关于煤矿供电系统发展分析

任圣明

摘要：煤矿供电系统智能控制是通过计算机控制，将供电系统各部分工作协调好，使整个供电系统达到效率最大化。煤矿供电智能控制系统主要由地表配电站自动保护系统、地下核心变电系统、地表变电站自动保护系统等部分组成，用以太网光纤作为通讯介质，极大程度地提高了通讯效率，优化了智能化供电系统的性能。基于此，本文就从智能化煤矿供电系统整体结构入手，对智能化煤矿供电系统的优化功能、煤矿供电系统的不足以及煤矿供电系统的节能技术措施进行具体分析。

关键词：煤矿；供电系统；发展分析

中图分类号：TD163文献标识码：A

1智能化煤矿供电系统整体结构

煤矿供电智能控制系统主要由两大部分组成：监测系统与供电控制系统。供电控制系统包括地表变电系统、地表配电系统、地下核心变电系统、移动变电系统及低压供电系统，其主要作用就是将总输电线路的电能通过各站点的变电与配电运送到煤矿当中，为煤矿持续供应电能[1]。监测系统在智能化供电系统当中比较常用，其主要由监测主站和多个监测分站组成，主要作用是对供电系统当中的数据进行监测，及时发现故障源头，采取应急保护措施，保护供电系统。煤矿供电监测系统结构示意图见图1。

图1煤矿供电监测系统结构示意图

2智能化煤矿供电系统的优化功能

2.1供电控制及监测保护功能

智能化煤矿供电系统是利用以太网光纤为通讯介质，当供电系统发生故障时，将供电系统各个部分中的信息通过光纤迅速传递到控制中心，快速判断故障发生的位置，然后自动将故障部位的开关切换到关闭位置，防止上级或下级的保护装置也随之触发。保护装置的动作触发不仅仅是受设定值的影响，而是取决于电路中的综合情况，避免因单方面的误操作而触发保护装置的情况，有效降低供电系统运行的风险，提高供电系统的运行效率[2]。

2.2供电质量控制功能

对智能化煤矿供电系统当中的高压站点的供电质量进行监测控制，主要监测项目有：实际线路电压与标准电压的差距、规定范围内的电压合格率、实际频率与标准设定频率的差距、规定范围内的频率合格率、谐波监测等。其中电压和频率的监测需测量多次，减小偶然性，而谐波的测量则需15次，保证测量结果的科学性和合理性。监测完成后的数据集中传输到中心控制室，中心控制室的计算机内配有强大的辅助分析系统，可对监测数据进行快速有效分析，使用分析系统可以很快得到供电质量监测结果及谐波分布情况，煤矿相关电力人员可根据监测结果采取针对性的解决对策，将供电质量问题予以解决[3]。

2.3自动化模拟保护功能

由于在煤矿采集时，情况复杂多变，人工控制已无法满足当前煤矿供电系统的需要，需加入自动化控制系统加以调控。自动化控制系统可通过系统自带的监测系统对煤矿中各电力设施进行监测，有异常状况可及时报警。另外，自动化控制系统还可模拟故障状态检测系统中各保护装置是否能正常发挥作用，还能判断技术参数设置的合理性。

2.4自动恢复功能

智能化煤矿供电系统具有备用电源，所以当电源发生故障时可迅速切换成备用电源继续供电。利用智能化配电技术可迅速将故障发生部位的开关闭合，将其从电路中暂时切除，并恢复整体供电，保证其它部位的正常运行；如果某段线路发生短路，系统会自动将该部分切除并快速计算最佳供电方案，节约时间，减轻工作人员的负担。

3煤矿供电系统面临的不足之处

3.1不合理地设计电源

国内的煤矿安全方面的法律业已清楚地要求了煤矿的生产能源，煤矿生产禁止应用相同企业生产的电源。然而，在煤矿的实际生产中，煤矿企业为了对成本进行有效地控制，为了短期的利益着想，从电线牵引当中将两条线分出，然而电源的源头来自相同的企业，如此的现象多出现在中小型的煤矿企业中。这种不合理组织电源的情况非常容易导致供电问题的出现，而持续断电会造成安全事故的发生。

3.2电气维护水平各不相同

在煤矿供电系统当中，通常存在过流保护、漏电保护、接地保护的电气保护。与之相对应的供电装置有移动变电站、高压开关柜等。这一系列体现保护功能的装置具备多样性的特点，然而在质量上并非理想化，中小煤矿企业往往应用不合格的产品，一部分可能是我国相关法律不允许应用的。实践表明，在应用不合格的产品难以体现保护的功能，以及会导致安全问题的出现，从而严重地制约到煤矿供电系统的稳定性和安全性，以及可能会极大地威胁到工作人员的人身安全。

4煤矿供电系统的节能技术措施

4.1供电系统的科学设计

结合矿井附近的电源现状，在实现电力与煤矿行业规范的基础上对煤矿电源线路的工作模式和供电电压进行科学的确定，以使损耗的电能降低；煤矿矿井和地面的高压适宜应用的电压为10kV。在相同负荷功率因数、线路长度、用电负荷、材料的现状下，相比较于6kV电压，10kV电压供电线路的电流要高很多，且可实现电能损耗的大大降低。因此，10kV电压供电的选用能大大地节省能源，从而实现理想的煤矿经济效益；为了使线网损失的电能降低，借助10kV电压向集中用电负荷的范围深入，能使配电半径缩短，结合地面布置的工业现场实际现状，科学选用变配电点，能联合建设容量较大的装置车间和辅助变电所，也就是实现建筑物建设面积、线损、配电线路长度、使用的供配电装置等的减少；对于二级及其以下供电的变电所，高压边的接线能借助线路变压器组进行，也就是使高压开关柜的使用量减少，从而实现建筑物建设面积的减少；针对短井筒斜井或立井开拓的矿井供电，能借助电力电缆从地面变电所10kV边向矿井变电所直接引送，从而实现矿井的供电。然而，针对采区和井下主变电所离地面主变电远的矿井或长井筒的平硐开拓矿井，敷设其电源线路能借助高压架空线路向采区变电所或矿井主变电所的正上地面输送，应用顺着钻眼敷设电力电缆向采区变电所或矿井主变电所输送的模式，进而使损失的电能降低和输送线路长度减小；由于煤矿供电安全的独特，其需要比较大的变压器容量，在设置露天坑排水泵供电变压器或二级和以下荷载配电变电所时，能应用相同容量的2台变压器交替工作，进而可以结合用电装置或季节的改变对电能荷载进行合理负担，最终节省变压器能耗。

4.2科学管理方法和现代化管理手段的应用

创建立足于网络技术、通信技术、计算机技术的管理信息系统，实时地向有关部门反馈煤矿一系列环节的市场现状、装置状态、实时工作情况、原料的消耗与库存等信息，进而方便领导及时进行决策，这样不但能实现物力和人力消耗的降低，而且方便煤矿的安全生产；提高电网的管理调度能力，对供电系统的经济调度方式进行科学组织，如电源线路跟2台配电变压器一起工作、单母线分段工作、小分段工作、单台自主工作等，进而使备用电源线路和配电变压器的工作消耗降低，最终确保煤矿供电系统故障的经济性；将电度计量表都安装在地面至少50kV的电气装置、大型固定电器装置、用户电源进线、矿井馈出线，方便计量考核用电，且结合相应奖惩机制实施严格管理；安装检测电能的系统，科学调度煤矿企业的电力，注重管理煤矿用电，搞好避峰填谷和峰谷分时的用电事项；注重供电元件和装置的监管、维修、检查，制定检修日志记录存档体系，及调整变压器零件为最为理想的状态，从而实现能耗的降低与功率的提升[5]。

结束语

智能化煤矿供电系统是未来煤矿供电系统的重要发展趋势之一，目前虽然已有部分煤矿已投入使用，但智能化程度还不够高，关键技术还不够成熟，要想达到真正的智能化，必须要加强计算机技术与煤矿实际供电情况的结合应用研究，实现全煤矿供电系统一体化，统一管理，提高煤矿供电系统的稳定性，为安全采煤提供基本保障。

参考文献：

[1]任凌杰.煤矿供电系统和电气设备的保护探析[J].机械管理开发，2016，31(09)：131-132+135.

[2]韩朝，侯西富.浅谈煤矿供电系统无功补偿优化方案[J].山东工业技术，2016(15)：52.

[3]李东海.煤矿供电系统设计技术要点探析[J].内蒙古煤炭经济，2016(13)：33-34.