1、1煤矿供电系统自动化设计及实践研究摘要： 本文基于煤矿供电管理需求，通过引入 KJ626 煤矿供电自动化控制系统，进一步完善矿用供电系统的整体架构，以降低供电系统的故障率，提高供电系统的稳定性，从而实现减员增效的目的。 Abstract： This paper based on coal mine power supply management demand， through the introduction of KJ626 coal mine power supply automation control system， further improved the overall archi
2、tecture of mine power supply system， to reduce the rate of failure of the power supply system and improve the stability of power supply system， so as to achieve the purpose of downsizing for efficiency. 关键词： 电气自动化；控制；煤矿；减员增效 Key words： electrical automation；control；coal mine；downsizing for efficienc
3、y 中图分类号：TD76 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）19-0091-03 0 引言 随着煤矿机械化和自动化程度的不断提高，其对安全供电的需求也越来越高，已经成为了保证其正常运行的必要条件。虽然近年来有关部门也意识到了供电系统的重要性，相继采取了很多措施努力提高煤矿井2下供电系统的可靠性，比如改进井下配电装备、应用新技术成果等，但依然无法真正的确保煤矿的安全生产，由于人为因素导致的供电事故依然屡禁不止。不仅如此，由于煤矿供电系统尚未实现电气自动化，供电部门不得不每天安排人手负责值班和线路维护，客观上降低了劳动生产率。所以，对于井下供电系统而言，实现电气自动化系统刻不
4、容缓。 电气自动化系统在煤矿供电系统中的应用，恰好解决了矿用供电系统无人值守自动化控制的问题。本文将以当前比较先进的 KJ626 煤矿供电控制系统为例，对该系统在煤矿自动化供电管理中的应用方法及自动化控制措施进行具体分析，最后结合应用实践验证该系统的实效性。 1 电气自动化控制技术概述 电气自动化控制简称 EAC，该技术是科学技术发展的产物，是工业控制现代化的标志性技术之一，其在工业领域中的应用可以使操作人员的劳动强度大幅度降低，并且能够有效消除人为操作失误影响产品质量的问题，有助于生产成本的降低和企业经济效益的提升。虽然 EAC 技术出现的时间并不是很长，但是随着它在工业领域中的广泛应用，使
5、该技术获得了长足的进步和发展，与一些常规的控制技术相比，EAC 技术已经较为成熟和完善，它的特点具体体现在如下几个方面：过程简单，实时精确。EAC 技术在工业企业生产中对各种电气设备进行控制时，一般不需要繁琐的过程，仅需要简单的操作步骤便可以达到精确控制的目标，同时，整个操控能够实时完成。反应速度快。在工业生产过程中，通过EAC 技术能够在非常短的时间内完成对生产全过程的实时控制，同时，该技术还具有远程操控功能，操作人员可以在中央控制室对现场电气设备3下达控制指令。EAC 技术能够实现对与现场生产过程有关数据信息的采集，由此可以对电气设备的参数进行调整，进而达到高效控制的目的。 2 电气自动化
6、对于优化煤矿生产管理系统的重要意义 近年来，虽然相关部门相继采取了很多措施努力提高煤矿井下供电系统的可靠性，比如改进井下配电装备、应用新技术成果等，但依然无法真正的确保煤矿的安全生产，由于人为因素导致的供电事故依然屡禁不止。不仅如此，供电部门为了避免安全事故的发生，每天不得不安排人手值班和线路维护，一定程度上降低了劳动生产率。因此，对于井下供电系统而言，实现电气自动化是必要的。 煤炭矿井建设未来的发展方向是集矿井综合信息化和自动化控制系统于一体的“数字化”矿井。就目前的煤矿供电系统而言，目前自动化电气控制装置还不多，大部分是在防爆开关中设置的各类保护功能，比如短路保护、欠压保护、过载保护等，采
7、区内配电设备的联网功能较弱。只有实现遥信、遥测、遥控、遥调四遥功能和各种保护功能，才能真正实现井下变电所无人值守。 针对煤矿供配电系统的特点， KJ626 煤矿供电控制系统利用地面电力自动化系统的各种先进技术，比如嵌入式技术、分布式网络技术等，开发了新一代煤矿电力控制系统，不仅实现了对煤矿地面和井下供电系统一体化的实时控制，还实现了矿井电网的自动化和现代化管理，具有广阔的应用前景。 3 KJ626 自动化控制系统在矿用供电系统中的应用 3.1 矿用 KJ626 自动化控制系统的整体架构 4该系统是全矿井供电网络实现自动化、智能化的完整方案，其主要包括：采区变电所保护自动化系统、井下中央变电所、
8、地面配电所保护自动系统、地面变电站保护自动化系统、地面集中监控中心、移动变电站保护以及通讯分站等。其系统的拓扑结构如图 1 所示。 3.2 矿用 KJ626 自动化控制系统在供电管理中的设计思路 3.2.1 基于模块化电路设计构建分列运行方式 为使所有的生产环节都能够获得足够的电能，KJ626 自动化控制系统采用的都是模块化电路设计（如图 2 所示） ，这样能够实现分列运行方式供电。 3.2.2 基于 IEC1588 核心通讯架构实现井上井下变电站、开闭所一体化管理 采用国际先进的 IEC1588 为核心通讯架构，实现井上井下变电站、开闭所一体化管理，同时就地分散分布式保护控制装置在实现保护、
9、测控功能的同时完成积分电度计量的功能；系统采用特有的 GOOSE 通信技术能实现各装置式之间的快速数据交换，进而实现故障的快速定位，实现全线路准确快速动作，避免越级跳闸情况的发生，直接提高了供电可靠性；此外，还采用辅助信号源技术，实现了全供电网络内准确的单相接地点定位，从而可以快速准确的切除故障点，避免不必要的停电。 3.2.3 防越级跳闸管理，确保稳定供电 通常情况下地面中心变电站出线速断保护采用无延时设计，如此能够保护系统和设备，因为线路主要采用电缆方式且距离并不长，因此会和下级变电站出线或移动变电站的电流保护的动作区重合，从而失去选5择性。系统利用 IEC1588 的 GOOSE 技术实
10、现保护测控设备之间的快速信息交换，利用下级变电站保护动作或馈出线保护动作信号快速闭锁本线路保护的速断保护功能，从而实现选择性。 如图 3 所示，考虑极限情况线路末端短路仅靠电流定值无法满足选择性，所有流过故障电流的保护装置均能启动速断保护，本保护装置速断启动同时向上一级发出闭锁信号，同时检测下一级是否有闭锁信息发出，如果检测到闭锁信息则闭锁速断出口，否则经过一个短延时后跳闸，延时时间一般与 GOOSE 闭锁信息可靠传输时间进行配合，实际应用中在4 级及以下出线延时时间大于 50ms 即可保证信息传输的可靠性。 如此确定各级线路保护的速断定值时无需考虑选择性，只需考虑灵敏度即可，实际应用中可以采
11、用相近或相似的定值。 由于该本级保护装置具有短延时跳闸功能，一旦通信线路出现异常情况，那么利用该功能能够有效避免事故的扩大。 4 红柳林煤矿自动化供电管理实践 红柳林煤矿是由陕西煤业化工集团有限责任公司控股，神木县国有资产运营公司、榆林市国有资本运营管理有限责任公司参股组建、年核定生产能力 1500 万吨的大型国有股份制企业。该矿自 2009 年试生产以来，坚持“安全第一、预防为主、综合治理”的方针，在供电管理中全面引入 KJ626 自动化控制系统。通过电网自动化控制，减少了供电管理中的人为操作的工作量，同时大大提高了供电系统的稳定性，取得了很好的成效（见表 1） 。 5 结论 6KJ626
12、自动化控制系统在平煤二矿供电系统中的应用，使得供电系统监控人员减少 3 人，同时供电系统的故障率和维护成本都大幅度降低，充分说明该系统对供电系统的优化改进确有成效。 目前中国煤炭行业的发展水平还比较低，但对所有电气自动化厂商来说这也暗示着其蕴含的潜力也非常大。只要能够做到充分了解煤炭行业的发展和趋势，并切实满足用户的需求，相信每个电气自动化厂商都能够找到自己产品的在这个行业的切入点。 参考文献： 1刘富强.多媒体及其关键技术在煤矿监测监控系统中的应用研究J.内蒙古煤炭经济，2015（12）：65-67. 2张申.煤矿井下综合业务数字网网络结构及其无线接入关键技术的研究J.中国矿业大学学报，2014（4）：87-88. 3王晓东.探讨电气自动化在我国煤矿的发展现状及未来展望J.科技与企业，2013（4）：99-101. 4谭得健，徐希康，陈琦.自动化技术、信息技术在我国煤矿企业的应用J.工矿自动化，2013（11）：77-79. 5张培友，郭晓东，王富兰.煤矿地面输煤系统的 PLC 集中监控及其自动化J.山东科技大学学报，2014（9）：101-013. 6沙成红.可编程控制器在主井胶带输送机电控系统的应用J.煤矿自动化，2012（5）：52-54.
