煤矿供电信息通信在智能电网中的应用研究

赵信国



煤矿供电信息通信在智能电网中的应用研究

赵信国

窑街煤电集团有限公司，甘肃 兰州 730084

煤矿行业是一项特殊的行业，煤矿在开采过程以及运输储存过程中都需要专业技术的指导。煤矿开采的供电系统要符合煤矿行业的特殊要求，既要具备地下通电、通信的要求，又要避免电路漏电带来的矿井安全隐患。因此煤矿供电的安全性和科学应用性都是讨论的重点。从智能电网的角度出发，为煤矿区的供电和保障井下供电的安全提供一定的参考意义。

煤矿供电；信息通信；智能电网

煤矿行业发展也进入了数字化时代。要实现煤矿区电网的安全性和稳定性，就要充分利用数字化的新技术。除了数字化技术的发展，网络通信技术也是保障煤矿区产量和安全性的关键技术。纵观当前煤矿行业智能电网的发展，矿区的变电站也实现了突飞猛进。矿区的智能电网中也出现了分布式的控制系统结构。这种自动化的系统结构有利于实现矿区电力系统的稳定性和自动化，也利于矿区的数据采集和管理。

1 煤矿供电信息通信应用数字化技术的基础条件

经过长期的技术积累，煤矿区的电力控制技术和控制水平已初具规模。目前，矿井智能电网包括分布式智能系统、宽带通信系统及自动控制系统等几个部分。这几个部分整合形成了构建矿区智能电网的技术基础[1]。具体来说，包括以下几个方面。

1.1 煤矿供电信息通信应用于智能电网的技术条件

对于矿区的数字化智能电网来说，实用性是矿区电网搭建的首要条件。当前，矿区要构建数字化的变电站，需要拥有很多基础设施和技术条件，如智能电网所必需的电网开关、互感器等智能设备。在构建智能电网时，有一点十分重要，即要根据国家标准来设置相关的参数和选择合适的智能设备[2]。良好的电网技术水平和物资基础条件，是促进煤矿供电系统智能化、数字化及自动化的前提条件。矿区在建构智能电网时，应以当前国际先进的数字化矿区电网为蓝本，加快提高矿区智能电网的稳定性和运行效率。要实现智能电网的有效运行，需要保证地面电网和井下电网的集成控制，将井下电网的智能终端设备接入地面电网的环境中，提高矿井的智能化和数字化。

1.2 构建煤矿区域数字化电网的自动化系统

煤矿区要实现设备的智能化，提高矿区电网的自动化水平，就需要注重提高矿区智能设备的智能化和设备的网络化，将矿区各部分的智能终端设备接入智能电网的控制系统中，利用智能电网实现数字通信[3]。这种互联的数字智能网络还能实现电子式互感器的电流和电压信号的采集。智能电网采用的多为光纤传输，传输速度快、传输信号稳定，能保证矿区通信的畅通和实时。这种实时自动化的数字控制网络的利用，一方面能实现煤矿区域工作流程和环节的高度自动化；另一方面能提高矿井电网的自动化管理水平，提高矿区的运行效率和经济社会效益。矿区自动化水平的提高，也能为矿区智能电网的安全运行提供相应的保障。

2 煤矿供电信息通信在智能电网中的实际应用

探索如何开发构建煤矿区的井下电网，并实现井下智能终端设备的安装和综合自动化，能帮助实现矿区电网的综合自动化[4]。矿区环境的特殊性也为智能电网的实际应用带来了挑战。要实现煤矿供电信息通信在智能电网中的实际的运用，具体包括以下步骤。

2.1 开发建构矿区井下电网的集成控制环境

由于矿区的电网控制系统连接着多个不同的终端设备，也涉及了多个不同的协议和通信接口，因此矿区要建立集成控制环境十分困难。就目前煤矿区电网构建的实际情况来看，许多矿区并没有建立统一集成的控制系统。这些相互独立的控制系统，很难纳入到统一的集成控制系统中[5]。因此，矿区要建立数字化智能电网，建立矿区地面和煤矿井下的双向实时高速的互联，实现即时的数据采集、数据传输，并通过智能设备对接收到的数据进行实时的分析优化。矿区要保证通信终端的高效稳定运行，就要积极引进先进的软件技术，实现矿区电网的遥控和遥测。

2.2 应用煤矿区井下变电所自动化系统的新模式

在实际应用智能电网的过程中，要注意对井下变电所采用综合保护器的通信方案，实现井下区域与地面区域的网络连接，并设置一套有效的电网监控系统。这套监控系统要对智能电网每天的信息数据流进行监测，具体包括如下功能：第一，数据的采集，即对电流、电压和功率等用量进行统计分析；第二，控制电网中的开关柜，实时显示开关柜的状态量；第三，实现电网环境中的故障问题报警，解决远程修复故障问题。除了以上这些具体功能，智能电网的新模式还包括处理信息。电网集成控制系统要通过分布式的信息处理方式，来实现信息的远程遥控和监督。通过建立自动化的电网模块，实现防越级跳闸系统的建设，保障矿区智能电网通信的安全性和稳定性。

2.3 建立智能电网的供电信息通信的保障措施

涉及井下作业时，突发的断电跳闸事件，将对矿区安全产生极大的威胁。因此，保障矿区供电系统的安全性，需要采取科学的保障方案。影响矿区智能电网的供电信息通信稳定的原因主要为越级跳闸。越级跳闸发生的情况是指，当矿区的智能供电系统出现故障时，本级断路器并未发挥作用，但上一级断路器跳闸断电[6]。这种情形难以保护矿区的电流安全，也容易使上下级断路器之间的保护范围相互重叠且难以相互配合，最后会给矿区的生产控制带来很大的安全隐患。因此，对矿区内电网通信的情况应采取实时的监控手段，保证矿区供电通信的稳定性。

3 电力通信存在的问题及其在智能电网中面临的挑战

智能电网中通信平台不仅是通信通道，而且是智能电网中极其重要的一部分，因此需要与智能电网业务配合，进行统一规划。电力通信平台是开放的网络架构和通用的通信标准。设备与设备之间的信息可互通、互操作。电力通信网不仅能延伸到相关发电、送变电和终端用电设备等电网末端，而且能对智能电网数据获取、保护和控制业务提供有效通信网络加以支撑。现今所存在的问题便是缺乏大容量、双向、实时的通信接入网支持。

4 结束语

我国煤矿行业经过了数十年的发展，不断引进并利用新的矿区智能电网技术，矿区的自动化电网水平已初具规模。但纵观我国当前的煤矿行业的发展，真正实现矿区综合管理自动化的煤矿企业仍是少数。因此，要实现矿区电网的智能化，就要积极构建矿区的数字化的电网结构，保障矿区的用电稳定和用电安全，同时保障井下工作人员与外部管理人员的通信流畅。这将对促进矿区数字化的智能矿区电网带来积极影响。

[1]王文超. 智能配电网自愈控制关键技术的研究[D]. 青岛：青岛科技大学，2015.

[2]范征，王彦文. 矿井高压电网智能化改造标准的引用[J]. 机电信息，2014（21）：5-6.

[3]臧其威. 基于GOOSE的煤矿智能变电站穿越性故障识别与隔离系统[D]. 徐州：中国矿业大学，2014.

[4]李晓华，王瑞. 智能电网在煤矿井下电网监控系统中的应用[J]. 煤炭技术，2014，33（1）：54-56.

[5]郭丽丽. 煤矿供电的自愈安全评估研究[D]. 焦作：河南理工大学，2011.

[6]王佳. 智能电网技术在煤矿电网监控系统中的应用研究[J]. 科技传播，2011（16）：178，180.

Application of Coal Mine Power Supply Information Communication in Smart Grid

Zhao Xinguo

Yaojie Coal and Electricity Group Co., Ltd., Gansu Lanzhou 730084

Coal mining industry is a special industry. Coal mining require professional technical guidance during the mining process and transportation and storage. For the coal mining power supply system, it should meet the special requirements of the coal mining industry. It not only must have underground power, communication requirements, but also can avoid the potential safety problems of the mine caused by circuit leakage. Therefore, the safety and scientific application of coal mine power supply are the focus of discussion. From the perspective of the smart grid, it provides certain reference significance for the power supply of coal mines and the security of underground power supply.

coal mine power supply; information communication; smart grid

TM734

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