电网智能技术在煤矿供电系统中的应用

文/贺壮

（山西晋城无烟煤矿业集团有限责任公司供电分公司 山西省晋城市 048000）

煤发电是我国主要的发电方式之一，在国家工业化进程加快以及人口数量不断增加的时代当中，我国的用电量越来越大，煤矿如果依靠传统的供电方式提供的生产效率已经远远不能够满足人们的生活。在加上北方供暖对煤的需求，导致我国现如今煤矿的生产效率低下成为主要问题。为了切实有效地提高煤矿的生产效率，保证我国用电以及供暖的基本需求，相关的研究人员开始从煤矿的供电系统入手，应用新型的科学技术手段有效提高煤矿的供电效率，从而提高各种器械设备的生产效率，同时从节能环保的角度出发，减少煤矿供电对环境造成的污染。电网智能技术作为新型科学技术产品的代表之一，已经被应用到了煤矿供电系统当中，目前为止已经使得煤矿供电系统的生产效率提高。

1 电网智能和煤矿供电系统概述

1.1 电网智能简介

电网智能目前为止主要被集中应用在电力体系当中，是一种较为综合的电力体系。现在的电网智能技术主要是针对电力系统当中的发电和输送系统进行针对性研究，通过全方位的监测以及数据整理等技术来达到对电网的立体管控。现在我国用煤量不断上升，要求煤矿的生产效率逐步提高。在这种背景之下，电网智能技术的应用为煤矿供电系统打开了新的窗口，促进了我国煤矿的发展。

1.2 电网智能技术的发展趋势

电网智能技术充分地将环保理念、智能化发展目标、生产效率提高技术等结合起来，通过掌握先进的控制技术、通信技术以及计算机运用技术等先进的科学技术手段对煤矿供电系统进行全方位检测，提升了煤矿供电系统的高效性，减少了不必要的设备损失，通过对数据的实时监测和有效分析对当下设备的运行情况进行分析，从而针对性地提出维修和养护的方式，促进了煤矿的发展。电网智能技术的诞生本就是为了提高煤矿供电系统的供电效率，在环保的理念之下提高煤矿的生产效率。在这种背景之下未来的电网智能技术也必将会想着智能化、环保化、高效化发展，广泛地应用GIS、断路器、智能变压器等一系列先进的设备对信息进行综合性分析，同时还可以利用SCADA 系统对错误的信息进行屏蔽，进一步提高煤矿供电系统的效率。

1.3 煤矿供电系统简介

我国的煤矿供电系统一直都在不断地发展和完善当中，并且一直都将促进我国煤矿的发展作为主要目标。煤矿供电系统当中的用电负荷分为三个等级，不同的等级承担的项目不同。一级负荷主要包括基础的供电运转设备，主要包括矿井当中的扇风机、升降人员的立井提升机和矿井中的主提升设备、矿井当中的抽放瓦斯设备和未井下供电的变电所等。二等负荷主要包括煤矿企业、井上和井下在进行生产环节的过程当中的动力以及照明的设备、矿井当中的充电设备以及以电机车为主要运输方式的整流及充电设备而三级负荷则主要负责除一级和二级之外的供电区域。

1.4 煤矿供电系统发展现状

我国的煤矿供电系统已经经历了长期的发展，并且在供电性能、供电安全以及供电设备的稳定性上有了明显的提高。但是由于外界环境等其他因素的影响，导致我国煤矿当中的供电系统还存在着不同程度的问题。首先煤矿供电系统当中对设备存在的隐患不能及时检测，再加上当下供电系统在工作的时候电压的波动范围较大，当电压上升到较高的范围的时候会产生巨大的热量，这时一些输电线路和供电设备就会由于热量过高而发生故障。并且我国当前在继电保护方面还有待改善。我国目前使用的是基于单端气量的电流保护来对供电系统进行保护，但是供电系统当中的供电线路正在不断缩短，同时供电级也在不断增加，保护设备和供电系统的运行水平已经不成正比，导致煤矿供电系统的安全性降低。

2 电网智能技术在煤矿供电系统当中的应用分析

2.1 电网智能技术在煤矿供电系统故障隔离方面的应用

煤矿供电系统的规模一直都在随着每款生产规模的扩大而扩大，所以如果煤矿供电系统的安全检测系统不能满足当下供电系统的运行，将会导致供电系统的安全性下降。在煤矿供电系统当中决定其安全性的主要是网架结构。煤矿供电系统的网架结构主要包括线路连接方式、线路的布局方式、规模和地理位置，在管理过程当中与变电站的集约化管理有相似之处。电网智能技术可以通过专业的操作对SCADA 设备进行安装，从而对供电系统当中出现的故障进行精准定位和隔离，进一步保证系统的安全。随着科学技术的不断提高，电网智能技术在利用SCADA 系统进行工作的时候还能够与GIS 进行有效结合，从而提高故障发生部位的精准性，更加有利于供电系统的安全运行。同时电网智能技术还可以对电流进行监测，发现其中有故障的部分，通过控制开关动作来实现对系统运行的防备工作。随着计算机技术的发展，现在的电网智能技术可以与智能软件进行联通，再结合SCADA 系统接收到的实时信息来实现对数据的快速处理，在短时间之内针对故障发生的部位以及系统运作情况制定科学化的恢复方案，实现供电系统监测与回复的智能化。

2.2 应用CAN总线技术来提高电力网调度运行的合理性

CAN 总线技术是一种串行通信技术，在煤矿供电系统当中对整个系统进行分布式控制对达到实时监控的目的。电网智能技术当中的CAN 总线技术通过在供电系统当中不同的位置设置不同的控制点来进行相应范围之内数据的采集工作，并且在于接收到的命令相结合进一步将接收到的数据发送回CAN 总线当中，与总线当中的验收码和验收屏蔽码进行核对完成验收工作。CAN 总线在完成验收工作之后对收到的数据进行分析，从而对不同控制点掌握范围之内相关设备、线路的运行情况进行监测，切实有效地提高电力网调度运行的合理性。

2.3 电网智能技术在煤矿数据监测上的应用

电网智能技术在煤矿供电系统当中进行数据检测的时候主要应用的是经过改良的PDR 功能以及SCADA 系统，专业技术人员通过对工作理念的创新来对全景数据平台和全景数据信息进行检测。电网智能技术在对煤矿供电系统进行数据检测的时候要将整个系统分为三个主要部分：数据记录部分、回访部分以及展现部分。在进行数据检测的时候要根据SCADA 采集点发布的数据变化信息生成的，在收集的时候要通过安全装置来向FTP 服务器传递。数据回访板块主要是通过利用全景数据文件，在内存当中加载煤矿供电系统当时的运行数据来进一步进行分析，最终辨别供电系统当中的故障，所以说数据回访的主要功能是对数据进行快速地检索。而数据展现主要负责的是通过将数据用列表、曲线或者图表的形式展现出来，使得数据具有更强的系统性。

2.4 电网智能技术在每款供电系统自动调节与控制当中的应用

电网智能技术在煤矿供电系自动调节和控制当中的运用作为明显。煤矿供电系统的工作规模较大，并且工作时间和范围一直都在随着煤矿生产量的提升而增加，所以仅仅依靠人工难以实现对整个系统的实时监控，而电网智能技术的出现很好地解决了这一问题。智能变电站辅助综合管理系统对整个供电系统实行了全面的实时智能视频监控，并且采用计算机技术对监控到的数据进行记录和分析，从而及时向管理人员报告设备的运行状态，以便在没有管理人员值守的情况之下保证设备的平稳安全运行。

2.5 电网智能技术在煤矿安全性方面的应用

差动保护在煤矿供电系统当中的线路保护当中得到了广泛的应用。煤矿供电系统当中的线路会由于两端的电压差过大而导致损坏，通过对线路进行纵联保护，比较两端的电气量，进一步对故障进行判断，再通过与限定范围之内的电压差进行比较，最后对是否切除保护线路进行判断。在保护了供电线路的同时还保证了各种继电器的安全性，提高了供电的可靠性，进一步提高了煤矿供电系统的安全性。

3 提高煤矿供电系统的具体措施

3.1 提高井下智能化供电系统的实用性

煤矿在进行挖掘的时候主要的工作范围是在井下，所以供电系统不仅仅要想地面上的设备进行供电，同时还需要对井下的设备提供电能。井下的工作环境与地面上的工作环境不同，井下的工作更加危险，所以需要在整个工作过程当中与地面上的控制人员随时保持联系，为了保证井下通讯工作和基础设备的稳定性，应当提高提高供电系统的实用性，减少人员因素对供电系统的监控以及观测工作，避免因管理人员过于疲劳而导致设备出现问题不能及时发现。同时采用性能更加稳定、工作时间更长的警报装置，保证工作人员处于工作状态下仍旧能够听到警报声，提高井下工作的安全性。

3.2 提高电网智能化技术的标准，保证其在煤矿供电系统应用当中的规范性

煤矿供电系统的智能化和自动化一直都是管理人员的追求之一，但是由于各个煤矿当中生产效益和经济效益的差异，导致许多煤矿当中并没有足够的经济实力安装先进的智能设备，甚至许多煤矿管理人员为了节省煤矿的开支没有安装智能控制系统。为了保证煤矿供电系统的安全性和稳定性，相关部门应当统一规定煤矿供电系统当中的智能化标准，并且针对经济效益差的煤矿进行经济支持，保证所有的煤矿都能有相应的智能系统，进一步提高煤矿运行的安全性和可靠性。

3.3 提升过流保护的可靠性

不同的电流对煤矿供电系统起到的影响不同，所以为了提升煤矿供电系统的安全性，应当对短路电流和起动电流进行区分，并且增加短路电流，当短路发生故障的时候要立即对整个供电系统启动保护措施。为了保证短路电流运行的安全性，应当采用截面较大的供电电缆和变压器，以快速提高短路电流值，从而增加系统电阻和电源的容量。同时在装置进行和过流保护的基础之上还应当在保护装置当中再增加相敏保护，进一步判断系统的状态，更加有效地对整个每款供电系统进行保护。

3.4 应用专业技术促进电网的安全运行

在整个煤矿供电系统当中电网属于重要的组成成分之一，电网的安全运行在很大程度上决定了煤矿供电系统的安全运行。构成煤矿供电系统当中电网的是电缆，所以保证电网安全运行的前提是对电缆进行绝缘检测。电网与空气以及外界环境接触的机会较多，所以其绝缘性能很容易因为外界环境的影响而下降，为了保证电缆的安全运行，应当在电缆发生接地故障或者绝缘性能下降到影响安全性的时候由电网智能技术发出相应的警报，提醒维修人员及时采取措施进行维修。同时还可以利用电网智能技术规定电缆极限范围的绝缘标准，在绝缘性能下降到范围内就进行处理，避免之后的危险。

3.5 加强煤矿供电系统的科技水平

电网智能技术已经在煤矿供电系统当中得到了广泛的应用，并且经过实践研究，现在的电网智能技术对煤矿供电系统的安全性和稳定性起到了关键的作用。但是我国由于工业化进行的加快以及人口数量的增加，对煤的需求量也在大幅度增加，传统的电网智能技术已经不能够满足现在煤矿供电系统的规模，更重要的是还有许多煤矿当中并没有安装相应的智能电网系统，导致工作当中存在危险。所以研究人员应当与相关的设备生产部门进行沟通，进一步提高设备的科技性以及实用性。

4 结束语

电网智能技术在煤矿供电系统中发挥着非常重要的作用，直接关系到供电系统运行的安全和效率，进而影响到煤矿的发展。我们知道，传统的煤矿供电系统在运行过程中还存在着很多问题，如能源损耗比较大、系统安全性有待提高、相关保护设备有待完善等，导致煤矿供电系统的运行效果并不理想。而将电网技术应用于其中就能很好的解决以上出现的问题，该技术通过在电力系统故障隔离方面、电力网调度运行方面、煤矿数据监测方面等的运用，使得煤矿供电系统能够高效的进行下去。同时，通过提升过流保护的可靠性、提高井下智能化供电系统的实用性、规范电网智能化技术标准等措施就能使该技术更好的应用于煤矿供电系统中，并且能够很好的推进煤矿企业的进步与发展。