1 引言

電力是以電能作為動力的高效清潔能源，是18世紀(jì)以來發(fā)生的三次世界科技革命之一，電力科技改變了人們的生活。20世紀(jì)出現(xiàn)的大規(guī)模電力系統(tǒng)是人類工程科學(xué)史上最重要的成就之一。而煤礦是目前最為主要的能源，在國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)中起著舉足輕重的作用。和其它的電力系統(tǒng)一樣，煤礦的電力系統(tǒng)也是由發(fā)電、輸電、變電、配電和用電等環(huán)節(jié)組成[1]。安全高效的電力供應(yīng)成為煤礦生產(chǎn)的關(guān)鍵因素。但煤礦企業(yè)在電力傳輸、使用等環(huán)節(jié)中各種故障也時(shí)常出現(xiàn)，如電壓不穩(wěn)、漏電、跳閘等故障，嚴(yán)重影響了企業(yè)的安全生產(chǎn)。及時(shí)檢測和發(fā)現(xiàn)這些電力系統(tǒng)的問題，提供安全檢測和預(yù)警服務(wù)，成為了煤礦企業(yè)急需解決的問題[2]。

目前，在電力測量領(lǐng)域，各種煤礦電力測量儀器也比較多[3]，但現(xiàn)有的電力測量儀器都是一個(gè)設(shè)備上安裝一個(gè)電力測量儀器，成本很高，而且安裝調(diào)試費(fèi)時(shí)費(fèi)力。由于煤礦企業(yè)一般都分布的偏遠(yuǎn)地區(qū)，礦區(qū)面積大，采礦點(diǎn)分布不一，因此電力設(shè)備的分布也很分散，對電力設(shè)備的檢測也不分不便，設(shè)備的集中管理和檢修時(shí)也比較復(fù)雜。單一的電力測量儀器已經(jīng)不能適應(yīng)煤礦企業(yè)的需求，因此我們設(shè)計(jì)了一種新型的多點(diǎn)電力測量儀器，它能同時(shí)測量多個(gè)設(shè)備，節(jié)省成本，便于管理，且檢修方便、快速，操作簡便，使用方便。

在電力預(yù)警設(shè)備領(lǐng)域，已有的電壓漏電檢測儀器，精密度高、成本較高、體積大攜帶困難、測試繁瑣、不易查找故障點(diǎn)[4]。而煤礦企業(yè)的高低壓線路分布廣、密度大、用電點(diǎn)多，出現(xiàn)線路漏電故障查找困難，費(fèi)工費(fèi)時(shí)，嚴(yán)重影響煤礦供電的可靠性。針對以上不足，設(shè)計(jì)了電力塔架用安全檢測預(yù)警裝置，它具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、安全高效的特點(diǎn)，充分利用了交流電頻率變化的特性，對輸送電線進(jìn)行分段檢測，根據(jù)電壓頻率變化能夠迅速檢測到故障位置，安全可靠。從而節(jié)約檢測時(shí)間和成本。

2 多點(diǎn)電力測量儀的設(shè)計(jì)

2.1 多點(diǎn)電力測量儀主體結(jié)構(gòu)

多點(diǎn)電力測量儀的主體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

多點(diǎn)電力測量儀主要包括由檢修測量插排、測量電路板、控制器、報(bào)警器、分配器組成，測量電路板分別與控制器、分配器、檢修測量插排連接，控制器與報(bào)警器連接通訊。根據(jù)儀器的功能設(shè)計(jì)了用于顯示檢測數(shù)據(jù)的顯示屏和測量時(shí)用于參數(shù)調(diào)整的調(diào)節(jié)按鈕，為了測量安全，測量電路板與檢修測量插排的連接處設(shè)置有保險(xiǎn)絲，用于保障測量儀器的安全。

2.2 多點(diǎn)電力測量儀工作原理

多點(diǎn)電力測量儀的工作原理為：將需要測量的電力設(shè)備通過連接線與電力測量儀器的分配器連接，通過調(diào)節(jié)按鈕設(shè)置各個(gè)測量設(shè)備的數(shù)值，測量電路板進(jìn)行檢測，當(dāng)遇到電力數(shù)值低于或高于設(shè)置時(shí)，控制器控制報(bào)警器報(bào)警，當(dāng)檢修人員檢修時(shí)，將需要檢修的設(shè)備的連接線拆下，插入檢修測量插排中測量，檢修完成后，現(xiàn)將連接線插入檢修測量插排檢測，然后再連接到分配器上，防止損壞電力測量儀器。該測量儀能同時(shí)測量多個(gè)電力設(shè)備，節(jié)省成本，便于管理，且檢修方便、快速，操作簡便，使用方便。

3 煤礦安全檢測預(yù)警裝置

煤礦安全檢測預(yù)警裝置結(jié)構(gòu)如圖2所示。

主要包括交流赫茲檢測裝置、濾波降壓供電裝置、赫茲記錄儀、設(shè)定比較器、一級預(yù)警裝置、二級預(yù)警裝置、第一無線發(fā)射器、第二無線發(fā)射器。該預(yù)警裝置內(nèi)部設(shè)置有交流赫茲檢測裝置，交流赫茲檢測裝置的上端通過連接線與電力輸送線連接，交流赫茲檢測裝置分別與赫茲記錄儀、設(shè)定比較器連接，赫茲記錄儀上端連接有濾波降壓供電裝置，濾波降壓供電裝置與電力輸送線連接，設(shè)定比較器分別與一級預(yù)警裝置、二級預(yù)警裝置連接，一級預(yù)警裝置與第一無線發(fā)射器連接，二級預(yù)警裝置與第二無線發(fā)射器連接。

其中，一級預(yù)警裝置報(bào)警赫茲范圍為43Hz-46Hz或53Hz-56Hz;二級預(yù)警裝置7報(bào)警赫茲范圍為0Hz-43Hz或56Hz-70Hz。該預(yù)警裝置充分利用了交流電頻率變化的特性，對輸送電線進(jìn)行分段檢測，根據(jù)電壓頻率變化能夠迅速檢測到故障位置，節(jié)約時(shí)間，安全可靠。

電力預(yù)警監(jiān)控系統(tǒng)以計(jì)算機(jī)、通訊設(shè)備、測控單元為基本工具，為變配電系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、開關(guān)狀態(tài)檢測及遠(yuǎn)程控制提供了基礎(chǔ)平臺，它可以和檢測、控制設(shè)備構(gòu)成任意復(fù)雜的監(jiān)控系統(tǒng)，在變配電監(jiān)控中發(fā)揮了核心作用，可以幫助企業(yè)消除孤島、降低運(yùn)作成本，提高生產(chǎn)效率，加快變配電過程中異常的反應(yīng)速度。

隨著計(jì)算機(jī)信息技術(shù)在電力行業(yè)越來越廣泛的應(yīng)用，管理者已經(jīng)不再滿足于在固定的監(jiān)控中心才能監(jiān)控變配電現(xiàn)場的運(yùn)行工況。隨著電網(wǎng)規(guī)模的擴(kuò)大、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜化，以及各種新型輸電技術(shù)在電網(wǎng)中的大量應(yīng)用，導(dǎo)致電力系統(tǒng)規(guī)劃和運(yùn)行的不確定和不安全因素增加。因此，安全監(jiān)測成為了電網(wǎng)高效運(yùn)行的重要內(nèi)容，電網(wǎng)的安全監(jiān)測和預(yù)警系統(tǒng)也正朝著分布式大電網(wǎng)、遠(yuǎn)距離無線傳輸?shù)姆较虬l(fā)展。該系統(tǒng)基于無線網(wǎng)絡(luò)瀏覽器的Web架構(gòu)方式，其分布式的結(jié)構(gòu)保證了電網(wǎng)的動態(tài)監(jiān)測預(yù)警。通過該系統(tǒng)的實(shí)時(shí)動態(tài)監(jiān)測，既可以實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)調(diào)度控制中心對電網(wǎng)靜態(tài)過程的監(jiān)視、分析和控制，又可以實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)調(diào)度控制中心對電網(wǎng)動態(tài)過程的實(shí)時(shí)監(jiān)視、分析、預(yù)警和控制決策支持，從而改變目前電網(wǎng)調(diào)度只能進(jìn)行在線靜態(tài)安全評估、按預(yù)案運(yùn)行和控制的現(xiàn)狀。

4 結(jié)論

煤礦生產(chǎn)由于大量的機(jī)械設(shè)備都處于地下，而地下礦井結(jié)構(gòu)復(fù)雜、環(huán)境密閉，安全問題顯得尤為突出。在煤礦安全問題中，用電安全是最為重要的環(huán)節(jié)之一，對各種電力設(shè)備的狀態(tài)測量和檢測，是減少安全隱患的重要步驟。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，對煤礦電力設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行測量和檢測正向著網(wǎng)絡(luò)化、自動化方向發(fā)展。本文所設(shè)計(jì)的電力測量儀器，可以適應(yīng)煤礦地域廣、跨度大的特點(diǎn)，對多種煤礦電力設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場測量檢測;與之配套的煤礦安全檢測預(yù)警裝置結(jié)，采用了先進(jìn)的無線網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)，建立了煤礦電力日常預(yù)警機(jī)制，對重要的過負(fù)荷、漏電、欠壓、過壓等電力設(shè)備故障可以實(shí)現(xiàn)電路保護(hù)和預(yù)警，該裝置全面監(jiān)控各種電力設(shè)備信號，發(fā)生異常信號變化時(shí)，可以自動進(jìn)行動態(tài)預(yù)測，及早提醒相關(guān)人員進(jìn)行現(xiàn)場處理，避免出現(xiàn)電氣設(shè)備故障引起的漏電、火災(zāi)、停電等安全事故的發(fā)生。