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(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世紀出現(xiàn)的大規(guī)模電力系統(tǒng)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(jīng)濟建設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成為煤礦生產(chǎn)的關鍵因素。但煤礦企業(yè)在電力傳輸、使用等環(huán)節(jié)中各種故障也時常出現(xiàn)，如電壓不穩(wěn)、漏電、跳閘等故障，嚴重影響了企業(yè)的安全生產(chǎn)。及時檢測和發(fā)現(xiàn)這些電力系統(tǒng)的問題，提供安全檢測和預警服務，成為了煤礦企業(yè)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(xiàn)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(yè)一般都分布的偏遠地區(qū)，礦區(qū)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(jīng)不能適應煤礦企業(yè)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(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(yè)的高低壓線路分布廣、密度大、用電點多，出現(xiàn)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(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(jù)儀器的功能設計了用于顯示檢測數(shù)據(jù)的顯示屏和測量時用于參數(shù)調整的調節(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(jié)按鈕設置各個測量設備的數(shù)值，測量電路板進行檢測，當遇到電力數(shù)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(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。該測量儀能同時測量多個電力設備，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(fā)射器、第二無線發(fā)射器。該預警裝置內(nèi)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(fā)射器連接，二級預警裝置與第二無線發(fā)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(jù)電壓頻率變化能夠迅速檢測到故障位置，節(jié)約時間，安全可靠。

電力預警監(jiān)控系統(tǒng)以計算機、通訊設備、測控單元為基本工具，為變配電系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)采集、開關狀態(tài)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(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、降低運作成本，提高生產(chǎn)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(yè)越來越廣泛的應用，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)場的運行工況。隨著電網(wǎng)規(guī)模的擴大、電網(wǎng)結構的復雜化，以及各種新型輸電技術在電網(wǎng)中的大量應用，導致電力系統(tǒng)規(guī)劃和運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)高效運行的重要內(nèi)容，電網(wǎng)的安全監(jiān)測和預警系統(tǒng)也正朝著分布式大電網(wǎng)、遠距離無線傳輸?shù)姆较虬l(fā)展。該系統(tǒng)基于無線網(wǎng)絡瀏覽器的Web架構方式，其分布式的結構保證了電網(wǎng)的動態(tài)監(jiān)測預警。通過該系統(tǒng)的實時動態(tài)監(jiān)測，既可以實現(xiàn)電網(wǎng)調度控制中心對電網(wǎng)靜態(tài)過程的監(jiān)視、分析和控制，又可以實現(xiàn)電網(wǎng)調度控制中心對電網(wǎng)動態(tài)過程的實時監(jiān)視、分析、預警和控制決策支持，從而改變目前電網(wǎng)調度只能進行在線靜態(tài)安全評估、按預案運行和控制的現(xiàn)狀。

4 結論

煤礦生產(chǎn)由于大量的機械設備都處于地下，而地下礦井結構復雜、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。隨著計算機技術網(wǎng)絡技術的發(fā)展，對煤礦電力設備的運行狀態(tài)進行測量和檢測正向著網(wǎng)絡化、自動化方向發(fā)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(xiàn)現(xiàn)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(wǎng)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(xiàn)電路保護和預警，該裝置全面監(jiān)控各種電力設備信號，發(fā)生異常信號變化時，可以自動進行動態(tài)預測，及早提醒相關人員進行現(xiàn)場處理，避免出現(xiàn)電氣設備故障引起的漏電、火災、停電等安全事故的發(fā)生。