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近几年来，兖州矿业（团体）公司及其下属厂矿、钻研院所针对矿井地面和井下供电线路运行实践中发明的问题进行了认真的剖析和归纳，总结运行经验教训，从巡检管理、电缆故障、谐波治理、电网监控、降损节能、接地维护以及综合维护等多个方面进行综合治理，提出解决办法和计划并进行了实行，有效地保障了矿井地面和井下供电线路的安全、优质运行，取得了良好的后果。

1 基于GPS体系的供电线路巡检管理体系

兖州矿业（团体）有限义务公司开发的GPS供电线路巡检管理体系使得线路巡检忽略了原始繁琐的工作模式，为进步工作效力和质量打扫了空间及距离上的障碍，实现了真正意义上的智能巡检。

GPS供电线路巡检管理体系是将GPS地位坐标作为装备标识，应用掌上电脑技能实现对供电装备的定位和应用移动GPRS网络来实现实时数据传送相干信息，完成对巡检工作情形的监测。在巡检工作开端之前，首先应用带有GPS模块的掌上电脑采集线路杆塔的GPS地位信息，通过主站软件将其保留到数据库中，然后将含有杆塔GPS地位以及杆塔巡检内容的数据信息下传到掌上电脑中。在线路巡检的历程中，掌上电脑可以显示出电子地图并且进行导航。巡检人员手持掌上电脑达到指定线路杆塔的时候，集成了GPS模块的掌上电脑就会主动辨认当前的杆塔GPS地位信息，提醒相应的巡检内容，并且将巡检的成果存储在掌上电脑中。

一条巡检赌咒包含如下信息：人员坐标地位、巡检工作人员、巡检人员达到杆塔光阴、巡检杆塔名称、杆塔状况和参数、巡检完该反省点光阴。在巡检的历程中如果发明了缺点，体系可以给出该缺点的准确处置措施，以提示巡检人员注意。巡检人员并且可以通过手写录入或者进行缺点内容选择等方法将此缺点的内容进行保留。同时，体系主动激活GPRS无线网络，将数据赌咒发往通佩服务器，通佩服务器经过Interner网络与体系服务器、客户端进行数据传送，由后台巡检服务程序处置以落伍入体系数据库。在GIS体系配合下可以将实时传回来的地位坐标信息在地图上显示出来，两点之间主动进行连线形成运行轨迹，操纵中心可以随时监测巡检工作的情形、车辆的地位和运行的轨迹等。遇到特别的情形，管理人员可以通过无线网路进行不间断调度指挥。移动终端与后台体系数据库之间维持着数据实时通讯，确保巡检的到位率。

2 6～35kV电网各相接地电容电流的测定

煤矿井下电缆的单相接地故障对比多。当电容电流对比大的时候，容易形成间歇性弧光接地或者弧光稳固接地，集中表示为电缆接线盒连锁放炮以及电压互感器烧损等。当井下电缆长度产生重大变革的时候必需对电网电容电流进行测定，以便采用限制办法进行治理，打消迫害和对矿井安全的要挟。为此，兖州矿业（团体）公司东滩煤矿钻研出了只须要一块电流表及电压表就可以测量出矿井电网a、b、c三相各相接地电容电流大小的简易方式，不仅安全便利而且测量精度高。

在中性点不接地电网中，由于三相不对称性，各相接地电容电流是不相等的，要准确地测定电网电容电流就必需具体测定各相接地电容电流。事实上，当在某一相对地间附加一个电容以后，附加电容中流过的电流同该相直接接地时的电容电流之间存在着比例关系，一旦判断出这种关系即可以由附加电容中的电流推知该相的接地电容电流。

测量步骤如下：①测量电网自然不平衡启齿电压U0。在电网正常运行的时候去掉电压互感器二次启齿三角上的负载（如消谐器或者电阻等），接上电压表。这个时候的电压表读数即为U0，赌咒这个数值。启齿三角到电压表的引线不要拆除。②选定一个备用开关柜或者带有下隔分开关的停送电柜，将选定的电容器或者电容器组同电流表串联以后可靠接地。必需将电容器放在绝缘垫上，外壳可靠接地；电流表两端用一根导线搭接，既接触良好又可以便利地挑开；筹备好电容器放电的接地线。③测量体系电压。断开二次启齿角上的电压表，自PT柜辨别测得ab、bc、ca之间的线电压，取其平均值作为体系电压。④接通二次启齿角上的电压表，察看电压表读数，如有变革则改为现时读数，重记U0。⑤将附加电容器接入A相，用绝缘杆挑开电流表两端搭线，赌咒电流表及启齿电压表的读数。⑥退出电容器并放电，反省各接线准确可靠后接入B相，赌咒电流表及启齿电压表的读数。⑦接入C相，操作同上。⑧自PT柜快速测ab、bc、ca间电压，并赌咒。⑨恢复现场原状，测试完毕（盘算方式略）。

3 煤矿电气接地维护钻研

兖州矿业（团体）公司济宁三号煤矿通过开展对供电体系接地制式的钻研，进步了工程人员对供电体系接地的认识。

电气接地本身是一个大概念，按其作用分为电气功效性接地和电气维护性接地两大类。电气功效性接地是保证体系能够成立、装备能够正常运行所必需的，例如变压器中性点接地、电子装备专用工作接地等。电气维护性接地是保证体系和装备运行安全及保证相干人员与财产安全，如防雷接地、用电装备正常不带电金属部分接地、架空线N线反复接地等。在维护性接地概念中，用电装备可以分为接零和接地两种维护性接地情势。有些现场施工人员对于接地（接零）和帮助等电位联结的概念容易混杂，其实两者并不是一个概念。

维护接地（接零）的范畴是：①变压器、电动机及电器；②电力装备的传动装置；③室内、室外配电装置的金属构架、钢筋混凝土构架的钢筋及靠近带电部分的金属围栏等；④配电装置与操纵装置的框架；⑤电缆的金属外皮及电缆接线盒、终端盒；⑥电力线路的金属维护管、各种金属接线盒（如开关、插座等金属接线盒）、敷线的钢索及起重运输装备的轨道；⑦在非沥青地面场合的小接地短路电流体系架空电力线路的金属杆塔；⑧安装在电力线路杆塔上的开关、电容器等电力装备及其支架等。

以上这些都是与电气装置有关的。帮助等电位联结范畴包孕固定式装备的所有够同时触及的外露可导电部分和装置外可导电部分及PE线。它包含构造内金属物、金属水管和风道等非电气装置。维护接地（接零）是必需要做的，而帮助等电位联结则不必定必需要做，如装备故障接触电压经盘算能在安全限值以下是可以不做的。维护接地（接零）不容许串联衔接，而帮助等电位联结则容许形成环形网路。

4 井下低压电网智能化综合维护体系

兖州矿业（团体）有限义务公司在剖析目前煤矿综合维护体系存在问题的根基上，钻研出了一种新型的智能化综合维护体系，可以完成井下低压电网的选择性漏电维护以及三相对称短路、相间短路、断相和过载等维护功效。

该体系以MSP430单片机为主控核心，零序电流、电压信号经电流电压转换器及电压传感器转换为体系可接收的电流、电压信号，再配以滤波器、波形变换和信号处置等电路，可完成选择性漏电维护、相敏对称短路维护和负序不对称维护等功效。体系利用软件采纳模块化程序设计，通用性强、易于查找故障。软件模块包含初始化模块、相敏对称短路维护模块、不对称故障维护模块、事故处置模块和液晶显示模块。

煤矿井下存在着各种干扰源，如向机车供应直流电能的晶闸管通断会发生周期性干扰，上下压真空接触器、断路器的频繁分合会发生随机性干扰，井下接地线和铁轨中存在杂散电流干扰等。针对上述干扰源，该体系在电源和信号输入回路中设计了低通滤波器以打消周期性干扰；在信号传输回路中采纳光电隔离、模仿对地与数字对地离开等办法以打消电磁干扰；在软件设计中采纳双循环去极值数字滤波技能以打消体系中的随机干扰。此外，还设计了软硬件相联合的“看门狗”电路，以进步体系工作的可靠性。

这种基于零序功率方向的矿井低压电网选择性漏电维护体系不仅有稳固的漏电动作值，而且还能实现电网横向选择性漏电维护和纵向漏电维护。由于采纳大范围集成电路设计，加强了体系的抗干扰才能，选择性漏电动作正确可靠，模仿人身触电时到达了规定指标请求。采纳相敏对称短路维护使供电维护范畴延长到支线，进步了维护的敏锐度，扩张了井下供电线路维护范畴。负序滤波器的设计使两相短路、断相等不对称故障得以维护。体系工作时显示电网正常工作电流、工作电压和对地绝缘电阻，故障时显示故障类型及参数，人机界面友爱。现场运行证明，该体系工作稳固、运行可靠、显示清楚正确，具有宽阔的利用远景。

5 煤矿井下电网监控体系

兖州矿业（团体）公司兴隆庄煤矿井下十采区变电所是矿井首要采区变电所，承担着十采区、七采区及一采区的配电，体系影响范畴较大。为了更好地对其进行管理、及时控制现场情形，该矿进行了十采区变电所电网监控改革，对采区变电所内高压操纵装备的电流、电压状态进行监控。当产生过流、漏电或掉电等故障时，地面盘算机能给出故障部位，并发出报警提醒，使值班指导及时布置电路保护人员进行处置；同时，还能通过盘算机将故障名称、光阴等参数存盘留待事后剖析，进步了供电管理程度。

井下部分重要由ZBT-11系列高保综合维护器和KJF81监控分站构成。

ZBT-11维护器硬件采纳双CPU构造，均可独立运行，进步了可靠性；采用红外遥控方法进行分合闸操作、数据和光阴赌咒查询，实现不停电在线修正定值；引入了合闸闭锁，进步了操作安全性；风电闭锁、瓦斯闭锁作为信号引入，可以赌咒两者的动作情形，并经延时去抖，进步动作的可靠性；采纳双后备电源方法，既有效防止门口短路电压下降造成的拒动，又保证母线真正失压时跳闸。

KJF81监控分站能及时完成维护装置与地面调度监控体系间的数据交流功效，接管并贮存地面调度中心的命令；采集ZBT-11维护器遥测量、遥信量、事件次序赌咒及录波数据等，并向中心站传输；按地面调度中心命令操纵高保开关的合闸、分闸；与ZBT-11维护器及主站通信。

井上部分重要由KJ137煤矿监测体系专用组态平台和监控工作站等组成。KJ137体系硬件由通信服务器、数据服务器和监控工作站构成，构造模式分单机模式和网络模式。采纳双环自愈的光纤以太环网建成一个高速综合业务数字网，使光纤资源充沛共享。该体系所选井下装备属本安型电气装备，完整能够适应矿井的特别生产环境。

6 MATLAB语言与电力体系

兖州矿业（团体）公司机电装备制作厂和武汉电力职业技能学院应用MATLAB语言Simulink工具箱中电力体系模块（Powersys）对电力体系计划设计和安全稳固运行进行了钻研剖析，具有十分首要的意义。

MATLAB语言是美国Mathworks公司推出的盘算机高档语言。MATLAB是“矩阵（matrix）和试验室（laboratory）”两个英文单词的前三个字母的组合。它是一种以矩阵运算为根基的交互式程序语言，偏重针对科学盘算、工程盘算和绘图的请求。现已成为大学教学和科研中最常用且必不可少的工具。

MATLAB的用户界面很接近Windows的尺度界面，人机交互性强、操作简略。简略的编纂环境供应了较完备的调试体系，程序不必编译就可直接运行，且能及时报告呈现同伴并进行出错原因剖析。MATLAB语言的特性是友爱的工作平台和编纂环境、强盛的科学盘算及数据处置才能、强盛而又简易的作图及图形处置功效、强盛的利用于各范畴的工具箱、模块化的设计和体系级的仿真。

在电力体系传真方面，Simulink是MATLAB的首要内容及面向框图的仿真软件。以Simulink为根基的电力体系工具箱（Powersys）供应了电力体系各环节的子体系模型，包含电缆（交、直流发电机等）、元件（断路器、变压器、线路等）、各种负荷（电动机、电热器等）、电力电子（二极管、CTO等）、电力测量（电流、电压测量等）及其它很多模型。Simulink工具箱是从底层开发的一个完全的仿真环境和图形界面，用户可应用鼠标或键盘完成面向框图的体系仿真整个历程，并可更直观、快速和正确地到达仿真目标。

此项钻研表明：MATLAB语言在工程利用和科学钻研范畴有着其它盘算机语言无法比较的优势，并且编程语言简略明了。MATLAB语言有功效强盛的电力体系工具箱（Powersys），特殊是电力体系的Simulink建模简略便利，对电力体系的动态仿真十分真切，是电力体系安全稳固运行剖析十分首要的工具。

7 煤矿供电体系的谐波及抑止对策

兖州矿业（团体）公司济宁二号煤矿煤矿开展了对供电体系谐波及抑止对策的钻研，对谐波的基础性质和矿井供电体系中谐波的起源和迫害进行了剖析，总结了治理谐波的若干方式。

随着矿井生产技能的不断发展, 电力电子装置在煤矿的利用也日益普遍，由此也发生了大批谐波电流，致使矿井电力体系损耗增添、供电质量降落。矿井输电和配电体系中存在大批的电力变压器，严重时三次谐波可占额定电流的5%；晶闸管整流技能在矿井也得到普遍利用，如大功率直流晋升机采纳晶闸管变流器供电、井下带式胶带机拖动和充电装置、开关电源等也采纳晶闸管整流操纵技能，整流装备所发生的谐波占全体谐波近40%；变频原理水泵和风机等装备中，因变频装置具有较大功率，也会对电网造成严重谐波污染；充气光电源和家用电器是最广泛的谐波源，这类装备功率虽小但数量多，也是电网谐波源中不可无视的因素。

在注入公共电网的谐波电流超过规程规定数值或谐波电流不超限但电网对特色谐波频率发生并联谐波的情形下应对煤矿电网谐波采用抑止办法。当谐波电流超限时可采用以下治理办法：进步变流器的脉动数，减少低次谐波；将多台变流器接于同一段母线上，应用补偿作用减少谐波；进步变流器的供电电压；设置滤波回路，接收谐波电流。如果矿井供电体系同时接有谐波源装备和无功补偿电容器，则电网阻抗和电容器的容抗形成一个并联谐振回路，将并联谐振点调到最低次特色波频率以下或以上，以下降干扰水平。但是，实际电网阻抗不为常数，并联谐振点也在随电网阻抗的变革而变革，尤其补偿装置调节运行时情形更繁杂，因此设置动态补偿装置是很首要的，其难度也是很大的。须要做好动态补偿和静态补偿相联合，才气实现对矿井谐波污染的良好治理。

8 选矿厂电网谐波克制办法

兖州矿业（团体）公司济宁三号煤矿在钻研选矿厂电网体系谐波发生原因及其对电气装备和供电线路迫害的根基上，提出了增添换流装置相数、转变变压器联结和装设无功补偿器等克制谐波的具体办法，使原有电网谐波得到有效克制，保障了选煤厂安全生产的正常运行。

矿山选矿厂大批采纳整流供电的渣浆泵、真空泵、压风机和振动筛等非线性电气装备发生的谐波流入电网中，造成电网的污染。渣浆泵、真空泵、压风机和振动筛等使用晶闸管，通过部分装备变频调速到达节省电能的目标。然而，由于电力电子装置的使用而呈现的谐波问题又使电网功率因数降落，造成选矿厂电气元件及装备产生故障，甚至造成装备毁坏。因此，谐波是矿山选矿厂供电的一大公害。

选矿厂电网体系的谐波治理不能单一地在选矿厂变电所6kV母线装设滤波和补偿装置，因为那样只能对上一级电网起到维护作用，而选矿厂6kV母线以下用户仍然受到谐波污染，因此只有综合治理才气到达目标。无功补偿与谐波的防治方式有在无功补偿电容器上串接6%容抗的电抗器滤波、调谐滤波和必定电网等效阻抗地位等。其它有效办法有增添整流装置的相数或脉动数，有效地减少谐波分量；整流变压器采纳Dynll联结,使其3n次谐波激磁电流在△接线地一次绕组形成环流,不注入公共地高压电网中；增添体系蒙受谐波才能，大容量的非线形负荷由短路容量越大的电网供电，其蒙受的非线性负荷才能越高；对于持续运转的谐波源负荷，在选矿厂变电所母线上装设TCR、TCT或SR型静止无功补偿装置，可以有效地减小谐波量；对于渣浆泵、真空泵、压风机和振动筛等频繁启动的谐波源负荷，可以在用户末端设立静止无功补偿装置SVC，随着负荷的运行而运行，接收由随机的冲击性负荷发生的谐波。

9 电力体系继电维护技能

兖州矿业（团体）公司济东新村通过对我国电力体系继电维护技能发展历程以及微机继电维护技能的钻研，觉得未来继电维护技能发展的趋势是盘算机化、网络化、维护操纵测量数据通讯一体化和人工智能化。

在实现继电维护的盘算机化和网络化条件下，维护装置实际就是一台高性能、多功效的盘算机，是全体电力体系盘算机网络的一个智能终端。它可从网上获取电力体系运行和故障的任何信息与数据，也可将所获被维护元件任何信息和数据传递给网络操纵中心或任一终端。因此，每个微机维护装置不但可完成继电维护功效，而且在无故障正常运行情形下还可完成测量、操纵、数据通讯功效，亦即实现维护、操纵、测量、数据通讯一体化。

目前，为了测量、维护和操纵的须要，室外变电站所有装备，如变压器、线路等的二次电压、电流都须用操纵电缆引到主控室。所敷设的大批操纵电缆不但要大批投资，而且使二次回路非常繁杂。但是如将上述维护、操纵、测量、数据通讯一体化的盘算机装置就地安装在室外变电站被维护装备旁，将被维护装备的电压、电流量在此装置内转换成数字量后，通过盘算机网络送到主控室，则可免除大批操纵电缆。如用光纤作为网络传输介质还可免除电磁干扰。现在光电流互感器（OTA）和光电压互感器（OTV）已在钻研实验阶段。在采纳OTA和OTV的情形下，维护装置应放在距OTA和OTV最近的处所，亦即应放在被维护装备左近。OTA和OTV的光信号输入到此一体化妆置中并转换成电信号后，一方面用作维护的盘算断定，另一方面作为测量量通过网络送到主控室。从主控室通过网络可将对被维护装备的操作操纵命令送到此一体化妆置，由此一体化妆置实行断路器的操作。

10 电网降损节能办法

线损率是供电企业一项综合性的技能经济指标，也是权衡供电企业经营管理程度的首要标记。线损率的上下不仅表明供电体系技能程度的上下，还能反应出企业管理程度的好坏。最近，兖州矿业（团体）公司兴隆庄煤矿对10kV及以下配电下降损耗的节能办法进行了钻研，以获得更经济合理的效益。

⑴技能线损方面。①调解完美电网构造。调解电网布局，缩短供电半径，高压尽量伸向用户，减少迂回供电；在新增用户时，积极推广利用S8系列和非晶体合金变压器，坚决淘汰高耗能变压器。同时，对原建变电所中保护费用大、技能后进的一、二次装备进行彻底改革。供电半径大的，可以通过科学的剖析和盘算，就近新建一批技能先进、投资节省的变电所。②调节线路电压。在负载功率不变的条件下，进步线路电压，线路电流就会相应减少，线路丧失也会随之下降。③选择变压器经济运行方法。合理选择变压器的容量。变压器容量越大，它空载须要无功功率也越大，因此，不能盲目安装大容量的变压器。④进步功率因数。进步自然功率因数，如准确选用异步电动机的型号和容量、合理选择变压器容量。无功补偿进步功率因素。应用无功补偿装备补偿用电装备所需的无功功率，以到达进步功率因素的目标。无功补偿装备有移相电容器、同步电动机和同步调相机。电容器补偿因具有有功损耗小、安装保护便利、投资少而被普遍利用。补偿方法有随机补偿、随器补偿、线路集中补偿和变电站集中补偿四种方式。

⑵管理线损方面。增强组织指导，健全线损管理娃美妙；搞好理论盘算及线损统计工作；增强计量管理，做好抄、核、收工作；依法治电，深化反窃电工作；经常开展营业用电大普查工作。

11 32位ARM处置器在电力体系维护装备的利用

鉴于32位ARM处置器有着较高主频和较强运算才能、可以便利嵌入操作体系的长处，山东科技大学和山东省煤炭科学钻研所开展了32位ARM处置器利用于电力体系维护装备的钻研。

该微机维护装置的CPU主体系微机盘算部分由ARM S3C44BOX与外部扩大的SDRAM和FLASH组成。S3C44BOX是SAMSUNG公司基于ARM7TDMI核的32位高速处置器，片上集成了丰厚的外围功效模块，下降了体系利用成本。模仿输入电路的作用是隔离变换输入电压及完成模数转换，以便与CPU 接口。模仿量经电流（电压）互感器变成电压信号，再进行模数变换。经过VFC方法变换后的数字脉冲被送到计数器进行实时累计，并且暂存在计数器内部的缓冲器。由CPU定时来读取累计值。开关量的输入输出包含断路器和隔分开关的帮助触点或跳合闸地位继电器接点输入、外部装置闭锁重合闸触点输入及装置衔接片地位输入等回路；外部的开关信号经光电耦合器输入。继电维护开关量输出重要有跳闸出口、重合闸出口及就地和中央信号出口等。开关量输出回路经光电隔离操纵继电器，进步了其抗干扰的才能。维护装置的输出与启动继电器接点输出闭锁。

此项设计在ARM芯片内嵌入了uClinux操作体系，实现实时多义务操作，每个义务都设一个优先级，操作体系依据各个优先级可以动态的切换义务。维护程序重要有微机维护主程序、采样中止服务程序和故障处置程序。微机维护主程序重要包含初始化、自检、开中止与等候中止以及循环自检等。采样中止服务程序重要包含采样与盘算、TV与TA断线自检以及维护启动元件。故障处置程序包含维护软压板的投切反省、维护定值对比、维护逻辑断定、跳闸处置程序和后加速部分。

参考文献：

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[5]李俊瑞、古锋,井下低压电网智能化综合维护体系的钻研,煤矿现代化,2007（3）

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