数字化技术在矿井电气自动化中的应用

数字化技术在矿井电气自动化中的应用

曹鹏辉丁瑞廖永游

国家能源投资集团责任有限公司哈密大南湖一矿新疆维吾尔族自治区哈密市839000

摘要：现阶段，随着社会的发展，我国的科学技术的发展也有了很大的提高。在矿井供电系统中应用数字化技术，使矿井供电系统得到了可靠的技术支持，从而构成了安全、稳定、严密的供电网络，同时增加了供电系统的合理性。数字化技术的运用，可以在调试和整体化监督矿井供电系统的基础上，提升供电系统自动化的程度，为矿井供电高效运行和程序简化提供保障。因此，构建数字化供电系统是矿井供电系统的发展趋势。

关键词：数字化技术；矿井电气自动化；应用

引言

当下，随着我国社会经济和科学技术的不断进步和发展，电气自动化技术也获得了突飞猛进的发展。为了能够在激烈的市场竞争中占据有利地位，我国的相关企业都在努力发展自身的技术，提高自身企业的竞争力。当下，我国许多的矿产企业已经都应用了电气自动化的控制技术，并且技术水平在不断提高。集成化、知识密集化以及功能的多样化等发展方向是当下许多企业自动化控制技术的发展方向。

1数字化技术在矿井供电系统中的优势

1．1提升可靠性

将数字化技术用于矿井供电系统，可以建立地面供电系统和井下供电系统间的监控集成环境，实现矿井供电系统的监控和统一调度。数字化技术的运用，不但可以提升各个环节和系统的安全性，还能增加操纵的精准性。此外，通过数字化决策和技术支持，可以实现供电系统的安全运行。因此，数字化技术的运用可以大幅提高供电系统的安全性与可靠性。

1．2性价比高

将数字化技术用于矿井电气自动化中，可以增加电气及机械设备的智能化和自动化程度。在实现矿井自动化生产的同时，还能实现系统及设备的自我诊断及修复，大幅度节省生产和劳动成本，因此具有较高的性价比。

1．3简化程序

数字化技术的运用，有效提高了矿井供电系统的自动化程度。同时，可以将生产过程中的操作程序简化，增加可操作性，从而增加矿井供电系统管理能力。

2数字化技术在矿井供电系统中的应用

2.1数字化防越级调闸系统的应用

数字化防越级跳闸系统是一个以全网数据共享为基础的系统，其基本原理为:运用数字化同步采集技术精准采集高压隔爆开关的电压、电流等数据，并通过高速光纤传递到地面终端。该终端机的主要保护措施为差动保护，该保护方式能够实现整个供电系统的零时限全线速动，从而实现防越级跳闸功能。在实施过程中，为确保矿井开关保护器和地面变电站保护器的数据信息同步传输至地面终端，应预先提供对应的光纤数字通信接口，从而使终端结合所获取的信息，对电路故障进行分析，以便实现电路开关控制的合理性。数字化防越级调闸系统的应用可以实现:①通过采用全系统零序电流的设备，使系统不会因错误判断而发生越级调闸;②可以实现全系统线路的保护;③对矿井供电系统各用电设备施加过载、欠压、漏电、过压、短路等基本保护;④通过全站故障录波的运用，可以搜集全面的故障信息，同时进行全面的分析，实现故障快速处理和及时恢复供电;⑤通过高速光纤的接入，既提升了通讯系统的抗干扰能力，又缩短了通讯延时，错误率低，使保护实现速动。

2.2GIS技术在矿井供电系统中的应用

目前，实现矿井自动化的主要障碍是:井下供电系统和电气设备的信息难以全面、实时地传送至地面，地面管理人员获取供电系统信息的主要途径为供电系统图。而图纸仅能反映各设备、开关及电路之间的控制和逻辑关系。此外，由于矿井供电系统具有一定的密闭性，不利于供电系统的检修和维护，降低了整个供电系统的工作效率。将GIS技术用于矿井供电系统，不仅能够全面反映各子系统、电气设备间的控制和逻辑关系，还能够反映各子系统、设备的工作状态，可以对供电系统实体对象和空间关系进行精准定位，在此基础上还能够获取针对不同空间的数据信息，并结合相关信息实现对供电系统的调试，实现供电系统的安全性。GIS技术同时具有空间信息和数据的管理优势，可以为供电系统中相关设备的维修和保养提供数据支持。因此，建立以GIS技术为基础的自动化矿井供电系统，有助于实现矿井的自动化管理。由于矿井供电系统的特殊性，会使用大量的保护装置，同时经常会出现保护装置功能不健全、性能差、故障率高等问题，而采用GIS技术对保护装置进行管理，可以有效发现并解决上述问题。

2.3矿山电气自动化控制中的ＰＬＣ技术

在我国矿山生产的环节中，矿山企业的电气自动化控制能够针对相关的电气检测和电气生产等问题提供一定的支持。自１９５６年第一台计算机生产之后，我国的计算机网络技术飞速发展，信息化和智能化技术得到不断的应用，直到现在，相关的矿山电气自动化控制中的工作人员已经能够实现全面检测矿产的生产工作。这是非常大的进步和飞越，因为全程检测生产环节不仅能够提高生产和工作的效率，更能大幅度地降低矿山中的事故发生的概率，保障矿山工作者的生命和财产安全。就目前而言，我国的矿山电气的自动化控制技术主要有下面几个方面：硬件自动化、系统自动化以及软件自动化等。ＰＬＣ即可编程控制器，其技术与装备的标准和基础是自动化控制技术以及计算机技术。应用相关的储存器，编写好所需要的程序，就能够在内部实现精准的计算工作。同时，利用数字输出的方式以及相关的模拟方法完成对矿山内部相关施工设备的控制工作，最终实现对设备或者机械的自动化控制的目的。ＰＬＣ技术的优点是非常多的，比如能够应用的范围非常广泛，并且对环境的适应能力非常强。电源是ＰＬＣ技术应用的核心所在，在矿山的工作当中，只要能够保持好电源的稳定运行，就能保证自动化技术的安全运转，保障整个体系的安全运转。自动化技术中的ＰＬＣ技术对于保障矿山工作效率、保障工作人员的生命和财产安全是十分重要的，因此我们需要不断发展和完善该项技术，为以后的矿山工作提供坚实的保障。

2.4载波控制技术的应用

载波控制的技术基础是对数字控制信号的传播与处理，其核心为载波发射装置和载波接收装置。该技术的工作原理为:首先在合理性开发沿用载波发射机的基础上，由动力线路完成数字控制信号的发射任务，再由载波接收设备完成对数字信号的接收与处理，同时带动相关部件运行，从而实现对矿井供电系统的控制［3］。将载波控制技术运用到矿井供电系统中，须预先在系统中安装载波发射装置和载波接收装置，然后选择与系统适应的动力电缆芯片。载波控制系统的工作过程为:载波发射装置首先对信号进行针对性调试，然后采用频率模式发射信号，再由载波接收装置对信号进行接收并进行处理，以上工作完成后，对系统中各电气设备赋予所需的通电信号。载波控制技术用于矿井供电系统的优势是:只需借助动力电缆的两芯，无须再设计全新的线路或采用额外的控制电缆。因此，该技术不仅可以降低工作人员的劳动强度，还能节省大量耗材费用。此外，载波控制技术可以将载波电路演变为独立的个体，具有接线流程简易、电路体积小的特点，同时能够安装在开关保护器中。

结语

为了构建安全、稳定、严密个矿井供电系统，本文对数字化技术在矿井供电系统中的应用进行探讨，主要包括数字化防越级调闸系统、载波控制技术及GIS技术在矿井供电系统中的应用，以为矿井自动化的构建提供理论依据。

参考文献：

［1］杨勇．矿井供电越级跳闸问题探究［J］．能源与节能，2018，(2):174－175，177．

［2］刘二林．基于VＲMine煤矿井下供电设计系统研究与实现［D］．西安科技大学，2014．

［3］丁静波．煤矿供电越级跳闸问题解决方案研究［J］．煤炭科学技术，2014，42(2):63－67．

［4］李纪星，王子平．数字化技术在提升机电控系统改造中的应用［J］．科技信息，2013，(15):132－133．