数字化技术在煤矿供电的应用

【摘要】随着煤矿工程技术在我国的大力推广，数字化技术的发展问题不断的在煤矿供电的应用中出现，而在这其中新形势下数字化技术在煤矿供电的应用发展的效果，是直接关系到数字化技术在煤矿供电的应用的最后效果的关键因素之一。因此，本文主要就数字化技术在煤矿供电的应用进行分析。

【关键词】数字化； 煤矿；供电

中图分类号：F407文献标识码： A

一、前言

如何做好新形势下数字化技术在煤矿供电的应用研究发展工作，为数字化技术在煤矿供电的应用的控制研究,实现可持续发展提供坚实的安全保障，是现在数字化技术在煤矿供电的应用研究面临的迫在眉睫、函需解决的头等课题。

二、 提高煤矿井下供电安全的重要性

煤炭是我国主要的能源之一，能够用于供暖供电等各个领域，对社会经济的发展具有十分重要的意义。为了满足社会的需求，煤矿开采量逐渐的增多，随之煤矿井下安全事故也越来越多，给煤矿企业造成了很大的影响。煤矿安全生产一直是煤矿工作的重点，其中供电安全更是煤矿井下工作的重中之重。由于井下采掘的深度越来越深，在空间上就具有很大的局限性，并且井下的瓦斯、煤尘浓度较大，如果出现漏电现象，就容易造成极为严重的安全事故，如爆炸等，对井下人员、设备都造成不可挽回的损失，对国家财产也会造成很大影响。

所谓供电的安全可靠性，就是指供电设备在规定时间或者既有条件下完成供电功能的能力，在供电系统中就是指“一个供电系统对用户持续供电的能力，它是电力可靠性管理的一项重要内容，直接体现供电系统对用户的供电能力”。供电系统网点多、面广、线长，因而在运行过程中容易出现诸多故障，给煤矿企业生产活动造成一定程度的电量和经济损失。因此，分析供电的安全可靠性问题是十分有必要而且是必须要做的。

三、我国煤矿井下供电系统中存在一定的安全问题

1、煤矿井下供电系统不稳定

（一）变压器容量不足。导致变压器容量不足原因较多，但主要原因大致有两个方面。一是设计上考虑不周，没有留出富余的容量，从而导致变压器容量不足；二是在生产现场存在着违规加载的情况，从而导致变压器在超负荷下工作，这样则直接导致变压器温度升高，绝缘性能降低，容易导致短路等情况发生，使变压器发生烧毁，从而引发矿井事故。

（二）煤矿供电系统不采用双回路供电。煤矿井下供电系统要确保其供电的安全性，这就需要采用双回路进行供电，即一个负荷有两个独立的供电电源，这样就可以有效的保证一个回路发生故障时，另一个回路可以继续进行供电，这对于提高井下供电系统可靠性具有极其重要的意义。

2、电气火花所引起的事故

（一）电气设备使用不当会造成电气火花，引起安全事故。

（二）电力电缆长时间处于潮湿的环境中或者超负荷工作中会造成短路引起电气火花，引发安全事故。

（三）由于电气设备操作人员操作电气设备时操作不规范产生电气火花，引发安全事故。

3、设备的超载运行

（一）谐波。谐波主要是由非线性负载产生。分为奇次皆波，偶次谐波和间谐波。矿井提升机的杖量使用就会产生谐波，在一定的条件下会干扰弱电系统，对仪表的检测和自动化等都会产生一定的影响。

（二）雷击和漏电引起的事故煤矿的供电系统还需要做好相应的防雷保护措施，但在实际工作中，往往检修人员对于矿井地面部分的架空线路的防雷检修和试验工作不重视，这就导致一旦雨季到来，则会使矿井的供电系统受到雷电的威胁，使矿井的安全受到较大的影响。所以他独子矿井防雷工作是十分必要的，尽管还不能完全避免雷电所带来的危害，但可以有效的降低雷电对供电系统所带来的影响。目前煤矿矿井下漏电事故的发生也严重危及煤矿的安全，因为矿井下条件较为恶劣，而且巷道存在着复杂性，这就导致对矿井下电缆的巡视检查工作存在着较大的难度，一旦发生漏电，则极易导致事故的发生。

四、数字化技术在煤企供电系统设计中的应用

国家一直高度重视数字化设计技术的发展，在我国的制造业信息化工程的重大项目中，以三维CAD系统为典型代表的数字化设计技术被放在一个关键的位置上，这充分说明了数字化技术的重要性。煤矿供电系统的设计以往一直存在设计效率低、设计周期长等缺点，但是数字化设计技术的出现，使矿企设计人员对供电系统设计方法和思路发生了重大的变化，通过使用先进的数字化设计方法极大地提高了设计的水准，提高了设计质量。数字化设计以完成新的产品设计为最终目标，以计算机软件硬件为基础，以数字化的信息为辅助手段，支持产品的建模、分析、修改、优化以及生成设计文档，正是这些优势不断推动着供电系统的设计不断走向科学化和智能化。矿企的供电系统设计师可以使用先进的数字化设计手段将自己的设计思路和设计结果用绘图软件直观地表现出来，并且可以根据不断变化的设计要求随时进行修改，非常的方便，这样不仅极大地降低了劳动强度并且提高了设计的效率。另外，在矿企的供电系统工业设计中，三维软件更是占据了非常重要的作用，使用三维数字化设计软件，供电系统设计人员可以将自己的设计方案栩栩如生地在计算机上直观地表达出来，这不仅有利于设计人员自己查找错误，寻找不足，同时，也能够帮助其他相关技术人员对设计有一个更加深入的理解；此外，还可以实现更加先进的功能，设计人员在绘制出三维模拟模型后，如果有必要，可以借助3D打印技术等先进的技术手段将模型制造出来，非常贴近真实的效果。

数字化设计技术在矿企供电系统设计的广泛应用，提高了整个行业的设计水平，对行业的高速、科学发展起到了巨大的促进作用。正是数字化设计手段的出现，使矿企供电工业设计的整体设计方向走向了智能化发展，可以使设计师省略很多以前的重复性的琐碎工作，以计算机为主导的设计工具分担了大部分的设计任务，为设计人员节约了大量的不必要的时间，使设计人员从繁琐中解放出来，而专注于如何提高设计水平，设计人员也有更多的时间专心地去研究科学化设计和智能化设计，使其设计的理念发生重大的变化，设计中会更多地考虑多学科、多方向融合交叉，数字化设计手段在矿企供电系统设计的广泛应用，将会对整个设计行业的发展起到很好的推动作用。

五、矿井数字化电网的自动化系统研究

1、研究数字化变电站新技术提高矿井电网自动化水平

实现一次设备智能化，二次设备网络化。采用电子式互感器采集电流、电压信号。研发智能终端对传统开关设备进行改造，采用光纤为传输介质，传输开关与间隔层设备之间控制及状态等信号。变电站的网络结构符合IEC61850标准，统一建模，信息共享，以实现变电站信息采集、传输、处理、输出过程全数字化，提高矿井电网的运行管理自动化水平。

2、研究开发井下电网应用的智能终端设备实现井下电网的综合自动化

由于井下电网应用环境的特殊性，矿井井下应用的保护装置普遍存在保护配置不合理、功能不完善、软硬件平台较低、故障率较高的问题。矿井井下电网使用的高性能智能终端设备和通信分站，通过集成继电保护、测量控制、网络通信、视频监控和电能计量等功能，实现井下电网的综合自动化系统。

3、开发矿井电网集成监控环境

目前的矿井电网监控系统，由于使用了不同的终端设备、不同的协议和不同的通信接口，造成监控系统各自独立、集成困难，无法实现全矿井电网集成监控的局面。

矿井数字化电网通过建设矿井地面和井下应用的双向、高速、实时、标准的通信网络，制定和应用标准的通信协议和通信接口，实现全矿井电网的数据采集、数据传输、信息集成、分析优化和信息展现功能，采用先进的软件技术，实现矿井电网的遥测、遥信、遥控和遥调。

数字化变电站是一个全新概念，目前仍处在发展和完善阶段，业内不同的实施单位、研究机构对数字化变电站的认知有一定偏差，导致目前已实现的数字化变电站存在多种模式。

近年来，国内各企业针对煤炭行业的特点和煤炭安全生产所面临的挑战，携手矿业院校、设计院和大型煤炭企业致力于数字化矿井解决方案的研究和开发，已对矿用电力监控系统、矿用智能零时限保护系统、矿用光纤差动保护系统、矿用视频监控系统、矿井漏电保护技术等多项创新技术进行了深入广泛的研究，为实现数字化矿井建设、创新煤矿安全管理做出了不懈的努力。

六、结束语

综上所述，本文所提到的数字化技术在煤矿供电的应用的研究工作，希望可以对数字化技术在煤矿供电的应用的发展提供参考价值。随着数字化技术在煤矿供电的应用的不断开展， 对数字化技术的研究工作也将成为保障煤矿供电的应用的重要工作。

参考文献：

[1] 丁稳峰. 数字化技术在煤矿供电的应用[J]. 科技视界.2012(25):326+245.

[2] 黎鹏. 数字化技术在煤矿供电中的应用[J]. 中国高新技术企业.2014(23):64-65.

[3] 张志忠. 基于煤矿供电系统中的自动化技术应用分析[J]. 机电产品开发与创新.2013(06):63-65.