煤矿供电智能化关键技术及建设方案研究与应用.pdfVIP

煤矿供电智能化关键技术及建设方案研究与应用 如果把煤炭比作“工业的粮食”，那么供电就是煤矿生产的“血 脉”，煤矿供电系统是煤矿安全生产的基础保障系统，是煤矿的动力 源泉和安全保障，供电不安全将给煤矿安全生产带来严重威胁。因此， 煤矿智能化建设过程中将供电智能化建设作为核心和基础之一，对于 保障煤矿智能化高质量发展具有重要意义。 1、煤矿供电智能化建设现状和存在问题 自2018年下半年开始，截至2022年5 月，笔者共调研了全国 200余座井工煤矿的供电智能化建设情况，调研区域涵盖山西、内蒙 古、陕西、山东、河北、四川、黑龙江、贵州等省 （自治区），根据 调研情况，目前煤矿供电智能化的建设程度与真正的供电智能化还有 很大差距，主要存在以下9个问题： （1）99%的煤矿井下供电“最后一公里”智能化建设被忽视，占 全矿井配电设备1/2 以上数量的移动变压站、低压馈电开关、电磁启 动器等设备的漏电保护功能存在失效或缺失现象，严重影响矿井供电 安全和智能化水平。 （2）60%以上的煤矿对供电智能化建设内容不清晰，建设模式“五 花八门”，低水平重复建设现象严重。 （3）80%以上的煤矿供电越级跳闸现象依然存在，因此导致的大 范围停电事故时有发生，根据调研统计，平均每矿每年发生6次以上 的供电越级跳闸现象。 （4）高压单相接地故障自动选线准确率不足70%，低压漏电故 障自动选漏准确率不足50%。 （5）90%以上的煤矿低压馈电开关漏电试验采取人工就地试验， 手动记录试验数据，漏试、假试现象普遍，漏电保护有效性较差。 （6）90%以上的煤矿未实现井下配电装置 （包括高压开关、低压 馈电开关、移动变电站等）卫星同步校时，时间不统一，供电事故分 析困难，事故处理往往治标不治本。 （7）80%以上的煤矿缺乏电能质量的监测和预警，由于电能污染 严重、谐波含量过高而引起的绝缘击穿、保护误跳闸现象时有发生。 （8）90%以上的煤矿配电装置机构灵敏性缺乏在线监测和预警， 因此带来的开关拒跳、供电事故扩大现象时有发生。 （9）99%的煤矿供电微机保护装置采用国外操作系统，“卡脖子” 技术风险大，成为煤矿供电智能化建设的又一关键难题。 2、煤矿供电智能化建设关键技术 基于上述煤矿供电智能化建设现状和存在的问题可知，目前煤矿 供电智能化建设与真正的智能化还有很大差距，主要是因为供电智能 化建设模式不统一、建设内容不清晰、关键技术不了解。笔者根据多 年的矿井供电智能化技术研究与应用经验，总结了以下4点煤矿供电 智能化建设关键技术。 2.1分布式网络保护防越级跳闸技术 供电越级跳闸事故轻则越过1级导致1个采区停电，重则越过多 级直至地面变电所，导致整个井下供电系统瘫痪，严重威胁生产安全。 引起越级跳闸的原因有多种，如短路越级、开关拒跳越级、电压波动 越级、定值不匹配越级等，然而目前国内的防越级方法 （如GOOSE信 号闭锁防越级、差动保护防越级、集中判别式防越级等方法）虽应用 多年，但始终无法彻底杜绝越级跳闸事故的发生，主要是因为这些方 法存在防越级 “死区”，无法全方位防止供电越级跳闸。 分布式网络保护防越级跳闸技术的出现，彻底改变了煤矿供电越 级跳闸的现状。多年来，经过多个矿井的实践应用证明，分布式网络 保护防越级跳闸技术可以彻底杜绝煤矿供电越级跳闸事故的发生，并 入选了2020年国家矿山安全监察局发布的 《煤矿安全生产先进适用 技术装备推广目录》。此外，以分布式网络保护防越级跳闸技术为核 心研发的 “煤矿供电无人值守及防越级跳闸技术与系统”获得2020 年煤炭行业科技一等奖。分布式网络保护防越级跳闸技术原理如图1 所示。 图1 分布式网络保护防越级跳闸技术原理 当发生短路故障时，#101、#103、#105、#107开关相互实时共 享故障数据，各开关根据共享的故障数据及各自所处的供电级别，判 断出#107开关是最末级，#107开关跳闸，其他开关不跳闸，实现防 越级。分布式网络保护防越级跳闸技术原理优势：①打破传统的供电 故障“各自为政、独立判别”模式，边缘计算与网络保护相结合，故 障判别速度更快、定位更准；②各开关供电上下级动态识别，根据故 障位置动态调整各开关跳闸时间，防越级范围更广泛。 2.2 “边缘计算、附加信号”高压接地故障精确选线技术 煤矿供电系统中性点普遍采用不接地或经