浅析煤矿智能化安全供电系统的建设与不足
【摘 要】实践证实：实现供电系统的智能化不但能够降低各类系统事故的发生率、降低停电范围，避免大面积的停电事故，同时还能够在供电系统出现事故或产生通信阻塞时，提高对相关事故的处理质量与效率。现阶段，数字化变电站技术逐渐成熟，煤矿供电系统建设沿着数字化变电站的方向不断发展；本文基于国内供电技术发展现状，研究了煤矿供电系统存在的问题，对井下安全生产具有重要意义。
【关键词】煤矿；智能化；供电系统
引言
随着我国煤炭生产机械化、自动化、信息化水平的不断提升，各种重装备、新设备的不断投入，使煤矿电网的规模越来越大，运行环境更为复杂。煤矿采用智能安全供电系统，并应用到煤矿企业管理的各个具体环节中，可以提升煤矿供电安全高效运行的发展模式，有效提高煤矿供电的安全能力和服务水平。
1 煤矿供电系统现状
目前煤矿供电系统主要存在以下几个方面的问题：
1.1 网架结构不合理，供电可靠性低
目前煤矿供电系统主要采用单侧电源辐射网，供电可靠性相对较低，保护配合困难，一旦发生故障，容易引起大面积停电，将直接影响煤矿的安全生产。
1.2 整体自动化水平低
井下电网的综合保护装置及智能化系统，受井下环境条件、制造技术、造价体系等因素的影响，其技术发展水平远不如地面保护系统的发展迅速。而且保护装置制造厂家的技术水平参差不齐，且没有统一的标准，造成井下电网在运行综合保护装置的整体性能及可靠性水平差，远不能满足矿井智能安全供电系统的技术要求。
1.3 井下电网故障恢复缓慢
井下电网发生故障时，往往无法进行精确的故障定位，只能大面积停电检修后人工排查，非故障区域也和故障区域一样，只能在故障排除后恢复供电，井下各个变电所距离较远，并且交通不方便，故障排查和恢复供电时间较长，扩大了生产和经济上带来的损失。
1.4 井下变电所操作电源可靠性差
煤矿井下变电所大多采用交流操作方式，即使用高压防爆开关内部的电压互感器给综合保护装置供电，并提供开关的操作电源。井下变电所限于运行环境、防爆技术等因素，仍沿用这种不可靠的交流操作电源，当系统发生短路故障时，出现保护动作不可靠、故障信息不能及时记录等现象，或因系统短路、雷电等引发的系统电压闪变，造成低压闭锁保护动作，引起井下电网大面积断电，影响供电系统可靠性。
1.5 继电保护技术和原理相对落后
供电系统继电保护上下级配合存在问题，尤其煤矿井下供电系统故障时不能精确定位，矿井电网继电保护存在越级跳闸问题和漏电保护技术不可靠问题。由于煤矿特殊的生产环境，受矿井供电负荷增长、供电距离延伸及井下多级供电结构的特殊性等因素的影响，井下电网基本不能应用传统的三段式电流保护，而只能使用速断、过电流两段电流保护作为井下电网的主保护和后备保护，以致电网保护系统的选择性和灵敏性不能兼顾，当系统出现短路故障时，造成继电保护越级跳闸，影响井下电网的供电可靠性。
中性点非有效接地系统的接地（漏电）保护的可靠性问题始终是困扰煤矿供电安全的技术难题。在地面配电网中，这类保护装置因不要求动作于快速跳闸，且可以采用集中的接地选线技术，在实际应用中效果尚好，而在煤矿井下电网中出现接地（漏电）故障时，要求快速切除故障线路，且一般要在单装置中实现准确的漏电保护功能，则对其可靠性要求较高，而目前井下电网大多仍沿用传统的功率方向型漏电保护技术，该技术已不能适应因供电系统容量增大而日益增多的消弧线圈接地系统，造成井下漏电保护误动现象频繁。
2 解决方案
根据目前国内供电技术发展的状况，可采用可靠性高的综合保护装置、可靠的通信网络、标准化的通信协议、先进的传感技术，建设地面井下一体化的供电监控系统，实现煤矿智能安全供电系统。
2.1 建立地面电力监控中心
通过建立控制中心，配备前置通信服务器、电力监控操作员工作站、远动服务器、视频服务器等设备，采用双冗余配置方案，通过开发应用适合煤矿电力监控系统特点的应用软件，构建一个安全、可靠的矿井电力监控软、硬件平台，可通过监控系统实现对井下变电所的正常操作及事故状态下的一键恢复操作。
2.2 建立继电保护防越级跳闸系统
通过综合保护装置的专用防越级跳闸通信接口及专用通信网络，采用线路光纤差动保护技术及基于网络智能识别的保护技术，解决矿井电网的继电保护越级跳闸问题。综合保护装置采用先进的漏电保护原理，解决矿区电网的漏电保护可
靠性问题。
2.3 建设电气设备状态在线监测系统
传统的设备定期检修和故障检修发展成状态检修。此系统在设备运行状况下，连续采集能够反映电力设备状态的信息参量，根据其数值大小及变化趋势，对设备的可靠性实时诊断，对剩余寿命做出预测，并根据诊断结果提出检修方案，为状态检修提供依据。根据系统配置情况考虑首先建设开关温度在线监测系统，应用无线测温技术，在线监测开关触头等导电回路的运行温度，开关的运行温度通过通信网络上传至电力监控系统，实时监测开关的运行状态。
2.4 建设国际通用的IEC61850标准
利用标准的信息接口实现系统内所有智能设备的“互操作”和“即插即用”；所有保护测控装置直接通过以太网与电力监控平台进行通讯，无中间转发环节，无带宽瓶颈；利用设备间纵向、横向信息交互技术使保护测控设备能以全供电系统为统一整体进行综合分析与判断，优化动作行为，提高动作准确性和合理性，提高供电可靠性。
3 进行智能化建设存在的难点
3.1 缺少适用于煤矿井下的智能化供电设备
电网智能化建设要以可靠性高的智能设备为基础，由于煤矿特殊的生产环境对电气设备有着特殊的要求，目前还缺少符合《煤矿安全规程》要求的适用于煤矿井下的具有测量数字化、控制网络化、状态可视化、功能一体化和信息互动化特征的智能供电设备。各设备生产厂家应看到矿用智能化供电设备的潜在市场，尽快进行相关设备的研发和生产。同时，国家有关部门也应尽快研究制订矿用智能化供电设备的相关技术标准，对新设备及时进行鉴定和颁发相关证照。
3.2 煤矿能力参差不齐
全国煤矿在规模、效益、技术装备水平等方面存在较大差异，部分煤矿在资金和技术保障等方面很难满足矿井智能化供电系统建设的要求，所以在全国煤炭行业统一规划、统一标准、统一建设电网智能化的难度非常大。建议行业主管部门结合煤矿安全质量标准化、安全高效矿井、数字化矿山建设等活动，提出导向性意见，鼓励条件允许的矿井进行煤矿智能化供电系统示范项目建设，及时进行总结，为今后推广应用作充分的技术储备。
3.3 智能化供电系统建设的技术力量薄弱
由于电网智能化技术在我国是新兴技术，目前仅在电力行业进行了技术研究、标准制定和示范项目建设，煤炭行业还未真正接触和应用，对煤矿进行智能供电系统建设重要性的认识不足，相应技术力量也非常薄弱。针对这个问题，一
浅析煤矿智能化安全供电系统的建设与不足
