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摘 要：一直以来，频繁发生的煤矿井下安全事故暴露出我国煤矿井下的安全隐患，而煤矿井下电力监控系统的安全与否则是重中之重。此文就我国目前煤矿井下的电力监控系统的应用现状对电力监控系统的结构、功能以及当前的一些新技术进行了研究分析，并对此提出可能的改进方法和建议。
关键词：煤矿井下 电力监控 研究
中图分类号：TM6 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）05（b）-0067-01
1 我国煤矿井下电力监控系统的应用现状
煤炭是我国十分重要的能源组成部分之一，而煤矿井下的安全问题一直也是困扰着煤矿安全生产管理者和國家相关监管部门。我国煤矿井下电力监控系统的应用较晚，早在80年代初，我国先后从国外引进了一批电力监控系统，使一部分煤矿的安全生产系数得到了提高。同时，我国相关技术人员对国外的电力监控系统进行研究分析，并结合我国自身电力安全监控系统的现状，先后研制出一批符合我国煤矿井下作业的电力监控系统。如采用工控机的井下控制单元、用单片机作为控制器等。而目前被广泛应用到煤矿井下的电力监控系统主要有以下几种。
（1）由我国第一代时分制监控系统创始人贾柏青研制的镇江中煤电子KJ101；
（2）在前身KJ2系统的基础上发展起来的常州自动化所KJ95，它同长城瑞赛的主要区别在于能生产部分传感器；
（3）由在我国的加拿大外资企业生产的电力监控系统森透里昂KJ31，此系统的优势在于其传感器采用分布式组网结构，没有中间分站进行信息中转，而是将信息直接传递到地面上的主机，所以具有抗瞬变脉冲群干扰的性能。
另外，还有一些比较知名的电力监控系统，如长春东高KJ19、抚顺安仪KJ80，上海嘉利KJ92以及江西煤研KJ65等。虽然我国拥有众多具备各种不同性能的电力监控系统，但由于煤矿井下电力监控系统是由地上监控主站、井下监控单元、传感器、电缆等组成，系统结构宏大而复杂，因此对入井人员管理较为困难，井上的管理人员难以掌握井下人员作业的实时情况，而且一旦事故发生，对井下人员安全信息的获取以及营救效率较低，加之我国的电力监控系统的发展水平一直还停留在上世纪90年代初，因此，充分了解煤矿井下电力监控系统的结构、工作原理和过程并提高煤矿井下电力监控系统的技术以保障煤矿井下作业人员的安全显得尤为重要。
2 我国煤矿井下电力监控系统的分析研究
我国煤矿电力监控系统主要由井上系统和井下系统组成。而井上系统又由系统中心站和局域网络组成。在系统中心站中，主要完成的功能有环境监测、生产监控、并由中心站软件完全显示测量数据及实现网络连接。井上系统的工作过程是由地面上的光端机采集井下监控单元的数据，然后将这些数据传送给地面监控计算机，工作人员再通过相关的软件平台对这些数据进行分析整理，再将整理后的数据通过地面光端传送给井下监控单元。而地面上的集控站是通过以太网与井下监控系统相连，并通过采集的数据对煤矿供电系统的当前运行状态进行分析处理以实现随时对井下的电力系统进行监控管理。而对于井下的煤矿监控系统，虽然其形式多样，但基本上都具备以下功能：开机自动检测和本机初始化功能、通信测试以及监测功能（包括环境监测、瓦斯管道监测等）、死机自动复位且通知中心站功能、接收地上站的参数功能、自动识别传感器型号功能等。而在这些功能中，传感控制器的稳定性和可靠性显得尤为关键，它关系着煤矿监控系统所反映的被测环境和设备参数是否正确，若参数不正确，将会直接影响地面集控站对井下煤矿作业的监控。目前我国所生产并用于煤矿电力监控环境系统的传感器基本都满足了煤矿安全生产监控的需要，如对风速、负压、温度、电流电压的模拟量。但是这些传感器也存在一些缺陷，如使用寿命相对国外产品短、可靠性的和稳定性方面也远远不如国外同类产品，其某些性能还不能满足用户的需要，因此对传感器的升级研究非常重要。
再者，对于井下电力监控系统的研究方面，应格外注意以下功能的设计：井下工作人员的识别和定位、井下动态目标的定位，如车辆及其它设备、井下安全的实时监控、井下一旦发生安全事故时工作人员的及时救援。在对井下工作人员的识别方面，应尤其注意限制井下作业人的进出数量，并对其进行严格考勤和实时监控以确保一旦事故发生，地上管理人员可第一时间了解井下作业人的数量及位置，保证救援的及时性和准确性。而对动态目标的定位，通常是采取对不同的动态目标进行唯一编码的形式以实现对动态目标的信息获取和定位监控。在井下实时监控方面，一般通过采集煤矿安全数据并对其分析处理，以实现超时报警和断电控制，同时采用高线形式对井下瓦斯浓度进行记录分析，从而采取相应的安全生产措施并保证生产决策的正确性。而对于井下作业人员的救援方面，包括了逃生监测、辅助搜救，每个工作人员身上都携带了便携式数据终端，通过这个数据终端，井上的监测中心工作人员可以准确地获取工作人员的定位信息并及时救援。
3 我国煤矿井下电力监控系统的新技术
根据以上分析，我国煤矿井下电力监控系统虽能基本满足煤矿井下作业的基本要求，但和国外同类产品相比其安全系数还有待提高，多数产品都存在以下问题：易发生故障越级跳闸、故障定位速度比较慢、漏电保护没有选择性、缺乏供电信息整合。针对以上问题，我国产生了一批煤矿井下电力监控系统的新技术。
（1）如采用XR-200系列煤炭专用型保护构成的区域保护系统，它能完全消除越级跳闸，在断路器失灵时，上级能保护快速跳闸。
（2）防电压波动而造成大面积停电，这类技术是采用流闭锁方法而避免电压波动造成保护误动，甚至在失电后，失压保护还能正常工作。
（3）对电网故障快速定位，这类技术是在调度SCADA系统的基础上，实现供电系统的故障诊断，给系统的调度人员一个非常明确得提示。
（4）采用专利技术的XRA-600高压选择性漏电保护系统，它通过一个基于模型识别原理的算法，以实现耐过渡电阻能力强、不受消弧线圈和间歇电弧的影响。此系统速度快、原理十分可靠、灵敏度高且准确率达到了100%。
以上这些技术，实现了对井下工作情况的实时监控、地面及井下变电所无人值班，提高了安全运行效率，在减少安全监控工作人员数量的同时还提高了故障定位和处理的速度。
4 结语
虽我国的煤矿井下电力监控系统的发展日新月异，但相比发达国家的煤矿井下电力监控系统的技术仍有不小差距，且煤矿井下的电力监控系统关系着每一个井下工作人的生命安全，责任重大，因此对我国煤矿井下电力安全监控系统的进一步研究刻不容缓。
参考文献
[1] 曾宇航.我国煤矿安全监控系统研究综述[J].软件导刊，2010（7）：141-142.
[2] 于励民，蔡俊伟.矿井供电安全保护及监控系统的研究与应用.第22届全国煤矿自动化与信息化学术会议：10-17.
关键词：煤矿井下 电力监控 研究
中图分类号：TM6 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）05（b）-0067-01
1 我国煤矿井下电力监控系统的应用现状
煤炭是我国十分重要的能源组成部分之一，而煤矿井下的安全问题一直也是困扰着煤矿安全生产管理者和國家相关监管部门。我国煤矿井下电力监控系统的应用较晚，早在80年代初，我国先后从国外引进了一批电力监控系统，使一部分煤矿的安全生产系数得到了提高。同时，我国相关技术人员对国外的电力监控系统进行研究分析，并结合我国自身电力安全监控系统的现状，先后研制出一批符合我国煤矿井下作业的电力监控系统。如采用工控机的井下控制单元、用单片机作为控制器等。而目前被广泛应用到煤矿井下的电力监控系统主要有以下几种。
（1）由我国第一代时分制监控系统创始人贾柏青研制的镇江中煤电子KJ101；
（2）在前身KJ2系统的基础上发展起来的常州自动化所KJ95，它同长城瑞赛的主要区别在于能生产部分传感器；
（3）由在我国的加拿大外资企业生产的电力监控系统森透里昂KJ31，此系统的优势在于其传感器采用分布式组网结构，没有中间分站进行信息中转，而是将信息直接传递到地面上的主机，所以具有抗瞬变脉冲群干扰的性能。
另外，还有一些比较知名的电力监控系统，如长春东高KJ19、抚顺安仪KJ80，上海嘉利KJ92以及江西煤研KJ65等。虽然我国拥有众多具备各种不同性能的电力监控系统，但由于煤矿井下电力监控系统是由地上监控主站、井下监控单元、传感器、电缆等组成，系统结构宏大而复杂，因此对入井人员管理较为困难，井上的管理人员难以掌握井下人员作业的实时情况，而且一旦事故发生，对井下人员安全信息的获取以及营救效率较低，加之我国的电力监控系统的发展水平一直还停留在上世纪90年代初，因此，充分了解煤矿井下电力监控系统的结构、工作原理和过程并提高煤矿井下电力监控系统的技术以保障煤矿井下作业人员的安全显得尤为重要。
2 我国煤矿井下电力监控系统的分析研究
我国煤矿电力监控系统主要由井上系统和井下系统组成。而井上系统又由系统中心站和局域网络组成。在系统中心站中，主要完成的功能有环境监测、生产监控、并由中心站软件完全显示测量数据及实现网络连接。井上系统的工作过程是由地面上的光端机采集井下监控单元的数据，然后将这些数据传送给地面监控计算机，工作人员再通过相关的软件平台对这些数据进行分析整理，再将整理后的数据通过地面光端传送给井下监控单元。而地面上的集控站是通过以太网与井下监控系统相连，并通过采集的数据对煤矿供电系统的当前运行状态进行分析处理以实现随时对井下的电力系统进行监控管理。而对于井下的煤矿监控系统，虽然其形式多样，但基本上都具备以下功能：开机自动检测和本机初始化功能、通信测试以及监测功能（包括环境监测、瓦斯管道监测等）、死机自动复位且通知中心站功能、接收地上站的参数功能、自动识别传感器型号功能等。而在这些功能中，传感控制器的稳定性和可靠性显得尤为关键，它关系着煤矿监控系统所反映的被测环境和设备参数是否正确，若参数不正确，将会直接影响地面集控站对井下煤矿作业的监控。目前我国所生产并用于煤矿电力监控环境系统的传感器基本都满足了煤矿安全生产监控的需要，如对风速、负压、温度、电流电压的模拟量。但是这些传感器也存在一些缺陷，如使用寿命相对国外产品短、可靠性的和稳定性方面也远远不如国外同类产品，其某些性能还不能满足用户的需要，因此对传感器的升级研究非常重要。
再者，对于井下电力监控系统的研究方面，应格外注意以下功能的设计：井下工作人员的识别和定位、井下动态目标的定位，如车辆及其它设备、井下安全的实时监控、井下一旦发生安全事故时工作人员的及时救援。在对井下工作人员的识别方面，应尤其注意限制井下作业人的进出数量，并对其进行严格考勤和实时监控以确保一旦事故发生，地上管理人员可第一时间了解井下作业人的数量及位置，保证救援的及时性和准确性。而对动态目标的定位，通常是采取对不同的动态目标进行唯一编码的形式以实现对动态目标的信息获取和定位监控。在井下实时监控方面，一般通过采集煤矿安全数据并对其分析处理，以实现超时报警和断电控制，同时采用高线形式对井下瓦斯浓度进行记录分析，从而采取相应的安全生产措施并保证生产决策的正确性。而对于井下作业人员的救援方面，包括了逃生监测、辅助搜救，每个工作人员身上都携带了便携式数据终端，通过这个数据终端，井上的监测中心工作人员可以准确地获取工作人员的定位信息并及时救援。
3 我国煤矿井下电力监控系统的新技术
根据以上分析，我国煤矿井下电力监控系统虽能基本满足煤矿井下作业的基本要求，但和国外同类产品相比其安全系数还有待提高，多数产品都存在以下问题：易发生故障越级跳闸、故障定位速度比较慢、漏电保护没有选择性、缺乏供电信息整合。针对以上问题，我国产生了一批煤矿井下电力监控系统的新技术。
（1）如采用XR-200系列煤炭专用型保护构成的区域保护系统，它能完全消除越级跳闸，在断路器失灵时，上级能保护快速跳闸。
（2）防电压波动而造成大面积停电，这类技术是采用流闭锁方法而避免电压波动造成保护误动，甚至在失电后，失压保护还能正常工作。
（3）对电网故障快速定位，这类技术是在调度SCADA系统的基础上，实现供电系统的故障诊断，给系统的调度人员一个非常明确得提示。
（4）采用专利技术的XRA-600高压选择性漏电保护系统，它通过一个基于模型识别原理的算法，以实现耐过渡电阻能力强、不受消弧线圈和间歇电弧的影响。此系统速度快、原理十分可靠、灵敏度高且准确率达到了100%。
以上这些技术，实现了对井下工作情况的实时监控、地面及井下变电所无人值班，提高了安全运行效率，在减少安全监控工作人员数量的同时还提高了故障定位和处理的速度。
4 结语
虽我国的煤矿井下电力监控系统的发展日新月异，但相比发达国家的煤矿井下电力监控系统的技术仍有不小差距，且煤矿井下的电力监控系统关系着每一个井下工作人的生命安全，责任重大，因此对我国煤矿井下电力安全监控系统的进一步研究刻不容缓。
参考文献
[1] 曾宇航.我国煤矿安全监控系统研究综述[J].软件导刊，2010（7）：141-142.
[2] 于励民，蔡俊伟.矿井供电安全保护及监控系统的研究与应用.第22届全国煤矿自动化与信息化学术会议：10-17.