翟廷军
北京天地华泰矿业管理股份有限公司 北京120000
摘要：当前，我国正处在经济的高速发展期，急需大量的矿产资源为我国的经济发展提供能源推动力，但是当前我国在进行矿产开采的过程中依然面临着不少的问题，其中，我国矿井地面供电系统偶尔会由于受到漏电等不稳定因素的影响，致使系统功能正常发挥受到影响，因此，对矿井地面供电自动化系统进行创造性革新以保障其工作稳定性就成为了亟待相关学者解决的重点问题。本文通过对相关文献进行查阅，对地面供电自动化系统结构、特点进行系统分析，结合软件设计需要遵循的几种原则，确定地面供电自动化系统的实现方式。希望本文能够为矿井供电工作提供一些理论参考。
关键词：矿井；采矿工程；地面供电；自动化系统
前言：随着时代的发展与科学技术的日益成熟，当前计算机、信息化、自动化等先进技术在我国几乎所有工作领域都发挥出了巨大的优势，其中，自动化技术在传统供电系统上的应用已经颇为成熟，能够较为明显的改善供电过程中的稳定性，为人们工作和生活提供稳定、充足的电能供应。供电自动化系统也可以应用在矿井中，但井内的环境与地质条件在一定程度上限制了供电自动化系统的发展。近些年来，相关技术与防爆开关已经被开发出来，在矿产开采领域应用供电自动化系统已经具备了实践层面的可行性，是矿产开采行业未来发展的主要趋势。
一、地面供电自动化系统结构
地面供电自动化系统结合了信息化技术、计算机通信技术而形成的一套兼具远程监测与操控功能的系统，具体而言，该系统按照所在位置的不同主要区分为两个主要模块，分别是地上部分和井下部分。其中，地面部分主要是变电所与集中控制中心，担负着整个系统的数据处理与远程操控任务，是重要的核心组成部分。井下结构是整个系统的真正主体，电力数据测量、电网调度部分、井下分站、等大量结构全部在井下，为了防止井下环境对该系统产生预期以外的影响，该系统的井下部分统统采用了高压防爆开关，井下部位的变电所也能够为整体电路提供必要的微机保护，能够预防线路短路、断路以及过载现象对设备产生影响，此外，还能够针对监控数据的分析结果，由操作人员对井下设备进行远程遥控。
二、地面供电自动化系统特点
（一）系统结构
地面供电自动化系统主要是有不同的各功能模块构成的，每一个模块都具备自身独特的功能与特点，具体来说，地面供电自动化系统的组成部分主要包括站控层、网络层和间隔层。
站控层是地面供电自动化系统的重要组成部分，主要指的是集中控制中心，在这个部分，操作人员能够对系统进行实时监控并获取到相关数据，随后，站控层能够通过对数据进行集中处理最终得出结论，为技术人员处理问题和解除故障提供良好支持。
网络层属于整个供电自动化系统的中间部位，肩负着信息传递的重要任务，其位置处在间隔层与站控层之间。具体来说，站控层会根据实际监测数据反馈处理信息，网络层的任务就是件这些反馈信息进行进一步的整合，最后传递到实际执行处理任务的间隔层中，因此，网络层在地面供电自动化系统中主要起到的就是信息枢纽的作用。
间隔层也是地面供电自动化系统的重要组成部分，在实践中通过对网络层所传递过来的反馈信息进行处理，最后完成相应的警报以及故障维修工作，在整套系统中充当执行者的角色。
（二）系统配置
系统结构属于自动化系统的大体框架，而系统配置才是具体的组成部分。具体来说，地面供电自动化系统的配置主要包括变电站、电流互感器、电压互感器、开关设备以及隔离开关。
变电站是整套系统中的中心枢纽，担负着电压转换的重任，变电站的主要工作设备是变压器，这也是变电站实现电压转换的必要装置，在实践中，变压器的种类可以分为三绕组、二绕组以及自耦变压器，其中，变压器的绕组能够决定电压和电流的具体数值，当绕组匝数越大时，系统的电压也就越高，同时电流的数值越小。
电流、电压互感器的工作原理相似性较强，都是在高电压设备与母线电压之间起到连接作用，其具体工作内容是调控整个线路的电流与电压，进而实现对设备的保护、在实践中，电压互感器的二次电压约100V，而电流传感器的二次电流强度为1A左右[1]。
开关设备是电路的主要控制组件，主要包括隔离开关、断路器等，这些组件能够针对中心系统反馈数据做出相应反映。其中，在供电系统正常工作的过程中，断路器应该呈开关关闭的状态。在供电系统出现故障之后，可以通过继电器的保护作用断开故障部位的电力连接。最后，开关设备还可以根据需求设置自动合闸，进而维持系统稳定性。
隔离开关是开关设备的一种，其重要性不可忽视，其主要作用就是通过将电压与设备之间进行隔离，进而确保检修过程的安全性。具体来说，隔离开关只能断开设备与电压之间的连接，无法断开断路电流，在工作中必须结合断路器才能最大程度保证能够检修过程的安全性。在停电情况发生时，相关单位应该及时将隔离开关拉开，随后，在送电之间也要将电压隔离，并合上断路器，通过这种方式有助于实现对设备的保护，能够最大程度减少由于电压、电流问题对设备造成的损害，也能保证技术人员的施工安全。
三、软件系统设计原则
软件系统的设计原则主要包括：（1）系统必须具备相应的自动化预警设备，确保无人情况下系统能够自发安全运行并对故障进行自我诊断与处理。（2）相关单位在进行软件设计的过程中应该充分结合自身企业工作特点，根据需求进行软件内容的设计。（3）软件系统应该能够完成对设备数据的集中收集与处理工作，并对数据进行独立保存，进而有效提升数据安全。（4）用户信息、数据绝对不能被泄露或者篡改。（5）数据的时效性与容量应该不断得到提升，以满足时代发展与不同群体的需求[2]。
四、地面供电自动化系统实现方式
（一）软件程序编写
系统软件的程序编写方式可以分为两种，包括汇编语言和高级语言，这两者各有其优势，其中通过汇编语言编写的软件程序能够保证系统监控的即时性，进而对问题进行针对性处理。而高级语言编写的软件能够增加系统在操作层面的便捷性，有利于客户使用以及个性化制定，此外，相关单位在实践中也可以根据需求的不同改变系统功能。
（二）主要功能
地面供电自动化系统能够实现对矿井地下部位电路进行实时监控与调整，在实践中根据组件的不同发挥以下几种功能：（1）数据采集模块。该部位能够及时对地下电路、设备情况进行数据收集并及时反馈到相应模组[3]。（2）监控模块。监控模块可以分为视频监控与数据监控，分别对接摄像头与数据采集模块，能够以直观的形式将内部情况呈现在技术人员眼前。（3）核心模块。该部位主要承担着SCADA平台、数据分析等功能，也是整个系统在无人状况下实现系统安全维护的重要保障。（4）智能报警模块。该模块能够通过对反馈数据进行相应，提醒技术人员故障发生情况，在实践中，相关单位也可以根据需求改变报警触发条件，避免无效警报降低工作效率。
结论：纵观全文，当前我国在矿井地埋按供电自动化系统建设过程中仍旧存在较多的不足，针对这种情况，相关单位应该积极学习相关科学技术，坚持自动预警、针对性强、数据安全、及时更新等原则进行相关软件设计工作，结合本文提出的理论知识，建立健全自身地面供电自动还系统，并在实践中不断吸取经验教训，相信在不就得将来，矿井电力供电不稳定的现状一定能够得到改善，我国采矿产业也将长期可持续发展。
参考文献：
[1] 赵骥. 地面供电自动化系统在矿井中的应用[J]. 石化技术, 2019, v.26(09):23+40.
[2] 赵骥. 地面供电自动化系统在矿井中的应用[J]. 石化技术, 2019(9).
[3] 张保龙. 煤矿地面供电综合自动化系统的设计分析[J]. 中国化工贸易, 2019, 011(011):200.
作者简介：姓名：翟廷军（1985.05--）；性别：男，民族：汉，籍贯：四川省广元市，学历：本科；现有职称：智能电气高级工程师；研究方向：智能电气。