龙煤集团双鸭山矿业有限责任公司双阳煤矿 黑龙江双鸭山 155137
摘要：随着我国经济在快速发展，社会在不断进步，为解决某矿供电系统存在的“短路越级、失压群跳、漏电误动拒动”等问题，实现井下变电所无人值守的目标，对某矿供电系统进行升级改造，采用KJ698煤矿无人值守智能供电监控系统，通过通讯信号传输，地面监测井下供电系统状态和运行情况，使供电系统智能化、可视化，减少故障和事故，确保供电系统安全稳定运行。
关键词：供电系统；无人值守；智能化
引言
当前很多煤矿已经进入到深部开采阶段，在深部开采中，不论是巷道还是工作面，整体埋深相对于先前有了较大的提升，这些场所需要的各种类型的设备也越来越多，特别是各种类型的电器设备在这些地区大量使用，低压供电范围也在不断的延伸，各种类型的高低压开关、变压器、磁力启动器等相互连接，构成了地下一个庞大的供配电系统。但是地下环境相对于地上有着较大的不同，阴冷潮湿的环境增加了供配电系统出现故障的概率，再加上井下瓦斯、煤尘等影响，增加了各类事故出现的概率，因此全面确保煤矿井下供配电系统运行的安全性非常必要，这就需要对供配电系统运行中出现的问题应当及时全面解决。因此，对煤矿井下供电系统存在的问题与解决对策进行分析有着较为重要的意义。
1矿井智能变电站网络架构分析
矿井智能供电系统整体可分为三部分，分别是站控层、间隔层和过程层，其网络结构可分为环网结构和星型结构，从整体构成上可分为区域集控中心和多个井上井下变电站。在整个智能供电系统中，各个变电站多采用星型网络结构，同时各变电站可以在脱离区域集控中心的同时独立完成数据收集和测算，从而实现有效的自我控制与自我保护。其中，井上智能变电站间隔层配设有测控保护装置、电能监测装置和电度计量装置等；井下智能变电站间隔层配设有集成保护测控装置，用于完成对供电参数的监测，并可对所收集数据予以分析后下达智能终端设备操控指令，实现安全作业。
2井下变电所无人化智能供电系统研究
2.1供电网络监控系统优化改造分析
整个智能监控系统包括高压开关综保系统、井下数据传输通讯系统、地面集控平台等。其中，高压开关综保系统的功能是对井下各用电分区网络进行全面保护，通过对实时采集的供电网络运行相关参数的分析研判，能够判定系统运行状态，一旦发现存在故障隐患，会立即发出保护动作信号；系统在接收到相关信息后会立即操控相应区域电网断电，确保将故障影响控制在最小范围。井下数据传输通讯系统的功能是实现井下各个保护装置与地面集控平台间的数据交换和传输，其采用的通讯方式为RS485总线通讯，各分站之间按照国际标准布设同类型数据转换接口，在确保数据传输高效的同时具备良好的抗干扰性。地面集控平台的功能是对井下各作业分站进行全面的监测，并将收集到的数据分析汇总后以图表的形式显示在监控界面，方便井上技术人员实时掌握井下各个分区电网运行情况；同时，集控平台还具备远程控制功能，允许作业人员对各监控分站进行远程操控。
2.2单相接地网络保护逻辑
鉴于井下供电多采用小电流接地系统，一旦发生单相接地故障，虽然系统能够维持故障状态1～2?h且不会对系统运行造成严重影响，但长时间处于故障状态仍然会对供电系统线路及设备产生不可逆损伤，特别是在井下恶劣的工作环境中，更可能对作业人员的生命健康造成威胁。这就需要智能供电系统能够对单相接地故障进行稳定、高效且有选择的针对性识别。借由网络保护技术，能够在一个智能隔爆开关中达成多信息融合的单相接地网络保护。单相接地保护由相同母线段上所有馈线智能隔爆开关和进线智能隔爆开关协同完成。
一旦煤矿井下出现单相接地故障，各个智能隔爆开关便可借由过程层网络同步分享所有支路模拟量和开关量故障信息，同时所有智能高爆开关具备独立的单相接地保护算法，能够单独完成所控制支路的故障判定，并决定是否需要进行动作跳闸，为整个系统的有效保护提供充分保障。
2.3可视化
无人化智能供电系统提高了对矿井所有供电设备和系统的监测，形成监测网络，扩大了监视范围，实现设备和系统运行实时监控监测和可视化，同时通过网络系统和地面服务器实现远程诊断和操作，是实现井下变电所无人值守的前提和技术保证。可视化主要表现在：①系统运行情况的可视化。在已有的监测电压、电流、功率以及开关位置上增加电动小车遥控、电力系统的谐波、电能质量、电度计量、负荷冲击记录、变电所温度、变电所感烟状态传感器等，实时监测系统异常情况，当系统运行出现异常时可及时掌握系统情况；②一次设备运行状态的可视化。主要包括分合闸动作时间、累积分断容量等，建立运行异常预警机制；③二次设备与网络设备状态的可视化。包括系统保护装置的自检状况、网络的负荷率和通讯状态以及交换机的运行情况等；④系统故障可视化。系统发生故障时，可将发生故障的时间、类型、故障值、录波波形等实时记录，检修人员可以调取完整的数据和记录，便于检修人员有针对性的及时解除故障；⑤强化设备的远程操作。在地面的电力系统监控室即能实现远程遥控井下开关、保护功能投退、调阅和修改定值、调整参数配置等功能。
2.4有效解决井下供电系统高压防爆开关故障
为有效提升煤矿高压系统线路运行的稳定性与安全性，全面保证高压防爆开关运行的质量和效率非常关键。煤矿企业在具体选择高压开关时，选择使用的开关所具备的断流容量，相对于变电所母线所具备的短路容量应当较高，对供电变压器采用分立的方式设置的，在变压器的高压侧腔体盖与低压侧腔体盖，技术人员均应当设置连锁开关，推动接点在高压开关监视回路中实现有效的串接，若在具体使用中出现了变压器高压侧与低压侧腔体盖开关及高压橡套电缆有断开的问题时，在供电线路的高压开关能够实现及时的跳闸，对整个线路实现较好的保护。此外，技术人员应当严格根据《煤矿安全规程》的要求，对高压线路中使用的高压防爆开关开展耐压试验，防止在高压线路运行的过程中出现击穿“放炮”的问题，减少线路出现短路的概率。同时，技术人员应加强对高压防爆开关运行的维护、检修及保养工作，特别是高压开关运行过程中负荷出现了变化之后，对高压开关的保护装置具体设置的参数应当进行重新的整定与计算，并按照要求进行定期的检修。
结语
目前，井下变电所无人值守改造已进入试运行阶段。该系统的应用，实现了地面对井下变电所“遥测、遥信、遥控、遥调”的功能。通过通讯信号传输，地面电力系统监控室值班人员即可实时监测并全面掌握井下供电系统状态和运行情况，发生故障后也可迅速找出原因并排除故障，实现井下供电系统故障地面可视化和远程操作解决故障问题。该系统目前运行效果良好，提高了发现和排除故障的效率，减少了大面积停电对生产产生的影响，大大提升了井下供电系统的安全保障能力。无人化智能供电系统实现了井下变电所无人值守，减少了井下作业人员，达到了减人增效的目标，符合现代化煤矿发展趋势，具有较高的应用价值和经济社会效益。
参考文献：
[1]星跃明，刘永亮.基于矿井开采的变电所无人值守监控系统分析[J].世界有色金属，2019（14）：273+275.
[2]武艳红.马兰矿井下无人值守变电所电力监控系统技术研究[J].现代矿业，2019（35）：158-160.
[3]王涛.煤矿越级跳闸危害与治理[J].河南科技，2014（10）：8-10.
[4]王相君.KJ698煤矿智能供电系统的应用[J].同煤科技，2016（3）：36-38.
[5]刘建.矿井自动化供电远程监测及控制系统的探讨[J].通讯世界，2013（14）：121-122.