起到故障防護作用，但會擴大煤礦的停電范圍，從而造成不必要的資源浪費甚至導(dǎo)致其他事故的發(fā)生。因此，越級跳閘可以算作是煤礦地面35 kV變電所故障監(jiān)控系統(tǒng)中危害最大、影響最廣的責任事故。

3 煤礦地面35 kV變電所故障監(jiān)控的關(guān)鍵技術(shù)

3.1 完善智能采集器的設(shè)計

計算機技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以及電子通信技術(shù)的高速發(fā)展大力促進了煤礦地面35 kV變電所故障監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)字化、可視化，提高了監(jiān)控系統(tǒng)地信息化程度。因此煤礦地面35 kV變電所故障監(jiān)控的關(guān)鍵技術(shù)就是監(jiān)控設(shè)備的智能化，具體而言就是緊跟潮流，完善智能采集器的設(shè)計[3]。這一關(guān)鍵技術(shù)要想取得好的效果首先要保證所選電流、電壓能夠滿足智能化采集器的需要；其次要注意設(shè)備的安裝，智能采集器設(shè)備的連線直接關(guān)系其運行效果，因此必須保證智能化采集設(shè)備所涉及的電路及整體控制執(zhí)行機構(gòu)彼此獨立、互不影響，這是其設(shè)計的關(guān)鍵。

3.2 注重通信技術(shù)的利用

隨著信息時代的到來，信息與物質(zhì)、能源一起逐漸成為了影響社會發(fā)展的重要因素，因此必須重視信息在系統(tǒng)中發(fā)揮的作用，把握時機，注重通信技術(shù)的利用。煤礦地面35 kV變電所故障監(jiān)控中的通信技術(shù)就是指煤礦系統(tǒng)中各計算機間的信息共享和數(shù)據(jù)交換技術(shù)，只有及時實現(xiàn)地面井下與井下各部分之間的信息交流，實時監(jiān)控各部分的信號、電流、電壓等情況才能夠把握好故障處理的時機。這一技術(shù)的貫徹和落實要注重信息系統(tǒng)的研究和開發(fā)，要建立企業(yè)自己的信息系統(tǒng)，既保證信息的及時溝通又防止企業(yè)信息泄露。

3.3 通過各組成部分的雙向通信功能實現(xiàn)信息的共享

煤礦地面35 kV變電所故障監(jiān)控系統(tǒng)是由各個分站組成，各組成部分的主要功能就是通過彼此的雙向通信實現(xiàn)信息的共享，從而提高煤礦生產(chǎn)的效率、保障生產(chǎn)的安全。截至目前，大多數(shù)煤礦地面35 kV變電所故障監(jiān)控中采用單片機只有一個串行口，并不能實現(xiàn)雙向溝通的目標。因此，這一技術(shù)的實施也離不開信息技術(shù)的提高和發(fā)展。必須加大資金投入引進新的雙片機、培訓(xùn)專業(yè)人員努力提高企業(yè)計算機的運行率、提高監(jiān)控系統(tǒng)各組成部分的工作質(zhì)量，從而更好地實現(xiàn)整個系統(tǒng)的信息交流。

4 結(jié)語

在煤礦地面35 kV變電所故障監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)過程中，煤礦電力部門必須建立一套完善的管理系統(tǒng)，從設(shè)備引進到人員管理，全方位地提高監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)的信息化、數(shù)據(jù)化和智能化。緊跟時代潮流，把握發(fā)展時機，在新環(huán)境之下促進煤礦產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。

[1]冉隆明，劉平，安文斗，等.太平煤礦礦井電網(wǎng)安全監(jiān)控及故障診斷系統(tǒng)[Z].攀枝花煤業(yè)（集團）有限責任公司，2007.

[2]黃森，黃爾烈.煤礦地面35 kV變電所故障監(jiān)控系統(tǒng)[J].煤礦機械，2015（9）：319-320；321.

[3]朱全印，高保衛(wèi).煤礦電網(wǎng)監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計和應(yīng)用[J].中國煤炭，2009，35（9）：68-70.