煤矿井下供电网络自动化监测与故障快速定位技术研究

煤矿井下供电网络自动化监测与故障快速定位技术研究

鲁尚洋

国家能源集团神东锦界煤矿 陕西省神木市 719300

摘要：随着煤矿生产自动化水平的提高，供电网络的规模和复杂性也在不断增加，这使得供电网络的故障诊断和快速定位变得尤为重要。故障快速定位技术能够有效降低故障排除时间，提高煤矿内部电力设备的利用率和矿井的生产效率，为企业创造更多的经济效益。

关键词：煤矿井下;供电网络自动化监测;故障快速定位技术

引言

煤矿井下供电系统是煤矿生产中至关重要的组成部分，其稳定性和安全性对煤矿生产的安全和效率有着直接影响。然而，由于煤矿井下环境的复杂性和供电系统的庞大性，故障监测和诊断一直是一个难题。传统的故障监测方法主要依靠人工巡检和经验判断，效率低下且存在安全风险。

1煤矿井下供电网络自动化监测作用

煤矿井下供电网络是煤矿生产过程中至关重要的基础设施，它为井下各类设备提供了稳定、可靠的电力供应。然而，由于煤矿井下环境的特殊性，如湿度大、温度低、灰尘多等，导致供电网络的设备易受损害，绝缘性能下降，从而影响煤矿生产的正常进行。因此，研究煤矿井下供电网络自动化监测与故障快速定位技术具有重要的实际意义。首先，自动化监测能够实时掌握供电网络的运行状态。通过在供电网络中安装各种传感器，如电压传感器、电流传感器、绝缘电阻传感器等，可以实时监测供电网络的电压、电流、绝缘电阻等参数，及时发现供电网络中的异常情况，如电压波动、电流过大、绝缘老化等，从而保证供电网络的稳定运行。其次，自动化监测能够提前预警潜在的故障风险。通过实时监测供电网络的运行参数，可以对供电网络的运行状态进行评估，预测供电网络可能出现的故障，如绝缘老化、短路、断路等，从而提前采取措施，避免故障的发生，保证煤矿生产的正常进行。再次，自动化监测能够快速定位故障。当供电网络出现故障时，通过实时监测系统可以迅速捕捉到故障信号，结合供电网络的拓扑结构和设备参数，采用故障诊断算法，如短路故障诊断、断路故障诊断等，能够快速准确地定位故障的位置，为故障的处理提供有效的支持。最后，自动化监测能够提高供电网络的运行效率。通过实时监测供电网络的运行参数，可以对供电网络的运行状态进行优化调整，如调整电压、电流的稳定范围，优化供电网络的负载分配等，从而提高供电网络的运行效率，降低能源消耗，提高煤矿生产的经济效益。

2煤矿井下供电网络自动化监测问题

2.1监测设备与技术落后

传统的煤矿井下供电网络监测主要依靠人工巡检和局部监测设备，如电压表、电流表、绝缘电阻测试仪等。这些设备和技术在监测范围、监测精度、实时性等方面存在较大局限，无法满足现代煤矿井下供电网络自动化监测的需求。因此，研究新型监测设备和技术，提高监测水平是当前面临的重要问题。

2.2监测数据处理与分析不足

煤矿井下供电网络监测数据量大、复杂度高，传统的数据处理与分析方法难以满足实际需求。目前，虽然部分煤矿采用了计算机网络和数据库技术进行监测数据的收集、存储和处理，但数据挖掘和分析能力不足，无法为故障诊断和预测提供有力支持。因此，研究高效的数据处理与分析方法，提高监测数据的利用价值是亟待解决的问题。

2.3故障诊断与定位技术不完善

当前煤矿井下供电网络故障诊断与定位技术主要依赖人工经验，耗时长、准确性低，且无法实时监测故障发展情况。虽然部分煤矿采用了故障诊断系统，但系统性能不稳定，故障诊断准确率有待提高。因此，研究基于自动化监测数据的故障诊断与定位技术，实现故障的快速、准确识别和定位是煤矿井下供电网络自动化监测的关键问题。

2.4自动化监测系统稳定性与可靠性不足

煤矿井下环境恶劣，设备长时间运行易出现故障，导致自动化监测系统稳定性与可靠性不足。此外，部分监测设备选型不当、维护不到位等因素也影响了系统的正常运行。因此，提高自动化监测系统的稳定性与可靠性，确保系统在矿井生产过程中的持续、稳定运行是煤矿井下供电网络自动化监测的重要问题。

3供电网络故障快速定位技术

3.1故障监测技术

故障监测技术是故障快速定位的基础。目前，煤矿井下供电网络的故障监测技术主要包括以下几种：(1)绝缘监测技术：通过对供电网络的绝缘状态进行实时监测，可以提前发现绝缘老化等潜在故障，为故障快速定位提供数据支持。(2)电流监测技术：通过对供电网络的电流进行实时监测，可以分析出电流异常的原因，为故障快速定位提供依据。(3)电压监测技术：通过对供电网络的电压进行实时监测，可以判断出电压异常的原因，为故障快速定位提供参考。

3.2故障诊断技术

故障诊断技术是对监测到的数据进行分析，以确定故障的类型和位置。目前，煤矿井下供电网络的故障诊断技术主要包括以下几种：(1)数据挖掘技术：通过对监测数据进行数据挖掘，可以找出数据中的规律，为故障诊断提供依据。(2)人工智能技术：利用人工智能算法，如神经网络、支持向量机等，对监测数据进行学习，提高故障诊断的准确性和效率。(3)故障树分析技术：通过构建故障树，对故障的可能原因进行逐层分析，最终确定故障的具体位置。

3.3故障快速定位技术

故障快速定位技术是在故障监测和故障诊断的基础上，快速准确地找到故障点。目前，煤矿井下供电网络的故障快速定位技术主要包括以下几种：(1)电缆故障定位技术：通过对电缆的电气特性进行测试，如电缆的阻抗、电容等，可以快速定位电缆的故障点。(2)信号注入技术：通过在供电网络中注入特定的信号，利用信号的传播特性，可以快速定位故障点。(3)无线通信技术：利用无线通信技术，可以实现故障监测设备和故障诊断设备的远程通信，提高故障快速定位的效率。

4发展趋势

随着国民经济的快速发展，我国的煤矿开采行业面临新的发展机遇与挑战。在煤矿开采过程中，井下作业的供电系统对整个行业发展做出了巨大贡献。然而，由于煤矿井下环境的特殊性，供电系统的稳定性和安全性成为亟待解决的问题。首先，煤矿井下供电网络自动化监测技术的发展趋势表现为监测参数的全面化、监测手段的多样化和监测系统的集成化。随着传感器技术、通信技术和计算机技术的进步，井下供电网络的监测参数已经从单一的电压、电流扩展到功率、功率因数、谐波等多个方面。同时，监测手段也呈现出多样化的发展趋势，包括有线监测、无线监测和光纤监测等。此外，监测系统逐渐实现集成化，将监测、控制、保护和故障诊断等功能集成在一起，提高供电系统的自动化水平。其次，煤矿井下供电网络故障快速定位技术的发展趋势体现在定位速度的快速化、定位精度的提高化和定位方法的多样化。随着人工智能技术、大数据技术和云计算技术的不断发展，故障快速定位技术逐渐实现定位速度的快速化。通过实时采集和分析供电系统的运行数据，可以迅速判断出故障类型和故障位置，为故障处理提供有力支持。

结语

煤矿井下供电网络自动化监测与故障快速定位技术的研究对于提高矿井的生产效率和安全性具有重要意义。通过完善监测网络、优化故障诊断算法、建立故障数据库和培训操作人员等措施，可以有效提高煤矿井下供电网络的自动化监测和故障快速定位能力。

参考文献

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[2]涂兴子,元静.基于物联网的煤矿井下供电系统监测与控制技术研究[J].自动化仪表,2019,46(5):25-28.

[3]周娟娟.煤矿井下供电网络故障诊断与预警技术研究[J].电力系统自动化,2019,42(5):10-13.