基于BP神经网络的井下电弧火灾预警研究

由于井下工作环境的特殊性,井下电气设备出现接触不良等问题时,矿井供电系统的电气连接点处将产生串联故障电弧,引起严重的电气火灾。针对这一情况,设计了一种基于BP神经网络的井下电弧火灾预警方法。BP神经网络具有较强的系统适应性和学习能力,可精确捕捉井下串联型故障电弧的动态特性,在矿井供电系统出现潜伏的串联电弧时进行报警,从而避免了电气火灾事故的发生。结果表明:该方法可以精确地对井下串联故障电弧进行识别预警,减少了井下电气火灾事故的发生概率,为新型智能矿井工作环境的设计提供参考。     

矿井中性点不接地系统电弧接地故障的仿真研究

漏电保护是保证煤矿井下安全供电、防止人身触电的重要措施.通过分析煤矿井下漏电保护的现状,针对井下漏电保护装置对电弧接地故障检测灵敏度不高的不足,从工频熄弧理论计算和EMTP-RV仿真2个方面,对中性点不接地系统电弧接地故障时零序电压及故障支路、非故障支路零序电流变化规律进行分析研究,总结了煤矿井下供电系统电弧接地故障的暂态特性,为煤矿井下高产高效综采工作面供电系统漏电保护装置的设计提供理论依据.     

西曲矿井下电网越级跳闸的研究

供电系统是矿井安全生产的基础环节,西曲矿变电所为逐级串联供电方式,遇短路、漏电等故障时,会出现越级跳闸现象,严重影响了供电系统的可靠性。通过对井下高压电网越级跳闸的成因分析,提出了解决井下高压电网越级跳闸的建议,以确保西曲矿安全生产。     

基于EEMD与小波阈值去噪的单相接地故障选线方法

矿井供电系统发生单相接地故障时,由于井下环境恶劣,采集到的信号含有大量噪声,极易发生错选、漏选等问题。为此,文章提出了一种基于EEMD与小波阈值去噪的单相接地故障选线方法。该方法首先对采集到的零序电流信号进行EEMD分解,提取分解得到的高频IMF1分量进行小波阈值去噪,对去噪后的IMF1分量进行Hilbert变换并提取瞬时幅值,根据能量占比最大原则判断故障线路。通过RTDS实时数字仿真系统搭建了35/6kV的矿井供电系统仿真模型并进行故障仿真验证,结果表明该方法在不同故障条件下均具有较好的选线准确率与可靠性。     

基于CEEMD与小波包的单相接地故障选线方法

为了解决矿井供电系统发生单相接地故障时故障特征不明显情况下小波包选线方法易错选误选的问题,文章提出了一种基于CEEMD与小波包的选线方法。该方法首先对各条线路的零序电流进行CEEMD分解,提取分解得到的高频IMF1分量进行小波包变换,求取各频段小波包能量总和并排序,按照能量最大原则确定特征频带并进行小波包分解系数模最大值极性的比较,确定模最大值极性相反的线路为故障线路。利用RTDS搭建了35/6kV的矿井供电系统仿真模型,仿真结果表明该选线方法具有较好的选线准确性,并且受不同故障因素的影响较小,在不同故障条件下均有较高的选线准确率。     

采区供电设计要考虑安全问题

煤矿井下供电系统,特别是采区低压供电系统,防止电气设备漏电走火和电缆线路短路着火,是防止井下发生瓦斯爆炸事故的重要措施之一.据统计,1970年至1980年间,全国煤矿因电气设备漏电走火、电缆短路着火而引起的重大伤亡事故约占一半.在瓦斯爆炸事故中,有一半以上是电气火花而引起的.究其原因,有管理问题也有技术装备问题.笔者参与了东北地区一些新建矿井、达产矿井、改扩建矿井、技术改造矿井     

含电感型故障限流器的煤矿电网短路暂态过程研究

煤矿电网中可以采用开关电路与限流电抗器并联组成的电感型故障限流器来限制短路电流。由于故障限流器直接参与了短路过程,使得供电系统短路过程更加复杂,短路电流将经历短路和限流两个暂态过程。通过对故障限流器结构进行研究,提出采用理想开关与电感并联的结构模型代替电感型故障限流器,对含电感型故障限流器的煤矿电网进行短路暂态过程分析,推导短路电流变化公式,分析故障限流器动作时间要求及限流器限流特性。MATLAB仿真及实例分析结果表明理论推导的正确性。     

煤矿高压供电系统漏电故障MATLAB仿真

在煤矿井下高压供电系统中,漏电故障容易诱发瓦斯和煤尘爆炸,严重威胁煤矿的安全生产。应用MATLAB中的SIMULINK平台仿真矿井在高压供电系统中发生漏电故障时的零序电流和零序电压波形,分析煤矿高压供电系统中各线路的零序矢量关系,为研究煤矿漏电保护技术提供一种判断依据。     

光纤闭锁式防越级跳闸保护装置

针对煤矿井下高压供电系统的越级跳闸事故以及现有防越级方案存在的问题,提出了一种光纤闭锁控制的防越级跳闸保护方案。以典型的矿井供电系统为例,分析了光纤闭锁式煤矿井下高压电网短路保护原理,设计了防越级跳闸保护装置硬件电路,开发了控制程序,并对该保护装置进行了性能试验。试验结果表明,该方案可实现煤矿井下高压电网上下级开关的配合,解决了过电流保护的选择性问题,有效防止了越级跳闸故障发生,提高了矿井供电的可靠性、安全性和连续性。     

对笼型感应电动机供电的超灵敏瞬时故障保护

供电系统中的相间故障,可能会损坏设备,与引起火灾或爆炸;如果发生在石油化工厂或煤矿井下则更为危险。仅仅以电流大小来作为笼型感应电动机供电系统的短路保护,已不能完全令人满意。本文论述了一种具有理想特性的相间故障保护装置。     

煤矿井下柔性直流输电系统短路故障识别研究

当前的煤矿井下柔性直流输电系统短路故障识别方法没有提取供电系统的电力信号特征,导致故障识别精度较低与故障识别性能较差。为了解决这一问题,提出煤矿井下柔性直流输电系统短路故障识别方法。首先,利用经验小波变换提取煤矿井下柔性直流输电系统短路故障特征量;其次,根据故障特征量提取结果构建电力相关矩阵,进而获取电力运行状态;最后,融合电力相关数据得出电力短路故障发生的概率,即为短路故障识别结果,实现煤矿井下柔性直流输电系统短路故障识别。实验结果表明,所提方法的故障识别精度高和故障识别性能好,可以在实际中进一步推广。     

矿井供电系统短路电流I_d-l图表生成及动画演示程序的开发与应用

短路电流值是供电系统设计和改造中选择电气设备和进行短路保护装置整定、校验过流保护装置灵敏度的重要依据,图表法是目前煤矿井下供电系统中短路电流值获取的主要方法,但其自身的局限性又大大限制了其应用。针对这种情况开发的"矿井供电系统短路电流Id-l图表生成及动画演示程序",使得Id-l图表的生成十分快捷、灵活、高效,让图表法更为实用,适用性大大拓展。     

基于ST-SVD-PCA的串联故障电弧特征提取方法

为深入研究煤矿井下串联故障电弧特征及提取方法,分别以电动机和变频器负载为研究对象,开展不同电流条件下的串联型故障电弧实验。采用S变换(ST)对回路电流进行时频域变换,求得S变换矩阵的幅值矩阵作为特征矩阵;对特征矩阵进行奇异分解(SVD),得到矩阵的奇异值;对多组奇异值组成的特征向量进行主元分析(PCA),选取累积贡献率高于95%的主元作为故障识别的特征,实现特征向量的降维;最后采用遗传算法(GA)优化的支持向量机(SVM)算法对故障电弧特征的有效性进行了测试。通过不同负载和工况条件实验,进一步验证了基于上述故障电弧特征的故障电弧识别方法的兼容性,该方法可以有效识别电机及变频器负载回路的串联故障电弧。     

基于小波分析的发电机定子绕组两相短路故障检测

针对传统的矿用发电机故障检测使用傅里叶变换无法刻画时域信息和受频率波动大的缺点,研究了基于小波分析的矿用发电机定子绕组两相短路故障检测,在获得发电机参数的基础上,搭建了具有比率式纵联差动保护的三相发电机两相短路的SIMULINK模型,就故障电阻较大、较小,频率正常、波动4种情况对差动电流分别进行傅里叶变换和小波分析,仿真结果验证了小波分析的高灵敏度和强鲁棒性,较傅里叶变换更适合用于发电机定子绕组两相短路故障的检测。     

基于DSP的矿井低压电网快速断电安全技术的研究

低压电缆电气故障产生的电弧、电火花是造成煤矿瓦斯爆炸事故的主要点火源。为保证低压电缆在受到外部机械损伤造成电气故障时不至于释放出足以引燃引爆瓦斯的能量,本文提出了以IGBT为主元件的快速断电中性点固态断路器拓扑结构,并针对矿井低压系统的特点提出基于模式识别法的选择性超快速单相接地保护算法以及基于电流变化率的超快速短路保护算法,从软硬件两方面提高开关的断电速度,缩短电弧、电火花持续时间。实验表明,基于该拓扑结构的快速断电SSCB配合单相接地保护和短路保护,能够实现全断电时间不大于3ms的目标。     

矿井供电设计与管理系统

为防止矿井生产中越级跳闸及瓦斯、煤尘爆炸等事故的发生,确保煤矿人身和设备安全,加强煤矿井下供电管理、科学准确的计算出煤矿井下供电参数是保证煤矿供电安全的两个重要条件.矿井供电设计与管理系统是针对煤矿供电系统绘图、计算开发的专业性软件,能非常方便、迅速、准确的实现煤矿供电系统的绘图、计算等功能并能实现动态修改,同时能输出短路电流、保护整定等计算说明书.系统具有操作简单、界面友好、适应性强等优点,试验表明该系统能够很好地进行矿井供电绘图及短路电流、保护整定、电压损失等计算,为矿井安全供电提供了保障.     

基于双端电流量测距的矿山电网接地定位研究

针对我国煤矿矿山配电系统中性点大都采取小电流接地方式的特殊现状,为解决单相接地故障的快速选线定位问题,研究了矿山电网供电系统的电气结构和小波分析的基本理论,提出了基于小波分析的双端电流行波测距的选线定位方案,借助故障线路产生的零序电流完成接地定位,并通过MATLAB进行建模仿真,结果表明:该方案选线定位准确、动作可靠,可以有效提升煤矿供电的安全性。     

矿井低压电网短路保护改进

在矿井低压供电系统中,短路是最严重的故障形式之一.针对对称短路和不对称短路的故障,为改善传统的监幅式继电保护或电子保护易造成电机启动机的误动作、整定困难,灵敏度不高的问题,对短路时出现的对称短路和非对称短路分别采用相敏保护和负序电流保护方案.     

煤矿6kV电网单相接地电流的测试与治理

煤矿6kV电网从井上延深到井下,由于井下的环境恶劣,电缆和电气的绝缘效果较差,极易发生接地故障.单相接地后,引起电网过电压,两相异地短路,扩大到三相短路,造成供电中断,影响生产,危及人身和设备安全.接地电流超限,是煤矿电气治理"三流一高"中尚未得到很好解决的问题之一.为此,<煤矿安全规程>第423条明确规定,"矿井6kV电网的单相接地电流不许超过20安培,否则必须采取技术措施加以限制".随着技术的发展,先后采用不同方法研究和探讨治理方案.1987年,在陶庄变电所安装了中性点经消孤线圈接地装置,1990年7月投入运行,效果很好,运行至今安全可靠.     

基于“防越跳”系统在煤矿供电中的应用研究

随着矿井产能的不断提升,煤炭开采技术的不断自动化、智能化、先进化,作为开采动力主要能源的电力将显得尤为重要。供电系统的可靠性直接影响着矿井安全和开采效率。井下作业环境潮湿、空间狭小,极易发生电缆、电气设备故障,同时由于井下配电设备相对集中,上下级开关距离较近,若发生短路故障,故障电流将瞬时升至运行电流的几百倍,上下级开关综合保护装置同时检测到大电流,且超过各自的整定值之后,可能出现越级跳闸,造成本不必要的大面积停电,引发停电停风事故,严重威胁矿工生命安全,影响矿井正常生产。针对目前煤矿井下普遍存在的开关保护系统选择性、速动性无法兼顾的问题,研究拟在上下级开关综合保护装置之间通过光纤连接,实现信息的传递和交换,当发生故障时,上下级开关进行选择性跳闸,同时还不失速动性,从原理上实现防越级跳闸,并进行了井下现场实践。