煤矿供电网络安全监控系统的建立

郭 震

（山西新元煤炭有限公司， 山西 寿阳 045400）

引言

统计数据显示，在我国井工煤矿中，瓦斯爆炸及突出事故占到事故总数的四成以上，其造成的伤亡人数更是占到总数的五成以上。在这些瓦斯事故故中，机电事故是造成其发生的一个重要因素，统计表明，井下供电电路及电火花引起的瓦斯爆炸事故又占到了瓦斯爆炸事故总数的40%～45%。而如何保证煤矿供电网络的安全可靠运行，离不开可靠高效的监控保护系统[1-4]。本文即依据现代化煤矿的典型供电网络，基于IEC61850标准搭建起煤矿供电网络完全监控系统，为煤矿供电监控系统的形成提供理论指导

1 供电保护系统设计原理

基于IEC61850标准搭建起煤矿供电网络安全监控系统，旨在将煤矿井上变电所、井下中央变电所、采区变电所进行互联及信息共享，即实现供电网络内的新型IED设备均相互连通，为实现供电保护的全网信息交互及共享奠定基础[5-6]。

根据图1所示的供电保护系统架构原理图，该保护结构分为间隔层和过程层，根据煤矿井下供电系统的特点，充分借助供电网络中各继电器硬件设施，并使用高压隔爆开关进行供电系统的终端保护设施，并进行信息的采集、传递、判断及决策。即系统通过信息判断供电网络中的故障点，然后依据系统内置的专家系统进行决策处理，或通过现场人工操作或系统遥控的方式进行处理，并恢复供电。

2 系统故障诊断及排除技术

基于IEC61850标准搭建起煤矿供电网络安全监控系统，其自带的故障诊断功能是基于信息的采集、传递和分析判断，当系统在供电网络中发挥工作时，监控基站可接收到IED设备所传递来的信息，以此来分析电路和设备的工作状态。当存在故障时，专家系统就可以关联节点支路和故障矩阵，分析出故障点，并按照流程进行处理，其诊断流程如图2所示。系统正常运行状态时生成正常矩阵，当系统接收到开关开合、保护启动、电压异常等信息时，系统即对异常信息进行分类，生成故障矩阵，然后对正常矩阵和故障矩阵进行对比关联，得到故障整合矩阵，矩阵中的非零行即为故障发生的位置或元件位置[7]。

图1 供电保护系统架构原理图

图2 供电保护故障诊断流程

该系统在硬件方面采用了CPU并行技术，可以进行信息的快速传递及分析，并筛选有效信息，缩短反应及处理时间，软件方面设置电压阈值，分析电压所达到的数值，从而启动故障模式，判断故障区域，并进行故障决策处理，并全面监控每条监控线路所传递的信息。

3 系统功能特点及实践

1）适应现代化煤矿的供电系统特点，基于先进的IEC61850标准，能够实现实时、在线、全网络监控，并可进行自动决策处理，可为监控人员提供准确数据信息，方便掌握和处理，切实保障供电系统的安全运行。

2）具有精确的信息筛选、故障判断、故障定位功能，当供电系统发生故障时，如漏电、过负荷、接地失效、短路等，即可按照流程快速处理，并实施遥控或就地处理，进行迅速隔离与恢复。

3）系统具备强大的软硬件功能，可进行数据采集、处理、存储、生成曲线、报表，方便技术人员的日常管理，同时，且该系统完全按照工业级标准设计并生产，能够适应井下潮湿、粉尘等恶劣工作环境。

4）人工保护。人工保护功能的实现主要是基于PLC的信号接收、逻辑处理及控制动作，并可将故障情况显示在地面调度指挥中心的显示屏上，然后可由机台值班人员进行分析判断及操控处理。

5）该系统已在阳煤集团某矿进行了安装调试使用，并进行了工业试验，能够快速准确地处理漏电、过负荷、接地失效、短路等故障，防止越级跳闸、漏电、失爆等险情发生，提高了供电系统的安全性和可靠性。

4 结论

煤矿供电网络安全监控系统是矿井信息化建设及保障煤矿安全生产的重要技术手段，它改变了传统的被动保护与监管的管理方式，应用先进的保护系统对煤矿供电隐患进行监测预警及精确处理，为煤矿安全管理提供了第一手数据信息和决策依据，能够有效地为矿井安全生产提供保障。