煤矿供电技术与应用

煤矿供电技术与应用（通用9篇）

煤矿供电技术与应用 篇1

一、供电问题

煤矿供电系统包括电源、配电网络和用电设备。煤矿供电最主要的是确定电源点及变电所的运行设计。选定合理的供电电源, 是保证煤矿供电安全的基础。在实际工作中, 选择电源点时, 仅满足于就近解决的原则;在煤矿配电系统设计中, 煤矿变电所采用两台变压器“一用一备”的运行方式, 导致煤矿供电的安全性降低。由于电源点的选定和煤矿变电所运行方式决定着变压器台数和电气主接线方式, 影响到煤矿供电的安全性。

二、供电电源的确定

铁厂沟露天煤矿附近电源引自市供电公司铁厂沟35kv变电所, 该变电所距本矿约4.5km。变电所现为单回路, 单母线, 主变为二台, 容量为2×5000KVA, 主变负荷率约65%。35kv变电所的运行方式决定电源点能满足煤矿用电负荷, 但不能满足煤矿有两回路电源线路的供电要求。因为35kv变压器与另一主变压器采用并列运行方式, 其二次侧只能为单母线运行。只有电源变电所两段母线分列运行时, 接于两段母线的馈电线路才能构成两回路电源, 这是由一个电源变电所引出两回电源的必要条件。可见, 电源变电所的运行方式, 也影响到煤矿供电电源点的确定。

根据电源现状及现场调研情况, 设计认为铁厂沟变电所电源稳定可靠。建议建设单位与市煤炭主管部门及市供电公司协商, 市供电公司根据市煤矿发展要求, 将此变电所改建成双回路, 主结线为单母线分段。经改造后的铁厂沟变电所电源一回路引自市220kv中心变电站, 另一回路引自市旭日110kv变电所。

三、煤矿变电所的运行

随着煤矿工业现代化的发展, 煤矿机械化、造化程度的不断提高, 煤矿负荷增加引起了煤矿变电所的容量增大。煤矿变电所的电源电压常采用35kv或110kv。

市220kv中心变电站:距铁厂沟35kv变电所约16km, 是铁厂沟变电所的供电电源, 该变电站电源引自北疆220kv电网。

市旭日110kv变电所:距铁厂沟35kv变电所约6km, 是一新建变电所, 该变电所电源亦引自北疆电网。

中央变电所内设BGP49型高压隔爆馈电开关6台, KS9型矿用变压器3台, BKD2型隔爆真空馈电开关3台, DW80型隔爆馈电开关3台, QJR4型隔爆软起动器3台, QC83型隔爆磁力起动器2台, BBZ型照明信号综合装置1台。

铁厂沟35kv变电所距本矿约4.5km, 现有10kv出线间隔6个。其中两条出线为沙一、沙二线供该矿。

本矿改扩建后规模为9万吨/年, 根据附近电源及本矿用电负荷设计在矿井工业场地建一座10/0.4kv变电所, 可满足矿井用电的需求。

矿井地面变电所建在距井口约80m处, 位于负荷中心。变电所高压母线的接线方式为单母线分段式。

为确保煤矿供电设计的安全性, 采用双电源双回线路供电。要满足这个条件, 作为矿井配电网络的煤矿变电所只能采用分列运行这一种方式, 才能实现二次母线为分列运行母线, 接于两段母线的煤矿一级负荷才会有两个供电电源, 也才能做到一级负荷的两回电源线路一回路运行另一回路带电备用。

四、主变压器台数的选择

煤矿供电负荷中, 主要为一、二级负荷。煤矿变电所一回路处理故障, 另一回路负担煤矿全部负荷。煤矿变电所主变压器容量不单满足煤矿全部负荷的需要, 而且运行方式也要满足一级负荷对双电源的要求。因此, 本矿采用主变为二台, 容量为2×5000KVA, 主变负荷率约65%。

五、煤矿供配电系统

地面配电系统:地面变电所设高、低压配电室及变压器室。高压配电室内设GG1A (FⅡ) Z型高压开关柜11台, 低压配电室内设GGD1型低压配电柜7台, 预留1台低压配电柜的位置, 地面主变压器为S9—400/10-10/0.4kv型2台, 设于室外, 用栅栏围住即可。

井下供配电系统:井下用电采用由地面变电所以10kv高压直接向井下中央变电所供电。中央变电所设在井底车场附近, 与水泵房相邻。

根据负荷统计, 井下最大负荷为Pmax=245.7KW, 计算电流Im=18.7A, 选用下井电缆型号为:MYJV22-6/10, 3×25mm2二根, 一回路工作, 另一回路备用, 长度为2×850m。

该矿井为高瓦斯矿, 在中央变电所总进线开关内设有选择性检漏保护装置。井底车场附近及采煤工作面用电由设在中央变电所的KS9—315/10—10/0.69kv型矿用变压器供给, 电压等级为660v。掘进工作面用电由在中央变电所专设的1台KS9—50/10—10/0.69kv型矿用变压器供给, 电压等级为660v。

井下接地:在井下水泵房水仓内设两块1000×750×5mm的镀锌钢板作为主接地极。各配电点均设辅助或局部接地极。所有用电设备的外壳及保护装置 (包括电缆的铠装及接地芯线) 和局部接地装置都要同主接地装置相连, 形成一个完整的接地网, 接地网上任一保护接地点的接地电阻不得超过2Ω。

结束语

煤矿供电的研究在对所选电源的可靠性论证时, 除了注意电源容量和环境距离外, 还应注意电源变电所的运行方式。煤矿变电所是联系电源与用电设备的环节。属于煤矿供电的配电网络, 可看作是煤矿负荷的电源。煤矿供电最重要的一点是应该满足一级负载对两个电源的供电要求, 因此, 煤矿变电所只能采用分列式运行方式。只有考虑到以上几个方面, 才能保证煤矿供电安全及设备的正常运行。

参考文献

[1].陈旭昌.《煤矿井下供电安全监测站的开发与应用》《煤矿安全》2007.

[2].慕庆国, 王端武.《现代煤矿安全监察体系概论》《中国劳动社会保障出版社》《安全科学与工程出版中心》2006.9.

[3].樊玉平, 陈唯建, 郑玉平.《KDJ-127 (36) /25型采区供电安全监测站的研制》《煤炭科技技术》2006.《煤矿井下供电安全监测站的开发与应用》.

煤矿供电技术与应用 篇2

关键词：煤矿；供电设备；电气保护技术

中图分类号： X752 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）16-186-2

1 煤矿电气设备与供电系统保护概述

1.1 降低电火灾发生概率

在煤矿作业时，工作人员应具有较高的安全意识，在发现供电线路以及电气设备发生相间短路隐患时，应及时通知维护人员进行检修，因为如果电气设备运行时间过长，会导致载流导体的温度急速升高，容易引起火灾。在井下潮湿的环境中，电气设备会涂抹一层绝缘油，这会吸收设备上的水分，从而导致绝缘设备的性能大大降低，使绝缘油燃烧或者分解出易燃易爆的气体，从而引起爆炸。

1.2 降低漏电事故发生率

在井下作业时，一般周围环境的湿度会达到95%以上，在这种情况下，电气设备很容易发生漏电现象。在有的地区，矿井下采用的多是低压电缆，线路经常会被岩石或者煤块砸坏，发生漏电的几率大大增加了。

漏电故障在煤矿行业比较常见，其引发的事故会造成严重的人员伤亡，为了解决这一问题，相关单位应选择适合的电气设备，还要做好接地保护工作，在电气设备上安装漏电保护装置，并利用监测设备对线路的损耗问题进行实时监控，当发现线路或者设备出现被挤压或者被浸泡等问题时，要及时采取有效措施进行防范。

1.3 降低发生过流的概率

在电气设备发生过载运行问题时，工作人员需要做好过载保护工作，当一些大功率的电气设备运行的电流超过额定电流后，会引起设备过载等问题。当实际电流超过额定电流的1.5倍时，会引起较大的安全事故。当电气设备或供电线路遭受到损坏或接线错误时就会产生短路现象，短路时所发生的瞬时故障电流可以达到额定电流的十几到几十倍，损坏电气设备或配电线路，甚至引起火灾。因此，短路保护的动作时间要短，设定动作值较大，所以在短期内应切断电源。

2 煤矿供电设备安全防护要求

2.1 可靠性

在生产过程中，供电设备能够保证持续供电即为供电设备的可靠性，从而避免由于断电或者其他用电问题造成安全事故。为了充分保证煤矿供电设备的正常运行，通常供电方式采用的是双电源，这样能够对人员的安全提供保障。采用双电源也就是为正常供电多提供了一重保证，一旦其中一个电源出现了故障那么另一个电源会立刻运行保证电力设备的正常运行，保证煤矿工作的顺利实施。

2.2 安全性

由于煤矿开采工作有着极为恶劣和复杂的工作环境，所以这些都对供电作业提出了严格的要求，一旦出现问题就会发生触电、设备方面的重大安全事故。为了充分保证供电，需要严格制定安全管理制度，在井下作业中，非工作人员严禁入内，避免不规范操作导致供电安全事故的出现。煤矿井下作业有着十分复杂的电路，为了保证电气设备安全运行可以设置多条回路，保证回路的安全供电。煤矿开采中可能会出现电火花，这可能引带爆炸，所以需要做好电火花预防，严格遵守供电安全，避免发生重大事故。

2.3 额定电压保护

在各个行业中已经开始有多种供电设备应用到煤矿开采中，有的设备需要较低的额定电压，但是有的设备却需要较高的电压，如果没有明确地标识那么就会出现供电电压措施，不但可能毁坏设备，还可能造成重大安全事故。所以，在实际生产过程中，应当准确、清晰地标识设备的额定电压，保证供电的合理性。

2.4 接地保护

触电是电气设备中最为常见的一种事故，如果设备绝缘性保护出现了破损那么就容易发生漏电触电事故。供电设备进行了接地保护能够为设备提供安全防护，一旦出现了漏电情况能够通过接地装置分流，避免电流作用对人体或者设备产生严重的影响和伤害。在进行日常检修和停电作业中，需要设立明确的标识牌，根据相关的操作流程和工艺进行合理的施工，避免不专业行为造成供电设备和人员的安全事故。应当由专门的人员负责专门的设备或者区域。

3 煤矿供电设备的电气保护技术

3.1 煤矿高压供电设备的电气保护

地面变电所和煤矿井下中央变电的开关需要做好电气保护，通常可以采用继电保护装置，在专门设置的保护装置屏中或者继电器室内安装继电保护装置。目前电磁感应式装置是当前煤矿高压供电设备继电保护中最为常用的方式。煤矿开采工作中所用到的设备电气保护通常采用的是高压保护，保护器结构比价简单，但是有着强大的功能，现代化电气保护也引进了计算机等信息技术，在井下生产中通过危机程序控制保护器来提升井下生产的安全性能。

3.2 煤矿低压供电设备的电气保护

通常会以插件的形式在煤矿井下低压供电设备的开关设置内部安装电气保护装置，通过主回路电气和开关内电气保护装置之间的配合来实现保护供电设备的操作。DZZB综合保护器、ABD8电机综合保护器等都是目前煤矿井下抵押供电设备中常用的电气保护装置。

3.3 变电站自动化系统中的电气保护

当前我国社会经济不断进步，供电工程中设备自动化技术程度不断增大。现如今，在煤矿作业中变电站系统中自动化技术应用较为广泛，常常会用到微机保护，微机保护装置较为常用的类型主要包含：SEL—321、SEL—279及ALPS保护装置。此外，德国7SA531类型的微机装置，还有我国的DVP—600型装置等等应用也比较广泛。总之，这些装置在供电工程变电站运行过程中起到了非常重要的保护作用。

3.4 高、低压漏电保护装置

目前，我国的煤矿供电设备的漏电保护装置包括高压漏电保护装置以及低压漏电保护装置两种情况。国内研发的高压漏电保护装置类型囊括以下几种：补偿电流型、电流方向型、功率方向型等，功率方向型漏电保护装置在实际的应用中使用最为广泛。以BLX—3装置为高压漏电保护装置的代表，其安装在地面之上，设备通过16路单片微机进行集中选线，该技能在不接地的情况下方能使用，还能够利用消弧线、纯高阻等多种方式进行接地。煤矿工程中，矿用隔爆型的低压漏电保护装置应用较为常见，此种漏电保护装置是我国自主研发的，由此也可以体现出在研制煤矿供电设备低压漏电保护装置技术方面，我国具有领先性。

3.5 对新型矿用电气保护装置的建议

我国《煤矿安全规程》中对新型矿用电气保护装置明确规定，其装置除了具备良好的保护功能之外，还必须具备检测电度、电流、电压、功率等电力参数等多方面的功能，与此同时，通讯接口也要相匹配，对于开关设备的控制可以通过通讯接口来实现，只有具备相应的通讯接口设备，才可以确保煤矿供电设备的正常稳定的运行，促进煤矿的安全生产工作。

在煤矿工作中，井下空间有限，还要做好相应的防爆措施，可是变电站自动化系统的开关设备种类比较繁多，结构也较为复杂，所以说针对煤矿的施工环境来说，井下供电设备的保护装置要符合具体的工作空间环境，需具备体积小，性和性能还要高的特点，电气设备的接口要符合国家的有关要求，力争做到安全、灵活并且操作简单维修方便，只有如此，才可以保障煤矿井下供电设备的安全稳定的运行。

4 结束语

新时期，在煤矿生产中日益繁多的先进设备不断的应用于其中，从很大程度上，对煤矿的快速发展起到了很大的促进作用。煤矿供电质量的好坏直接影响着矿产企业的安全，而且在电力生产期间也有着很大的危险，所以说，在煤矿的生产管理中，对于供电的管理也是非常重要，不容忽视的。

参 考 文 献

[1] 贾边成.基于煤矿供电设备中电气保护的探究[J].山东煤炭科技，2015，01：144-145.

[2] 刘会军.煤矿供电保护系统技术的改造研究[J].中国高新技术企业，2015，24：152-154.

[3] 王丽娟.煤矿供电设备电气保护技术的探讨[J].江西煤炭科技，2015，03：113-114.

煤矿供电技术与应用 篇3

煤矿地面供电线路中相当一部分为架空线路, 尤其是煤矿高压供电线路。因此能否保证煤矿高压供电线路安全运行直接关系到矿井安全生产。目前煤矿企业中大型供电设备如主通风机、主副提升机和压风机等, 均采用高压供电, 且均为矿井一级负荷, 必须保证其供电线路的安全可靠性。本文将对煤矿高压架空供电线路常见故障进行分析, 重点介绍架空供电线路断线故障判断方法及防范措施。

1 架空供电线路常见故障类型

1.1 短路[1]

所谓供电线路的短路故障就是线路中电位不相同的2个点通过导电体连接起来, 或由于雷击等原因相间绝缘层被击穿, 造成供电线路不能正常工作的故障。供电线路短路故障可分为金属性短路和非金属性短路、单相短路和多相短路。a) 相间短路。相间短路又分为两相相间短路和三相相间短路。是由不同相线之间直接相互连接而造成的短路故障;b) 金属性短路和非金属性短路。不同电位的两相通过可导电金属互相连接, 形成短路即称为金属性短路。当发生金属性短路时, 短路点电阻很小甚至可近似为0Ω, 形成很大短路电流, 危害很大。如果上述两点不是通过金属导线直接相连而是经过一定电阻连接到一起, 则成为非金属性短路。相比金属性短路, 非金属性短路的短路点电阻较大, 短路电流较小, 但持续时间可能较长, 在某些情况下, 危害程度不低于金属性短路。

1.2 断路[2,3]

架空供电线路的断路故障也可叫做回路不通。当供电线路发生断路故障时可引起线路过电压, 在断路点产生的电弧会引起火灾甚至爆炸事故的发生。a) 断路点电弧故障。当供电线路发生断线故障时, 尤其是那些似断非断的地方会产生很大强度的电弧, 导致断路点温度急剧上升, 以致造成火灾, 影响矿井安全生产;b) 三相电路中的断路故障。当三相供电线路中一相发生断路故障时, 将会使电动机因缺相运行而被烧坏或绝缘水平降低, 对企业造成一定程度经济损失。

1.3 单相接地

煤矿企业环境相对复杂, 很容易发生单相接地故障, 不但影响矿井正常供电还可能产生过电压, 烧毁在用机电设备, 甚至会引起供电线路相间短路, 使事故进一步扩大。

2 架空供电线路断线故障判断方法及防范措施

2.1 故障现象

东峰煤矿主通风机为6 k V高压电动机, 地面变电站至主通风机房采用6 k V线路供电, 供电线路建设于1995年, 其中架空线路1 300 m (线径35 mm2) , 电缆引下线350 m。2014年9月, 主通风在运行过程中出现地面变电站内主通风机供电线路开关柜断路器电流速断跳闸, 矿井主通风机停运。经切换备用线路及备用主通风机后, 主通风机起动、运行正常。

2.2 故障判断

a) 主通风机开关柜断路器出现电流速断现象, 初步判断为电动机短路或断相运行, 备用主通风机恢复正常运行后, 立即安排机电检修人员进行巡查线路, 沿线路走廊人工观察线路悬垂及断线, 用望远镜观察线杆上绝缘子及导线连接情况, 未见异常;b) 巡查线路的同时对故障主通风机供电设备进行检查, 拆除电动机与供电电缆的连接, 电机绕组相间连通 (电动机为星型连接, 接线盒引出3个接线柱) , 电机绕组对地绝缘摇表测量为0Ω, 用500型指针表×1 k挡和×10k挡测量约85 kΩ;测量风机起动柜至电机连接电缆绝缘约170 MΩ;检查风机起动柜, 主回路无明显发热、烧弧痕迹, 试送电不带负荷起动, 用验电笔测量三相电压均有显示;c) 经了解故障主通风机1周前才投运, 投运时测量电动机绕组对地绝缘和现测量值一致 (用500型指针表×1 k挡和×10 k挡测量约85kΩ) , 考虑到风机上周投运后运行正常, 三相电流值与平时运行值无明显变化, 暂不考虑风机电动机烧毁;d) 重新检查地面变电站至主通风机房供电线路完好情况, 拉开线路两侧隔离, 测得三相线缆对地绝缘均正常, 在地面变电站将电缆头挂接1组接地线, 在风机房电缆端测量线相间电阻, A、B间有电阻值, A、C及B、C间均为∞, 判断线路有断线现象。拆除电缆头接地线, 在电缆一端送入AC 380 V交流电源, 将额定电压为AC 220 V、额定功率200 W的灯泡串联后, 在电缆另一头试验, A、B间能发光, A、C及B、C间均不能发光, 确认C相断路。进一步灯杆试验, 系架空线路中相断线, 最后查明架空线路中段8号耐张杆导线中相两侧引 (过) 线在建设时, 中间有接头, 接头绑线过短, 经长时间腐蚀和接触不良扑火造成接头表面接触, 实际不导电现象。由于现场固定完好, 巡检时也无法发现。经现场检修, 将8号耐张杆导线中相两侧引 (过) 线重新制作后, 线路恢复正常。

为保证矿井主通风机及供电线路完好性, 及时用修复线路供原故障主通风机进行起动试验, 主通风机能正常运行。在进一步对主通风机的检查中, 发现电动机绕组对地绝缘电阻低的原因是矿用对旋轴流风机的电动机在风机内部, 电动机与风机外壳间有风道, 电动机需用引线从电动机本体上接线盒引至风机外壳上防爆接线盒, 此段线缆与矿井内潮湿空气接触, 导致引线与风机外壳上接线盒的绝缘套受潮, 使测量电动机绕组对地绝缘时绝缘值下降。公司经更换接线盒绝缘套, 排除了这一隐患。

2.3 防范措施[4]

a) 对于运行时间较长的铝绞架空线路, 应充分重视其表面腐蚀、氧化造成线路接头接触现象, 必要时对线路进行夜间巡检, 及时发现线路接触不良现象;b) 在日常巡视要提高检修人员技术素质和责任心, 对于8a以上架空线路, 必须定期登杆检查, 及时处理架空线路中的磨损、断股现象, 对于重点线路要重新制作全部接头;c) 设备选型要坚持技术进步、安全可靠的原则, 实现设备免维护和少维护, 导线优先选用耐气候型架空绝缘导线;d) 加强架空线路巡视检查工作, 进一步落实运行维护人员的岗位责任制和考核机制, 把责任风险与运行维护人员的收入紧密联系在一起, 确保维修人员对线路认真细致地巡视, 保证巡视质量。

3 结语

架空送电线路在运行中不但要承受机械负荷和电气负荷, 而且还要在大自然中经受风吹、雨淋、日晒及其它各种因素影响。因此, 线路设备各部件的机械强度和电气强度会逐渐降低, 以至老化变形而损坏。线路构件和部件经长期运行, 其性能将低于原设计的技术性能标准。这无疑会威胁线路安全运行, 如不及时处理, 将会造成线路跳闸停电事故[5]。

为提高线路健康水平, 达到线路安全运行目的, 以保证对社会安全供电, 要经常对线路进行维护和检修, 及时发现、处理线路存在的缺陷和威胁线路安全运行的薄弱环节, 预防事故发生。

参考文献

[1]于金海, 李顺达.现代煤矿电工常用技术手册[M].北京:当代中国音像出版社, 2005.

[2]张殿生.电力工程高压送电线路设计手册[M].北京:水力电力出版社出版社, 1989.

[3]应伟国.架空线路状态运行检修技术问答[M].北京:中国电力出版社, 2009.

[4]曾绍桂.输配电线路运行和检修[M].北京:中国电力出版社, 2008.

煤矿供电技术与应用 篇4

【关键词】煤矿；井下采区供电；节能经济

为提高井下供电系统供电安全性和可靠性，在提高井下技术人员运行维护水平的同时，设计出一个系统完善、清晰明了、可靠经济的设计方案，对提高井下供电质量、供电可靠性和供电安全性，就显得非常有工程实践应用研究意义[1]。

1、采区供电系统设计步骤

为了设计出技术上可行、经济上优越的井下采取供电系统方案，可以参照以下步骤进行采取供电系统设计。首先，在进行设计前，应对整个采区用电负荷的所有情况进行全面系统的了解和归纳总结，做出采区用电设备的平面布置图和负荷统计表。其次，根据采区工作面用电设备的平面分布情况及相互间的用电关系（包括电压等级、保护等级、容量等）进行对应分类分组，并根据采取分组情况设立负荷集中配电点，当采取作业面上存在功率较大、供电距离较远、以及保护等级较高的用电负荷时，应采用双干线电缆进行独立供电或采用井下防爆式移动变电站对这些特殊大功率负荷进行独立供电。第三，因采区工作面上存在经常移动或者运行过程中会由于电缆悬挂形成弯曲的用电设备时，采用带铠装保护电缆设计长度应满足用电设备最大供电距离要求；采用橡套电缆时其设计长度应比用电设备最大供电距离增加约10%，以避免在橡套电缆受温度影响出现收缩而达不到用电设备用电需求。第四，对于产量较大煤矿井下综采工作面进行供电设计时，需要采用双回路高压电源进线及两台或两台以上的移动变电站进行供电设计，并分别在移动变电站高、低压侧设联络开关，以提高井下采取供电系统供电可靠性，确保工作面生产用电正常供应。

2、采区供电中存在的问题

井下供电系统电压波动较为严重，设备起动与工作面供电可靠性间存在明显矛盾问题。另外，大量以电力电子为核心的非线性电力负荷的采煤机械设备在井下供电系统中的应用，其运行过程中产生的大量谐波分量，直接影响到影响整个井下采取供电系统的供电质量和供电可靠性。井下供电系统原有规划设计，由于没有充分考虑煤矿井下生产量的扩大问题，其所选配电变压器容量不能完全满足不断增加的电机拖动系统所需起动容量，造成电机拖动系统不能正常起动，或起动时间较长，不仅影响整个供电系统供电可靠性，同时还会增加电机起动冲击破坏危害[2]。

3、采区供电设计技术措施

3.1 需用系数求配电变压器容量

应将变压器所供的井下所有用点负荷的额定功率全部累加起来求出∑Pe后，在对∑Pe乘上一个需用系数Kx，这样就可以合理计算出配电变压器的计算功率，即∑Pe.Kx，在除以井下供电系统的功率因素值，就可以得到配电变压器的容量。通过需用系数求出的配电变压器容量可以有效提高整个井下采取供电系统供电经济性，避免盲目采用额定功率总和进行配电变压器容量选择，造成配电变压器长期运行在低效工况区，造成大量的电能损耗。在实际井下采取供电系统设计时，配电变压器的需用系数取值在0.37～0.6范围是比较切合实际供电需求的取值范围。

3.2 尽量提高井下供电系统电压进行设计

为了确保井下采取电气设备能够正常高效稳定运行，按照电业规程规定要求，动力线路在正常情况下其电压变动不允许超过±5%，也就是说在进行井下供电电缆线路设计时，660V供电系统其正常允许时最大电压损失大约为63V，而380V供电系统电压损失为39V。为了解决电压损失与供电可靠性间的矛盾，确保井下采取供电系统具有较高供电质量和供电可靠性，其电缆截面设计选型时往往偏大，这势必会增加供电系统成本。而在设计过程中，采用660V甚至kV级电压进行井下供电系统设计时，不仅可以提高供电可靠性和供电电能质量水平，同时还可以降低供电电流，减少供电线路损失。将井下供电系统供电电压由380V提高到660V后，其点压损失值约占总值的9.54%，而在380V供电系统中其电压损失值占总值的10.26%，这样提高供电电压等级后，供电线路的电压损失可以有效降低，供电质量得到有效提高，同时供电线路的电能传输效率也得到很大增大。

3.3 电缆截面及型号的设计

在煤矿井下供电系统设计时，其电缆截面及型号选型设计通常包括按电压损失进行选型设计、按经济电流密度进行选型设计、按照长期运行电流进行选型设计、按照短路热稳定条件进行选型设计、以及按照机械强度进行选型设计等多种方法。而煤矿井下用电设备的供电电缆大多为动力电缆，其在进行选型设计时，推荐采用按照允许电压损失来进行电缆截面和型号选型设计，然后再按照长期运行电流和电机起动条件要求进行验算，以确保供电电缆正常稳定、节能经济的供电运行。

3.4 电机拖动系统控制方案设计

对于功率相对较小且在运行过程中对供电系统冲击不大的机电设备，其应采取直接起动方式，不仅可以确保供电可靠性，同时可以简化电机控制系统，便于进行日常检修维护。如工作面前部的输送机功率大多在几百kW左右，这样就可以采取带延时直接起动方式，其在起动过程中无需特殊控制保护装置，同时具有操作简单经济实用等优点。在煤矿井下采取供电系统中大多数功率不大的异步电动机通常采用延时直接起动方式。对于功率较大能够空载起动且对起动转矩没有特殊要求的电动机，可以采用降压起动方式（包括软啟动器、变频调速等）。对于功率较大、负荷集中、且必须重载起动的电机拖动系统，应采取提高电压等级（如3300V供电线路进行直接）或变极调速进行供电系统设计。如井下采取作业面后部的刮板输送机，应采用3300V高电压进行直接供电起动。

4、结束语

综上所述，在进行煤矿井下供电系统设计过程中，需要根据采区作业面实际用电情况，综合考虑需用系数、配电变压器容量、供电电压等级、电缆经济截面、以及电冬季起动方式等多方面因素，进行科学合理、系统完善、节能经济的设计，以保证井下采区煤炭生产安全可靠、节能经济的高效稳定进行。

参考文献

[1]李树伟.矿山供电[M].北京:中国矿业大学出版社,2006.

[2]刘兵.矿山供电[M].徐州:中国矿业大学出版社,2004.

煤矿供电技术与应用 篇5

新峪矿建于20世纪60年代, 随着矿井开采的延伸, 井下供电网络越来越复杂, 目前的“五采”“六采”两个主力采区均为多级串联供电方式。由于供电级数多、供电线路短, 传统的电流保护难以满足选择性和灵敏性的配合要求, 在井下供电系统发生短路故障时, 出现越级跳闸现象, 造成大面积停电, 且不能迅速判明故障位置, 延误送电时间, 直接影响井下安全生产。

为解决多级供电网络的越级跳闸问题, 除加强技术管理、提高设备可靠性外, 研究应用有效的继电保护选择性配合技术才是治本之策。

1 多级供电网络出现越级跳闸的原因

矿井电网出现越级跳闸的原因有很多[1,2], 排除其他因素, 矿井多级供电网络缺乏有效的保护配合方法是重要原因之一。

传统保护采用阶段式电流保护方法[3], 即通过电流和时限定值的配合实现保护的选择性。通常采用三段式电流保护, 即第Ⅰ段为无时限电流速断保护, 为满足选择性, 其电流定值应按躲过下级母线的最大短路电流整定, 时限定值为0s, 因此, 它只能保护线路的一部分;第Ⅱ段为时限电流速断保护, 它必须保护线路的全长, 因此, 其电流定值应按下级母线的最小短路电流校验灵敏度, 而时限定值一般需要时限级差的配合才能满足可靠的选择性要求;第Ⅲ段为过电流后备保护, 需要时限级差配合来满足选择性。

然而, 目前新峪矿现有供电结构难以实现上述三段式电流保护的选择性配合要求, 原因为:

1) 由于供电级数多, 采用Ⅱ段时限电流速断保护所需要的时限级差不能满足与地面变电所主变过电流后备保护的时限配合要求;

2) 从保护的灵敏性要求考虑, 一味地通过延长时限来保证故障时的选择性, 将增加设备损坏的风险;

3) 井下变电所一般在进线开关配置速断保护, 以便快速切除母线故障, 但更增加了保护选择性配合的难度;

4) 新峪矿井下采区变电所大多为“T”接串联供电方式, 传统保护在技术上无法实现这种供电结构的选择性配合要求。

因此, 多级串联供电网络保护选择性和灵敏性的矛盾十分突出, 这也是继电保护规程不推荐采用多级串联供电方式的原因[4], 但限于煤矿特殊的工作环境, 这种供电方式在矿井电网不能完全避免。

基于上述原因, 井下多级供电网络在进行继电保护整定时, 只能保证灵敏性而牺牲选择性, 即只应用Ⅰ段无时限速断和Ⅲ段过电流保护, 且无时限速断的保护范围将延伸至下级母线甚至更远, 造成保护范围重叠且无配合, 这是系统故障时出现越级跳闸的主要原因。

2 智能零时限电流保护技术

为解决保护选择性配合造成的矿井电网越级跳闸问题, 我矿和南京弘毅电气自动化有限公司开发了基于网络智能识别技术的防越级跳闸系统, 并进行了工业试验及具体应用。

2.1 智能零时限电流保护的设计思想

根据上述分析, 矿井多级辐射状电网存在保护选择性和灵敏性无法兼顾的矛盾, 解决这个矛盾是设计有效的防越级跳闸系统的关键。

随着数字化保护和网络通信技术的发展, 继电保护装置不再是孤立计算、独立运行的保护元件, 通过保护装置间的网络通信, 实现跨元件的互操作是数字化保护技术发展的特征。基于这种技术特征实现网络保护系统, 是新型保护配合技术的主要设计思想, 将其定义为智能零时限电流保护。

2.2 智能零时限电流保护的系统结构与原理

智能零时限电流保护的系统结构如图1。保护系统由综合保护装置和通信服务器构成。保护装置以32位DSP为硬件平台, 具有光纤通信接口, 基于嵌入式实时多任务的软件平台;通信服务器采用FPGA处理技术, 全光纤通信方式。

通信系统结构如图2。保护装置设计有A、B两对光接口, 其中一对光口与通信服务器的对应母线的接口板连接, 联络开关的两对光接口分别与对应母线的接口板连接, 进线保护装置的另一对光纤接口与上级变电所的出线保护装置通信。

如图1, 当D2点发生短路故障时, 该线路的DL-D1保护启动, 并通过A光接口将故障信息发送给通信服务器, 服务器将故障信息转发给进线保护DL-D0, 告知其故障位置, 同理, DL-D0依次将信息向上转发。本级保护DL-D1完成故障处理程序后出口跳闸, 而上级保护DL-D0则处于后备状态, 并与DL-D1保持通信, 一旦DL-D1跳闸成功, 则DL-D0及后续保护全部释放返回, 若DL-D1保护在规定的时间内没能成功跳闸 (开关拒动) , 则处于后备状态的DL-D0保护启动出口跳闸程序, 并再次向上级保护发送故障状态信息, 防止开关拒动时造成再上级的保护越级跳闸。这是智能零时限电流保护技术的基本工作原理。

2.3 智能零时限电流保护的技术特征

基于网络通信技术的智能零时限电流保护有以下技术特征:

1) 采用网络通信方式解决了保护选择性与灵敏性的矛盾。不需要电流定值和时限定值的严格配合即可实现上下级保护的选择性配合。通信技术的应用实现了故障定位, 无论短路故障发生在哪一级, 均为快速动作的速断保护;

2) 实现了逐级快速后备保护。与传统的被动等待的后备保护方式不同, 智能零时限电流保护采用主动通信的后备保护方式, 减小了后备保护的动作时间 (100~150 ms) , 并且实现开关拒动状态下后备保护不越级;

3) 简化了保护的配置, 消除了保护死区。供电系统的任意开关均可设置保护功能, 无需考虑能否配合。与传统保护方式不同, 智能零时限电流保护在消除了保护死区的同时保证了选择性。

3 应用实例

图3为新峪煤矿五采区变电所采用智能零时限电流保护技术的防越级跳闸系统应用实例。在每个变电所安装了一台通信服务器, 将高压开关的保护装置通过光缆与通信服务器连接通信, 一号中央变电所进线开关的一个保护光接口与地面变电所出线开关的保护装置连接通信, 组成了全光纤通信的防越级跳闸系统。

该系统五采四段变电所通过五采三段进线开关“T”接供电, 这种供电方式的任意一个变电所内发生故障越级跳闸时, 均可能造成两个变电所同时停电, 实为应用时应避免的供电方式。而采用智能零时限电流保护后, 通过在五采三段变电所的2#通信服务器分别使用一块通信接口板, 将两个变电所的通信信号综合后与一号中央变电所对应的出线保护接口通信, 则可保证任意变电所发生故障时, 均能起到防止越级跳闸的效果, 体现了智能零时限电流保护技术的应用灵活性。

4 系统试验

为了验证智能零时限电流保护系统设计的有效性, 在上述应用现场进行了防越级跳闸系统的试验。试验分为模拟试验和井下实际试验两部分。

4.1 模拟试验

为保证井下实际试验时的可靠性, 首先在地面搭建模拟试验系统, 进行模拟试验。使用4台高压开关模拟4级供电系统。试验接线如图4。

正常时的防越级跳闸系统模拟试验:将保护装置设置为相同的保护定值, 用升流器同时对4台开关施加相同的电流, 验证每级保护的动作情况。试验结果如表1。

*:为保护 (显示) 的动作时间, 较长的时间是因缓慢升流、不能反映实际短路故障的突变电流而造成。

模拟第四级开关拒动情况下的防越级跳闸系统模拟试验:拆除04#开关的分励接点, 使之不能跳闸, 模拟开关拒动。用升流器升流至远大于保护定值, 冲击试验至保护动作。试验结果如表2。

4.2 井下实际试验

井下实际的防越级跳闸系统试验在图4的五采三段变电所进行。将G05-3-08#和G05-3-02#开关的保护定值均整定为50 A, 利用G05-3-08#开关所带1 600 k VA移动变压器的励磁涌流 (实测电流为120~200 A) 进行合闸冲击试验。试验结论与模拟试验结果一致。

*:零时限开放时间定值整定为120 ms。

5 结语

智能零时限电流保护摒弃了传统继电保护的选择性配合方式, 采用基于网络智能识别技术的保护配合方法, 解决了我矿多级辐射状电网保护选择性与灵敏性的矛盾。通过应用系统的现场试验和实际运行效果, 验证了防越级跳闸系统设计的有效性。

摘要：针对新峪矿多级供电网络因继电保护选择性配合造成的越级跳闸问题, 分析了产生此类越级跳闸事故的原因, 提出了采用智能零时限电流保护技术的解决方案, 并介绍了基于智能零时限电流保护技术的防越级跳闸系统的构成原理、现场应用实例及试验结果。

关键词：多级供电网络,越级跳闸,继电保护,技术应用

参考文献

[1]吴文瑕, 陈柏峰, 高燕.井下电网越级跳闸的研究及解决建议[J].工矿自动化, 2008 (6) .

[2]栾永春, 刘建伟.煤矿井下电网越级跳闸的原因分析和探讨[J].工矿自动化, 2009 (3) .

[3]王静茹, 栾贵恩.输电线路电流电压保护[M].北京:水利电力出版社, 1989.

煤矿供电技术与应用 篇6

关键词：煤矿,供电系统,降损节电技术,应用

近年来, 随着我国煤矿系统资源整合力度的不断加强, 一些大型的用电量较高的设备被不断的引入到实际工作之中, 使得煤矿或者煤炭企业的用电量逐年上升[1]。加之煤矿的供电传输网络相对较为复杂, 这给其电力的管理工作带来了很大的阻力, 加强供电系统的管理、最大限度地降低电力损耗就显得十分必要。为此, 需要对煤矿的供电系统进行合理的管理和技术支持, 以此实现降低线路损耗的目的[2]。目前, 电力资源的紧张给煤矿的正常生产运行带来了前所未有的考验, 虽然国家相关部门对此进行了调节与规范, 但是在供电的高峰期, 还是难以全面的满足煤矿生产的需要。

1 煤矿供电系统整体性降损节电的技术措施

1.1 合理确定环网的运行方式

在煤矿供电系统中, 闭环运行状态下的继电保护配置相对复杂, 甚至会使部分线路处于带电的热备用状态。在这种情况下, 需要对闭环与开环运行的系统参数进行重新计算, 对不同方案的电能损耗进行全面的比较, 以此确定可供选择的最优运行方案。

1.2 变频调速技术

在煤矿供电系统中, 将变频调速技术应用其中, 能够较好的完成变频器的软启和软停功能, 减少因启动电流的冲击对电网产生的不良影响。同时, 这一技术的应用, 还能够降低电源容量和械惯动量, 降低用电损耗, 节电效果较好。

1.3 提高供电系统的运行功率因数

为了有效降低供电系统的整体性电力损耗, 需要提高供电系统的运行功率因数, 并以此为基础, 合理的确定出供电系统的电压水平[3]。比如, 适当提高发电机的电压, 对用户的功率因数进行补偿或者采用串联电容器等;此外, 还可以调整变压器的分接头, 降低负荷的无功功率的损耗。

2 煤矿供电系统整体性降损节电技术的管理与应用

2.1 开展线损分级管理和抄表管理制度

长期的经验表明, 煤矿供电系统的线损分线、分台变管理已经成为一种可供借鉴的先进的线损管理方法, 各级不同类型的煤矿企业应该对此展开学习与实践, 通过分线分台变线损统计, 可以对线损的高低范围与原因进行明确的估计, 然后以此为基础, 制定出有针对性的降损节电措施。此外, 为了实现煤矿供电系统的节能高效运行, 还应该规范电费的抄、核、收工作, 消除不同步的、漏抄的、估抄的和不抄的现象。

2.2 实行线损分级管理制度

为了有效降低煤矿供电系统的整体性损耗, 需要实行线损分级管理制度, 成立机电矿长负责的管理队伍, 并将其中相关的职能部门负责人作为其成员, 全面的对煤矿供电线损进行监督与管理。此外, 线损管理的相关部门要对年、季、月度等不同周期的线损计划进行编制[4]。同时, 不同的单位或者部门要依据电压的等级把指标进行分解, 制定、执行和考核降损措施的执行效果, 保证各级线损指标的全面完成。

2.3 加强计量关口电表的规范管理

对于煤矿的供电系统来说, 电能计量装置的准确程度直接影响到线损率的准确性和完备性。因此要加强计量关口电表的规范管理, 全面的执行《电能计量技术管理规程》, 对相关的电能技术标准与规范保持严格的执行态度。更为重要的是, 要严格按照周期和程序进行检测, 并全面的建立和健全计量电表的台账与资料, 通过标准化和档案化的管理, 降低用电的损耗。

3 结束语

对煤矿供电系统而言, 在实际工作中, 要以节约电力资源为基础, 最大限度地提高电能的利用率, 缓解区域用电紧张的情况, 促进煤矿用电的高效化, 这对降低供电系统的功率损耗, 获得更大的经济效益是具有十分重要的现实意义的。

参考文献

[1]刘国彬, 等.煤矿供电系统整体降损节电技术研究[J].山东煤炭科技, 2012 (6) :142-143.

[2]刘立训.煤矿企业主供电系统降损节电的措施[J].煤炭科技, 2011 (3) :24-25.

[3]王光生, 等.煤矿机电系统节电降损的措施与方法[J].能源与节电, 2012 (1) :41-42.

煤矿供电技术与应用 篇7

在煤矿供电计算工作中，需要精确计算的内容比较多，如准确计算高低压短路电流、电机设备启动电压、控制开关整定保护等。供电计算不准确，容易造成电机设备保护选择不合理等，造成电气开关设备误动、拒动，轻则停电，重则损坏电机设备，甚至引发供电重大安全事故。

据调研得知，绝大部分的矿采用手工计算(即查表法)短路电流和开关保护整定值等供电参数，将变压器低压侧各种不同截面的电缆换算成50mm，然后根据换算长度查表得到短路流。这个短路电流略去了系统电抗和高压电缆的电阻电抗值，比实际的短路电流值大。据煤炭部相关专家分析研究得到的数据，1140v系统中查表的短路电流比实际短路电流大15%～20%。660v系统中查表的短路电流比实际大10%～15%，当然要视高压电缆的长度不同而不同。计算短路电流的目的有两个，一个最大运行方式三相短路电流，主要是选择设备时校验设备的开断容量等;一个最小运行方式二相短路电流，主要用于校验开关整定保护值的灵敏系数。本来按照实际二相短路电流校验，开关的灵敏系数有可能不够，由于查表的短路电流比实际的大，灵敏系数可能就够了。准确计算短路电流是比较麻烦的，要计算系统电抗、高压电缆的电阻和电抗、变压器的电阻和电抗及变压器二次侧低压电缆的电阻和电抗，然后才能准确计算三相和二相短路电流值。整个煤矿供电有成百上千个点的短路电流需要计算。可见工作量之大。

计算大型电机起动电压、线路电压降和开关整定保护值等项目时，对电气工程师来讲同样比较复杂。例如计算一台大型电机启动电压，既要考虑变压器二次侧其它线路(负荷)的影响，还要考虑同一线路其它负荷的影响，这个计算是相当复杂的，手工计算几乎不可能完成。

计算机技术发展日新月异，随着“数字化矿山”的企业改革推进，若能将计算机技术融入到矿进供电实际工作中，必将很大程度提高工作效率。同时以科学计算和科学管理的方式，提高煤矿生产安全性。

2 技术方案

该技术方案运用国际流行的AutoCAD图形拓扑技术结合net3.0架构研发。根据供电的实际情况用本软件将供电图绘好，并标注相应的已知参数，然后需要做的各项供电计算(短路电流、启动电流、整定保护等)通过简单操作就能全部完成。软件将计算结果标注在图上外，还能自动生成详细的计算说明书。以后随着供电负荷的增减，以前所做的各项供电计算将会自动数据更新。同时集矿井地面和井下高低压供电计算于一身，可实现高低压变电所、工作面的负荷与开关的供电计算。

(1) 软件的绘图部分有自动绘图和组图功能。图形是根据国家颁布《电气图用图形符号 (GB4728) 》的内容为标准，只需简单的按几次鼠标，就能画出需要的各种电气图。如图1

(2) 该系统通过ACCESS数据库分类管理供电设备参数，并有查看、修改、添加、查询、删除五大功能模块，摆脱了传统的查表查资料等繁杂易出错的工作形式，计算过程中，程序会自动调用数据库里的参数参与计算。此外，针对煤矿供电图纸较多，不易管理情况，该软件提供了自动分类图纸管理功能。

(3) 启动电压计算采用“等效电阻法”，精确度高，可对单台电动机或多台电动机启动电压、启动电流进行计算，生成对应的等效电路计算图，并且能够对双速电机、采煤机组等复杂设备启动电压进行计算。

(4) 软件包括电机(负荷)计算与变压器选择模块，电机等负荷支线电缆和开关选择计算模块，干线电缆和开关选择计算模块，低压线路多点短路电流计算模块。高压多点短路电流计算模块，高压电缆选择计算模块，电机等负荷电压损失计算模块，电机启动电压计算模块，高低压开关保护整定模块等。其中控制开关保护整定模块包括电磁启动器、低压组合开关、低压馈电开关、保护变压器及线路的高压开关整定保护计算，其中高压配电箱的选取首先按照长时负荷电流进行选择，然后使用短流容量和开断电流进行校验。对于因整个供电系统图过大，为便于技术人员进行绘图和整定的方便性，可以把高压配电箱后所带的低压功率，据原理转化为相应的高压侧功率，然后进行相应的高压整定。

3 经济、社会效益和推广应用

该技术为我矿与合肥明信软件技术有限公司共同研发。使用至今，效果良好，满足设计要求。

本软件是针对煤矿实际需求设计的一套以供电计算和辅助设计为主要功能的专业技术软件，主要作用是利用信息技术改变煤矿领域传统的手工模糊计算、经验判断、图符不标准、信息不规范等技术问题，提高供电计算的准确性，供电绘图的标准化，信息管理的科学化为设备的安全运行提供可靠的数据理论基础，达到减少安全事故的最终目的。

系统软件自在我矿投入使用以来，对我矿机电管理效率和水平的提升起到了很大的促进作用，各项经济、社会指标都得到改善，明显提高了供电安全管理效益。技术人员格局系统可以迅速、准确地计算、设计变电所、配电点、工作面等。花在这方面的时间和工作量大大降低。同时，各级管理人员可以随时调阅、了解到所需图纸、计算说明书，发现问题及时制定决策，为安全供电管理提供了一个十分便利的手段。

4 结束语

通过本次供电设计系统地实施，整理、规范了基础的供电数据，优化了资源，重组了设计流程，完善了供电设计、绘图的手段和方式，有效提高了机电管理效率。大大提高了机电科的信息化意识以及总体素质，培养了一支企业自己的复合型人才队伍。计算数据的准确化、绘图的标准标准化，大大提高工作效率，提高管理水平，加快决策速度、提高决策质量。引进先进的设计理念和应用科学的设计工具，提升企业的安全供电品牌和名度，对企业安全供电管理的持续发展具有实际、深远的意义。

参考文献

[1]王朝水, 何宗明.AutoCAD在煤矿井下电气管理中的应用[J].煤矿现代化.2009 (06)

GSM技术在煤矿供电的应用 篇8

随着煤炭开采技术的飞速发展,为矿山供电提出了新的要求。一种新型的箱式变电站应运而生,但箱变的通信技术为我们提出了更多的要求。煤矿生产过程分布范围大,相距远,要对相距遥远的变电站进行远程监视和控制,如仍沿用就近监测的办法,则在技术上和经济上都是不足取的,必须采用专门的措施来克服主要由相距遥远所造成的因难。GSM技术的成熟运用,为我们提供了一个更好的选择。所谓远动,就是应用通信技术对远方的运行设备进行监视和控制,以实现远程测量、远程信号、远程控制和远程调节等各项功能。

1 远程监测技术在电力系统中的应用

现代的电力系统,调度指挥中心要采集和处理的数据量多,实时性要求高。早期的靠电话采集数据、下达命令的调度手段显然速度慢,实时性差,已无法满足要求。特别是在事故情况下,丧失时机可能就会造成极大的危害。实现电网调度自动化首先要采集实时数据,对电网的运行进行监视和控制远动系统可为调度控制中心采集实时数据,实现对远方设备的监视和控制,因此它是电力系统调度自动化的基础,无异于耳目和手足,远动系统已成为电网调度自动化系统的重要组成部分。

电力系统远程监测的主要任务是:将表征电力系统运行状态和变电所的有关实时信息采集到调度控制中心。测量量:有有功功率、无功功率、电压、电流、频率;状态量:有断路器、隔离开关的位置状态,自动装置、继电保护的动作状态,远动设备的运行状态等。应用通信技术传送被测变量的测量值,称为远程测量,简称遥测。应用通信技术完成对设备状态信息的监视,称为远程信号,简称遥信。应用通信技术,完成改变运行设备状态的命令称为远程命令,又称遥控。如断路器的合闸、分闸等,发出相应的控制命令。这种应用通信技术,完成对有两个确定状态的运行设备的控制称为远程切换。在我国,通常把远程切换也称为遥控。遥测、遙信、遥控和遙调是运动系统的四项基本功能,在我国称之为四遥。远动是应用通信技术完成迢遥测、遙信、遥控和遙调等功能的总称。随着科学技术的进步,远动系统的功能根据电力系统调度自动化的实际需要还在不断地扩展,例如为了有助于分析电力系统的事故,远动装置可以按顺序记录断路器事故跳闸的时间,这称为事件顺序记录;也可以记录事故发生前后一段时间的遥测值,这称为事故追忆。此外,为了保证远动装置的正常运行和便于维护,还具有自检查、自诊断功能等等。

2 系统实现

2.1 SMS系统

GSM网络是国内覆盖范围最广、应用最普遍的无线通信网络。GSM调制解调器和GSM通用通信模块的出现和应用给GSM的发展注入了新的活力。它改变了传统的以话音为主的通信手段,使GSM网络数据通信的范围更加广阔。其优点是可靠性高,传输速度快,数据传输价格便宜,不占用话音通信通道。当接收端用户关机或不在服务区内时,SMSC会暂时保存该短消息。接收端用户如果在规定时间内重新处于工作状态,SMSC会立刻发送短消息给接收端用户。当发送成功时会返回发送端用户一个确认信号。

2.2 报警系统构成

报警系统利用报警工作站是由Siemens公司的TC35GSM模块和变电站现有的SCADA系统中的报警信息数据库结合在一起来完成自动报警的功能。变电站SCADA系统中都包括有在运行设备发生异常时系统进行预告报警的功能,这些报警信息通常是采用数据库的方式存储。TC35是一个支持中文短信息的工业级GSM模块,主要由GSM基带处理器、RF模块、Flash存储器和电源模块四部分组成。该模块有语音、数据、短消息、FAX四种传输方式;工作在GSM900MHz和1800MHz频带范围内;工作电压3.3V…5.5V;对外提供标准的RS232接口和电源接口。

在变电站SCADA系统中设立报警工作站,将计算机RS232(串行口)接口用电缆直接与TC35的RS232(串行口)连接。同时由于TC35支持GSM AT指令集,所以可通过报警工作站读取SCADA系统中的报警信息,就可以编制的短信息收发软件来发送和接收GSM短信息,完成报警及数据交换功能。如图:

2.3 短消息收发的实现

发送和接收SMS短信息有两种方式:基于AT命令的Text Mode(文本模式)和基于AT命令的PDU(protocol description unit)Mode模式。由于Text模式只能发送ASCII码信息,若要发送中文必须采用PDU模式的16bit编码方式,因此报警系统采用PDU模式来发送和接收SMS短信息。在PDU模式下短信息正文经过编码后转换成UNICODE码被传送。

因短消息的发送形式(由终端发起或以终端为目的)不同,PDU具有两种不同的格式,由终端发起时的PDU格式为L2表1。

以终端为目的时PDU的格式为2。

其中SMSC为短消息服务中心地址,OA/DA为源、目的的地址,PID为协议识别,DCS为数据编码,UDL为用户数据长度,VP为数据有效时间,MR为指明发出信息,SCTS为短消息到达业务中心的时间。PDU结构中的数据必须以16进制格式发送且必须为大写。用户数据LID即有效载荷有8bit方式和7bit方式两种,选用何种方式由DCS设置决定。TC35采用AT指令完成短消息的发(AT+CMGF)、接收(AT+CMGR)、查询(AT+CPMS)和删除(AT+CMGD)等操作,具体操作可查询TC35用户手册。

下面通过对发送的短消息格式的分析来介绍SMS PDU的数据格式。

假设准备将报警短消息“小区变电站1号主变差动动作”发送到XX地区号码为“135XXXXX315”的移动GSM终端上。具体操作如下:

AT+CMGS=35(发送短消息的字节数)

消息发送编码为:

其中,

O8:表示短消息中心(SMSC)地址长度,指(91)+(6831O82OO9O5FO)的长度,8个字节。

91:表示短消息服务中6(SMSC)号码类型,91是表明TON/NPI遵守International/E.164标准,指在号码前需加“+”号。

xxxxxxxxxxxxxx:表示短消息服务中心(SMSC)号码编码,例:西安地区SMSC号码为:86138OO29O5OO,编码方式为:每二位取反,奇数位补F为6831082O0905F0。

11:文件头字节。

OO:信息类型(TP-Message-Reference)。

0B:表示被叫号码长度,长度为11位。

91:表示被叫号码类型。

6831X5XXXX13F5:表示被叫号码86135XXXXX315。

OO:固定格式不动代表是短消息。

O8:代表8位UNICODE编码(中文必须用UNI—C0DE编码)。

A7:代表此短消息在短消息中心存储的时间是24小时。

14:表示短消息长度。

5C0F 533A 53D8 7535 7AD9 0031 53F7 4E3B 53D8 5DEE52A8 52A8 4F5C表示待发送中文字符的UNICODE码。其中,字符原码与其UNICODE码对应关系如下:

小-5C0F,区-533A,变-53D8,电-7535,站-7AD9,1-0031,号-53F7,主-4E3B,变-53D8,差-5DEE,动-52A8,动-52A8,作-4F5C。

3 结束语

利用变电站SCADA系统,结合Siemens公司的GSM模块TC35构成的变电站短消息自动报警系统,实现为保证变电站的安全经济运行,提高变电站综合自动化水平,为实现变电站无人值班提供了一种新的技术支持。

摘要：现代开采技术的应用,为煤矿传统的供电提出新的要求。在偏远的地区进行变电站远控与维修带来难题,有线通讯随着箱式变电站的移动出现重复投资。本文利用西门子公司的GSM模块TC35结合SCADA系统,实现变电站短消息自动数据传输与报警系统的无线通讯。为变电站实现“无人值班”提供了一种新的技术支持。

关键词：GSM,TC35,SCADA

参考文献

[1]朱岸明等.基于GSM短消息的变电站自动报警系统.西北电力技术6/2004.

[2]Siemens TC35 Terminal User Guide WWW.siemens.com/wm

[3]包伟川,宋立业.基于GPRS的箱式变电站监控器设计.现代电子技术8/2009.

[4]TC35-TR(11版)报警通讯模块手册.

[5]unicode编码表.

煤矿供电技术与应用 篇9

漏电保护装置是用来防止人身触电和漏电引起事故的一种接地保护装置, 当电路或用电设备漏电电流大于装置的整定值, 或人、动物发生触电危险时, 它能迅速动作, 切断事故电源, 避免事故的扩大, 保障人身及设备的安全。煤矿井下环境恶劣, 供电系统及设备更易发生漏电、人身触电、电火灾、电雷管提前引爆等电气事故, 采用漏电保护技术, 对保证煤矿安全生产有重要的现实意义。

1 漏电保护装置的发展和基本工作原理

1.1 漏电保护器装置的发展

安全用电技术源于19世纪末, 触电漏电保护器始于20世纪初。自法国在1930年制造出世界上第一台电流动作型漏电断路器以后, 德国、英国、美国等发达国家对漏电保护技术也进行了广泛的研究。虽然我国研制漏电保护器方面比较晚, 但发展速度很快。自20世纪60年代后期第一台触电保护器经国家鉴定认可开始, 到20世纪七八十年代已经研制出高灵敏度、快速动作型、电子式电流动作型漏电保护器, 并且建立了定点生产企业, 使我国的低压电网实现了漏电触电三级保护, 漏电触电事故明显降低。到目前为止, PLC和单片机等计算机技术已应用到许多漏电保护装置中。

1.2 漏电保护装置的基本工作原理

漏电保护装置俗称漏电保护器, 主要用于对有致命危险的人身触电提供间接接触保护, 以及防止电气设备或线路因绝缘损坏发生接地故障由接地电流引启的火灾事故。漏电电流不超过30m A的漏电保护器在其他保护失效时, 也可作为直接接触的补充保护, 但不能作为唯一的直接接触保护。其基本工作原理为:电流动作型漏电保护器以被保护设备的对地泄漏电流或接地电流作为输入讯号而工作。这保护器采用剩余电流互感器作为取得触电或漏电讯号的检测元件。所有电源线穿过剩余电流互感器构成一次线圈;当发生漏电或人身触电时, 在剩余电流互感器的有剩余电流通过, 脱扣器中将有电流通过, 当电流达到整定值时, 使脱扣机构动作, 主触点断开, 切断故障电路, 从而起到保护作用。

2 漏电保护装置的主要用途

1) 用于防止由于电气设备和电气线路漏电引起的触电事故;2) 用于防止由漏电引起的火灾和设备烧毁事故;3) 用于检测和切断各种一相接地故障;4) 有的漏电保护装置还可用于过载、过压、欠压和缺相保护。

3 漏电保护的类型和检漏保护装置的要求

3.1 漏电保护的类型

漏电保护的类型有漏电闭锁和漏电跳闸。所谓漏电闭锁, 是指在开关合闸之前对电网的绝缘电阻进行检测, 如果电网的对地绝缘电阻低于规定的漏电闭锁动作电阻值, 则使开关不能合闸, 起闭锁作用。漏电跳闸保护, 则指在电网的对地绝缘电阻降低到规定的跳闸动作电阻值, 或人触及一相线路时, 能使线路开关跳闸, 切断电源。漏电跳闸保护通常是由检漏保护装置配合自动开关来实现。

3.2 检漏保护装置的要求

1) 能连续监测电网的对地绝缘电阻;2) 当电网的绝缘水平降低到规定值, 或人触及一相带电导体时, 能使自动开关跳闸, 切断电源;3) 当人触及一相带电导体或发生一相线路接地漏电故障时, 能补偿流过人体的电流和接地漏电电流中的电容电流;4) 保护具有选择性, 即当电网发生漏电故障或人身触电事故时, 保护装置只使故障线路的控制开关跳闸, 切断故障线路电源, 对未出现故障的电路, 仍能让它们继续工作, 以缩小故障停电影响范围;5) 动作迅速, 即在发生漏电故障或人身触电时, 能迅速切断故障线路电源, 以减小触电危险和避免故障扩大。

4 漏电保护技术在煤矿井下供电系统中应用

我国从20世纪50年代末开始研究漏电保护技术在煤矿井下供电系统的应用, 到现在为止, 已经形成了漏电闭锁、有选择性漏电保护和无选择性漏电保护的漏电保护体系。漏电保护已成为保证煤矿井下安全供电的三大保护 (过流保护、漏电保护和保护接地) 之一, 并且是防止人身触电的重要保护措施。

随着电子技术发展, 漏电保护已经从分体的保护装置发展到与各类开关的配套组合, 从单一原理型发展为原理综合型, 从原始的机电式控制发展为计算机控制, 使普通开关变成了具有过流保护、保护接地、漏电保护、漏电闭锁等多种保护功能的综合保护装置。计算机技术的应用, 使漏电保护装置中各监测信号的数据采集、数据处理、比较放大、信号输出等环节软件化;使保护性能更加优越, 动作更加灵敏、可靠, 动作时间是衡量漏电保护的一个重要指标, 如今漏电保护装置已实现供电系统智能化控制。比如:煤矿井下使用的BKD3-400Z/660 (380) 等隔爆型智能真空馈电开关等就是以单片机作为中央控制单元, 利用多功能数字显示屏建立了良好的人机界面, 通过它可以直观进行短路、过载、漏电等多种保护参数的设定, 循环显示系统的各种工作参数和对地绝缘水平, 故障跳闸后可再现故障的类型, 使故障的判断和排除更加快速和简洁。漏电保护器虽然能有效防止漏电事故的发生, 但也存在不足, 还应采用接地/接零等保护配合措施。要确保接地电阻符合标准, 规定馈电装置本身接地电阻≤4Ω。

5 结论

总之, 煤矿井下为了防止电网触电及漏电所造成的危害, 避免系列事故的发生, 根据《煤矿安全规程》第454条规定井下由采区变电所、移动变电站或配电点引出的馈电线上, 应装设漏电保护装置。这样, 当设备或线路漏电时, 通过保护装置的检测异常信号, 执行机构动作, 自动切断电源, 并起到相应地保护作用, 有利于保证煤矿安全生产。

参考文献

[1]曲世惠.电工作业[M].北京:气象出版社, 2001.