煤矿供电系统无人化建设技术

文/赵富强

为有效提升煤矿供电系统的自动化和可靠性程度，推进我国智慧矿山建设，国家的有关部门已经在大力推进煤矿供电智能化系统建设，这能将我国智慧矿山的相关监控标准提升到一个新的高度。

1 现阶段我国煤矿供电系统的无人化建设现状

目前我国煤炭中井下的供电系统无人化建设，虽然取得了一定进展，但是距离国家对于此类项目的要求，仍然存在较大的差距，造成这种发展现状的原因主要有以下几点。

1.1 供电的监控系统使用频率较低

一般而言，在新开工建设的矿井中，只会对通讯功能进行基本要求，而且这种要求的标准也并不统一，并没有考虑到矿井上下供电系统之间的兼容性和煤矿供电智能化的建设趋势。在煤矿进行供电系统相关设备的招标过程中，一般会将自动化设备的招标与一次性断路器，也就是隔爆开关放在一起进行招标，而这种设备的厂家很多都不会生产相关的保护装置，一般会采取采用外购产品，这可能会造成每次招标中，中标的保护设备厂家各不相同，甚至在同一次招标过程中，中标的保护设备生产厂家也是各不相同，这可能会为后续的电力监控关系统整合工作带来一定的阻碍，而且即使采用不同厂家生产的保护装置均将其接入系统当中，也可能会由于规约不统一等原因，可能出现遥控信号返回速度慢、监控系统相关数据获取刷新周期比较长等多种问题，以上问题的存在都是造成监控系统使用效率不高的原因，监控系统如此，更谈不上对于防越级跳闸、监控系统的可视化功能以及智能化运维等其他更为高级系统功能的使用了。

1.2 我国煤炭行业使用的供电标准存在严重落后现象

过去我国的煤炭部门一直遵守国家或者电力部所颁布的供电标准，而在煤炭部门被撤销以后，我国缺失相关的供电设备统一标准。在2006年，国家电网将IEC61850这项标准成功引入，并且颁布了DL/T860这项针对变电站系统和通信网络的标准，而这套标准在我国电力系统中得到了广泛应用，有效地解决了由于保护设备厂家不同而造成的互换性和兼容性问题，但由于这项重要标准在现阶段的煤炭行业中知之甚少，使得很多煤炭设备的使用部门和相关采购部门都根本不了解装置高压保护，需要遵守国家相关的标准和规定，而且相关供货厂家也并不是国家电网所认可的供应商。由于以上诸多原因的存在，使得生产供电设备的厂家准入门槛被降低，生产的供电保护相关装置使用效果较差，质量较低，经常会在使用中出现不明原因的拒动和误动现象，这会严重降低煤炭供电系统安全运行的水平，增加了实施供电系统无人化的难度。

1.3 煤炭行业内诸多企业存在供电专业能力较低的情况

煤炭行业的供电系统，可以被划分为是电力系统的保护智能化。目前在研究供电系统自动化方面的人才很少，而且由于煤炭行业与其他相关行业和国家电网之间的交流不够畅通，使得煤炭行业中的企业对于目前供电系统的新技术、新标准和新的解决方案都知之甚少，这使得很多企业对于如何有效实施供电系统的无人化，采用哪种技术方面的路线，更是把握不清。以上这些因素使得国家电网电压在110kV级以下的变电站，均出现了无人值守的情况，现阶段能够真正实现供电的无人化标准，并可以安心撤人的矿井很少。

1.4 隔爆开关使用井下保护设备作为受控元件的弊端

在煤矿行业安全标志的相关管理标准中，规定了隔爆开关必须使用井下的保护设备作为受控元件，这也在一定程度上阻碍了新技术和新产品的应用。微机保护装置可以说是供电系统内的核心软件，现阶段在供电系统中使用的微机保护装置已经达到了IEC61850设备标准，也实现了不同微机保护装置生产厂家之间的互通、互联和互换，至已经开始逐步的推广引出端子和安装尺寸等标准化方面的工作。同时，由于煤矿的保护设备需要与隔爆开关共同进行招标，很多隔爆企业为了达到经济利润的最大化，会以低廉的价格向市场内的其他厂家，购买保护装置用于做安标认证，当煤矿公司对保护器的性能提出较高要求时，开关企业就会用不符合安标的具体规程或者说没有做过为理由，阻挠保护器的升级。标准化的深入发展使得井上保护已经开始具备选型意识，这使得在地面的供电有效性和可靠性都能得到大幅度的提升，而煤炭矿井下所采用的微机保护装置也应该打开相关的缺口，并且也应该朝标准化的方向前进。

2 建设煤矿供电系统无人化的有效策略

2.1 到行业内先进的企业中进行充分调研

建设煤矿行业供电系统的无人化是属于电力系统的保护自动化相关专业内容，从实现微机保护装置和无人化功能的可靠性能上来讲，国家电网公司及相关的合格供应商都具备比较显著的技术优势。煤矿企业如果想解决供电问题以及对本企业的远景产品规范化等实际问题，就需要对目前所采用的供应商进行专业能力的有效评估，评估标准可以从企业研发能力、企业规模、企业其他供货用户的使用情况、企业在行业内的专业定位等多方面，来审核供应商的资质。在这一过程中，煤矿企业可以将国家电网所采用的合格供应商作为评审的依据，在构建本公司的供电系统时可以引进国家电网得成熟技术和成熟标准，这样能够为本企业供电系统的建设和发展，提供具体化的依据。另外，只有采用合格的设备供应商，才能使煤矿企业真正使用上售后有保障、质量可靠的设备，并能够有效地解决新出现的供电问题。

2.2 正确选择供电系统无人化的技术路线

煤炭企业作为供电系统的无人化实施单位，却对无人化的具体技术路线并不明确，而陆续出台的相关标准又显得比较笼统，这使得企业在推进供电系统无人化的过程中，对采取哪种技术路线进行实施存在疑惑。由于智能分布式方案，不会受到系统运行方式变化的影响，而且可靠性高，后期维护比较简单，这是目前在出现越级跳闸问题时的最佳方案。煤炭的供电系统在井下运用的是电缆，而且由于现代化的矿井中已经都实现了机械化，这使得电缆负荷以及截面的增加，超过了20A的安标规定，因此需要在变电至站内设置补偿装备，来有效降低电流和电容，但这样也会使判别元件发生误动作，对于这个问题，可以采用首半波数据的零序功率方向来解决。

2.3 加强对相关专业人员的培训和管理

在煤炭企业对供电系统实行无人化管理之后，对原有的电话调度，人员值班等管理方式也需要进行调整，可以变为定期巡检和集中监控相结合的方式，这对运行人员自身的岗位技能提出了更高的要求。在实现系统无人化之后，相关运行人员需要在计算机上进行分、合闸的相关操作，还应该对监控系统内的事故信号和其他各项预告信号，进行及时地确认和处理。为了能够更好地展开定期巡检工作，煤炭企业应该在监控系统内开发一些能够监测状态的实用功能，做到有针对性、有目的的巡检，做好预防工作，以避免出现电路器的检修不到位、一次设备的绝缘下降等由于失灵造成的供电事故，有效提升供电系统的可靠性。供电公司可以挑选一些专业能力和学习能力相对来说较强的技术人员，并定期组织员工参加厂家和电业部门举办的培训，以满足供电系统的无人化要求。

3 结束语

综上所述，经过了几年的推广和试点工作，煤矿行业的供电系统实现无人化操作，已经不存在太多的技术障碍，但针对漏电选择性差和越级跳闸等课题，需要煤矿企业采取多样化方式进行有效解决，从而提高供电的可靠性。