CN113653533A - 基于煤矿智能化改造的供电系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及煤矿智能生产领域，提供一种基于煤矿智能化改造的供电系统，包括：井上部分和井下部分；所述井上部分包括：中控室、中央供电所、馈电柜、井上变压器、闸刀开关、井上交流接触器、井上隔爆兼本安型控制器、电流互感器保护装置、变频柜、地面设备和井上交换机；所述井下部分包括：井下变压器、馈电开关、井下交流接触器、设备开关、井下设备、井下隔爆兼本安型控制器和隔爆兼本安型交换机。本发明对井上部分和井下部分的集成状态以及供电状态进行实时监控，有效减小电力系统的波动；并且可以有效的通过井上部分控制井下部分各设备的工作，保障工作人员的安全。

Description

基于煤矿智能化改造的供电系统及方法
技术领域
本发明涉及煤矿智能生产领域，尤其涉及一种基于煤矿智能化改造的供电系统及方法。
背景技术
智能化升级，指以安全、高效、环保、健康为目标，运用先进的测控、信息和通信技术，建设矿井监控及自动化平台、矿井信息管理平台，对矿井安全生产和经营管理涉及的系统信息，进行采集、分析和处理，实现智能感知、决策、信息融合和信息发布，给生产、经营、管理提供决策支持。
提升煤矿智能机械化水平，对提高资源回收率、增加工效、降低工人劳动强度、减少重大产尘点的劳动力，降低因粉尘、放炮后化学毒物等引发的职业病的危险，同时对提高安全生产水平具有重大意义，是发展先进生产力的重要手段，为促进煤炭工业科学、和谐发展，煤矿生产智能机械化势在必行。
考虑到煤矿行业的特殊性，电力系统对于煤矿来说异常重要，然而市场上常见的电力系统存在着如电力的波动过大从而导致现场的设备故障，进而威胁井下人员的人身安全，无法对供电设备的状态进行实时监控，无法对井下设备进行有效的反向控制等问题。
上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。
发明内容
本发明的主要目的在于，解决现有技术中，电力系统存在着如电力的波动过大从而导致现场的设备故障，进而威胁井下人员的人身安全，无法对供电设备的状态进行实时监控，无法对井下设备进行有效的反向控制的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供一种基于煤矿智能化改造的供电系统，包括：井上部分和井下部分；
所述井上部分包括：中控室、中央供电所、馈电柜、井上变压器、闸刀开关、井上交流接触器、井上隔爆兼本安型控制器、电流互感器保护装置、变频柜、地面设备和井上交换机；
所述井下部分包括：井下变压器、馈电开关、井下交流接触器、设备开关、井下设备、井下隔爆兼本安型控制器和隔爆兼本安型交换机；
所述中控室与所述井上交换机和所述隔爆兼本安型交换机通过工业环网电性连接，所述井上交换机与所述隔爆兼本安型交换机通过工业环网电性连接；
所述中央供电所与所述馈电柜和所述井下变压器电性连接，所述馈电柜与所述井上变压器电性连接，所述井上变压器与所述闸刀开关电性连接，所述闸刀开关与所述井上交流接触器电性连接，所述井上交流接触器与所述井上隔爆兼本安型控制器和所述电流互感器保护装置电性连接，所述井上隔爆兼本安型控制器与所述井上交换机电性连接，所述电流互感器保护装置与所述变频柜电性连接，所述变频柜与所述地面设备电性连接；
所述井下变压器与所述馈电开关电性连接，所述馈电开关与所述井下交流接触器电性连接，所述井下交流接触器与所述设备开关和所述井下隔爆兼本安型控制器电性连接，所述井下隔爆兼本安型控制器与所述隔爆兼本安型交换机电性连接，所述设备开关与所述井下设备电性连接。
优选地，所述井上交流接触器与所述井下交流接触器的电路相同；
所述井上交流接触器包括：第一AC电源、第二AC电源、动触点单元、静触点单元、衔铁、第一缓冲弹簧、第二缓冲弹簧、铁心、电磁线圈和按钮；
所述第一AC电源的一端与所述动触点单元的一端电性连接，所述第一AC电源的另一端与所述动触点单元的另一端电性连接；
所述静触点单元与所述衔铁电性连接，所述衔铁的下端设置有第一凹槽和第二凹槽，所述第一缓冲弹簧设置在所述第一凹槽内，所述第二缓冲弹簧设置在所述第二凹槽内；
所述铁心的上端设置有第三凹槽和第四凹槽，所述电磁线圈的一端固定在所述第三凹槽内，所述电磁线圈的另一端固定在所述第四凹槽内，所述电磁线圈的一端与所述按钮的一端电性连接，所述按钮的另一端与所述第二AC电源的一端电性连接，所述第二AC电源的另一端与所述电磁线圈的另一端电性连接。
优选地，所述动触点单元包括：第一动触点、第二动触点、第三动触点和第四动触点；
所述静触点单元包括：第一静触点、第二静触点、第三静触点和第四静触点；
当所述动触点单元与所述静触点单元连接时，所述第一动触点与所述第一静触点连接，所述第三动触点与所述第三静触点连接；所述第二动触点与所述第二静触点断开，所述第四动触点与所述第四静触点断开，此时所述第一AC电源导通；
或者，所述第二动触点与所述第二静触点连接，所述第四动触点与所述第四静触点连接；所述第一动触点与所述第一静触点断开，所述第三动触点与所述第三静触点断开；此时所述第二AC电源导通，所述衔铁与所述铁心吸合，所述第一缓冲弹簧和所述第二缓冲弹簧用于缓冲。
一种基于煤矿智能化改造的供电方法，通过所述的基于煤矿智能化改造的供电系统实现，包括步骤：
S1：所述中控室实时检测所述井上部分和所述井下部分的设备集成状态，若所述井上部分的设备集成状态和所述井下部分的设备集成状态均为已集成，则判断整个系统集成完毕，能够开始控制所述井下设备；若检测到所述井上部分的设备集成状态为未集成，则进入步骤S2；若检测到所述井下部分的设备集成状态为未集成，则进入步骤S3；
S2：对所述井上部分进行井上设备改造，检测所述井上部分的设备集成状态，若所述井上部分的设备集成状态为已集成则返回步骤S1，否则重复步骤S2；
S3：对所述井下部分进行井下设备改造和安全检测，检测所述井下部分的设备集成状态，若所述井下部分的设备集成状态为已集成则返回步骤S1，否则重复步骤S3。
本发明具有以下有益效果：
对井上部分和井下部分的集成状态以及供电状态进行实时监控，有效减小电力系统的波动；并且可以有效的通过井上部分控制井下部分各设备的工作，保障工作人员的安全。
附图说明
图1为本发明实施例的系统结构图；
图2为本发明实施例井上交流接触器的原理图；
图3为本发明实施例的方法流程图；
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参照图1，本发明提供一种基于煤矿智能化改造的供电系统，包括：井上部分和井下部分；
所述井上部分包括：中控室、中央供电所、馈电柜、井上变压器、闸刀开关、井上交流接触器、井上隔爆兼本安型控制器、电流互感器保护装置、变频柜、地面设备和井上交换机；
所述井下部分包括：井下变压器、馈电开关、井下交流接触器、设备开关、井下设备、井下隔爆兼本安型控制器和隔爆兼本安型交换机；
所述中控室与所述井上交换机和所述隔爆兼本安型交换机通过工业环网电性连接，所述井上交换机与所述隔爆兼本安型交换机通过工业环网电性连接；
所述中央供电所与所述馈电柜和所述井下变压器电性连接，所述馈电柜与所述井上变压器电性连接，所述井上变压器与所述闸刀开关电性连接，所述闸刀开关与所述井上交流接触器电性连接，所述井上交流接触器与所述井上隔爆兼本安型控制器和所述电流互感器保护装置电性连接，所述井上隔爆兼本安型控制器与所述井上交换机电性连接，所述电流互感器保护装置与所述变频柜电性连接，所述变频柜与所述地面设备电性连接；
所述井下变压器与所述馈电开关电性连接，所述馈电开关与所述井下交流接触器电性连接，所述井下交流接触器与所述设备开关和所述井下隔爆兼本安型控制器电性连接，所述井下隔爆兼本安型控制器与所述隔爆兼本安型交换机电性连接，所述设备开关与所述井下设备电性连接。
参考图2，本实施例中，所述井上交流接触器与所述井下交流接触器的电路相同；
所述井上交流接触器包括：第一AC电源1、第二AC电源10、动触点单元2、静触点单元3、衔铁4、第一缓冲弹簧5、第二缓冲弹簧6、铁心7、电磁线圈8和按钮9；
所述第一AC电源1的一端与所述动触点单元2的一端电性连接，所述第一AC电源1的另一端与所述动触点单元2的另一端电性连接；
所述静触点单元3与所述衔铁4电性连接，所述衔铁4的下端设置有第一凹槽4-1和第二凹槽4-2，所述第一缓冲弹簧5设置在所述第一凹槽4-1内，所述第二缓冲弹簧6设置在所述第二凹槽4-2内；
所述铁心7的上端设置有第三凹槽7-1和第四凹槽7-2，所述电磁线圈8的一端固定在所述第三凹槽7-1内，所述电磁线圈8的另一端固定在所述第四凹槽7-2内，所述电磁线圈8的一端与所述按钮9的一端电性连接，所述按钮9的另一端与所述第二AC电源10的一端电性连接，所述第二AC电源10的另一端与所述电磁线圈8的另一端电性连接；
具体实现中，井上交流接触器与井下交流接触器适用于将高压部分转换为低压部分，一般是用来启动设备,利用不同的控制接线方法可以控制电动机的正反转，启停，并可利用控制电缆的长短实现远程控制，改变接法还可以实现多地控制制。还有就是可以在停电的状态下，可以保持电动机(机械)在停止状态，防止由于停电在次来电造成电动机(机械)在次运转，给操作工人带来不可预见的伤害；当然电动机(设备)在来电以后可以认为启动。还有交流接触器配合过热继电器或电动机综合保护器一起使用，可以保护电动机，过载和缺相而烧毁，达到保护电动机的目的。
本实施例中，所述动触点单元2包括：第一动触点2-1、第二动触点2-2、第三动触点2-3和第四动触点2-4；
所述静触点单元3包括：第一静触点3-1、第二静触点3-2、第三静触点3-3和第四静触点3-4；
当所述动触点单元2与所述静触点单元3连接时，所述第一动触点2-1与所述第一静触点3-1连接，所述第三动触点2-3与所述第三静触点3-3连接；所述第二动触点2-2与所述第二静触点3-2断开，所述第四动触点2-4与所述第四静触点3-4断开，此时所述第一AC电源1导通；
或者，所述第二动触点2-2与所述第二静触点3-2连接，所述第四动触点2-4与所述第四静触点3-4连接；所述第一动触点2-1与所述第一静触点3-1断开，所述第三动触点2-3与所述第三静触点3-3断开；此时所述第二AC电源10导通，所述衔铁4与所述铁心7吸合，所述第一缓冲弹簧5和所述第二缓冲弹簧6用于缓冲。
参考图3，一种基于煤矿智能化改造的供电方法，通过上述的基于煤矿智能化改造的供电系统实现，包括步骤：
S1：所述中控室实时检测所述井上部分和所述井下部分的设备集成状态，若所述井上部分的设备集成状态和所述井下部分的设备集成状态均为已集成，则判断整个系统集成完毕，能够开始控制所述井下设备；若检测到所述井上部分的设备集成状态为未集成，则进入步骤S2；若检测到所述井下部分的设备集成状态为未集成，则进入步骤S3；
S2：对所述井上部分进行井上设备改造，检测所述井上部分的设备集成状态，若所述井上部分的设备集成状态为已集成则返回步骤S1，否则重复步骤S2；
对所述井上部分进行井上设备改造具体为：对原有中央供电所的电力系统添加电路保护器或者在原有电路保护器基础上增加或者更换新的微机保护装置，通过微机保护装置采集电力系统的数据；
S3：对所述井下部分进行井下设备改造和安全检测，检测所述井下部分的设备集成状态，若所述井下部分的设备集成状态为已集成则返回步骤S1，否则重复步骤S3；
对所述井下部分进行井下设备改造和安全检测具体为：更换新的井下隔爆兼本安型控制器和隔爆兼本安型交换机以满足工作需求，对井下设备进行安全检测；
具体实现中，当井上部分的设备集成状态为已集成，中央供电所有人值守并配有相配套的电力检测系统时，中控室能够对中央供电所中的各供电设备实现实时监控，通过工业环网反向控制井下部分；
由于煤矿行业的特殊性，对于井下设备的安全防护等级做了要求，所有井下设备必须经过地面的安全测试后才能被运往井下使用，这对设备的性能提出了要求；如果井下部分的设备集成状态为已集成，通过井下隔爆兼本安型控制器已经可以实现对电力设备数据的监控，只需要直接集成现有电力监测系统，通过井下隔爆兼本安型控制器连接隔爆兼本安型交换机，然后上传至中控室。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。词语第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序，可将这些词语解释为标识。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (4)

1.一种基于煤矿智能化改造的供电系统，其特征在于，包括：井上部分和井下部分；
所述井上部分包括：中控室、中央供电所、馈电柜、井上变压器、闸刀开关、井上交流接触器、井上隔爆兼本安型控制器、电流互感器保护装置、变频柜、地面设备和井上交换机；
所述井下部分包括：井下变压器、馈电开关、井下交流接触器、设备开关、井下设备、井下隔爆兼本安型控制器和隔爆兼本安型交换机；
所述中控室与所述井上交换机和所述隔爆兼本安型交换机通过工业环网电性连接，所述井上交换机与所述隔爆兼本安型交换机通过工业环网电性连接；
所述中央供电所与所述馈电柜和所述井下变压器电性连接，所述馈电柜与所述井上变压器电性连接，所述井上变压器与所述闸刀开关电性连接，所述闸刀开关与所述井上交流接触器电性连接，所述井上交流接触器与所述井上隔爆兼本安型控制器和所述电流互感器保护装置电性连接，所述井上隔爆兼本安型控制器与所述井上交换机电性连接，所述电流互感器保护装置与所述变频柜电性连接，所述变频柜与所述地面设备电性连接；
所述井下变压器与所述馈电开关电性连接，所述馈电开关与所述井下交流接触器电性连接，所述井下交流接触器与所述设备开关和所述井下隔爆兼本安型控制器电性连接，所述井下隔爆兼本安型控制器与所述隔爆兼本安型交换机电性连接，所述设备开关与所述井下设备电性连接。
2.根据权利要求1所述的基于煤矿智能化改造的供电系统，其特征在于，所述井上交流接触器与所述井下交流接触器的电路相同；
所述井上交流接触器包括：第一AC电源(1)、第二AC电源(10)、动触点单元(2)、静触点单元(3)、衔铁(4)、第一缓冲弹簧(5)、第二缓冲弹簧(6)、铁心(7)、电磁线圈(8)和按钮(9)；
所述第一AC电源(1)的一端与所述动触点单元(2)的一端电性连接，所述第一AC电源(1)的另一端与所述动触点单元(2)的另一端电性连接；
所述静触点单元(3)与所述衔铁(4)电性连接，所述衔铁(4)的下端设置有第一凹槽(4-1)和第二凹槽(4-2)，所述第一缓冲弹簧(5)设置在所述第一凹槽(4-1)内，所述第二缓冲弹簧(6)设置在所述第二凹槽(4-2)内；
所述铁心(7)的上端设置有第三凹槽(7-1)和第四凹槽(7-2)，所述电磁线圈(8)的一端固定在所述第三凹槽(7-1)内，所述电磁线圈(8)的另一端固定在所述第四凹槽(7-2)内，所述电磁线圈(8)的一端与所述按钮(9)的一端电性连接，所述按钮(9)的另一端与所述第二AC电源(10)的一端电性连接，所述第二AC电源(10)的另一端与所述电磁线圈(8)的另一端电性连接。
3.根据权利要求2所述的基于煤矿智能化改造的供电系统，其特征在于，所述动触点单元(2)包括：第一动触点(2-1)、第二动触点(2-2)、第三动触点(2-3)和第四动触点(2-4)；
所述静触点单元(3)包括：第一静触点(3-1)、第二静触点(3-2)、第三静触点(3-3)和第四静触点(3-4)；
当所述动触点单元(2)与所述静触点单元(3)连接时，所述第一动触点(2-1)与所述第一静触点(3-1)连接，所述第三动触点(2-3)与所述第三静触点(3-3)连接；所述第二动触点(2-2)与所述第二静触点(3-2)断开，所述第四动触点(2-4)与所述第四静触点(3-4)断开，此时所述第一AC电源(1)导通；
或者，所述第二动触点(2-2)与所述第二静触点(3-2)连接，所述第四动触点(2-4)与所述第四静触点(3-4)连接；所述第一动触点(2-1)与所述第一静触点(3-1)断开，所述第三动触点(2-3)与所述第三静触点(3-3)断开；此时所述第二AC电源(10)导通，所述衔铁(4)与所述铁心(7)吸合，所述第一缓冲弹簧(5)和所述第二缓冲弹簧(6)用于缓冲。
4.一种基于煤矿智能化改造的供电方法，通过如权利要求1-3任一项所述的基于煤矿智能化改造的供电系统实现，其特征在于，包括步骤：
S1：所述中控室实时检测所述井上部分和所述井下部分的设备集成状态，若所述井上部分的设备集成状态和所述井下部分的设备集成状态均为已集成，则判断整个系统集成完毕，能够开始控制所述井下设备；若检测到所述井上部分的设备集成状态为未集成，则进入步骤S2；若检测到所述井下部分的设备集成状态为未集成，则进入步骤S3；
S2：对所述井上部分进行井上设备改造，检测所述井上部分的设备集成状态，若所述井上部分的设备集成状态为已集成则返回步骤S1，否则重复步骤S2；
S3：对所述井下部分进行井下设备改造和安全检测，检测所述井下部分的设备集成状态，若所述井下部分的设备集成状态为已集成则返回步骤S1，否则重复步骤S3。
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