緒論：寫作既是個人情感的抒發(fā)，也是對學(xué)術(shù)真理的探索，歡迎閱讀由發(fā)表云整理的1篇煤礦智能供電監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計研究范文，希望它們能為您的寫作提供參考和啟發(fā)。

煤礦智能化礦山的建設(shè)促進(jìn)了煤礦供電監(jiān)控系統(tǒng)往智能化方向發(fā)展。針對煤礦供電系統(tǒng)負(fù)載功率大、沖擊負(fù)載多、現(xiàn)場環(huán)境惡劣等特點，分析了煤礦供電監(jiān)控系統(tǒng)存在的問題，并設(shè)計了一套集能源管理、智能保護(hù)等功能于一體的煤礦智能供電監(jiān)控系統(tǒng)，詳細(xì)介紹了煤礦智能供電監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、硬件組成及系統(tǒng)功能，為煤礦智能供電監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)提供了借鑒。目前，煤礦電力監(jiān)控系統(tǒng)偏重于監(jiān)控較多，保護(hù)功能不強。而煤礦的供電系統(tǒng)保護(hù)功能要求的又較高，煤礦智能供電監(jiān)控系統(tǒng)將能源管理、設(shè)備預(yù)警、智能保護(hù)功能有機結(jié)合到供電監(jiān)控系統(tǒng)中，是一種能解決煤礦供電系統(tǒng)問題、集保護(hù)與預(yù)警于一體的綜合性智能供電監(jiān)控系統(tǒng)［1－3］。

1煤礦電力系統(tǒng)現(xiàn)狀

1.1煤礦電力系統(tǒng)簡介

煤礦電力系統(tǒng)主要由地面變電站和井下供電系統(tǒng)組成。地面變電站一般為10kV或35kV。井下一般為中央變電所和采區(qū)供電系統(tǒng)。目前煤礦電力系統(tǒng)已配置較為完善的綜保裝置，對于地面變電站，大多數(shù)已上綜保裝置和電力監(jiān)控系統(tǒng)，可以在上位機監(jiān)控變電站的運行狀況。對于井下變電所，一般分為兩部分，一部分為中央變電所，負(fù)責(zé)井下所有設(shè)備的供電，中央變電所設(shè)備主要是高壓配電裝置，控制并保護(hù)分配到各個用電點的線路;另一部分為采區(qū)供電，采區(qū)供電核心為移動變電站或采區(qū)變電所，目前所接觸的移動變電站都有接口可以外接，通信協(xié)議大多數(shù)是標(biāo)準(zhǔn)電力規(guī)約及標(biāo)準(zhǔn)通訊協(xié)議。此外，具體到設(shè)備，不同的礦差別較大，有的礦配備變頻裝置會有配套的配電柜;有的礦配備饋電開關(guān)，目前的智能型饋電開關(guān)也具備通信接口;有的礦只是配高壓開關(guān)，只具備簡單的開停控制功能，無監(jiān)測及通信功能。高壓配電裝置主要是對高電壓(10kV或35kV)、三相交流中性點不直接接地的供電系統(tǒng)進(jìn)行控制、保護(hù)和測量，可作井下中央變電所和移動變電站的配電使用。高壓配電裝置主要由兩部分組成:一部分為綜保，主要測量各種參數(shù)，發(fā)送控制命令，故障保護(hù);另一部分為執(zhí)行機構(gòu)，包括高壓斷路器、隔離開關(guān)等。電氣參數(shù)和功能主要有:額定電壓、最大工作電壓、操作過電壓、額定電流、短路開斷電流。實現(xiàn)的保護(hù)功能有:短路保護(hù)、過載保護(hù)、漏電保護(hù)、雙屏蔽電纜絕緣監(jiān)視保護(hù)、失壓保護(hù)、過壓保護(hù)、斷相保護(hù)、超溫保護(hù)等。饋電開關(guān)主要是對井下變電站經(jīng)變壓后輸出1140V或660V電壓，電流為630A以下的中性點不接地的三相電網(wǎng)中，作為配電開關(guān)之用。電氣參數(shù)和功能主要有:額定工作電壓、額定工作電流、最大分?jǐn)嗄芰Φ取崿F(xiàn)的保護(hù)有:短路保護(hù)、過載保護(hù)、漏電閉鎖、漏電保護(hù)、缺相保護(hù)等。采區(qū)電力系統(tǒng)監(jiān)控保護(hù)的電力設(shè)備主要有:移動變電站、高壓配電裝置、饋電開關(guān)、組合開關(guān)等。

1.2煤礦電力系統(tǒng)特點

1)用電設(shè)備功率大。煤礦企業(yè)的各種大功率設(shè)備較多，如主通風(fēng)機電機、大型膠帶電機、采煤機、掘進(jìn)機等。這些負(fù)載的功率很大，啟動及運行時，供電電流較大。2)沖擊負(fù)載多。煤礦企業(yè)的各種設(shè)備啟動電流很大，甚至能達(dá)到工作額定電流的4～7倍，有些設(shè)備不但啟動電流很大，而且有很低的滯后功率因數(shù)，造成煤礦供電系統(tǒng)電壓波動更大。此外，有些設(shè)備，如掘進(jìn)機、鉆機等在掘進(jìn)過程中，負(fù)載變化很大，這種沖擊負(fù)載在工作過程中劇烈變化，造成沖擊電流和沖擊電壓很大。3)高壓開關(guān)廠家眾多，型號復(fù)雜。目前，煤礦企業(yè)每上一個新的系統(tǒng)，往往會有配套的高壓開關(guān)，由于系統(tǒng)的廠家不同，也就造成每個系統(tǒng)的高壓開關(guān)都不相同，且同一系統(tǒng)的高壓開關(guān)型號、電壓等級、保護(hù)類型等也不盡相同，這就形成了目前煤礦高壓開關(guān)廠家眾多，型號復(fù)雜的情況，造成整定保護(hù)困難，經(jīng)常出現(xiàn)越級跳閘現(xiàn)象。4)現(xiàn)場環(huán)境惡劣，布線不規(guī)范。煤礦現(xiàn)場高濕，有些環(huán)境還存在腐蝕性氣體，這就造成供電線路極易老化，短路、斷路、接觸不良等事故頻發(fā)。此外，有些煤礦巷道狹窄，人、車、線走同一條巷道，極易發(fā)生電纜被撞斷等情況。同時，在某些采用炮采工藝的煤礦，有時會發(fā)生電纜被炸飛的情況。

1.3煤礦電力系統(tǒng)問題

1)供電系統(tǒng)不穩(wěn)定。由于煤礦井下生產(chǎn)環(huán)境比較潮濕，條件比較惡劣，巷道比較狹窄，電氣設(shè)備的絕緣容易受潮，電纜也可能被脫落的煤塊或巖石砸傷，從而容易造成漏電和接地等事故的發(fā)生。煤礦供電系統(tǒng)采用中性點非有效接地系統(tǒng)，允許帶故障運行不超2h，但長時間的接地運行會因接地故障點與大地接觸不良形成高阻接地，在接地點會產(chǎn)生弧光放電，造成電壓急劇升高，從而引起電能、磁能震蕩。其弧光過電壓產(chǎn)生4～5倍的額定電壓，導(dǎo)致系統(tǒng)電纜中較薄弱的地方擊穿放炮，并有可能發(fā)生相間短路，造成開關(guān)設(shè)備的損壞，影響正常生產(chǎn)，給礦井和人身帶來嚴(yán)重的危害。同時，由于煤礦用電設(shè)備負(fù)載大，沖擊負(fù)載大，造成電壓不穩(wěn)定。2)越級跳閘。發(fā)生這種現(xiàn)象的主要原因是現(xiàn)在的開關(guān)種類比較多，而各種開關(guān)的設(shè)計方式，特別是保護(hù)元件的保護(hù)方式不同，甚至出現(xiàn)相互抵觸的現(xiàn)象。因而不同的開關(guān)在一起使用時就會出現(xiàn)誤動跳閘現(xiàn)象。3)小電流接地選線。小電流接地系統(tǒng)是指中性點不接地、經(jīng)消弧線圈接地或經(jīng)高阻接地方式的電力系統(tǒng)，國內(nèi)大部分66kV及以下電網(wǎng)都采用這種接地方式，煤礦井下亦是如此。它的主要缺點是在發(fā)生單相接地故障時無法迅速確認(rèn)問題出在哪一條線路上。對于110kV以下的不接地系統(tǒng)，特別是采用電纜出線而且有出線距離比較長的，當(dāng)某相鄰出線產(chǎn)生接地故障的時候，非故障長線路也會產(chǎn)生大的零序電流，而由于零序保護(hù)的無方向性，可能會導(dǎo)致零序保護(hù)誤動作，所以在繼電保護(hù)里增加接地選線功能，除了判斷零序電流的大小之外還要比較電流方向，從而防止誤動作。

2智能供電監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

針對目前煤礦供電系統(tǒng)存在的問題，本文設(shè)計了一款煤礦智能供電監(jiān)控系統(tǒng)。

2.1系統(tǒng)硬件組成系統(tǒng)硬件主要由以下幾部分組成:電力監(jiān)控分站、高壓配電裝置、低壓組合開關(guān)、智能保護(hù)控制器、防雷器、防爆交換機、工控機、打印機、UPS電源、配件［4］。電力監(jiān)控分站的作用主要有三部分:采集數(shù)據(jù)、顯示控制、通信傳輸。具體來說就是:電力監(jiān)控分站采集高壓饋電開關(guān)內(nèi)置的綜保信息，在就地的觸摸屏上顯示出來，然后再接入煤礦網(wǎng)絡(luò)，上傳到地面，接收工控機的控制信號，控制高壓饋電開關(guān)動作。電力監(jiān)控分站主要由以下幾部分組成:變壓器、電源、備用電池、顯示屏、鍵盤、通信管理機、光端機或光電轉(zhuǎn)換模塊(至少兩光兩電)。

2.2智能供電監(jiān)控系統(tǒng)

智能供電監(jiān)控系統(tǒng)主要用于煤礦供電系統(tǒng)和運轉(zhuǎn)設(shè)備的監(jiān)測、控制、管理和安全保護(hù)等方面，實現(xiàn)供電系統(tǒng)和設(shè)備的在線參數(shù)監(jiān)測、遠(yuǎn)程操作控制、實時事故報警、數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析、運行安全保護(hù)、用電計量管理等監(jiān)控管理功能;提供遙測、遙信、遙調(diào)、遙控、遙視、遙播、遙訊、遙試“八遙操控”、事故報警、保護(hù)、定位和事故快速解決的手段，具有解決供電系統(tǒng)越級跳閘、電壓波動跳閘、漏電接地選線、突發(fā)停電事故恢復(fù)、負(fù)荷控制等電力運行難題的實用方案，系統(tǒng)的高精度計量監(jiān)測、專業(yè)圖表分析工具、錄波分析工具和智能專家系統(tǒng)，是加強供電管理、減少事故、降低損耗、節(jié)約電能、提高運行效率和管理水平的最新現(xiàn)代化工具，運用系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程操作控制和智能程控技術(shù)，實現(xiàn)煤礦供電系統(tǒng)和生產(chǎn)設(shè)備的全面自動化無人值守智能監(jiān)控管理。智能電力監(jiān)控系統(tǒng)建立在1000M冗余工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)、高速專用電力監(jiān)控現(xiàn)場總線、CAN/ＲS485工業(yè)現(xiàn)場總線、無線通信構(gòu)成的多層分布式煤礦寬帶工業(yè)網(wǎng)絡(luò)平臺上，配有各種電力監(jiān)控應(yīng)用軟件，是集監(jiān)控、顯示、保護(hù)、控制、采集等多種功能的監(jiān)控系統(tǒng)，根據(jù)需要可在不同網(wǎng)絡(luò)層接入不同通訊接口的各種監(jiān)控裝置和各種設(shè)備、環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，兼容各種接口設(shè)備。同時提供標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)接口，實現(xiàn)與礦井自動化信息平臺無縫連接，為信息平臺提供供電數(shù)據(jù)，實現(xiàn)一體化的全礦井安全生產(chǎn)監(jiān)控和自動化、信息化系統(tǒng)。系統(tǒng)將供電系統(tǒng)監(jiān)控、變電所環(huán)境監(jiān)控及IP電話、IP廣播、視頻等多源異質(zhì)數(shù)據(jù)有機融合，實現(xiàn)電力監(jiān)控、視頻、語音、廣播聯(lián)動，建立了一套綜合性多媒體數(shù)字化電力監(jiān)控管理系統(tǒng)，監(jiān)控的內(nèi)容和范圍更寬、更全面，使管理和操控人員在全面的多媒體信息化環(huán)境中身臨其境般的實現(xiàn)更加可靠的遠(yuǎn)程管理和操控。智能電力監(jiān)控系統(tǒng)采用系統(tǒng)控制技術(shù)、模糊邏輯控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)、專家控制、學(xué)習(xí)控制、分層遞階智能控制等智能控制理論和技術(shù)，將監(jiān)控從自動化程序控制升級到智能化管理控制，使電力控制和保護(hù)從單節(jié)點、單設(shè)備、單參數(shù)獨立控制擴展到系統(tǒng)整體相互協(xié)作的智能化系統(tǒng)控制，特別適應(yīng)煤礦電力系統(tǒng)復(fù)雜多變的工作條件和環(huán)境，能夠解決煤礦安全、生產(chǎn)和控制中現(xiàn)存的突發(fā)停電問題，監(jiān)控保護(hù)更加合理、全面、可靠、簡單，功能更強大。

3結(jié)語

隨著智能礦山的建設(shè)，煤礦對于變電站無人值守、智能保護(hù)供電監(jiān)控系統(tǒng)的需求越來越多，本文介紹了煤礦智能供電監(jiān)控系統(tǒng)的組成及其典型功能，為煤礦智能供電監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)和應(yīng)用提供借鑒。

參考文獻(xiàn):

［1］宋永寶，楊曉輝，金麗華.數(shù)字礦山統(tǒng)一數(shù)據(jù)平臺的實現(xiàn)［J］.煤礦安全，2014(7):94－96.

［2］楊培功，林宏志，宋永寶.基于統(tǒng)一數(shù)據(jù)平臺的三維管控系統(tǒng)在煤礦兩化融合中的應(yīng)用［J］.煤礦安全，2014(12):129－131.

［3］楊曉輝，楊斌，宋永寶.下一代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在煤礦通信系統(tǒng)中的應(yīng)用［J］.工礦自動化，2015(3):105－107.

［4］王興友，吳中偉，范勝祥，等.煤礦供電系統(tǒng)無人化建設(shè)技術(shù)研究與實踐［J］.煤炭科學(xué)技術(shù)，2018(S2):153－156.

作者:原紅飛 單位:潞安環(huán)能股份公司