煤矿供电系统智能化建设探析

文/王兴友

目前，我国煤矿正在大规模推进井下供电系统无人化建设，在实施过程中，由于煤炭行业供电标准严重滞后，核心设备高压矿用保护装置和低压馈电保护装置没有统一标准，造成不同隔爆电器厂家所提供的保护装置通讯互相不兼容，严重阻碍了监控系统可靠性和功能性的建设。基于此，煤炭企业应在学习借鉴国家电网公司相关标准及建设标准的基础上，联合科研院所及生产制造企业开展技术攻关，研究制定出切实可行的供电系统无人化解决方案，推进煤矿供电系统的无人化建设，进而实现智能化发展。

一、煤矿供电系统的现状分析

总体来看，国内煤矿供电系统主要存在以下问题。

1.煤矿供电监控系统自动化水平低

（1）煤炭行业供电标准严重滞后。1992年以前，原煤炭部一般遵循电力部或国家颁布的相关供电标准，煤炭部撤销后，由于对国家和电力行业颁布的供电设备标准的贯标职能缺失，煤炭行业没有及时向电网电力先进技术标准看齐，导致现有行业标准不健全或偏低，远远滞后于电网行业的技术发展水平。

（2）供电设备厂家准入门槛低，造成诸多困境。

①高、低压保护装置产品质量差、通讯速率低，经常发生不明原因的误动、拒动。

②各个厂家保护产品自成标准，不具备互换性，导致矿方备件采购时没有选择余地，可能采购价高质低产品。

③煤矿电力监控企业需要集成不同厂家或同一厂家不同时代的矿用高压保护和低压馈电保护产品；由于规约标准不统一，监控企业需要开发不同的接口程序接入不同的规约，由于多数情况下规约基于现场开发，缺乏严格的测试，不能保证通讯的可靠性。

④降低了煤矿供电系统的安全运行水平，加大了煤矿供电系统实施无人化的难度。

（3）煤矿供电系统建设标准与实际应用存在差异。煤矿供电系统的建设是以《MT/T1114-2011煤矿供电监控系统通用技术条件》为标准，该标准以在地面对煤矿井下供电系统实施监控为目的，但对于环境监控、视频系统的联动、监控范围是否覆盖到局扇的自动切换、是否实现从地面对井下要求的试漏设备进行试漏等实现无人化必备的功能没有提出要求，和目前各煤炭集团企业无人化的生产要求存在很大差异。

2.煤炭行业供电专业水平参差不齐

与电网公司不同，煤矿供电系统和设备维护业务归机电部门负责，自动化专业人员紧缺，对于目前供电系统的新标准、新技术、新解决方案了解不足，相应技术力量薄弱，尤其是对于供电系统无人化如何实施、采用何种技术路线无从判断，致使目前煤矿企业能够达到供电无人化标准并放心撤人的企业很少。

3.煤矿电力监控系统功能不足

目前的煤矿电力监控系统，只有通用的“六遥”功能(遥测、遥信、遥控、遥调定值、遥视、遥试)，只面向满足调度专业人员的工作需求，没有面向并考虑运行维护专业，达不到无人化的要求。

二、煤矿供电系统智能化的关键工作

1.规范标准

规范设计、制造是实施无人化的重要环节之一，是促进设备更新换代，提高运行水平，保障安全生产的基础。为了更好地实现煤矿无人化目标，减少重复投资，应尽早制定符合煤矿实际的煤矿供电系统无人化标准，使煤炭企业有标准可依，做到统一规划、统一标准、分步实施。

2.把住入口关

煤炭企业可以借鉴国家电网、南方电网、铁路总公司的合格供应商市场准入方式，对供应商的专业能力进行评估，评估的标准应着重从企业规模、企业的专业定位、企业的研发能力(研发人员数量、研发人员专业、试验检测设备及通过的国家级检测)、企业供货用户的实际使用情况等多个方面对供应商进行预合格审核，确保采用合格的供电设备。

3.把好验收关

煤矿供电系统投运前或智能化改造完成后，必须进行验收，切实把好验收关。同时，煤炭企业自身要学习掌握标准，加强技术交流，加强对相应人才的培养，以使煤矿供电系统无人化目标能够在行业相关主管部门、设备厂家和煤炭企业共同配合下，协同推进最终实现。

4.加强科技攻关

煤矿供电系统无人化解决方案需要借鉴电网行业先进技术及标准，需要行业主管部门、行业协会、行业高校、相关科研院所、生产制造企业及煤矿企业协同合作，共同开展科技攻关，研究制定出切实可行的供电系统无人化解决方案。

5.强化专业培训及管理

煤矿供电系统实现无人化后，不仅是在计算机上实现对开关的分、合闸操作，还需要对计算机监控系统的各项预告信号和事故信号进行确认及处理，这就对运行人员的岗位技能提出更高要求，需要不断强化相关专业技能的学习培训。此外，煤矿供电系统实现无人化后，原有人员值班、电话调度的方式，需要随着供电系统“无人化”的实现更改为集中监控、定期巡检直至状态检修的管理方式，所以煤炭企业要针对性地强化管理，确保供电系统稳定运行。

三、煤矿智能化供电系统技术的解决方案

1.高、低压保护装置标准化

借鉴国家电网对继电保护装置“六统一”规范的做法，对矿用高低压保护装置的结构、功能、端子排、通讯接口、通讯协议、外围互感器输入参数等统一规范要求，解决保护装置生产厂家水平不同、产品不一致导致的无法替换问题。

2.通信采用IEC61850标准

IEC61850标准是电力系统自动化领域唯一的全球通用标准。第二版标准名称改为《电力企业自动化通信网络与系统》，增加了变电站之间的通信、一次设备状态监视、电能质量以及新能源等内容，标准更加完善。利用标准的信息接口实现系统内所有智能设备的“互操作”和“即插即用”，确保不同厂家的设备和系统保持通讯规约的一致性。通过标准的贯彻，实现工程运作标准化，工程实施规范、统一和透明。

3.继电保护防越级跳闸系统

采用智能分布式防越级跳闸系统方案，不依赖于地面主站，通过矿区已有环网，利用IEC61850标准的GOOSE通信技术实现保护装置间的信息互享，并利用共享信息技术实现故障时“先定位、后跳闸”，达到准确的故障隔离目的。智能分布式防越级跳闸系统方案解决了仅靠电流定值无法满足选择性、靠时间定值无法满足速动性的问题。

4.电气设备状态在线监测

煤矿供电系统实现无人值守，需要解决一、二次设备及系统运行状态的监视与异常预警。

5.智能运维与事故预警

（1）远程控制。包括井下开关遥控操作、局扇自动投切控制、保护功能投退、定值的远方调阅和修改、参数的远程配置等。

（2）在线检测与预警。保护自动化功能在线检测与预警，检查保护功能压板、定值的合理性，验证保护功能、防越级跳闸功能的正确性。

（3）自动生成报告。在主动检测或系统发生故障后提供清晰完整的记录和数据，如故障类型、时间、故障值、相关波形等，从而便于检修人员尽快确定检测结果，及时排除故障。

（4）视频联动。在开关操作、系统故障等情况下,视频信息自动实时切换到特定关注画面。

（5）微信、短信告警。将故障、告警等事件，通过微信、短信的方式发送至相应管理人员手机，保证信息及时有效传达。

四、结语

当前，我国煤矿供电系统无人化工作正在加快试点和推广，煤矿供电系统无人化仅仅实现“六遥”功能是不够的，应当借鉴电网行业先进技术及标准，尽早制定符合煤矿实际的供电系统无人化标准，同时开展联合科技攻关，研究制定并实施切实可行的供电系统无人化解决方案，提高煤矿供电监控系统自动化、智能化水平，实现减员增效、提高供电可靠性，提升煤矿安全保障能力的目的。