煤矿供电系统作为井下作业的生命线,其安全稳定运行直接关系矿工生命安全和生产效率。
近日,义桥煤矿通过两年多技术攻关,成功研发并投用基于网络继电保护新原理的智能供电系统,在破解行业长期存在的技术瓶颈方面取得重大突破,为煤矿供电系统现代化建设探索出一条创新路径。
义桥煤矿面临的供电难题并非个例,而是困扰煤炭行业数十年的共性问题。
随着开采深度增加,井下供电网络日趋复杂,传统继电保护技术的弊端日益凸显。
数据显示,该矿高压供电越级跳闸频发,一旦发生故障可能导致大范围停电,严重影响生产连续性;高压接地故障选线准确率仅为70%,长期存在设备损坏和大面积停电隐患;低压漏电故障误跳率超过50%,频繁停电不仅影响生产效率,更给井下作业带来安全风险。
此外,定值整定依赖人工操作,流程繁琐且无法适应负荷动态变化,难以满足现代化矿山的安全生产需求。
分析这些问题的根源,在于传统继电保护采用各装置独立工作、依靠时差配合的模式,各保护装置如同孤立的哨兵,缺乏全局信息共享,导致故障判断存在盲区,响应速度受限。
这种技术架构在电网结构简单时尚可勉强应对,但面对现代煤矿日益复杂的供电网络已显捉襟见肘。
若不从根本上改变技术原理,仅靠局部修补难以从源头上解决问题。
义桥煤矿组织专业技术团队,摒弃传统修补思路,转向原理性创新。
经过深入调研和反复论证,团队创造性提出网络继电保护新原理,为各供电关键节点安装自主研发的智能网络保护装置,通过构建高速实时通信网络,实现所有装置在故障发生时1毫秒内共享信息。
系统基于预置电网拓扑图进行协同研判,精准定位距故障点最近的开关并指令其瞬时跳闸,其余开关保持运行状态,从根本上解决越级跳闸问题。
技术攻关过程充满挑战。
团队建立全天候沟通机制,每周召开技术协调会,针对智能网络保护装置的硬件适配、软件算法等关键问题展开集中攻坚,累计解决设备兼容性、信号传输稳定性等技术难题40余项。
井下施工采取分区推进策略,先在中央变电所完成试点改造,验证技术可行性后逐步推广至5个变电所及31个配电点。
改造需在不影响生产前提下进行,团队与生产调度部门反复沟通,将改造时间精准锁定在井下生产间隙,累计协调停电改造窗口期50余个,确保改造与生产两不误。
历经两年多联合攻关,团队成功研发基于国产凝思操作系统的自主可控监控平台,构建分层分布式监控架构的智能供电系统,实现五大核心技术创新。
在高压防越级跳闸方面,短路故障跳闸准确率超过99%,实现零延时速断;在高压接地精确选线方面,创新采用网络保护与外施信号相结合的方法,选线准确率从70%提升至99%以上;在低压漏电防误跳方面,通过集中判别零序电流幅值与方向,将漏电跳闸准确率从不足50%提升至99%,并实现地面一键漏电试验,消除人工试验安全隐患。
系统投用后效果显著。
非计划停电时间减少75小时以上,重大停电事故风险大幅降低,越级跳闸现象得到有效遏制。
更重要的是,系统实现供电保护从被动防御向主动智控的跨越,为井下作业提供前所未有的安全保障。
技术团队负责人表示,该系统采用国产化平台,实现关键技术自主可控,打破国外技术垄断,具有重要战略意义。
从行业发展角度看,义桥煤矿的探索具有示范价值。
当前煤炭行业正处于智能化转型关键期,供电系统作为基础支撑,其智能化水平直接影响矿山整体智能化进程。
该矿通过原理性创新突破技术瓶颈,为行业提供可复制可推广的经验,对推动煤矿供电系统向智能化、精准化、自主化方向发展具有重要借鉴意义。
义桥煤矿的实践印证了“科技兴安”的深刻内涵。
在能源行业高质量发展的当下，唯有以创新思维打破路径依赖，方能破解安全与效率的二元命题。
这场供电系统的“静默革命”，不仅为矿山装上了智能“心脏”，更昭示着传统工业数字化转型的必然方向——从被动应对到主动防御，从经验驱动到数据驱动，中国煤矿安全治理正迈入全新维度。