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【摘 要】为了降低企业的用电成本、提高电网系统中电能的利用率和使用效果，人们开始在供电设备中采用无功补偿装置，目前世界上最常用的煤礦电网无功补偿装置是机械投切式无功补偿装置，但是因其本身的技术限制，也存在着过电压和过电流问题，已经逐渐不能满足煤矿井下机械设备对稳定电能的需求，因此提出了一种基于相控投切技术的全新供电设备供电方式。
【关键词】煤矿供电设备；供电稳定性；优化设计
【中图分类号】TD355 文献标识码：A
引言
现如今，高压防爆配电装置和移动变电站等都属于我国常用的煤矿供电设备，通过接地保护、过流保护以及漏电保护来进一步保障供电设备的安全性和可靠性。一般情况下，电气保护装置都是建立在电磁感应的基础上，同时具有自我调节的优势，不但可以有效阻止短路和瞬间电压过大的问题，同时还具有安全可靠的优势。在科学技术不断进步的背景下，在进行煤矿供电设备保护时，已经广泛采用数字式继电器保护装置，不但有效提升了工作效率，为煤矿企业带来了巨大的收益，而且还能够大幅提高供电设备的安全可靠性和保护装置的自动化水平。
1煤矿供电设备目前存在的缺陷和问题
1.1电源设计有待进一步完善和改进
当前，绝大多数煤矿企业都处在扩大生产规模的阶段，往往忽视了电源设计问题，从而使电源在实际应用过程中存在很多安全漏洞，同时埋下了巨大的安全隐患。在电力设备不断增多的同时，煤矿生产过程中消耗的电能越来越多，只有在安全用电环境下，才能在巨大用电压力的情况下，保持正常运作，而电源设备的不科学合理，将无法保障供电安全。在矿井下使用最频繁的电源就是双回路式线路，可以切实保障煤矿用电安全，但是，一部分企业由于抗拒不了巨大利益诱惑，在实际生产过程中，没有严格按照相关要求安装双回路式线路电源，这样一来，将给煤矿生产构成极大的威胁，直接危及矿上工人的人身安全以及企业的社会地位、威望。
1.2矿井下超远距离供电存在很大危险
在煤炭开采作业线不断拉长的背景下，供电距离也随之变得越来越长，因此，矿井环境很容易影响到超远距离供电效果，同时存在诸多不利因素。这种超远距离供电，严重影响了电压的供电水平，不但增加了电能损耗成本，而且还容易影响电力供电设备的运行效率，同时很容易损伤电力设备，让企业蒙受巨大经济损失。矿井下超远距离供电，使电极不能够达到长久稳定工作。同时，既不能满足电力设备的实际运行需求，又不能真正保障电力运行安全。此外，还加大了煤矿安全生产的风险。
2煤矿供电设备供电稳定性优化设计要点
2.1供电设备相控投切无功功率补偿结构设计
（1）DSP/CPLD中心控制模块。主控模块作为供电设备的核心，主要担负着接收并分析各子模块传输的信息数据，根据系统运行情况发出控制指令，确保电网系统的安全、稳定运行，为各用电设备提供高质量的电能。
（2）驱动模块。在DSP/CPLD中心控制模块发出投切控制的指令之后，需要由驱动模块来控制开关系统进行开闸或者合闸操作，因此其可靠性直接影响开关系统的执行情况。
（3）检验控制模块。检验控制模块在整个控制系统中起着至关重要的作用，其直接决定着无功补偿系统的补偿效果，主要作用是连续不断的对供电设备中所需要的无功功率进行检测，并对供电设备中的信号过零点进行检测，将检测结果反馈给中心控制模块。
（4）信息传输模块。信息传输系统起着将各检测单元监测到的数据信号传递给中心控制模块的作用，为了保证信息传递的准确性和及时性，要求信息传输模块不仅要具有大容量的数据传输能力而且要具有极强的抗电磁干扰能力、适应恶劣环境的能力，推荐采用CAN总线模块。
（5）执行模块。执行模块作为系统的控制指令执行机构，主要由熔断器、真空控制开关、隔离开关组成，其中熔断器和隔离开关主要起到系统保护的作用，在实际工作中需要特别对真空开关的工作环境的湿度进行控制，以保证投切控制的精确性。
2.2供电网络动态监控
供电网络中任何设备参数的变化对整个网络短路电流、保护整定、载流量、电压损失等的影响都会以红色高亮反映在整个供电网络图中，实现计算结果动态可视化监控并生成说明书。说明书包括变压器视在功率计算、低压电缆校验、开关整定计算、短路电流计算、电机起动电压计算、电压损失校验、高压电缆校验、高压开关校验、供电设计报告等。各种计算结果都包含了详细标准的计算公式，计算结果准确无误。
2.3漏电保护功能的实现
（1）矿井电气漏电保护装置。上文中所提到的继电保护装置其运行的关键在于对系统运行状态的正常与否进行检测并对其中展现的一些异常现象做出及时应对，并适时切断电源，从而实现对电气设备的有效保护。通常来说熔断器、继电器和接触器均能胜任这一需求，但由于井下作业环境的特殊性和复杂性，大规模断电的出现必然对井下安全造成严重威胁，因此反应速度较慢的熔断器便无法适应井下工作的需求，而应采用继电器或接触器进行电气保护；
（2）现场信号输入装置。电路运行中所采集的各类信号进过初步处理后才会传递至机电保护装置中，初步处理的主要内容包括干扰信号的剔除和原始信号的放大，而这些工作均是借由信号输入装置予以完成的。所以，信号输入装置对信号初步处理的优劣对最终能否获得精准的判断信号至关重要，应当采取针对性的防护举措；
（3）测量装置。测量装置的核心作用是对接收到的初步处理后的信号进行初步判定。其通过系统预设的内部呈现对所得结果进行比较分析，并将判定结果转换成相应的数字信号后传递至逻辑判断装置；
（4）煤矿保护装置。该装置运用PLC（可编程逻辑控制器）控制技术，通过对接收到的数据的分析判定，可对系统所操控设备的启闭进行操控，避免设备带故障运行而造成安全事故；
（5）逻辑判断。数字信号传输至逻辑判断装置后，系统汇总前后所收集的判断数据，并根据特定逻辑对所有信息进行汇总分析，进而对是否断开电路进行最终判定。有鉴于此，逻辑判断对是确保电力保护目的最终能否真正实现的关键要点；
（6）执行装置。接收由逻辑判断装置传输过来的讯号，并将讯号所需表达的动作予以执行从而达成漏电保护功能。其主要功能包括切断电路、隔离设备等，其也只有当系统确定存在故障时，才会动作。
2.4矿山新型综合保护装置保护方法
煤矿井下的施工作业环境十分恶劣，复杂，同时开关设备的种类花样繁出，结构复杂多样，无形中给安装工作加大了难度，此外，还需要做好防爆安全措施，因此，需要在煤矿企业普遍使用变电站综合自动化系统。新型的综合保护装置具备很多优势，不仅占地面积小，而且接口标准很是规范，同时保护模块具有方便维修、高可靠性以及性价比高等诸多优势。操作选用的仪器不但拥有高效的嵌入式系统，开放式硬件系统以及多道开发程序共同完成任务，同时利于技术人员之间的交流沟通。
结束语
总而言之，在煤炭开采企业的发展过程中，煤矿的安全生产在其中发挥着重中之重的作用，因此，煤矿企业需要不断完善煤矿供电设备的电气保护技术。同时所有相关人员必须熟练掌握煤矿供电设备中电气保护所有相关要求，潜心专研和创新相关的煤矿供电设备中电气保护技术，以有效避免煤矿供电设备安全事故的发生。为我国煤矿事业的顺利发展，保驾护航。
参考文献：
[1]杨君.对煤矿供电设备的安全防护与电气保护技术探索[J].价值工程，2015（34）：3-5.
[2]张升华.煤矿供电设备的安全防护与电气保护技术分析[J].中小企业管理与科技，2016（16）：186-187.
[3]王丽娟.煤矿供电设备电气保护技术的探讨[J].江西煤炭科技，2015（3）：113-114.
（作者单位：山西中煤华晋能源有限责任公司王家岭矿）
【关键词】煤矿供电设备；供电稳定性；优化设计
【中图分类号】TD355 文献标识码：A
引言
现如今，高压防爆配电装置和移动变电站等都属于我国常用的煤矿供电设备，通过接地保护、过流保护以及漏电保护来进一步保障供电设备的安全性和可靠性。一般情况下，电气保护装置都是建立在电磁感应的基础上，同时具有自我调节的优势，不但可以有效阻止短路和瞬间电压过大的问题，同时还具有安全可靠的优势。在科学技术不断进步的背景下，在进行煤矿供电设备保护时，已经广泛采用数字式继电器保护装置，不但有效提升了工作效率，为煤矿企业带来了巨大的收益，而且还能够大幅提高供电设备的安全可靠性和保护装置的自动化水平。
1煤矿供电设备目前存在的缺陷和问题
1.1电源设计有待进一步完善和改进
当前，绝大多数煤矿企业都处在扩大生产规模的阶段，往往忽视了电源设计问题，从而使电源在实际应用过程中存在很多安全漏洞，同时埋下了巨大的安全隐患。在电力设备不断增多的同时，煤矿生产过程中消耗的电能越来越多，只有在安全用电环境下，才能在巨大用电压力的情况下，保持正常运作，而电源设备的不科学合理，将无法保障供电安全。在矿井下使用最频繁的电源就是双回路式线路，可以切实保障煤矿用电安全，但是，一部分企业由于抗拒不了巨大利益诱惑，在实际生产过程中，没有严格按照相关要求安装双回路式线路电源，这样一来，将给煤矿生产构成极大的威胁，直接危及矿上工人的人身安全以及企业的社会地位、威望。
1.2矿井下超远距离供电存在很大危险
在煤炭开采作业线不断拉长的背景下，供电距离也随之变得越来越长，因此，矿井环境很容易影响到超远距离供电效果，同时存在诸多不利因素。这种超远距离供电，严重影响了电压的供电水平，不但增加了电能损耗成本，而且还容易影响电力供电设备的运行效率，同时很容易损伤电力设备，让企业蒙受巨大经济损失。矿井下超远距离供电，使电极不能够达到长久稳定工作。同时，既不能满足电力设备的实际运行需求，又不能真正保障电力运行安全。此外，还加大了煤矿安全生产的风险。
2煤矿供电设备供电稳定性优化设计要点
2.1供电设备相控投切无功功率补偿结构设计
（1）DSP/CPLD中心控制模块。主控模块作为供电设备的核心，主要担负着接收并分析各子模块传输的信息数据，根据系统运行情况发出控制指令，确保电网系统的安全、稳定运行，为各用电设备提供高质量的电能。
（2）驱动模块。在DSP/CPLD中心控制模块发出投切控制的指令之后，需要由驱动模块来控制开关系统进行开闸或者合闸操作，因此其可靠性直接影响开关系统的执行情况。
（3）检验控制模块。检验控制模块在整个控制系统中起着至关重要的作用，其直接决定着无功补偿系统的补偿效果，主要作用是连续不断的对供电设备中所需要的无功功率进行检测，并对供电设备中的信号过零点进行检测，将检测结果反馈给中心控制模块。
（4）信息传输模块。信息传输系统起着将各检测单元监测到的数据信号传递给中心控制模块的作用，为了保证信息传递的准确性和及时性，要求信息传输模块不仅要具有大容量的数据传输能力而且要具有极强的抗电磁干扰能力、适应恶劣环境的能力，推荐采用CAN总线模块。
（5）执行模块。执行模块作为系统的控制指令执行机构，主要由熔断器、真空控制开关、隔离开关组成，其中熔断器和隔离开关主要起到系统保护的作用，在实际工作中需要特别对真空开关的工作环境的湿度进行控制，以保证投切控制的精确性。
2.2供电网络动态监控
供电网络中任何设备参数的变化对整个网络短路电流、保护整定、载流量、电压损失等的影响都会以红色高亮反映在整个供电网络图中，实现计算结果动态可视化监控并生成说明书。说明书包括变压器视在功率计算、低压电缆校验、开关整定计算、短路电流计算、电机起动电压计算、电压损失校验、高压电缆校验、高压开关校验、供电设计报告等。各种计算结果都包含了详细标准的计算公式，计算结果准确无误。
2.3漏电保护功能的实现
（1）矿井电气漏电保护装置。上文中所提到的继电保护装置其运行的关键在于对系统运行状态的正常与否进行检测并对其中展现的一些异常现象做出及时应对，并适时切断电源，从而实现对电气设备的有效保护。通常来说熔断器、继电器和接触器均能胜任这一需求，但由于井下作业环境的特殊性和复杂性，大规模断电的出现必然对井下安全造成严重威胁，因此反应速度较慢的熔断器便无法适应井下工作的需求，而应采用继电器或接触器进行电气保护；
（2）现场信号输入装置。电路运行中所采集的各类信号进过初步处理后才会传递至机电保护装置中，初步处理的主要内容包括干扰信号的剔除和原始信号的放大，而这些工作均是借由信号输入装置予以完成的。所以，信号输入装置对信号初步处理的优劣对最终能否获得精准的判断信号至关重要，应当采取针对性的防护举措；
（3）测量装置。测量装置的核心作用是对接收到的初步处理后的信号进行初步判定。其通过系统预设的内部呈现对所得结果进行比较分析，并将判定结果转换成相应的数字信号后传递至逻辑判断装置；
（4）煤矿保护装置。该装置运用PLC（可编程逻辑控制器）控制技术，通过对接收到的数据的分析判定，可对系统所操控设备的启闭进行操控，避免设备带故障运行而造成安全事故；
（5）逻辑判断。数字信号传输至逻辑判断装置后，系统汇总前后所收集的判断数据，并根据特定逻辑对所有信息进行汇总分析，进而对是否断开电路进行最终判定。有鉴于此，逻辑判断对是确保电力保护目的最终能否真正实现的关键要点；
（6）执行装置。接收由逻辑判断装置传输过来的讯号，并将讯号所需表达的动作予以执行从而达成漏电保护功能。其主要功能包括切断电路、隔离设备等，其也只有当系统确定存在故障时，才会动作。
2.4矿山新型综合保护装置保护方法
煤矿井下的施工作业环境十分恶劣，复杂，同时开关设备的种类花样繁出，结构复杂多样，无形中给安装工作加大了难度，此外，还需要做好防爆安全措施，因此，需要在煤矿企业普遍使用变电站综合自动化系统。新型的综合保护装置具备很多优势，不仅占地面积小，而且接口标准很是规范，同时保护模块具有方便维修、高可靠性以及性价比高等诸多优势。操作选用的仪器不但拥有高效的嵌入式系统，开放式硬件系统以及多道开发程序共同完成任务，同时利于技术人员之间的交流沟通。
结束语
总而言之，在煤炭开采企业的发展过程中，煤矿的安全生产在其中发挥着重中之重的作用，因此，煤矿企业需要不断完善煤矿供电设备的电气保护技术。同时所有相关人员必须熟练掌握煤矿供电设备中电气保护所有相关要求，潜心专研和创新相关的煤矿供电设备中电气保护技术，以有效避免煤矿供电设备安全事故的发生。为我国煤矿事业的顺利发展，保驾护航。
参考文献：
[1]杨君.对煤矿供电设备的安全防护与电气保护技术探索[J].价值工程，2015（34）：3-5.
[2]张升华.煤矿供电设备的安全防护与电气保护技术分析[J].中小企业管理与科技，2016（16）：186-187.
[3]王丽娟.煤矿供电设备电气保护技术的探讨[J].江西煤炭科技，2015（3）：113-114.
（作者单位：山西中煤华晋能源有限责任公司王家岭矿）