义桥煤矿创新网络继电保护技术 推动矿井供电系统智能化转型取得突破

煤矿供电系统被称为矿山生产的“生命线”。

在高强度连续生产场景下,井下供电一旦发生故障扩展或误动作,轻则造成局部停产和设备损伤,重则可能带来通风、排水等关键系统受限的连锁风险。

随着开采年限增加和用电负荷变化,义桥煤矿井下电网规模扩大、供电环节增多,传统继电保护体系在复杂拓扑与动态负荷条件下的适配性不足,供电安全稳定面临多重考验。

一是问题集中暴露。

长期以来,井下高压供电在故障情况下存在越级跳闸现象,易造成不必要的停电范围扩大;高压接地故障选线准确率偏低,定位不准带来处理周期拉长、风险外溢;低压漏电保护误动作比例较高,影响采掘、运输等用电环节连续性;定值整定高度依赖人工经验,流程复杂且难以快速响应负荷变化。

上述问题具有行业共性,但在生产任务紧、系统复杂度高的条件下更为突出,成为制约安全生产和效率提升的关键瓶颈。

二是原因在于传统保护逻辑的边界。

传统继电保护多以单装置独立判断、分级时限配合为主,依靠时间差实现选择性切除。

面对井下电网节点多、支路长、供电方式与负荷频繁调整等特征,单点信息不足、参数整定滞后、信号传输与联动能力有限,容易导致“该跳不跳、该不跳乱跳”,尤其在故障特征不典型或接地信号弱的场景下,误判概率上升。

加之改造施工需在不停产或少停产条件下推进,新旧系统兼容、数据对接、现场调试等难度叠加,使得传统“头痛医头”的局部补丁难以从根本上解决问题。

三是影响直接指向安全底线与生产效率。

越级跳闸扩大停电范围,会压缩有效作业时间并增加设备启停次数;接地故障选线不准,可能导致故障点迟迟不能锁定,增加带病运行风险;漏电误跳频发,不仅影响产量组织,也增加检修频次和人员劳动强度。

更重要的是,井下供电稳定性是通风、排水、提升、监测监控等系统可靠运行的重要基础,供电体系的脆弱环节会放大安全管理压力,形成隐患叠加效应。

四是对策聚焦“系统重构+原理创新”。

义桥煤矿将治理目标从“被动防护”转向“主动智控”,组织专业技术力量推进“现场调研—原理创新—设备研发—试验优化”的一体化攻关。

围绕保护装置协同不足、信息共享不及时、故障定位不精准等关键短板,项目团队提出“网络继电保护”新原理:在井下关键节点部署智能网络保护装置,构建高速实时通信网络,使各装置在故障发生后实现毫秒级信息共享;系统基于预置电网拓扑进行联动研判,优先锁定距离故障点最近的开关实现快速切除,其余开关保持稳定,从机制上抑制越级跳闸。

为保障工程落地,改造采取试点先行、分区推进策略,先在中央变电所验证可行性后逐步推广至多个变电所与配电点;同时通过与生产调度协同,利用检修窗口“穿插式”施工,在尽量不影响生产组织的前提下完成升级改造与参数优化。

从技术效果看,改造重点落在“准、快、稳”三方面:一是提升短路故障识别与切除的准确性与速度,减少故障扩展;二是通过“网络保护+外施信号”等方法提高接地故障选线精度,缩短处置链条;三是对低压漏电故障进行集中判别与方向幅值分析,降低误动作,并探索地面侧试验手段以减少人工试验带来的不确定性。

系统投用后,非计划停电时间明显减少,供电风险得到有效压降,为井下连续生产提供更稳定的电力支撑。

五是前景指向“数字化运维”与“标准化推广”。

煤矿电网智能化升级的价值不仅在于一次性改造,更在于形成可持续的运行管理能力。

随着数据采集、拓扑建模、联动控制不断完善,供电系统将从经验驱动转向数据驱动,运维管理将从事后处置向事前预警、事中精准隔离延伸。

下一步,可围绕设备健康状态评估、故障演化分析、在线整定与策略自适应等方向深化应用,同时结合矿井生产布局调整,实现供电方案与生产组织协同优化。

若在更大范围内形成可复制的技术路线与验收评价体系,有望为同类矿井供电安全改造提供参考样板。

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,唯有将技术创新与安全生产深度融合,才能破解发展中的“卡脖子”难题。

这一案例不仅为煤矿智能化转型提供了范本,更启示传统产业:主动拥抱技术革命,方能筑牢安全基石,激活发展动能。