煤矿地面35 kV变电所故障监控系统

韩超

（山西焦煤集团有限责任公司官地煤矿，山西太原030022）

1 煤矿地面35 kV变电所故障监控系统优势

煤矿的日常生产活动大多是在井下，但井下活动的正常开展离不开地面各种设施的配合，尤其是电力供应设施。煤矿地面35 kV变电所是大多数煤矿常用的电力装置之一，其相当于矿井的调度中心，涉及整个矿井的所有电力信息、信号信息、仪表信息、电度信息以及各种故障收集工作。由于矿井作业包括地面和井下两部分，且一般矿井井下的设计都十分复杂，因此需要设置大量的电缆将地面与井下各部分进行连接。同时将信息及时传送至相应的自动装置也需要耗费大量的电力资源，因此煤矿地面35 kV变电所对于矿井的正常运转具有重要作用，其安装过程和调试过程都需耗费大量的人力物力，工作量较大。通过上述分析可以发现，煤矿地面35 kV变电所工作量巨大，因此其相关设备往往会持续长时间运转。设备长时间持续运转首先会减短设备的使用寿命，其次会导致设备温度过高，如果出现设备局部通风情况不好的情况就很容易使设备绝缘体质量下降，最终导致设备短路、烧毁。煤矿作业的相应设备彼此联系，一旦某个环节出现问题都会影响其他环节正常作业。煤矿地面35 kV变电所设备烧毁会直接导致整个电力系统的跳闸事故，煤矿地面35 kV变电所故障会导致整个煤矿断电，这就意味着一旦出现故障很难进行信息的沟通，值班人员不能及时报告事故信息，维修人员不能及时到位从而错过最佳的营救带来更大的人员损失。

近年来，随着计算机技术、互联网技术以及电子通信技术的高速发展，促进了煤矿地面35 kV变电所故障监控系统的数字化与可视化，提高了监控系统地信息化程度。信息环境下煤矿地面35 kV变电所故障监控系统相较于传统的监控系统而言具有诸多优势：首先，计算机技术、互联网技术以及电子通信技术的高速发展使得信息传递更加迅速广泛，打破了传统的时间空间限制，提高了事故处理的实效性和时效性，有效地降低了事故的人力和财力损失；其次，信息技术的高速发展改变了传统的信息管理模式，原来的二次设备模式不再，使系统得到简化；再者，互联网系统的发展使得信息共享成为共享，信息共享完善了整个安全监测系统，从而使得相关部门可以有的放矢地对煤矿各部门和系统情况进行分析和了解，及时发现矿井可能存在的隐患，提高整个煤矿系统的安全性[1]。

2 煤矿地面35 kV变电所故障监控设备特性

1）应具备基本选择性，在煤矿地面35 kV变电所故障监控系统发生故障时，通过相关保护只将系统中发生故障的设备进行切除，系统中其他没有发生故障的设备可以正常运行，尽可能地减小停电所涉及的系统范围，降低整个煤矿系统的损失，提高系统运行的安全性，这就是煤矿地面35 kV变电所故障监控设备中保护装置的选择性。煤矿地面35 kV变电所故障监控设备中保护装置的选择性并不是随意设计，而是由专门的技术人员通过多次试验和计算，调试出正确的运行系统。

2）应具备快速性。所谓快速性就是煤矿地面35 kV变电所电力系统发生设备烧毁、设备短路等故障时，煤矿地面35 kV变电所故障监控设备能够迅速反应，并找出故障原因，及时进行补救，减小整个系统的损失[2]。首先，互联网系统的发展使得信息共享成为共享，信息共享完善了整个安全监测系统，使得相关部门可以有得放矢地对煤矿各个部门和系统的情况进行分析和了解，及时发现矿井可能存在的隐患，提前对设备可能出现的各种故障做好预案。只要系统出现故障，故障监控系统就可以根据以往收集的材料对故障进行准确的判断，比如短路的特点就是电流大、系统电压大幅下降。其次，快速性也是指煤矿地面35 kV变电所故障监控设备反应的及时性，即在故障发生后，在判断清楚故障原因之后迅速启动保护装置清除故障设备，减少设备的损坏、避免给用户带来损失。

3）应具备灵敏性，所谓灵敏性就是装置能够及时发现相关数据的异常，即保护设备对煤矿地面及井下各个被保护设备存在的不正常运行状态的感觉能力和反应能力。只有煤矿地面35 kV变电所故障监控设备的保护装置具有足够的灵敏性才能够把握故障处理的最佳时期。

4）煤矿地面35 kV变电所故障监控设备的基本要求就是避免越级跳闸。指煤矿地面35 kV变电所某一区所出现故障时，同一级兄弟保护装置未采取切除行动，而上一级保护装置采取跳闸的手段来保护。这种方式虽然也能起到故障防护作用，但会扩大煤矿的停电范围，从而造成不必要的资源浪费甚至导致其他事故的发生。因此，越级跳闸可以算作是煤矿地面35 kV变电所故障监控系统中危害最大、影响最广的责任事故。

3 煤矿地面35 kV变电所故障监控的关键技术

3.1 完善智能采集器的设计

计算机技术、互联网技术以及电子通信技术的高速发展大力促进了煤矿地面35 kV变电所故障监控系统的数字化、可视化，提高了监控系统地信息化程度。因此煤矿地面35 kV变电所故障监控的关键技术就是监控设备的智能化，具体而言就是紧跟潮流，完善智能采集器的设计[3]。这一关键技术要想取得好的效果首先要保证所选电流、电压能够满足智能化采集器的需要；其次要注意设备的安装，智能采集器设备的连线直接关系其运行效果，因此必须保证智能化采集设备所涉及的电路及整体控制执行机构彼此独立、互不影响，这是其设计的关键。

3.2 注重通信技术的利用

随着信息时代的到来，信息与物质、能源一起逐渐成为了影响社会发展的重要因素，因此必须重视信息在系统中发挥的作用，把握时机，注重通信技术的利用。煤矿地面35 kV变电所故障监控中的通信技术就是指煤矿系统中各计算机间的信息共享和数据交换技术，只有及时实现地面井下与井下各部分之间的信息交流，实时监控各部分的信号、电流、电压等情况才能够把握好故障处理的时机。这一技术的贯彻和落实要注重信息系统的研究和开发，要建立企业自己的信息系统，既保证信息的及时沟通又防止企业信息泄露。

3.3 通过各组成部分的双向通信功能实现信息的共享

煤矿地面35 kV变电所故障监控系统是由各个分站组成，各组成部分的主要功能就是通过彼此的双向通信实现信息的共享，从而提高煤矿生产的效率、保障生产的安全。截至目前，大多数煤矿地面35 kV变电所故障监控中采用单片机只有一个串行口，并不能实现双向沟通的目标。因此，这一技术的实施也离不开信息技术的提高和发展。必须加大资金投入引进新的双片机、培训专业人员努力提高企业计算机的运行率、提高监控系统各组成部分的工作质量，从而更好地实现整个系统的信息交流。

4 结语

在煤矿地面35 kV变电所故障监控系统建设过程中，煤矿电力部门必须建立一套完善的管理系统，从设备引进到人员管理，全方位地提高监控系统建设的信息化、数据化和智能化。紧跟时代潮流，把握发展时机，在新环境之下促进煤矿产业的健康发展。

[1]冉隆明，刘平，安文斗，等.太平煤矿矿井电网安全监控及故障诊断系统[Z].攀枝花煤业（集团）有限责任公司，2007.

[2]黄森，黄尔烈.煤矿地面35 kV变电所故障监控系统[J].煤矿机械，2015（9）：319-320；321.

[3]朱全印，高保卫.煤矿电网监测监控系统的设计和应用[J].中国煤炭，2009，35（9）：68-70.