矿井供电系统自动化改造技术

　　矿井供电系统的可靠性、安全性、稳定性以及经济性对于确保矿井生产设备的稳定运行，矿井的稳定生产以及井下人员的人身安全有着至关重要的意义。本文以此为出发点，针对供电系统自动化进行简单的概述，并在此基础上，从供电系统结构以及供电设备两方面对供电系统自动化特性进行了分析，并对与之匹配的供电系统软件系统进行了研究设计，为矿井供电系统自动化的更好发展与应用提供一定的借鉴与参考。

　　关键词：矿井；供电系统自动化；改造

　　矿井供电系统是保证井下高效生产，井下安全系统正常运行的重要基础设施，对增加矿山效益起着至关重要的作用。传统的矿井供电系统随着矿山安全、高产、高效要求的不断提高，已不能满足矿井供电的实际需求，因此，全面提升矿井供电系统的自动化发展是未来矿井供电系统建设的重要方向，对矿山经济效益的不断提升以及安全高效生产有着非常重要的意义[1]。

　　1.矿井供电系统自动化概述

　　通过与计算机操作技术及网络信号传输技术的高度契合，矿井供电系统自动化是实现地面与井下实施综合自动化监测与控制的服务平台。其运行的主要核心任务有以下几点：一是要对供电网络中的开关及其它电路控制元件进行实时的操控，其中包括供电线路维修检修、间歇性供电等综合性供电服务平台；二是要针对地面井下供电系统的线路、电气元件、变压器等装置的实时运行状态进行监测，为相关技术人员的判断和操作提供依据；三是要对供电系统反馈的故障信息进行有效分析，为供电系统的有力维护提供重要依据。综合概括起来为，矿井供电系统自动化具有集中控制化与开源化等诸多运行特性，使地面与井下供电网络的操作与运行变得更加高效、简洁、方便。远程分布式监测控制系统是矿井供电系统自动化常用的布置方式，其一般的布置结构网络示意图如图1所示。井上系统与井下系统是矿井供电系统的两大模块。集中控制中心与供电系统变电站是井上系统的主要组成部分。而井下系统包括，采区变电所、调度电网、监测与控制分站组成，井下所使用的所有开关，均为内部设置有微机保护装置的高压防爆式开关，同时具有远程遥控及自动实现短路保护与过载保护等功能。

　　2.矿井供电系统自动化特点分析

　　(1)矿井供电系统自动化结构分析依据功能和特性可将矿井供电系统组件分为三大类，即站控层、网络层、间隔层。下面依次介绍一下各层独具的特性和相关功能。①站控层站控层的主要功能是对地面整个自动化供电网络进行实时的监控，将监控的结果转化成数据的形势汇总到一起，并对其进行整理和分析，是地面供电系统自动化各项功能得以稳定实现的重要核心。②网络层网络层主要的功能是通过运用一定的网络运行技术，实现站控层与间隔层之间的信息传递与接受，通过分析以及信息整合技术，网络层可以把站控层所发出的信息转化成间隔层所能接受的信息，是整个矿井供电系统的重要枢纽。③间隔层间隔层主要的功能是接受通过网络层传递的矿井供电系统的运行信息，并对其进行分析，判断其是否存在相关的安全隐患，如果存在的安全隐患级别是比较小的，系统可通过预设的解决命令对其进行自行修复，如果存在的安全隐患是级别比较大的，在不影响供电系统整体运行的情况下，通过发出安全警报的方式，提醒工作人员进行相应的处理，以此来在保持系统最优化以及连续运行的情况下，做出最小、最优、最合理的解决措施。(2)系统配置的分析①开关装置负荷开关、断路器、隔离开关以及高压熔断器等都是矿井供电系统实施自动化主要的开关装置。隔离开关的主要作用是隔断系统电压，保证在对系统进行维修作业时，工作人员以及相关设备的安全，这里需要强调的是，隔离开关如果单独使用是不能有效的阻断系统产生的断路电流，其需要在与断路器共同的配合下方可完成作业。而且需要注意的是，在供电系统突然发生停电情况时，断路器自行断开后工作人员应当在第一时间内开启隔离开关，而当在恢复系统供电时，采取的操作顺序恰好相反，首先应闭合隔离开关，然后在开启断路器。采取这样的开关顺序措施，可以在系统突发故障时，对相应设备产生的损害达到最小。需要补充的是，断路器在供电系统整个运行期间，始终是处于开启状态的，一方面是保证整个供电系统的稳定正常的运行，另一方面是在供电系统发生故障时，断路器会选择自行断开，来阻断电流，进而保证整个供电系统的安全性。②变压器双绕组变压器、三绕组变压器、自耦式变压器是矿井供电系统中常用的三种类型的变压器[2]。一般指连接交流电源的线圈称之为一次线圈；而跨于此线圈的电压称之为一次电压。在二次线圈的感应电压可能大于或者小于一次电压，是由一次线圈与二次线圈间的匝数比所决定的。因此，变压器也可区分为升压变压器与降压变压器两种。其中电压大小与线圈匝数成正比，电流大小与线圈匝数成反比[4]。③电压与电流互感装置电压与电流互感器在使用原理上与变压器是基本相同的，都是用于把高电压设备连入一般额定电压电网的过渡装置。其区别在于变压器的容量很大，因为它的目的是为了更好的传送电能，单位一般为千伏安或者兆伏安。而电压电流互感器的目的是变换电压，主要供电的目标装置是继电保护装置以及测量仪表，用以保护在线路发生故障时的重要电机设备以及变压器，或者用以供电系统线路电能、电压、功率的测量，因此电压或电流互感器的容量都很小，一般为几伏安或者几十伏安，而最大的也不会超过一千伏安。

　　3.矿井供电系统自动化软件的设计

　　实时数据库、编程语言操控软件、I/O驱动接口是矿井供电系统自动化软件的主要三个组成部分。其中实时数据库是整个供电系统的核心所在，实时数据库可以整理以及汇总整个供电系统所接受和反馈的多种多样的运行信息，实时数据库可继续细分成组态数据库、事件库、优先级别数据库、历史数据库、内存实时数据库等五个字库[3]。实时性是实时数据库的一个重要特性，其中包括事务实时性以及数据实时性。数据实时性是指现场I/O数据的更新周期，作为实时数据库，不能不考虑数据的实时性。一般数据的实时性主要是受现场设备的制约，特别是对于一些比较老旧的系统而言，情况更是如此。还有的就是事务实时性是指数据库对其事务处理的速度。它包括定时触发方式和事件触发方式。事件触发方式是指此类事件如果一旦发生，可立刻获得调度，并得到相应的处理，其缺点是消耗系统资源比较大；而定时触发方式的形势是为在一定时间内获得调度权，并进行处理解决，其缺点是及时性不强[5]。需要说明的还有编程语言操控软件以及I/O驱动接口，它们是保证硬件系统在整个供电系统中能够有效、稳定运行的重要前提和基础，通过接受运行信号并对其进行有针对性辨别与分析，使相关数据信号得以保存和有效的传达，进而对整个供电系统进行有效的指挥操控，实现设备自动化运行的目的。

　　4.结论

　　矿井供电系统在大幅度增强了动力提供效率的同时，在很大程度上降低了生产与人力的消耗，是我国矿山实现绿色以及现代化发展的必要手段。通过对矿井的供电系统自动化进行有利改造，实现了对矿井整个供电系统运行的自动监测和安全隐患的预防，使相应的工作人员能够全面、细致的了解该供电系统运行情况，并对出现以及可能出现的安全隐患进行全面、有效的防治与处理，使矿井供电系统的运行能够在最大程度上保持可靠、安全、稳定及持续，为矿井安全供电提供保障。

　　【参考文献】

　　[1]高希睿.矿井地面供电自动化系统分析[J].机电工程技术,2018,47(03):107-108+158.

　　[2]蔡红梅.地面供电自动化系统在矿井中的应用[J].山西煤炭管理干部学院学报,2016,29(02):55-56.

　　[3]宋伟云.矿井地面供电自动化控制系统设计初探[J].江西煤炭科技,2016(01):107-108.

　　[4]张婉.数字水务综合数据库管理系统设计与实现[D].广东华南理工大学,2010:13-19.

　　[5]安静.全自动不锈钢杯型件抛光机的设计[D].广东华南理工大学,2012:22-25.

　　作者：崔志勇