煤礦供電系統(tǒng)無人化建設(shè)技術(shù)

文/趙富強(qiáng)

為有效提升煤礦供電系統(tǒng)的自動化和可靠性程度，推進(jìn)我國智慧礦山建設(shè)，國家的有關(guān)部門已經(jīng)在大力推進(jìn)煤礦供電智能化系統(tǒng)建設(shè)，這能將我國智慧礦山的相關(guān)監(jiān)控標(biāo)準(zhǔn)提升到一個新的高度。

1 現(xiàn)階段我國煤礦供電系統(tǒng)的無人化建設(shè)現(xiàn)狀

目前我國煤炭中井下的供電系統(tǒng)無人化建設(shè)，雖然取得了一定進(jìn)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(fā)展現(xiàn)狀的原因主要有以下幾點。

1.1 供電的監(jiān)控系統(tǒng)使用頻率較低

一般而言，在新開工建設(shè)的礦井中，只會對通訊功能進(jìn)行基本要求，而且這種要求的標(biāo)準(zhǔn)也并不統(tǒng)一，并沒有考慮到礦井上下供電系統(tǒng)之間的兼容性和煤礦供電智能化的建設(shè)趨勢。在煤礦進(jìn)行供電系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備的招標(biāo)過程中，一般會將自動化設(shè)備的招標(biāo)與一次性斷路器，也就是隔爆開關(guān)放在一起進(jìn)行招標(biāo)，而這種設(shè)備的廠家很多都不會生產(chǎn)相關(guān)的保護(hù)裝置，一般會采取采用外購產(chǎn)品，這可能會造成每次招標(biāo)中，中標(biāo)的保護(hù)設(shè)備廠家各不相同，甚至在同一次招標(biāo)過程中，中標(biāo)的保護(hù)設(shè)備生產(chǎn)廠家也是各不相同，這可能會為后續(xù)的電力監(jiān)控關(guān)系統(tǒng)整合工作帶來一定的阻礙，而且即使采用不同廠家生產(chǎn)的保護(hù)裝置均將其接入系統(tǒng)當(dāng)中，也可能會由于規(guī)約不統(tǒng)一等原因，可能出現(xiàn)遙控信號返回速度慢、監(jiān)控系統(tǒng)相關(guān)數(shù)據(jù)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(jiān)控系統(tǒng)使用效率不高的原因，監(jiān)控系統(tǒng)如此，更談不上對于防越級跳閘、監(jiān)控系統(tǒng)的可視化功能以及智能化運(yùn)維等其他更為高級系統(tǒng)功能的使用了。

1.2 我國煤炭行業(yè)使用的供電標(biāo)準(zhǔn)存在嚴(yán)重落后現(xiàn)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(biāo)準(zhǔn)，而在煤炭部門被撤銷以后，我國缺失相關(guān)的供電設(shè)備統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。在2006年，國家電網(wǎng)將IEC61850這項標(biāo)準(zhǔn)成功引入，并且頒布了DL/T860這項針對變電站系統(tǒng)和通信網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)，而這套標(biāo)準(zhǔn)在我國電力系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用，有效地解決了由于保護(hù)設(shè)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(biāo)準(zhǔn)在現(xiàn)階段的煤炭行業(yè)中知之甚少，使得很多煤炭設(shè)備的使用部門和相關(guān)采購部門都根本不了解裝置高壓保護(hù)，需要遵守國家相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定，而且相關(guān)供貨廠家也并不是國家電網(wǎng)所認(rèn)可的供應(yīng)商。由于以上諸多原因的存在，使得生產(chǎn)供電設(shè)備的廠家準(zhǔn)入門檻被降低，生產(chǎn)的供電保護(hù)相關(guān)裝置使用效果較差，質(zhì)量較低，經(jīng)常會在使用中出現(xiàn)不明原因的拒動和誤動現(xiàn)象，這會嚴(yán)重降低煤炭供電系統(tǒng)安全運(yùn)行的水平，增加了實施供電系統(tǒng)無人化的難度。

1.3 煤炭行業(yè)內(nèi)諸多企業(yè)存在供電專業(yè)能力較低的情況

煤炭行業(yè)的供電系統(tǒng)，可以被劃分為是電力系統(tǒng)的保護(hù)智能化。目前在研究供電系統(tǒng)自動化方面的人才很少，而且由于煤炭行業(yè)與其他相關(guān)行業(yè)和國家電網(wǎng)之間的交流不夠暢通，使得煤炭行業(yè)中的企業(yè)對于目前供電系統(tǒng)的新技術(shù)、新標(biāo)準(zhǔn)和新的解決方案都知之甚少，這使得很多企業(yè)對于如何有效實施供電系統(tǒng)的無人化，采用哪種技術(shù)方面的路線，更是把握不清。以上這些因素使得國家電網(wǎng)電壓在110kV級以下的變電站，均出現(xiàn)了無人值守的情況，現(xiàn)階段能夠真正實現(xiàn)供電的無人化標(biāo)準(zhǔn)，并可以安心撤人的礦井很少。

1.4 隔爆開關(guān)使用井下保護(hù)設(shè)備作為受控元件的弊端

在煤礦行業(yè)安全標(biāo)志的相關(guān)管理標(biāo)準(zhǔn)中，規(guī)定了隔爆開關(guān)必須使用井下的保護(hù)設(shè)備作為受控元件，這也在一定程度上阻礙了新技術(shù)和新產(chǎn)品的應(yīng)用。微機(jī)保護(hù)裝置可以說是供電系統(tǒng)內(nèi)的核心軟件，現(xiàn)階段在供電系統(tǒng)中使用的微機(jī)保護(hù)裝置已經(jīng)達(dá)到了IEC61850設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)，也實現(xiàn)了不同微機(jī)保護(hù)裝置生產(chǎn)廠家之間的互通、互聯(lián)和互換，至已經(jīng)開始逐步的推廣引出端子和安裝尺寸等標(biāo)準(zhǔn)化方面的工作。同時，由于煤礦的保護(hù)設(shè)備需要與隔爆開關(guān)共同進(jìn)行招標(biāo)，很多隔爆企業(yè)為了達(dá)到經(jīng)濟(jì)利潤的最大化，會以低廉的價格向市場內(nèi)的其他廠家，購買保護(hù)裝置用于做安標(biāo)認(rèn)證，當(dāng)煤礦公司對保護(hù)器的性能提出較高要求時，開關(guān)企業(yè)就會用不符合安標(biāo)的具體規(guī)程或者說沒有做過為理由，阻撓保護(hù)器的升級。標(biāo)準(zhǔn)化的深入發(fā)展使得井上保護(hù)已經(jīng)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(jī)保護(hù)裝置也應(yīng)該打開相關(guān)的缺口，并且也應(yīng)該朝標(biāo)準(zhǔn)化的方向前進(jìn)。

2 建設(shè)煤礦供電系統(tǒng)無人化的有效策略

2.1 到行業(yè)內(nèi)先進(jìn)的企業(yè)中進(jìn)行充分調(diào)研

建設(shè)煤礦行業(yè)供電系統(tǒng)的無人化是屬于電力系統(tǒng)的保護(hù)自動化相關(guān)專業(yè)內(nèi)容，從實現(xiàn)微機(jī)保護(hù)裝置和無人化功能的可靠性能上來講，國家電網(wǎng)公司及相關(guān)的合格供應(yīng)商都具備比較顯著的技術(shù)優(yōu)勢。煤礦企業(yè)如果想解決供電問題以及對本企業(yè)的遠(yuǎn)景產(chǎn)品規(guī)范化等實際問題，就需要對目前所采用的供應(yīng)商進(jìn)行專業(yè)能力的有效評估，評估標(biāo)準(zhǔn)可以從企業(yè)研發(fā)能力、企業(yè)規(guī)模、企業(yè)其他供貨用戶的使用情況、企業(yè)在行業(yè)內(nèi)的專業(yè)定位等多方面，來審核供應(yīng)商的資質(zhì)。在這一過程中，煤礦企業(yè)可以將國家電網(wǎng)所采用的合格供應(yīng)商作為評審的依據(jù)，在構(gòu)建本公司的供電系統(tǒng)時可以引進(jìn)國家電網(wǎng)得成熟技術(shù)和成熟標(biāo)準(zhǔn)，這樣能夠為本企業(yè)供電系統(tǒng)的建設(shè)和發(fā)展，提供具體化的依據(jù)。另外，只有采用合格的設(shè)備供應(yīng)商，才能使煤礦企業(yè)真正使用上售后有保障、質(zhì)量可靠的設(shè)備，并能夠有效地解決新出現(xiàn)的供電問題。

2.2 正確選擇供電系統(tǒng)無人化的技術(shù)路線

煤炭企業(yè)作為供電系統(tǒng)的無人化實施單位，卻對無人化的具體技術(shù)路線并不明確，而陸續(xù)出臺的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)又顯得比較籠統(tǒng)，這使得企業(yè)在推進(jìn)供電系統(tǒng)無人化的過程中，對采取哪種技術(shù)路線進(jìn)行實施存在疑惑。由于智能分布式方案，不會受到系統(tǒng)運(yùn)行方式變化的影響，而且可靠性高，后期維護(hù)比較簡單，這是目前在出現(xiàn)越級跳閘問題時的最佳方案。煤炭的供電系統(tǒng)在井下運(yùn)用的是電纜，而且由于現(xiàn)代化的礦井中已經(jīng)都實現(xiàn)了機(jī)械化，這使得電纜負(fù)荷以及截面的增加，超過了20A的安標(biāo)規(guī)定，因此需要在變電至站內(nèi)設(shè)置補(bǔ)償裝備，來有效降低電流和電容，但這樣也會使判別元件發(fā)生誤動作，對于這個問題，可以采用首半波數(shù)據(jù)的零序功率方向來解決。

2.3 加強(qiáng)對相關(guān)專業(yè)人員的培訓(xùn)和管理

在煤炭企業(yè)對供電系統(tǒng)實行無人化管理之后，對原有的電話調(diào)度，人員值班等管理方式也需要進(jìn)行調(diào)整，可以變?yōu)槎ㄆ谘矙z和集中監(jiān)控相結(jié)合的方式，這對運(yùn)行人員自身的崗位技能提出了更高的要求。在實現(xiàn)系統(tǒng)無人化之后，相關(guān)運(yùn)行人員需要在計算機(jī)上進(jìn)行分、合閘的相關(guān)操作，還應(yīng)該對監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)的事故信號和其他各項預(yù)告信號，進(jìn)行及時地確認(rèn)和處理。為了能夠更好地展開定期巡檢工作，煤炭企業(yè)應(yīng)該在監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)開發(fā)一些能夠監(jiān)測狀態(tài)的實用功能，做到有針對性、有目的的巡檢，做好預(yù)防工作，以避免出現(xiàn)電路器的檢修不到位、一次設(shè)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(tǒng)的可靠性。供電公司可以挑選一些專業(yè)能力和學(xué)習(xí)能力相對來說較強(qiáng)的技術(shù)人員，并定期組織員工參加廠家和電業(yè)部門舉辦的培訓(xùn)，以滿足供電系統(tǒng)的無人化要求。

3 結(jié)束語

綜上所述，經(jīng)過了幾年的推廣和試點工作，煤礦行業(yè)的供電系統(tǒng)實現(xiàn)無人化操作，已經(jīng)不存在太多的技術(shù)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(yè)采取多樣化方式進(jìn)行有效解決，從而提高供電的可靠性。