摘要 我国当代煤矿业所配备的大部分设备都趋向于多次使用，少量维护的发展方向，设备供电系统老化落后，更多的供电设备因为零件脱落甚至影响了正常工作。基于以上现状，我们对原有的供电系统进行革新升级，在传统的供电系统中引入地面供电综合自动化控制系统技术，对我国矿井供电现存的一些典型问题。本文针对矿井供电的实际环境描述了供电综合自动化技术的基础设计方案，并且对设计中所应用的一些软件与设备进行展开介绍。
关键词 矿井供电；自动化技术；设计
一、前言
随着当代煤矿业的快速发展以及与之相关的开发技术的进步，提高煤矿地面供电整体的安全性与高效性是主要的发展方向，这就需要我们将自动化技术加入矿井供电系统中去，以增强开采过程的安全可靠性，保证工作人员能够顺利工作，提高了整体的工作效率。地面供电系统的核心部分是电力控制系统，控制系统会对整个供电系统进行定期检修、日常维护以及检测安全隐患等基本工作。
二、煤矿地面供电综合自动化系统基础介绍
地面供电电路控制系统的功能十分丰富，可以对地面供电系统进行基础性检修、日常维护、监督反馈等，大部分的功能都是计算机技术与信号传输技术的结合体。控制平台作为其核心，其工作任务主要有：1）实时监测地面网路的开关、变压器、线路的的工作状态，能更为全面的掌控与了解地面情况，并能对其存在的隐患能及时处理与预防，能极大地提高系统安全可靠性。2）对各种基本元件进行控制，例如开关等。同时设有可集中操作的控制平台，以对电路进行故障检修或分时供电功能。3）检测故障发生，主要依据来自于电网分支所反馈的电气信息。结合以上信息来看，该系统具有强大的多元化功能，即开源、集中控制以及排查安全隐患等功能于一体，为操作者提供了极大的便利条件，也很大程度上改善了我国大部分煤业所面临的艰难现状。
三、煤矿供电系统要求
根据我国相关标准，矿井供电需满足以下几点要求：1）可靠性。矿井供电系统的可靠性主要决定于该系统能不能时刻为矿井提供充足的电源。若其可靠性差不仅会降低综采工作面的生产效率、增加维修成本，不加以规范强化的话，甚至可能还会严重威胁一线人员的人身安全。2）安全性。矿井供电系统的安全性是指在苛刻的生产条件下需要有科学有效的规章制度及技术措施来保障矿井的安全生产，避免事故的发生。3）经济性。矿井供电系统的经济性指的是在满足其可靠性和安全性的基础上，简化供电系统的设计，降低系统前期建设及后期运行、 维修的成本费用。4）技术的合理性。矿井供电系统技术的合理性指的是在实际运行过程中需确保矿井电压的偏移量小于在5 ～7 ，电源频率的偏移量小于0.5Hz。由此可见，综合自动化技术若要运用于矿井供电系统，则必须具有一定的安全可靠性、经济性与科学合理性。
四、供电系统自动化技术研究
当前来看，我国矿井供电系统的综合自动化设计中核心控制部分是基于先进的自动化控制系统实现的。就当前自动化供电系统存在的问题，本文希望通过研究先进的KJ626自动化控制系统来对其进行分析，从而解决问题。
（一）KJ626自动化控制系统结构概述
KJ626自动化控制系统包含了管理层、控制层以及设备层等，是当前最先进矿井供电的自动化控制系统。基于KJ626自动化控制系统能够实现对供电系统的自动化、智能化控制。
（二）KJ626自动化控制系统基于模块化电路的设计理念
为了确保煤炭综采工作面中各大型机电设备能够得到充足的动力，即各大型设备获得足够的电能。 该矿井KJ626自动化控制是基于模块化电路的设计理念设计而成。基于该模块化电路设计理念，实现对综采工作面电能的合理分配。综采工作面分列式供电。
（三）自动化控制技术的一体化管理理念
基于先进的通讯架构实现综采工作面与地面供电系统的一体化管理，此处的通讯架构是基于IEC1588实现的。基于上述一体化管理方案中的 GOOSE通信技术能够确保供电系统各个设备之间的顺畅通信，能够及时、准确地定位故障位置，进而能够对可能存在的隐患及时进行处理与预防，大大提升了系统的安全可靠性。此外，该系统还采用了辅助信号源技术，能有效避免由于一处故障而造成大面积的停电事故。
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（四）引入防越级跳闸管理理念
一般情况下，矿井地面变电所的线速断保护系统是基于无延时设计理念所实现的，进而达到保护供电系统和供电设备的目的。但是，由于供电系统的线路主要为电缆，且各点之间线缆的距离较短，会使得下一级的断电保护系统失去其应有的作用。鉴于上述问题，本自动化控制系统中采用的GOOSE技术确保各点之间的设备能够实现快速通信，实现了两保护系统之间的选择性。
为解决了无选择性的问题，基于防越级跳闸原理的设计，本线路速断保护系统动作的同时向下一级速断保护系统发出闭锁的信号。当供电系统的通信线路发生故障时，基于上述的延时跳闸功能能够有效防止事故的进一步扩大。
五、煤业地面供电综合自动化系统的设计方案
井上供电系统的缺陷较多，基本上其配电以及分支电路较多，且电缆的铺设很复杂，供电要求各有不同，大大增加了供电的困难。同时，由于系统过大，其中所处理反馈的数据较多，因此我们需要控制系统能够建设足够大容量的数据库来容纳相关数据。传统的开关工作状态主要取决于继电器，但是这样的工作机制可靠性低，反应速度慢，操作过程复杂，因此我们将开关系统换成基于PLC的控制器，再结合实际供电情况，重新设计供电控制系统的工作过程，同时运用软件技术控制系统以及足够专业化的硬件设施。
（一）控制系统的软件系统结构
综合自动化控制技术的主要软件组成有：MRTDBS实时数据库、I/O驱动接口以及VB编程语言控制软件。其中，实时数据库主要作用是各类数据进行分析接受，例如输入端反馈的信息，对其进行整合判断，由此进行系统控制工作，可以说是整个控制系统的核心部件，其中还包括五个子库：
１）组态数据库（DSDBS）。DSDBS库主要用来对特殊性指令、反馈数据、数据属性以及实时的动态数据情况进行整理规划工作。在该库建设时，其中所获取的反馈数据可以交由ADO一同处理，之后生成的组态信息数据会被关系数据库保存起来。
２）事件库(DEDBS)。DEDBS库的主要任务是处理并且存储供电系统中所有出现的紧急故障情况。其最主要的特点就是实时反馈性，其对所有信息数据的分检测以及调用都非常快速，在突发情况发生时，DEDBS的反应速度极快，基本上可以处理一切问题。
３）优先级数据库（PDBS）。PDBS有调用RTDBS库中信息的权限，且可以对数据进行分析、规划以及分类工作，将所有数据进行优先级划分。在PDBS的设计方案中，需要注意的是要严格保证其与整个系统的同步性，这样才能保证调用的数据是实时的而不是过期的无用数据。
４）历史数据库（HDBS）。HDBS的基本功能就是对一定时间内的所有信息进行储存工作，以防操作者需要查看相关数据却没有查询来源。HDBS缓解了数据传输口的数据传输以及缓存负担。HDBS设计中的突出部分是其采用了历史数据缓冲技术，该技术可以结合计算机本身的存储空间大小进行动态调整。
５）内存实时数据库（MRTDBS）。MRTDBS作为全系统的信息数据交流结构在系统中高速运转，设计MRTDBS需要注意的是，要对信息接口以及索引进行算法优化工作。另外，供电系统的硬件设备控制核心的I/O驱动信息传输口和VB编程语言控制软件，结合对传输数据的动态分析，可以达到对数据进行储存、发送指令的效果。
（二）控制系统的硬件设备
1）综合接入网关（MSAG）。MSAG的主要功能是对地面供电网络中反馈的监测信息数据进行汇总并发送至控制平台。MSAG的工作核心是基于ARM9内核的控制器以及VxWORKS操作系统，并且结合了TCOPIP通信协议，以实现多平台、多总线的信息交流功能。
2）环网交换机。以以太网为标准所设计的环网交换机运用到地面供电控制系统中去，就可以实现输电范围扩大、操作简便、安全可靠性高且高警惕性等功能。当与井上供电系统连接时，也可以实现实时监测与自动控制功能。
六、总结
传统供电自动化控制系统依然需大量的工作人员操作，这不可避免地大大降低了综采工作面的生产效率。基于KJ626自动化控制系统在其供电系统管理中的应用，在减少劳动力、降低维修成本以及提高生产率方面取得了良好的效果。此类例子可供更多的予以效仿，能有效改善我国煤矿艰难现状.
参考文献
[1]刘折，吕文星.矿井供电综合自动化系统设计探讨[J].山东工业技术，2016(4):187.
[2] 司玉.基于煤矿供电系统中的自动化技术分析[J].河南科技，2014(4X):116-117.
论文作者:杨明, 于强
论文发表刊物:《城镇建设》2019年第18期
论文发表时间:2019/11/1
标签：供电系统论文; 矿井论文; 数据论文; 技术论文; 地面论文; 控制系统论文; 系统论文; 《城镇建设》2019年第18期论文;