在煤礦多級串聯的放射狀供電網絡中,當線路末端發生短路故障時,理論上應由較靠近故障點的分支開關(如饋電開關)首先跳閘隔離故障。然而,由于短路電流水平相近、保護定值配合困難或動作時間離散性等原因,常常出現上級開關(如變電所出線開關甚至進線開關)越級搶先跳閘的情況。這導致故障影響范圍被無謂擴大,造成大面積非故障區域停電,嚴重威脅礦井通風、排水等安全關鍵負荷,并帶來巨大的生產損失。防越級跳閘技術就是為了精確解決這一問題而生。它通過技術手段確保保護動作的選擇性,使故障被極大限度地限制在極小范圍。現代防越級方案已從單純依賴電流-時間(I-t)特性階梯配合,發展為基于高速通信網絡的智能協同方案。這些方案利用...
在動態變化的煤礦電網中,人工管理分散在各保護裝置中的定值是一項繁重且易錯的工作。礦鴻操作系統的分布式能力為保護定值的協同管理與動態優化提供了全新范式。基于礦鴻的統一數據框架,全網的保護裝置不再是孤立的“黑盒”,其內部的保護定值作為一個可遠程安全訪問的“數據服務”暴露出來。一個集中式的“定值管理應用”可以像管理本地文件一樣,安全地讀取、校驗和批量下發定值。其協同性體現在:1. 定值協同校驗:當需要修改某一區域定值時,管理應用可自動獲取相關上下游裝置的當前定值,進行選擇性配合校驗,模擬不同運行方式下的動作情況,給出預警,避免人工計算失誤。2. 定值動態群組管理:可根據電網拓撲,將相關聯的保護裝置邏...
任何依賴通信的系統,都必須正視通信通道可能中斷的風險。對于防越級跳閘這類基于網絡化信息的保護方案,設計完備的通信中斷后備保護策略是工程應用的剛性要求,也是系統可靠性的墊底防線。該策略的中心思想是:當通信正常時,執行快速、準確的智能防越級邏輯;當通信完全中斷或嚴重異常時,系統應能無縫、可靠地降級到一套不依賴通信的、傳統的后備保護模式。常見的后備策略包括:1.自動切換為傳統電流時間保護:每臺保護裝置內部預設兩套定值,智能防越級定值和一套經過謹慎整定的、確保選擇性的常規過流保護定值。裝置持續監測通信狀態,一旦通信失效超時,則自動啟用后備定值組。2.基于本地量的簡化邏輯:在一些更智能的裝置中,即使通信...
防越級跳閘智能方案的效能高度依賴于保護裝置間快速、可靠的信息交換。傳統方案可能采用特定的光纖縱差通道或速率、實時性有限的工業總線,存在成本高、擴展性差或延時不確定等問題。礦鴻操作系統的引入,為防越級保護提供了全新的、高可靠的通信基礎設施。礦鴻內置的分布式軟總線技術,具備確定性低延時、高帶寬和強抗干擾的特性,能夠為保護裝置間的GOOSE跳閘信號、故障數據傳遞提供一條虛擬的“獨有高速公路”。這條通道基于統一的協議棧,避免了多協議轉換帶來的延時和不可靠性。更重要的是,礦鴻支持通信鏈路的實時監測與冗余熱備。當主通信路徑中斷時,系統可依托其Mesh組網能力,在毫秒級內自動切換至備用路徑,確保防越級邏輯判...
隨著礦井智能化建設的深入,“無人值守、遠程集控”已成為礦用變電站運維的新標準。遠程運維不單單是實現“遙測、遙信、遙控、遙調”這“四遙”,更是一套涵蓋實時監控、智能診斷、遠程操作和安全管控的完整體系。在地面調度中心,操作員可以通過監控大屏實時查看井下所有變電站的全景接線圖、設備運行參數、視頻畫面,對電網運行狀態了如指掌。當需要進行停送電操作時,可使用“一鍵順控” 功能,由系統自動按預設的安全邏輯程序執行一系列倒閘操作,相比傳統人工就地操作,效率提升一倍以上且徹底杜絕誤操作風險。在辦理檢修手續時,智能電子工作票系統實現了“無紙化”流程,通過程序化設置確保安全措施的剛性執行。更重要的是,遠程運維系統...
在存在瓦斯、煤塵爆燃風險的煤礦井下,礦用變電站的電氣設備必須采用特殊的防爆結構以確保“本質安全”。這是通過物理手段,從設計源頭杜絕電氣設備成為引燃源的可能。隔爆型(標志為KB) 是極為經典和廣泛應用的防爆型式。其原理并非阻止內部爆燃,而是采用特別堅固的隔爆外殼,能夠承受內部爆燃性混合物爆燃時產生的壓力,并利用精密的隔爆接合面間隙,將爆燃火焰和高溫氣體冷卻至安全溫度以下后再排出,從而防止引燃外殼周圍的環境。這種結構適用于斷路器、開關等正常運行時可能產生電火花的強電設備。澆封型 則是另一種重要防爆型式,它將可能產生電弧、火花或危險溫度的電氣部件(如電子電路板)完全埋封在特殊的環氧樹脂等澆封劑中,使...
在動態變化的煤礦電網中,人工管理分散在各保護裝置中的定值是一項繁重且易錯的工作。礦鴻操作系統的分布式能力為保護定值的協同管理與動態優化提供了全新范式。基于礦鴻的統一數據框架,全網的保護裝置不再是孤立的“黑盒”,其內部的保護定值作為一個可遠程安全訪問的“數據服務”暴露出來。一個集中式的“定值管理應用”可以像管理本地文件一樣,安全地讀取、校驗和批量下發定值。其協同性體現在:1. 定值協同校驗:當需要修改某一區域定值時,管理應用可自動獲取相關上下游裝置的當前定值,進行選擇性配合校驗,模擬不同運行方式下的動作情況,給出預警,避免人工計算失誤。2. 定值動態群組管理:可根據電網拓撲,將相關聯的保護裝置邏...
在“隔爆兼本安”設備上進行的任何接線與維護操作,都絕非普通的電氣作業,而是關乎整個防爆體系完整性的關鍵安全工序,必須像外科手術一樣嚴格遵循國家《GB 3836爆燃性環境》系列標準和產品使用說明書中的防爆規程。接線時,操作人員必須確保:引入裝置的密封圈規格與電纜外徑精確匹配,壓緊后能可靠密封,防止氣體沿縫隙滲入;隔爆腔內多余的進線孔必須用符合標準的金屬堵板封死,保持隔爆完整性;接線端子必須擰緊,防止松動產生火花,且電氣間隙和爬電距離必須滿足防爆要求。維護時,規程更為嚴格:必須在安全場所停電后進行,嚴禁帶電開蓋;開蓋前需確認周圍20米內瓦斯濃度低于1%;拆卸時需妥善保管所有防爆零件(如特殊螺釘、彈...
數字孿生是物理變電站在虛擬空間的動態鏡像,其價值在于“保真”與“實時”。傳統數字孿生往往基于靜態CAD模型和離線數據,互動性差。基于礦鴻構建的變電站數字孿生,其重要優勢在于能夠被礦鴻匯聚的、海量的、實時的多源數據所“驅動”。礦鴻系統,持續將來自真實世界的感知數據(設備狀態、電氣潮流、環境參數)同步注入虛擬模型。這使得孿生體不再是“一張好看的圖紙”,而是一個與物理世界1:1同步跳動、狀態實時可視的“物種”。運維人員可以在三維模型中,直觀地看到電流的實時流向、任意節點的溫度熱力圖、開關的精確分合狀態。更重要的是,它可以基于實時數據在虛擬空間進行仿真、推演和預測:例如,在計劃停電前,在孿生體中進行模...
關聯設備是本質安全防爆系統中的“守門人”和“能量法官”,其主要職責是確保從安全區(地面或井下安全場所)設備流向危險區本安設備的電能,始終處于非常安全的閾值之下。非常常見也是非常重要的關聯設備就是安全柵,它通常安裝在安全區(如井下變電所的防爆箱內)。安全柵有兩種主要類型:齊納式安全柵利用齊納二極管的擊穿特性來限制極高電壓,配合電阻限制極大電流,結構簡單但需要可靠的系統接地。隔離式安全柵則采用變壓器和光耦進行三方(輸入、輸出、電源)隔離,無需特殊接地,性能更優但成本較高。無論哪種類型,安全柵都經過嚴格的認證,其輸出的電壓(Uo)、電流(Io)和功率(Po)被限定在特定等級(如Ex ia IIC),...
傳統保護主要依靠電流時間(I-t)階梯配合來實現選擇性:從負荷端到電源端,各級保護裝置的電流定值逐級增大,動作時間逐級延長。下級開關定值小、動作快,上級開關定值大、動作慢,從而讓下級開關有優先跳閘的機會。然而,在結構復雜的煤礦井下電網中,這種單純依靠本地電氣量的配合方式極易失效。首先,短路電流水平相近:井下供電線路相對較短,當網絡運行方式變化或故障點位于線路中段時,故障點上下游開關流過的短路電流值可能非常接近,難以通過定值大小可靠區分。其次,動作時間離散性:不同廠家、不同型號的電磁式或電子式保護繼電器,其實際動作時間存在離散性,可能破壞預設的精細時間級差(如0.3秒)。再者,無法適應網絡拓撲變...
高級的智能預警(如絕緣劣化預警、機械故障前兆識別)絕非單一參數閾值報警,而是基于多維度、跨專業數據的融合分析與模式識別。傳統系統因數據孤島,難以獲得訓練和運行此類模型所需的“飼料”。礦鴻作為統一的“數字底座”,其重要價值在于能夠高效、標準化地匯聚全站多源異構數據。這些數據包括:電氣量數據(電流、電壓、功率)、設備狀態數據(開關位置、保護動作)、在線監測數據(溫度、局放、振動)、環境數據(溫濕度、瓦斯濃度)甚至視頻數據中的結構化信息。礦鴻的分布式數據管理服務,能將這些來自不同廠家、不同協議、不同采樣率的數據,在統一的時間和空間框架下進行對齊、清洗和關聯,形成描述某個設備或子系統完整狀態的“數據實...
防越級跳閘系統絕非一個單獨運行的“信息孤島”,其效能非常依賴于與礦用變電站綜合自動化系統的深度集成與數據共享。這種集成體現在三個層面:數據采集層面,防越級系統需要實時獲取全站各開關的電流、電壓采樣值,這些數據來源于合并單元或智能終端,本身就是自動化系統數據網絡的一部分。邏輯決策層面,防越級的區域閉鎖或集中式判定邏輯,需要依賴自動化系統維護的實時電網拓撲模型。該模型能動態反映開關的分合狀態、線路的運行方式,是準確判斷故障電流路徑和閉鎖關系的基礎。一旦拓撲變化(如倒閘操作),防越級邏輯應能自動同步更新。控制執行層面,防越級系統判定出的跳閘指令,需通過自動化系統的遙控執行體系下發至對應的智能終端,其...
“隔爆兼本安”型設計是工程智慧的集中體現,它完美地解決了礦用電氣設備中強電與弱電共存時的綜合防爆難題。設備內部,強電驅動部分(如電機控制回路、開關電源、功率輸出級)需要較高的電壓和電流來產生足夠的驅動力,其能量水平遠超本安限制,因此被置于堅固的隔爆腔內,利用隔爆外殼來管理其可能產生的危險火花與高溫。而弱電控制與信號部分(如PLC、通訊模塊、輸入輸出接口)則被設計為本安電路,它們以極低的能量水平工作,可以直接安全地與非本安的監控系統或危險的現場儀表連接。這種設計使得一臺設備能夠同時具備兩種關鍵能力:一是利用隔爆腔內的強電可靠地驅動執行機構(如控制大型電磁起動器);二是通過本安電路安全地接收來自危...
工控系統,尤其是直接關聯生產安全的礦用變電站系統,其網絡安全需從操作系統基礎開始構筑。礦鴻操作系統采用微內核架構和形式化驗證方法,實現了內核級的高安全。與傳統宏內核將大量驅動和服務運行在擁有極高權限的內核空間不同,微內核將絕大多數功能移至權限更低的用戶空間運行。這意味著,即使某個應用或驅動被攻擊,其破壞也無法穿透到非常重要的內核,攻擊面被大幅縮小。形式化驗證是一種用數學方法證明軟件代碼不存在特定安全漏洞的嚴格手段,從源頭確保重要代碼的可靠。在此架構上,礦鴻構建了增強的訪問控制、進程間通信加密和可信執行環境。例如,變電站內的保護定值修改指令,從人機界面發出到送達保護裝置,整個通信鏈路上的每個環節...
隨著礦井智能化建設的深入,“無人值守、遠程集控”已成為礦用變電站運維的新標準。遠程運維不單單是實現“遙測、遙信、遙控、遙調”這“四遙”,更是一套涵蓋實時監控、智能診斷、遠程操作和安全管控的完整體系。在地面調度中心,操作員可以通過監控大屏實時查看井下所有變電站的全景接線圖、設備運行參數、視頻畫面,對電網運行狀態了如指掌。當需要進行停送電操作時,可使用“一鍵順控” 功能,由系統自動按預設的安全邏輯程序執行一系列倒閘操作,相比傳統人工就地操作,效率提升一倍以上且徹底杜絕誤操作風險。在辦理檢修手續時,智能電子工作票系統實現了“無紙化”流程,通過程序化設置確保安全措施的剛性執行。更重要的是,遠程運維系統...
智能礦山需要像一個有機生命體一樣,能夠多維度感知、實時分析、自主決策和協同聯動。這依賴于一個覆蓋全域、暢通無阻的“神經系統”。礦鴻操作系統正是構建這一智能“神經網絡” 的關鍵支撐技術。傳統礦山各個子系統(供電、通風、排水、運輸)是單獨運行的“系統”,信息傳遞緩慢且不暢。礦鴻通過其分布式軟總線和統一數據平臺,將所有接入的設備(從傳感器到大型機械)轉化為網絡的“神經元”,并建立了它們之間高速、可靠的“突觸”連接。在這個網絡中,信息不再是垂直、分片傳遞,而是可以按需在任意節點間水平流動。例如,變電站在監測到電網擾動時,可瞬間將預警信號同步給膠帶輸送機控制系統,使其提前做好平穩停機準備,防止重載啟停沖...
在追求極大速動性的保護場景中,傳統“采集-上送主站-主站判斷-下發命令”的集中式架構,其通信和計算環節累積的延時可能成為瓶頸。對等直采直跳模式(也稱為“點對點模式”或“直接跳閘”)是解決這一問題的關鍵技術。它摒棄了中間的主站或邏輯處理單元,讓相關保護裝置之間通過特定的、點對點的通信通道(通常是光纖)直接連接。在此模式下,各保護裝置不僅直接采集本地的電流電壓(直采),還能通過特定通道實時接收對側或其他相關間隔的原始采樣值或邏輯判斷結果。當預設的跳閘條件(如差流越限、方向判斷)滿足時,裝置無需等待任何上級指令,直接向指定的對側開關或本開關發出跳閘命令(直跳)。整個過程繞過了站控層網絡和主CPU的軟...
在“隔爆兼本安”設備中,隔爆腔(強電區)與本安腔(弱電區)之間絕非簡單的導線連接,必須設置可靠的電氣隔離元件,這是防止危險能量從隔爆側竄入本安側、破壞其本質安全性能的生命線。這種隔離必須滿足兩個中心要求:能量限制和接地隔離。常用的隔離元件包括:1.隔離變壓器:用于電源隔離,防止高電壓從一次側(隔爆側)傳導至二次側(本安側)。2.光耦合器或繼電器:用于信號隔離,通過光電轉換或機械觸點實現信號的傳遞,同時切斷直接的電氣連接。3.本質安全柵(齊納柵或隔離柵):這是專業、常用的關聯設備。它串聯在非本安電路與本安電路之間,內部集成了限流電阻、快速熔斷器和限壓齊納二極管。一旦非本安側異常電壓入侵,安全柵能...
在追求極大速動性的保護場景中,傳統“采集-上送主站-主站判斷-下發命令”的集中式架構,其通信和計算環節累積的延時可能成為瓶頸。對等直采直跳模式(也稱為“點對點模式”或“直接跳閘”)是解決這一問題的關鍵技術。它摒棄了中間的主站或邏輯處理單元,讓相關保護裝置之間通過特定的、點對點的通信通道(通常是光纖)直接連接。在此模式下,各保護裝置不僅直接采集本地的電流電壓(直采),還能通過特定通道實時接收對側或其他相關間隔的原始采樣值或邏輯判斷結果。當預設的跳閘條件(如差流越限、方向判斷)滿足時,裝置無需等待任何上級指令,直接向指定的對側開關或本開關發出跳閘命令(直跳)。整個過程繞過了站控層網絡和主CPU的軟...
礦鴻操作系統(HarmonyOSforMines,簡稱“礦鴻”)是華為公司基于開源鴻蒙,面向礦山行業深度定制的工業級智能終端操作系統。其重要設計目標在于徹底解決礦山領域長期存在的“七國八制”問題,即不同廠商、不同時期、不同型號的設備采用各異的通信協議、數據格式和接口標準,導致系統集成困難、數據互通成本高昂、形成大量信息孤島。礦鴻通過構建統一的設備語言和數據框架,為從傳感器、控制器到大型機械的所有礦山設備提供了共通的“數字底座”。它具備分布式軟總線、統一數據服務、設備虛擬化等關鍵技術,使得設備能夠像智能手機連接藍牙耳機一樣,實現“近場無感”的自動發現、快速組網和能力協同。對于礦用變電站而言,這意...
在傳統變電站中,防越級跳閘邏輯通常以固件形式固化在各保護裝置中,或依賴于固定的PLC程序。一旦電網拓撲結構因采區推進、工作面搬遷而改變(這在煤礦井下是常態),就需要技術人員逐一現場修改每個相關裝置的定值或邏輯,工作繁瑣、易錯且停機時間長。礦鴻操作系統帶來的統一平臺,為這一痛點提供了創新的解決方案。基于礦鴻的分布式架構,防越級跳閘的重要判斷邏輯可以作為一個或一組“服務化”的應用APP而存在。當網絡拓撲變更時,地面工程師只需在圖形化界面上進行拓撲更新和邏輯關系重定義,系統即可通過礦鴻的部署管理功能,將更新后的邏輯APP或配置文件,安全、準確地下發至相關邊緣計算節點(如各保護裝置)并開啟。這實現了防...
綜采工作面是煤礦生產的中心,隨著采煤機、刮板輸送機等重型設備的持續推進,為其供電的電源點也必須能夠靈活移動。固定式變電所距離過遠會導致供電距離長、壓降大、損耗高,而礦用移動式變電站正是解決這一難題的“電力隨行堡壘”。它通常將高壓開關、干式變壓器、低壓饋電開關、保護及控制系統高度集成在一個或數個具有隔爆外殼的拖車或撬裝平臺上,形成一個完整的單獨供電單元。移動變電站通過高壓屏蔽橡套軟電纜與井下的長久供電網絡連接,接收6kV或10kV電源,經變壓器降壓至1140V或660V后,直接為工作面的設備供電。其極大的優勢在于可跟隨工作面推進而定期遷移,始終保持極好的供電距離,確保供電質量和設備啟動性能。同時...
關聯設備是本質安全防爆系統中的“守門人”和“能量法官”,其主要職責是確保從安全區(地面或井下安全場所)設備流向危險區本安設備的電能,始終處于非常安全的閾值之下。非常常見也是非常重要的關聯設備就是安全柵,它通常安裝在安全區(如井下變電所的防爆箱內)。安全柵有兩種主要類型:齊納式安全柵利用齊納二極管的擊穿特性來限制極高電壓,配合電阻限制極大電流,結構簡單但需要可靠的系統接地。隔離式安全柵則采用變壓器和光耦進行三方(輸入、輸出、電源)隔離,無需特殊接地,性能更優但成本較高。無論哪種類型,安全柵都經過嚴格的認證,其輸出的電壓(Uo)、電流(Io)和功率(Po)被限定在特定等級(如Ex ia IIC),...
與分布式區域閉鎖方案并行,集中式智能判定模式是另一種先進的技術路徑。該模式在井下變電所或地面設置一個集中式保護主站(或智能保護服務器)。所有下級饋線、干線開關的智能終端(IED)將實時采集的電流、電壓等模擬量及狀態信息,通過高速網絡同步上傳至該主站。主站擁有全站的實時網絡拓撲模型和所有線路參數。當系統任何地點發生故障時,主站基于接收到的全局同步數據,利用集中式的高級保護算法(如廣域差動、集中式方向比較)進行毫秒級的快速計算和比對,準確判定故障所在的分區或線路。判定完成后,主站直接向故障線路兩側的開關下達準確的“跳閘”指令,同時向所有非故障開關下達“保持”或“閉鎖”指令。這種模式的優點是決策高度...
現代礦用變電站正告別過去保護、測量、監測設備分立設置的模式,轉而向高度集成化的“保護測控一體化”終端發展。這種集成并非簡單堆砌,而是在硬件和軟件層面實現深度協同。在綜合保護方面,一臺智能保護裝置不僅集成常規的過流、速斷、零序等保護功能,更高級的還融合了防越級跳閘邏輯、電能質量分析以及故障錄波能力。它不再是單一功能的繼電器,而是一個區域電網的本地“守護大腦”。在狀態監測方面,該裝置同時集成了對自身所連接線路和設備的全息感知能力,可實時監測電流、電壓、功率、功率因數等電氣量,以及通過外接傳感器監測電纜接頭溫度、開關柜局放、絕緣狀態等非電量參數。所有保護和監測數據在裝置內部進行初步分析與關聯。例如,...
礦鴻操作系統(HarmonyOSforMines,簡稱“礦鴻”)是華為公司基于開源鴻蒙,面向礦山行業深度定制的工業級智能終端操作系統。其重要設計目標在于徹底解決礦山領域長期存在的“七國八制”問題,即不同廠商、不同時期、不同型號的設備采用各異的通信協議、數據格式和接口標準,導致系統集成困難、數據互通成本高昂、形成大量信息孤島。礦鴻通過構建統一的設備語言和數據框架,為從傳感器、控制器到大型機械的所有礦山設備提供了共通的“數字底座”。它具備分布式軟總線、統一數據服務、設備虛擬化等關鍵技術,使得設備能夠像智能手機連接藍牙耳機一樣,實現“近場無感”的自動發現、快速組網和能力協同。對于礦用變電站而言,這意...
數字孿生是物理變電站在虛擬空間的動態鏡像,其價值在于“保真”與“實時”。傳統數字孿生往往基于靜態CAD模型和離線數據,互動性差。基于礦鴻構建的變電站數字孿生,其重要優勢在于能夠被礦鴻匯聚的、海量的、實時的多源數據所“驅動”。礦鴻系統,持續將來自真實世界的感知數據(設備狀態、電氣潮流、環境參數)同步注入虛擬模型。這使得孿生體不再是“一張好看的圖紙”,而是一個與物理世界1:1同步跳動、狀態實時可視的“物種”。運維人員可以在三維模型中,直觀地看到電流的實時流向、任意節點的溫度熱力圖、開關的精確分合狀態。更重要的是,它可以基于實時數據在虛擬空間進行仿真、推演和預測:例如,在計劃停電前,在孿生體中進行模...
與分布式區域閉鎖方案并行,集中式智能判定模式是另一種先進的技術路徑。該模式在井下變電所或地面設置一個集中式保護主站(或智能保護服務器)。所有下級饋線、干線開關的智能終端(IED)將實時采集的電流、電壓等模擬量及狀態信息,通過高速網絡同步上傳至該主站。主站擁有全站的實時網絡拓撲模型和所有線路參數。當系統任何地點發生故障時,主站基于接收到的全局同步數據,利用集中式的高級保護算法(如廣域差動、集中式方向比較)進行毫秒級的快速計算和比對,準確判定故障所在的分區或線路。判定完成后,主站直接向故障線路兩側的開關下達準確的“跳閘”指令,同時向所有非故障開關下達“保持”或“閉鎖”指令。這種模式的優點是決策高度...
本質安全型(Exi)防爆原理與隔爆型截然不同,它是一種主動的、從能量源頭進行限制的“治本”之策。本安電路專門應用于連接那些需要深入到極危險區域(如采掘工作面、瓦斯易積聚點)進行信號采集與控制的傳感器和執行器,例如瓦斯傳感器、溫度探頭、電磁閥等。其設計哲學是:通過精心選擇電路參數(電壓、電流、電感、電容),并采用限流、限壓、隔離等保護性元器件(集成于關聯設備中),確保電路在任何正常工作狀態或規定的故障狀態下(包括短路、開路),所產生的電火花和熱效應的能量,被嚴格限制在瓦斯、煤塵等爆燃性混合物的極小點燃能量之下。這意味著,即使電路在危險環境中發生開路或短路故障,其產生的微小火花也肯定沒有能力引燃環...