[00861480]矿井供电系统一体化保护与监控关键技术

针对传统矿井电力监控系统普遍存在的网络架构复杂、核心功能分散、控管实时性不足、无法有效防止越级跳闸事故发生的问题，研发了矿井供电系统一体化保护与监控系统以及系列关键技术。 1、主要技术内容： 1)在矿井供电防越级保护、监控一体化系统方案，新型防越级保护理论，实时主站系统，以及高性能从站设备等方面开展系统性研究。首次将EtherCAT通讯技术应用于煤矿井下电力监控系统，突破了井下现有通讯网络数据传输瓶颈，能够在不增加网络复杂度的情况下，同时实现毫秒级的防越级跳闸保护以及远程遥控、遥测和遥信功能；提出了基于EtherCAT协议的主站集中控制的防越级保护方法，解决了依赖现有通讯网络无法实现井下越级跳闸的难题；开发了基于TwinCAT和Windows扩展实时核的高实时EtherCAT主站系统；设计了集成TwinCAT接口的高性能井下高压综合保护器。 2)针对矿井配电设备综合状态监测与检修决策技术及系统开展长期研究。研制了一套综合矿井供电开关柜和下井电缆的电气特性和机械特性的设备运行状态检修决策系统；提出一种基于模糊综合评判算法的开关柜运行状态评估方法；建立一套基于专家系统的矿用配电开关柜和下井电缆的综合检修决策机制。 3)研发了井下电缆局部放电高精度检测与定位技术。提出一种全新多传感器行波定位方法，巧妙利用传感器组的两两组合信息获得脉冲传播速度，从原理上解决故障定位中波速不定性问题；提出基于时窗能量比与AIC信息准则的两步时延在线估计算法，将脉冲拾取问题分解为放电时窗检测和放电脉冲拾取两个阶段，克服了现有方法不能在线拾取的缺陷；提出一种基于CEEMDAN-时变峰度的高稳定性局放定位方法，弥补了现有方法在脉冲窄带干扰抑制方面的不足。 2、知识产权及论文情况：项目获国家知识产权授权6项，其中：国家发明专利2项，实用新型专利2项，外观设计专利1项，软件著作权1项；发表相关学术论文28篇，其中SCI期刊论文4篇，EI期刊论文1篇，核心期刊论文23篇。 3、主要技术经济指标主要技术指标： 1)监控系统网络响应时间≤300微秒； 2)网段容量≤65536个； 3)信号尖峰同步精度≤100纳秒； 4)监控分站：32个模拟量输入，16个开关量输入，16个开关量输出； 5)断路器真空度测量范围0.01～10Pa； 6)断路器振动信号测量精度≤0.002g； 7)分合闸电流测量精度≤±0.2％； 8)局部放电测量频段2MHz～30MHz； 9)开关柜运行状态评估准确度≥90％。 10)局部放电故障相对定位误差≤0.15％(白噪声SNR≥-2dB)； 11)定位误差≤2m(综合噪声SNR≥-14dB)。 4、推广应用情况：该项目关键技术及设备在河南红旗煤业股份有限公司进行安装和使用，自投运以来性能稳定可靠，满足了大型煤炭企业对新一代矿井电力监控系统高性能、网络极简、功能一体化的需求，2017-2019年企业累计新增销售额9300万元，新增利润2790余万元，起到良好的示范带动作用。