矿井电力线对信号电缆串扰的不确定度量化

刘 青， 丁 楠， 李艾娣， 杨佳仪， 周宁馨

(西安科技大学电气与控制工程学院， 陕西 西安 710054)

1 引言

煤矿井下空间狭小、机电设备相对集中，导致井下动力线和监控系统信号电缆间距离较近。当井下机电设备产生电磁骚扰或有雷电波入侵时，电力线上的各种骚扰会在信号电缆上感应出电流和电压，甚至可能完全覆盖来自各传感器的安监信号，从而导致信息失真，造成严重后果[1-3]。

针对矿井下电磁兼容的问题，多位学者展开了相关研究。文献[4]应用时域有限差分法(FDTD)对矩形巷道内传输线上的浪涌脉冲产生的电磁辐射场进行了建模研究；文献[5]建立了煤矿井下动力线与信号电缆的多导体传输线模型，应用FDTD方法研究了设备正常工作及开关操作瞬间安监信号回路的干扰数值；文献[6]建立了煤矿钢丝绳监测系统的多导体传输线模型，并进行了耦合规律研究。上述研究中，信号电缆多使用裸导线模型，实际上煤矿井下的信号电缆多采用屏蔽电缆。在建模方法上屏蔽电缆与裸导线有很大的不同，从而使计算结果也会与实际有所偏差，因此研究屏蔽电缆串扰问题有着实际应用价值。

此外，针对屏蔽电缆串扰的建模求解问题也有一些相关研究。文献[7，8]应用传输线理论对电缆结构进行等效处理，视电缆屏蔽层为多导体传输线中的一根子导线。文献[9]将屏蔽电缆场线耦合模型等效为两个通过转移阻抗和转移导纳建立联系的内、外传输线系统。……