高压馈电开关状态监测问题的解决对策分析

丁秀全

【摘要】监控系统的一个基本功能是对矿井中的瓦斯进行检测和断电，检测结果可以通过地上设备直接观察到，馈电设备用来反映瓦斯断电后的反馈信息，国家规定，为保证矿井安全问题，矿井监测系统必须具备馈电监测功能，目前我国矿井高压馈电检测确实存在着许多亟待解决的问题，为保证矿井安全生产，必须着手解决这些问题，排除高压馈电监测故障。

【关键词】高压馈电；检测问题；解决对策

0.前言

煤矿安全规程中对何时设置馈电状态传感器做出了明确的规定，设置传感器的目的是对井下瓦斯进行实时监控，一旦瓦斯超限或者其他设备出现故障，馈电开关的状态就可以及时反馈到地面，当馈电开关状态出现问题时采取措施切断电源，目前高压开关监测方法较少，本文介绍的方法经实践证明较为有效，对矿井安全生产意义重大。

1.高压馈电状态检测的现状

国内目前普遍使用的馈电监控方法有两种，一种是在开关负荷一侧安装馈电传感器，将馈电传感器接到电缆上，通过电缆与地面连接对地下进行馈电监控，矿井中的工作环境相当复杂，馈电装置要在较为恶劣的条件下工作，而馈电装置容易受到环境干扰，无法适应长期的工作，因此不具备高可靠性，同时此种传感器的电压检测范围较低，不可以高于1140伏，所以只能检测部分电缆，对屏蔽电缆不适用；还有一种是依靠将电压转变成电流来进行馈电检测，通常借助的工具是电压转换模块，但是同第一种方法一样，其使用范围也较小，国内的转换模块进行电压转换的最大限度是1140伏，而且安装工序非常复杂，要在多处同时取电，检测的电缆类型也有很大的局限性，以目前的技术还不可以检测三项电缆，显然这种馈电状态检测方法的实用性不够好。事实上，矿井中高压开关使用的都是屏蔽高压电缆，其最高电压高达6000伏，上述两种方法都不适用，高压馈电状态检测存在着很棘手的问题，急需探寻新的解决办法。

2.检测系统的抗干扰分析

随着计算机技术、电子技术的快速发展以及同传感器技术的结合，高压馈电检测保护已经进入现代化技术时代，智能装置在矿井中安全生产中应用广泛，同时担当着保护电气设备安全的重要角色，由于保护对象为6000伏高压设备，而传感器本身的元器件容量较低，给系统的正常工作造成影响，它们发出的信号会对检测保护系统造成巨大的影响，严重时可能引起重大事故。

信号干扰的来源，干扰信号是指除对生产有利的信号以外的那些可能影响保护装置正常工作的信号，其来源有几个方面：一是来自外界，压板、开关触点、馈电器触点等通过连接电缆进入保护装置，当操作高压馈电开关时供电参数发生改变，受到电磁信号的干扰；二是来自装置内部，例如高频控制信号对其他部件电信号回路的干扰，其中接地不良是产生干扰的主要影响因素，另外还有电流输入线路不绝缘等也会引起对保护系统的干扰。

3.我国矿井下供电系统的特点

煤矿安全规程中说明，井下的变压器不可以将中性点直接接地以防止触电事故，非直接接地的通电系统即使发生触点对人体的危害也较小，井下供电线路几乎全部由电缆组成，包括矿用屏蔽电缆和非矿用屏蔽电缆，各种电缆用途不同，非矿用电缆用于供电主线，矿用电缆用于向可移动电气设备供电，煤矿井下电缆数量较多，稍不注意就会引起生产事故，当出现故障后如不及时采取有效的补救措施会对经济效益造成巨大损失。

针对高压馈电的结构和工作环境，可采用专门的系统对其进行分析，以获得可靠的数据，从而快速掌握可能存在的故障，针对高压馈电状态检测中的问题本文主要介绍的一种专家系统方法。

4.解决馈电开关操作状态问题的专用系统

4.1馈电开关状态的检测方法

在矿井特定的工作环境中，馈电开关故障类型有过载、短路、断相、漏气等，针对这些问题可采用专家系统，高压馈电开关状态检测要根据馈电开关的特殊性质进行，一般可采取门限法，具体做法是：首先设定预期范围，即设定最大值和最小值，这些数值可以根据馈电开关的型号和实际工作环境选取，检测的数值只要在预期范围内即可以断定其工作正常，门限值可以是具体数值也可以是某种状态，根据门限值可以对开关状态进行较为准确的提前预判。

高压馈电开关状态的监测结果，即各类数据（原始数据、实时数据）和结果（中间结果、最终结果）都在地面数据库中储存，作为该种设备在当时所处环境中的工作状态记录，同时利用先进的手段判断设备的目前工作状态和未来一段时间的工作情况，对可能出现的故障做出预判。

4.2检测、分析高压馈电开关状态的实现过程

高压馈电开关状态分析以模式识别为基础，建立特征模型，将所选参数归纳成一般性结论，把设备目前的状态同以往正常状态时的参数进行对比识别，识别方式有很多种，本文主要介绍时间序列分析方法。

馈电开关有多种保护动作，需要对多个信号进行同时检测，同时还要对数据间的关系进行分析，包括故障所属类型和实时状态，另外还要结合以往数据库中的历史参数记录全面分析，想要获得准确的故障检测结果，采用人工智能方式较为可靠。在高压开关状态监测的过程中要将搜集到的各类信息作为依据，把获得的数值信息、开关信息、指令信息按照关联的紧密程度划分为三种，即无关联、一般关联和密切的关联，然后利用数据信息作为比较模型，每周拿来与实时监测结果对比分析，这样可以直观的了解高压馈电开关动态，在故障判断中要考虑到外部参数的干扰影响，如前面所提到的电磁信号干扰影响等。基于高压馈电出现的故障种类比较多，可将所有信息列于框架表内，以利于直观分析和采取匹配的操作措施。如高压馈电传感器监测点一项可以记录不同条件下电流互感器、漏气、漏电、短路等元器件的相关信息；高压馈电开关数据一项可以记录历史故障信息、不同条件下的故障以及故障同故障间的关系。完成系统监测的实现要预先规划好可能对检测进程产生影响的因素，如特例的处理、状态开关切换、故障隔离措施、指令操作、高压馈电系统重组、系统的及时恢复等。

4.3专家系统在高压馈电状态监测中的局限

本身我们是希望在高压馈电开关状态监测中采集到所有有利于故障分析的数据，但是由于工作环境的原因，人工智能获取信息的结果会随着启动规则和监测点位置的变化而变化，因此本文介绍的专家系统方法是不能够保证在所有监测点正常运行的，所以在监测时可以将监测点分组，把主要的高压馈电开关状态监测点单分一组，即把监测活动分成几个周期，把每个周期中即将监测的开关设备进行模块化处理，对需要重点监测的点进行重点分析，不过从整体效果看，专家系统是可以对高压馈电开关状态的故障位置、产生原因作出准确、快速地判断的，极大地提高了检修速度，虽然有一定的弊端但是对煤矿安全生产的意义是重大的。

5.结语

我国煤矿开采中使用大量的高压馈电开关，一旦这些开关发生故障就会给安全生产带来巨大的影响，矿井下的工作条件十分恶劣，一旦发生事故，井下供电系统可能会出现漏电、断电等现象，矿井中存在大量的粉尘很容易引起爆炸，采用专家系统建立实时数据监测和储存，运用科学的分析方法对开关状态进行判断，可以快速的解决馈电开关故障问题，而且保存下来的数据库对解决生产中出现的类似故障极为有利，为煤矿井下安全生产提供了可靠的保障。[科]

【参考文献】

［１］邵立新.6kV高压馈电状态监测问题的解决[J].煤炭工程,2005(10).

［２］邵立新.高压馈电开关状态监测问题的解决方法[J].安徽科技,2005(10).

［３］梁喆,高俊岭.基于Modbus协议的低压馈电智能综合保护器的设计[J].煤矿安全,2009(11).

［４］邵立新.6000V高压馈电装置状态监测的解决方法[J].煤矿机电,2005(3).