1 引言

電力是以電能作為動力的高效清潔能源，是18世紀以來發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世紀出現的大規模電力系統是人類工程科學史上最重要的成就之一。而煤礦是目前最為主要的能源，在國家經濟建設中起著舉足輕重的作用。和其它的電力系統一樣，煤礦的電力系統也是由發電、輸電、變電、配電和用電等環節組成[1]。安全高效的電力供應成為煤礦生產的關鍵因素。但煤礦企業在電力傳輸、使用等環節中各種故障也時常出現，如電壓不穩、漏電、跳閘等故障，嚴重影響了企業的安全生產。及時檢測和發現這些電力系統的問題，提供安全檢測和預警服務，成為了煤礦企業急需解決的問題[2]。

目前，在電力測量領域，各種煤礦電力測量儀器也比較多[3]，但現有的電力測量儀器都是一個設備上安裝一個電力測量儀器，成本很高，而且安裝調試費時費力。由于煤礦企業一般都分布的偏遠地區，礦區面積大，采礦點分布不一，因此電力設備的分布也很分散，對電力設備的檢測也不分不便，設備的集中管理和檢修時也比較復雜。單一的電力測量儀器已經不能適應煤礦企業的需求，因此我們設計了一種新型的多點電力測量儀器，它能同時測量多個設備，節省成本，便于管理，且檢修方便、快速，操作簡便，使用方便。

在電力預警設備領域，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[4]。而煤礦企業的高低壓線路分布廣、密度大、用電點多，出現線路漏電故障查找困難，費工費時，嚴重影響煤礦供電的可靠性。針對以上不足，設計了電力塔架用安全檢測預警裝置，它具有結構簡單、體積小、安全高效的特點，充分利用了交流電頻率變化的特性，對輸送電線進行分段檢測，根據電壓頻率變化能夠迅速檢測到故障位置，安全可靠。從而節約檢測時間和成本。

2 多點電力測量儀的設計

2.1 多點電力測量儀主體結構

多點電力測量儀的主體結構如圖1所示。

多點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，控制器與報警器連接通訊。根據儀器的功能設計了用于顯示檢測數據的顯示屏和測量時用于參數調整的調節按鈕，為了測量安全，測量電路板與檢修測量插排的連接處設置有保險絲，用于保障測量儀器的安全。

2.2 多點電力測量儀工作原理

多點電力測量儀的工作原理為：將需要測量的電力設備通過連接線與電力測量儀器的分配器連接，通過調節按鈕設置各個測量設備的數值，測量電路板進行檢測，當遇到電力數值低于或高于設置時，控制器控制報警器報警，當檢修人員檢修時，將需要檢修的設備的連接線拆下，插入檢修測量插排中測量，檢修完成后，現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。該測量儀能同時測量多個電力設備，節省成本，便于管理，且檢修方便、快速，操作簡便，使用方便。

3 煤礦安全檢測預警裝置

煤礦安全檢測預警裝置結構如圖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、設定比較器、一級預警裝置、二級預警裝置、第一無線發射器、第二無線發射器。該預警裝置內部設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，設定比較器分別與一級預警裝置、二級預警裝置連接，一級預警裝置與第一無線發射器連接，二級預警裝置與第二無線發射器連接。

其中，一級預警裝置報警赫茲范圍為43Hz-46Hz或53Hz-56Hz;二級預警裝置7報警赫茲范圍為0Hz-43Hz或56Hz-70Hz。該預警裝置充分利用了交流電頻率變化的特性，對輸送電線進行分段檢測，根據電壓頻率變化能夠迅速檢測到故障位置，節約時間，安全可靠。

電力預警監控系統以計算機、通訊設備、測控單元為基本工具，為變配電系統的實時數據采集、開關狀態檢測及遠程控制提供了基礎平臺，它可以和檢測、控制設備構成任意復雜的監控系統，在變配電監控中發揮了核心作用，可以幫助企業消除孤島、降低運作成本，提高生產效率，加快變配電過程中異常的反應速度。

隨著計算機信息技術在電力行業越來越廣泛的應用，管理者已經不再滿足于在固定的監控中心才能監控變配電現場的運行工況。隨著電網規模的擴大、電網結構的復雜化，以及各種新型輸電技術在電網中的大量應用，導致電力系統規劃和運行的不確定和不安全因素增加。因此，安全監測成為了電網高效運行的重要內容，電網的安全監測和預警系統也正朝著分布式大電網、遠距離無線傳輸的方向發展。該系統基于無線網絡瀏覽器的Web架構方式，其分布式的結構保證了電網的動態監測預警。通過該系統的實時動態監測，既可以實現電網調度控制中心對電網靜態過程的監視、分析和控制，又可以實現電網調度控制中心對電網動態過程的實時監視、分析、預警和控制決策支持，從而改變目前電網調度只能進行在線靜態安全評估、按預案運行和控制的現狀。

4 結論

煤礦生產由于大量的機械設備都處于地下，而地下礦井結構復雜、環境密閉，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節之一，對各種電力設備的狀態測量和檢測，是減少安全隱患的重要步驟。隨著計算機技術網絡技術的發展，對煤礦電力設備的運行狀態進行測量和檢測正向著網絡化、自動化方向發展。本文所設計的電力測量儀器，可以適應煤礦地域廣、跨度大的特點，對多種煤礦電力設備可以實現現場測量檢測;與之配套的煤礦安全檢測預警裝置結，采用了先進的無線網絡傳輸技術，建立了煤礦電力日常預警機制，對重要的過負荷、漏電、欠壓、過壓等電力設備故障可以實現電路保護和預警，該裝置全面監控各種電力設備信號，發生異常信號變化時，可以自動進行動態預測，及早提醒相關人員進行現場處理，避免出現電氣設備故障引起的漏電、火災、停電等安全事故的發生。