随着煤矿生产自动化、智能化水平的不断提升，电力监控系统作为保障矿井供电安全、可靠、经济运行的核心环节，其重要性日益凸显。本文旨在从电力科研的视角，探讨煤矿电力监控系统的设计要点与关键产品选型原则。
一、 系统设计的核心目标与架构
煤矿电力监控系统的设计首要目标是实现“安全、可靠、高效、智能”。
- 安全性：必须符合《煤矿安全规程》等国家强制性标准，具备完善的防爆、抗干扰、绝缘监测、漏电保护等功能，确保在瓦斯、煤尘等危险环境下绝对可靠。
- 可靠性：系统应具备高可用性与冗余设计，关键设备（如监控主机、通信网络）需采用双机热备或环形冗余网络，确保24小时不间断运行。
- 高效性：能够实时采集全矿供电系统的电压、电流、功率、电能质量等参数，实现远程监控、故障快速定位与隔离，缩短停电时间，提高供电可靠性。
- 智能化：集成智能分析、预警与决策支持功能，如负荷预测、故障诊断、电能质量分析、最优潮流控制等，为矿井智能电网建设奠定基础。
系统架构通常采用分层分布式设计，自下而上分为：
- 设备层：包含安装于井下变电所、采区变电所及地面变电所的各种智能电力设备，如防爆型综合保护装置、智能电力仪表、多功能馈线终端等。
- 通信层：负责数据传输，需结合煤矿环境特点，选用工业以太网、矿用本安型光纤环网、RS485总线等混合组网方式，确保数据传输的实时性与抗干扰能力。
- 监控层：位于地面调度中心，包含监控服务器、操作员工作站、数据服务器、Web服务器等，部署SCADA（数据采集与监控）系统软件，实现全矿电力系统的“遥测、遥信、遥控、遥调”。
- 应用层：基于监控数据开发高级应用功能，如能量管理系统（EMS）、故障录波分析、移动APP监控等。
二、 关键产品选型原则与考量
产品选型直接关系到系统的性能、成本与长期稳定运行，需遵循以下原则：
- 合规性与认证优先：所有应用于井下的设备必须取得“矿用产品安全标志证书”（MA标志），并满足相应的防爆等级（如ExdI、ExibI）。地面设备也应符合国家电力行业相关标准。
- 技术先进性与成熟度并重：优先选择技术先进、具备数字化、网络化接口的产品，如支持IEC 61850、Modbus TCP/IP等标准协议的设备，便于系统集成与未来扩展。产品需经过大量工程实践验证，运行稳定可靠。
- 环境适应性：井下设备需耐受高温、高湿、粉尘、振动等恶劣工况，应选择防护等级高（如IP65以上）、材质坚固、宽温设计的产品。通信设备需具备良好的本安特性和抗电磁干扰能力。
- 测量精度与功能完整性：电力测量仪表及保护装置应具备高精度（通常电流、电压测量精度不低于0.5级），并集成所需保护功能（过流、速断、漏电、欠压等）、电能质量监测及事件记录功能。
- 厂商实力与服务支持：选择在煤矿行业有丰富业绩和良好口碑的供应商。厂商应能提供完善的技术支持、培训与快速的备件供应，软件系统需支持二次开发与定制。
- 开放性与可扩展性：系统软硬件应采用开放平台和标准接口，便于与矿井综合自动化系统、安全监控系统等进行数据融合，并适应未来新增负荷或站点的扩容需求。
三、 电力科研的引领作用
电力科研在煤矿电力监控系统的发展中扮演着先行者和推动者的角色：
- 新技术研发：推动基于物联网（IoT）、边缘计算、人工智能（AI）的智能传感、故障预测与健康管理（PHM）等技术在煤矿电力系统中的应用。
- 标准制定与优化：参与或主导制定更适应煤矿智能化发展的电力监控技术标准与规范。
- 仿真与测试验证：通过建立数字孪生模型，对系统架构、保护策略、网络性能进行仿真测试，优化设计方案，降低工程风险。
- 能效与安全研究：深入研究矿井特殊负荷特性，开发适用于煤矿的优化调度算法、谐波治理与无功补偿策略，提升系统整体能效与安全水平。
煤矿电力监控系统的设计与产品选型是一项综合性极强的系统工程，必须将安全性置于首位，统筹考虑技术先进性、可靠性、经济性与可扩展性。电力科研的持续创新为系统升级换代提供了源源不断的技术动力。随着智能化矿山建设的深入，集感知、分析、决策、控制于一体的新一代煤矿智能电力监控系统，必将为煤矿的安全高效生产提供更为坚实的电力保障。
