丁秀全

【摘要】監(jiān)控系統(tǒng)的一個基本功能是對礦井中的瓦斯進行檢測和斷電，檢測結(jié)果可以通過地上設(shè)備直接觀察到，饋電設(shè)備用來反映瓦斯斷電后的反饋信息，國家規(guī)定，為保證礦井安全問題，礦井監(jiān)測系統(tǒng)必須具備饋電監(jiān)測功能，目前我國礦井高壓饋電檢測確實存在著許多亟待解決的問題，為保證礦井安全生產(chǎn)，必須著手解決這些問題，排除高壓饋電監(jiān)測故障。

【關(guān)鍵詞】高壓饋電；檢測問題；解決對策

0.前言

煤礦安全規(guī)程中對何時設(shè)置饋電狀態(tài)傳感器做出了明確的規(guī)定，設(shè)置傳感器的目的是對井下瓦斯進行實時監(jiān)控，一旦瓦斯超限或者其他設(shè)備出現(xiàn)故障，饋電開關(guān)的狀態(tài)就可以及時反饋到地面，當饋電開關(guān)狀態(tài)出現(xiàn)問題時采取措施切斷電源，目前高壓開關(guān)監(jiān)測方法較少，本文介紹的方法經(jīng)實踐證明較為有效，對礦井安全生產(chǎn)意義重大。

1.高壓饋電狀態(tài)檢測的現(xiàn)狀

國內(nèi)目前普遍使用的饋電監(jiān)控方法有兩種，一種是在開關(guān)負荷一側(cè)安裝饋電傳感器，將饋電傳感器接到電纜上，通過電纜與地面連接對地下進行饋電監(jiān)控，礦井中的工作環(huán)境相當復(fù)雜，饋電裝置要在較為惡劣的條件下工作，而饋電裝置容易受到環(huán)境干擾，無法適應(yīng)長期的工作，因此不具備高可靠性，同時此種傳感器的電壓檢測范圍較低，不可以高于1140伏，所以只能檢測部分電纜，對屏蔽電纜不適用；還有一種是依靠將電壓轉(zhuǎn)變成電流來進行饋電檢測，通常借助的工具是電壓轉(zhuǎn)換模塊，但是同第一種方法一樣，其使用范圍也較小，國內(nèi)的轉(zhuǎn)換模塊進行電壓轉(zhuǎn)換的最大限度是1140伏，而且安裝工序非常復(fù)雜，要在多處同時取電，檢測的電纜類型也有很大的局限性，以目前的技術(shù)還不可以檢測三項電纜，顯然這種饋電狀態(tài)檢測方法的實用性不夠好。事實上，礦井中高壓開關(guān)使用的都是屏蔽高壓電纜，其最高電壓高達6000伏，上述兩種方法都不適用，高壓饋電狀態(tài)檢測存在著很棘手的問題，急需探尋新的解決辦法。

2.檢測系統(tǒng)的抗干擾分析

隨著計算機技術(shù)、電子技術(shù)的快速發(fā)展以及同傳感器技術(shù)的結(jié)合，高壓饋電檢測保護已經(jīng)進入現(xiàn)代化技術(shù)時代，智能裝置在礦井中安全生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛，同時擔(dān)當著保護電氣設(shè)備安全的重要角色，由于保護對象為6000伏高壓設(shè)備，而傳感器本身的元器件容量較低，給系統(tǒng)的正常工作造成影響，它們發(fā)出的信號會對檢測保護系統(tǒng)造成巨大的影響，嚴重時可能引起重大事故。

信號干擾的來源，干擾信號是指除對生產(chǎn)有利的信號以外的那些可能影響保護裝置正常工作的信號，其來源有幾個方面：一是來自外界，壓板、開關(guān)觸點、饋電器觸點等通過連接電纜進入保護裝置，當操作高壓饋電開關(guān)時供電參數(shù)發(fā)生改變，受到電磁信號的干擾；二是來自裝置內(nèi)部，例如高頻控制信號對其他部件電信號回路的干擾，其中接地不良是產(chǎn)生干擾的主要影響因素，另外還有電流輸入線路不絕緣等也會引起對保護系統(tǒng)的干擾。

3.我國礦井下供電系統(tǒng)的特點

煤礦安全規(guī)程中說明，井下的變壓器不可以將中性點直接接地以防止觸電事故，非直接接地的通電系統(tǒng)即使發(fā)生觸點對人體的危害也較小，井下供電線路幾乎全部由電纜組成，包括礦用屏蔽電纜和非礦用屏蔽電纜，各種電纜用途不同，非礦用電纜用于供電主線，礦用電纜用于向可移動電氣設(shè)備供電，煤礦井下電纜數(shù)量較多，稍不注意就會引起生產(chǎn)事故，當出現(xiàn)故障后如不及時采取有效的補救措施會對經(jīng)濟效益造成巨大損失。

針對高壓饋電的結(jié)構(gòu)和工作環(huán)境，可采用專門的系統(tǒng)對其進行分析，以獲得可靠的數(shù)據(jù)，從而快速掌握可能存在的故障，針對高壓饋電狀態(tài)檢測中的問題本文主要介紹的一種專家系統(tǒng)方法。

4.解決饋電開關(guān)操作狀態(tài)問題的專用系統(tǒng)

4.1饋電開關(guān)狀態(tài)的檢測方法

在礦井特定的工作環(huán)境中，饋電開關(guān)故障類型有過載、短路、斷相、漏氣等，針對這些問題可采用專家系統(tǒng)，高壓饋電開關(guān)狀態(tài)檢測要根據(jù)饋電開關(guān)的特殊性質(zhì)進行，一般可采取門限法，具體做法是：首先設(shè)定預(yù)期范圍，即設(shè)定最大值和最小值，這些數(shù)值可以根據(jù)饋電開關(guān)的型號和實際工作環(huán)境選取，檢測的數(shù)值只要在預(yù)期范圍內(nèi)即可以斷定其工作正常，門限值可以是具體數(shù)值也可以是某種狀態(tài)，根據(jù)門限值可以對開關(guān)狀態(tài)進行較為準確的提前預(yù)判。

高壓饋電開關(guān)狀態(tài)的監(jiān)測結(jié)果，即各類數(shù)據(jù)（原始數(shù)據(jù)、實時數(shù)據(jù)）和結(jié)果（中間結(jié)果、最終結(jié)果）都在地面數(shù)據(jù)庫中儲存，作為該種設(shè)備在當時所處環(huán)境中的工作狀態(tài)記錄，同時利用先進的手段判斷設(shè)備的目前工作狀態(tài)和未來一段時間的工作情況，對可能出現(xiàn)的故障做出預(yù)判。

4.2檢測、分析高壓饋電開關(guān)狀態(tài)的實現(xiàn)過程

高壓饋電開關(guān)狀態(tài)分析以模式識別為基礎(chǔ)，建立特征模型，將所選參數(shù)歸納成一般性結(jié)論，把設(shè)備目前的狀態(tài)同以往正常狀態(tài)時的參數(shù)進行對比識別，識別方式有很多種，本文主要介紹時間序列分析方法。

饋電開關(guān)有多種保護動作，需要對多個信號進行同時檢測，同時還要對數(shù)據(jù)間的關(guān)系進行分析，包括故障所屬類型和實時狀態(tài)，另外還要結(jié)合以往數(shù)據(jù)庫中的歷史參數(shù)記錄全面分析，想要獲得準確的故障檢測結(jié)果，采用人工智能方式較為可靠。在高壓開關(guān)狀態(tài)監(jiān)測的過程中要將搜集到的各類信息作為依據(jù)，把獲得的數(shù)值信息、開關(guān)信息、指令信息按照關(guān)聯(lián)的緊密程度劃分為三種，即無關(guān)聯(lián)、一般關(guān)聯(lián)和密切的關(guān)聯(lián)，然后利用數(shù)據(jù)信息作為比較模型，每周拿來與實時監(jiān)測結(jié)果對比分析，這樣可以直觀的了解高壓饋電開關(guān)動態(tài)，在故障判斷中要考慮到外部參數(shù)的干擾影響，如前面所提到的電磁信號干擾影響等?；诟邏吼侂姵霈F(xiàn)的故障種類比較多，可將所有信息列于框架表內(nèi)，以利于直觀分析和采取匹配的操作措施。如高壓饋電傳感器監(jiān)測點一項可以記錄不同條件下電流互感器、漏氣、漏電、短路等元器件的相關(guān)信息；高壓饋電開關(guān)數(shù)據(jù)一項可以記錄歷史故障信息、不同條件下的故障以及故障同故障間的關(guān)系。完成系統(tǒng)監(jiān)測的實現(xiàn)要預(yù)先規(guī)劃好可能對檢測進程產(chǎn)生影響的因素，如特例的處理、狀態(tài)開關(guān)切換、故障隔離措施、指令操作、高壓饋電系統(tǒng)重組、系統(tǒng)的及時恢復(fù)等。

4.3專家系統(tǒng)在高壓饋電狀態(tài)監(jiān)測中的局限

本身我們是希望在高壓饋電開關(guān)狀態(tài)監(jiān)測中采集到所有有利于故障分析的數(shù)據(jù)，但是由于工作環(huán)境的原因，人工智能獲取信息的結(jié)果會隨著啟動規(guī)則和監(jiān)測點位置的變化而變化，因此本文介紹的專家系統(tǒng)方法是不能夠保證在所有監(jiān)測點正常運行的，所以在監(jiān)測時可以將監(jiān)測點分組，把主要的高壓饋電開關(guān)狀態(tài)監(jiān)測點單分一組，即把監(jiān)測活動分成幾個周期，把每個周期中即將監(jiān)測的開關(guān)設(shè)備進行模塊化處理，對需要重點監(jiān)測的點進行重點分析，不過從整體效果看，專家系統(tǒng)是可以對高壓饋電開關(guān)狀態(tài)的故障位置、產(chǎn)生原因作出準確、快速地判斷的，極大地提高了檢修速度，雖然有一定的弊端但是對煤礦安全生產(chǎn)的意義是重大的。

5.結(jié)語

我國煤礦開采中使用大量的高壓饋電開關(guān)，一旦這些開關(guān)發(fā)生故障就會給安全生產(chǎn)帶來巨大的影響，礦井下的工作條件十分惡劣，一旦發(fā)生事故，井下供電系統(tǒng)可能會出現(xiàn)漏電、斷電等現(xiàn)象，礦井中存在大量的粉塵很容易引起爆炸，采用專家系統(tǒng)建立實時數(shù)據(jù)監(jiān)測和儲存，運用科學(xué)的分析方法對開關(guān)狀態(tài)進行判斷，可以快速的解決饋電開關(guān)故障問題，而且保存下來的數(shù)據(jù)庫對解決生產(chǎn)中出現(xiàn)的類似故障極為有利，為煤礦井下安全生產(chǎn)提供了可靠的保障。[科]

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