高希睿

（山西汾西宜兴煤业有限责任公司，山西孝义 032300）

0 引言

地面供电系统作为保障矿井井下生产作业有效、持续开展所必须的基础能源设施，对矿井经济效益的获得意义重大。而伴随着现代科技的发展，传统的矿井地面供电系统逐渐无法满足矿井生产现代化的需求，推动地面供电系统的综合自动化发展成为矿井未来建设的重要方向，对矿井综合效益的持续提升意义重大。

1 矿井地面供电自动化系统概述

矿井地面自动化供电系统是有机融合计算机技术和网络信号传输技术而形成的一种针对地面供电系统进行综合自动化实时管理的控制平台。其运行的核心任务有：针对地面电网中线路、开关及变压器等装置的运行状态进行实时监测，为技术人员的调控提供参照；对电网中的开关等电路元件进行操控，为分时供电、线路检修等操作提供集中化作业平台；综合分析供电网路所反馈运行信息，为网路故障的排除提供参考。总而言之，该系统具备开源化和集中控制化等多种特性，有助于地面供电网络操作的更加简洁、高效。

一般来说，地面供电网络自动化系统多采用远程分布式监测控制系统，其常规网络结构示意图如图1所示。

整个系统可划分成井上与井下两大模块。其中井下模块主要由调度电网、变电所、测控分站等组成，所使用开关均为高压防爆开关，内部布设由微机保护装置，具备远程遥测和遥控功能，同时可自行实现过载保护与短路保护。同时测控分站同测控开关之间通过双芯电缆实现相互的连接。而井上模块主要由集控中心和地面变电所构成。

图1 地面供电网络自动化系统常规网络结构示意图

2 系统特点分析

2.1 系统结构分析

对于地面供电自动化系统而言，其主要构成组件可依据功能和特性的不同划分成三大类，即站控层、网络层与间隔层。各层均有自己独特的功能与特性。

（1）站控层

该层的主要功能是对整个自动化地面供电系统的运行开展实时监测，并对监测数据进行汇总分析与分类管理，是整个地面供电自动化系统各项功能得以实现的关键核心[1]。

（2）网络层

需要指出的是，创设的主体是学生，而他们又是具有生命体的个体。因此，教师在创设过程中，要“以人为本”，旨在构建一个轻松愉悦、和谐共生的课堂环境，而课堂教学的最终目标在于最大限度地挖掘出学习者的学习潜力和热情，促成其成长。但同时学生也是动态的，创设过程中要注意有一定的延展性，对于突发事件等不确定因素能够制定出相应的应急措施。

该层的主要功能是为站控层和间隔层的沟通提供服务，实现两者间信息的有效传递与接收。该层借助一定的网络技术，对站控层所发出各类信息进行整合与分析处理后，再将其转化成间隔层能够接收的数据类型，发送给间隔层。其是整个地面用电自动化系统的信息枢纽。

（3）间隔层

该层的主要功能是对所接收的地面供电系统运行数据进行判断，分析查找潜在的安全隐患，并在确保不影响整个系统正常工作的前提下，通过预警装置发出相应的故障警报，提醒工作人员进行检修维护。此外，针对已经出现的小故障，系统也可借助预设指令进行自动的维护处置，以最大化保持系统运行的连续性。

2.2 系统配置分析

（1）变压器

变压器是地面供电自动化系统的关键设备之一，其使用的主要类型有三种，分别为三绕组变压器、双绕组变压器和自耦式变压器。在使用时，相连的高低压线路使用同一绕组，绕组匝数同电压高低成正比例关系，同通过电流成反比例关系[2]。

（2）电流互感装置与电压互感装置

电流互感装置与电压互感装置在使用上类似于变压器，均是用于实现高电压设备同电网有效相连的衔接装备。在使用时当处于额定区间，电压互感装置的二次电压通常维持在100 V左右，而电流互感装置的二次电流通常为1 A或5 A。需要注意的是，在使用时当电流互感装置进行二次绕组操作时，应避免其同负荷相邻过近，以避免形成短路，影响系统正常运行[3]。

（3）开关装置

地面供电自动化系统常用的开关装置主要包括隔离开关、负荷开关、高压熔断器及断路器等，均属于能够进行启闭操作的电路组件。其中断路器在整个供电系统正常运行时始终保持开启状态，以确保电路运行的正常、稳定，但当出现电路故障后，断路器会自行断开，阻断电流，以保护电路的安全性；隔离开关主要功能是为供电系统线路及设备的检修作业提供帮助，用以隔断电压并保证作业的安全、有效。不过需要注意的是，隔离开关无法独自阻断电路故障引发的断路电流，而是必须同断路器配合使用方能生效。此外，在系统运行中若发生停电事故，则操作人员应当第一时间开启隔离开关，而在电力恢复供应时则应当先闭合隔离开关，然后在闭合断路器，采取这种操作能够最大化避免电力的突然供应可能对设备造成的损害。

3 地面供电自动化系统软件设计

组态数据库。该数据库用于对系统特殊命令、动态指令、运行反馈信息等相关内容进行整理。在构建该数据库时，所获得各类数据可选用相同的ADO进行处置，而后续生成的组态信息则能够借助关系数据库进行储存。

事件库。该数据库主要用于对地面供电系统中运行的突发事件进行处理和存储。同时，该数据库具备及时反馈特性，能够实现对数据的快速分析、调用及后期操控，充分确保了电路运行中出现突发故障时能够快速反应，及时处置故障[4]。

优先级数据库。该数据能够对组态数据库中的数据进行调阅，并进行综合性归类整理，依据数据各自特性划分不同的优先级别[6]。在具体的设计上，首先必须确保该数据库同整个电力供应系统计时的完全同步，只有这样才能最大化确保所调用数据的实时有效，从而为智能管理的时效性提供保障。

历史数据库。该数据的核心功能是对系统过去一段时间内的运行资料进行存储，从而便于工作人员随时调阅查看，为运行故障的处理提供数据支撑，同时该数据库的存在还能够显著缩减系统数据接口与缓存的负担。其设计的核心要点为：通过历史数据缓冲技术，基于系统内存和硬盘大小，针对缓冲区大小进行调控，同时借助数据压缩手段避免系统运行过程中出现数据存储崩溃的现象。

内存实时数据库。该数据库在整个系统的运行中承担着各组件数据实时交换的功能，因此在对该数据进行组建时必须着重对访问端口、系统索引算法等进行优化设计[5-6]。

除此之外，I/O驱动接口和编程语言控制组件则是实现整个供电系统硬件系统得以有效运转的基础保障，两者通过对数据的实时有效分析，进行数据的针对性存储和指令发送，指挥系统运行。

4 总结

地面供电系统作为整个矿井生产动力的提供者，对其的自动化改造能够在确保矿井生产动力充足的同时大幅提升动力供应效率，并有效降低生产能耗，是矿山绿色现代化建设的必要选择。此外，通过对矿井供电系统的自动化改造，能够确保系统运行状态的实时监测，保证工作人员更好的了解电力供应情况，及早发现潜在安全隐患，实现电力最合理分配的同时，最大化确保电力系统运行的安全、持续。

参考文献：

［1］王才.煤矿地面供电综合自动化系统［J］.山东煤炭科技，2008（05）：91-93.

［2］宋伟云.矿井地面供电自动化控制系统设计初探［J］.江西煤炭科技，2016（01）：107-108.

［3］蔡红梅.地面供电自动化系统在矿井中的应用［J］.山西煤炭管理干部学院学报，2016，29（02）：55-56.

［4］王瑛.煤矿地面供电系统技术改造措施分析［J］.通信电源技术，2016，33（01）：145-146，148.

［5］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（04）：187-187.

［6］石双宝.矿井地面供电综合自动化系统设计［J］.机械管理开发，2015，30（10）：27-28.