一种煤矿井下数字化矿山系统的集中供电装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型提供一种煤矿井下数字化矿山系统的集中供电装置，包括备用电池箱、电源主机、隔爆兼本安电源、通信分站、地面交换机和监控终端；备用电池箱与电源主机电连接；电源主机包括变压器、第一逆变电路板、第二逆变电路板、第三逆变电路板、第四逆变电路板、第一切换模块、第二切换模块、第一开关K1、第二开关K2、第三开关K3、通信控制板和液晶显示屏；电源主机经通信分站、地面交换机与监控终端通信；电源主机与备用电池箱电连接；电源主机为隔爆兼本安电源集中提供不间断AC127V电源。本实用新型结构简单、成本较低、使用时管理维护方便且供电安全可靠。
【专利说明】
一种煤矿井下数字化矿山系统的集中供电装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及煤矿井下供电系统，具体涉及一种煤矿井下数字化矿山系统的集中供电装置。
【背景技术】
[0002]当前，煤矿日益向数字化、智能化方向发展，煤矿井下一般均采用如监测系统、监控系统、无线通讯系统、人员定位系统、车辆定位系统等子系统构成的数字化矿山系统，此类数字化矿山系统的正常工作均依赖于隔爆兼本安电源供电得以实现。目前，煤矿井下数字化矿山系统的供电方式存在以下不足:其一，普遍采用分散式供电，每种子系统均采用独立的电源网络，电源设备数量众多，建设和维护成本较高，难以实现统一管理;其二，各子系统电源的交流侧取电比较混乱，有的从风机开关取电，有的从移动变压器取电，有的从照明综保取电等等，虽然此种取电方式具有取电方便、供电距离近等优点，然而由于均是借用煤矿井下其他系统取电，无法保证持续、可靠地为数字化矿山系统供电，对煤矿井下安全生产带来不利影响;其三，数字化矿山各子系统的后备电池容量有限，如安全监控系统的后备电池只需保证2小时供电即符合相关行业要求，实际工作中煤矿井下检修、维护时间往往超过2小时，这就意味着该系统将出现断电而无法正常工作;有的子系统甚至无后备电池供电，在交流断电后即无法正常工作，给煤矿井下生产带来较大的安全隐患。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型的目的是:针对现有技术存在的问题，提供一种结构简单、成本较低、使用时管理维护方便且供电安全可靠的煤矿井下数字化矿山系统的集中供电装置。
[0004]本实用新型的技术方案是:本实用新型的煤矿井下数字化矿山系统的集中供电装置，包括备用电池箱、隔爆兼本安电源、通信分站和地面交换机，其结构特点是:还包括电源主机和监控终端；
[0005]上述的备用电池箱具有电源输入端和电源输出端;备用电池箱的电源输入端使用时外接煤矿井下AC1140V/660V电源;备用电池箱的电源输出端输出DC24V电源;备用电池箱设有4个以上;4个以上的备用电池箱分设成2组;每组备用电池箱设有2个以上的备用电池箱，每组备用电池箱的电源输出端并联输出；
[0006]电源主机包括变压器、第一逆变电路板、第二逆变电路板、第三逆变电路板、第四逆变电路板、第一切换模块、第二切换模块、第一开关K1、第二开关K2、第三开关K3、通信控制板和液晶显不屏；
[0007]变压器具有电源输入端和电源输出端;变压器的电源输入端使用时外接煤矿井下AC1140V/660V电源;变压器的电源输出端输出AC127V电源;第一至第四逆变电路板分别设有第一电源输入端、第二电源输入端、电源输出端以及通信端;第一切换模块和第二切换模块分别设有电源输入端和电源输出端;通信控制板设有对内通信端、对外通信端、显示信号通信端和电源端;液晶显示屏设有信号输入端和电源端；
[0008]第一至第四逆变电路板的第一电源输入端均与变压器的电源输出端电连接;第一和第二逆变电路板的第二电源输入端通过第三开关K3与I组备用电池箱的电源输出端电连接;第三和第四逆变电路板的第二电源输入端通过第三开关K3与另I组备用电池箱的电源输出端电连接;第一切换模块的电源输入端与第一和第二逆变电路板的电源输出端电连接;第一切换模块的电源输出端与第一开关Kl的输入端电连接;第一开关Kl的输出端输出2路AC127V电源；第二切换模块的电源输入端与第三和第四逆变电路板的电源输出端电连接;第一切换模块的电源输出端与第二开关K2的输入端电连接;第二开关K2的输出端输出2路AC127V电源;第一至第四逆变电路板的通信端均与通信控制板的对内通信端双向通信；通信控制板的电源端以及液晶显示屏的电源端均通过第三开关K3与2组备用电池箱的电源输出端电连接;液晶显示屏的信号输入端与通信控制板的显示信号通信端通信；
[0009]电源主机的通信控制板的对外通信端经通信分站、地面交换机与监控终端通信；隔爆兼本安电源设置I台以上;隔爆兼本安电源具有电源输入端;隔爆兼本安电源的电源输入端接电源主机输出的ACl 27V电源。
[0010]进一步的方案是:所述的备用电池箱内置的备用电池为可充电锂电池组。
[0011]进一步的方案是:所述的电源主机的变压器为2000W功率的变压器。
[0012]进一步的方案还有:所述的电源主机的第一切换模块和第二切换模块为具有互锁功能的接触器。
[0013]本实用新型具有积极的效果:(I)本实用新型的煤矿井下数字化矿山系统的集中供电装置，其通过在煤矿井下设置的电源主机输出AC127V交流电，统一为煤矿井下相应区域内的各种数字化矿山子系统中的隔爆兼本安电源等电源设备提供交流工作电源；电源主机自身的工作电源正常情况下采用煤矿井下AC1140V/660V交流电源，在煤矿井下AC1140V/660V交流电源意外断电时，电源主机自动切换成由与其相连的后备电池箱供电，并将后备电池箱提供的DC24V电源逆变为AC127V交流电输出，从而能够确保各数字化矿山子系统的供电，供电的安全性和可靠性较之于现有技术大为提高。(2)本实用新型的煤矿井下数字化矿山系统的集中供电装置，较之于现有技术中煤矿井下各数字化矿山子系统各自独立设立电源网络，能够大量减少重复设置的相关电源设备，大幅度降低建设成本。(3)本实用新型的煤矿井下数字化矿山系统的集中供电装置，较之于现有技术中煤矿井下各数字化矿山子系统各自独立设立电源网络，管理和维护更为方便，能够大幅度地减少管理维护人员，节约人力成本。(4)本实用新型的煤矿井下数字化矿山系统的集中供电装置，其通过设置在煤矿地面、与电源主机相通信的监测终端，能够方便地了解和掌握煤矿井下电源设备的工作状态和系统供电状态，管理方便，节约巡检人力。(5)本实用新型的煤矿井下数字化矿山系统的集中供电装置，电池容量冗余扩展十分方便，当需要提高系统不间断供电时间时，只需增加后备电池箱的锂电池的容量即可实现系统有效续航时间的增加，从而能够有效保证煤矿井下现场维修、检修时间大于2小时情况下的可靠供电。
【附图说明】
[0014]图1为本实用新型的结构示意框图；
[0015]图2为图1中的电源主机的电气原理示意图。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型作进一步详细的说明。
[0017](实施例1)
[0018]见图1，本实施例的煤矿井下数字化矿山系统的集中供电装置，其主要由电源主机、备用电池箱、隔爆兼本安电源、通信分站、地面交换机和监控终端组成。
[0019]备用电池箱内置有可充电锂电池组，备用电池箱具有电源输入端和电源输出端；备用电池箱的电源输入端使用时外接煤矿井下AC1140V/660V电源;备用电池箱的电源输出端输出DC24V电源;备用电池箱设有4个以上;4个以上的备用电池箱分设成2组;每组备用电池箱设有2个以上的备用电池箱，每组备用电池箱的电源输出端并联输出。
[0020]见图2，电源主机在煤矿井下采掘区、皮带机头区等需要供电设备较多的区域设置。
[0021]电源主机主要由变压器、第一逆变电路板、第二逆变电路板、第三逆变电路板、第四逆变电路板、第一切换模块、第二切换模块、第一开关K1、第二开关K2、第三开关K3、通信控制板和液晶显示屏组成。
[0022]变压器具有电源输入端和电源输出端;变压器的电源输入端使用时外接煤矿井下ACl 140V/660V电源;变压器的电源输出端输出AC127V电源;本实施例中，变压器优先采用功率为2000W的变压器。
[0023]第一逆变电路板、第二逆变电路板、第三逆变电路板以及第四逆变电路板分别设有第一电源输入端、第二电源输入端、电源输出端以及通信端;第一切换模块和第二切换模块分别设有电源输入端和电源输出端;通信控制板设有对内通信端、对外通信端、显示信号通信端和电源端;液晶显示屏设有信号输入端和电源端；第一逆变电路板、第二逆变电路板、第三逆变电路板以及第四逆变电路板的第一电源输入端均与变压器的电源输出端电连接;第一逆变电路板和第二逆变电路板的第二电源输入端通过第三开关K3与I组备用电池箱的电源输出端电连接;第三逆变电路板和第四逆变电路板的第二电源输入端通过第三开关K3与另I组备用电池箱的电源输出端电连接;第一切换模块的电源输入端与第一逆变电路板和第二逆变电路板的电源输出端电连接;第一切换模块的电源输出端与第一开关Kl的输入端电连接;第一开关Kl的输出端输出2路AC127V电源;第二切换模块的电源输入端与第三逆变电路板和第四逆变电路板的电源输出端电连接;第二切换模块的电源输出端与第二开关K2的输入端电连接;第二开关K2的输出端输出2路AC 127V电源;第一逆变电路板、第二逆变电路板、第三逆变电路板以及第四逆变电路板的通信端均与通信控制板的对内通信端双向通信连接;液晶显示屏的信号输入端与通信控制板的显示信号通信端通信连接;通信控制板的电源端以及液晶显示屏的电源端均通过第三开关K3与2组备用电池箱的电源输出端电连接;通信控制板的对外通信端经煤矿井下的通信分站、设于煤矿地面的地面交换机与监控终端通信。
[0024]第一逆变电路板和第二逆变电路板互为冗余备份;第三逆变电路板和第四逆变电路板互为冗余备份;第一逆变电路板和第二逆变电路板的输出切换由第一切换模块自动执行;第三逆变电路板和第四逆变电路板的输出切换由第二切换模块自动执行;第一切换模块和第二切换模块本实施例中均优选采用具有互锁功能的接触器。液晶显示屏用于接收并实时显示通信控制板的显示信号通信端发送的信息；
[0025]隔爆兼本安电源用于为煤矿井下数字化矿山子系统如监测系统、监控系统、无线通讯系统、人员定位系统、车辆定位系统提供电源;隔爆兼本安电源设置I台以上;隔爆兼本安电源的数量根据煤矿井下数字化矿山子系统的需要确定;隔爆兼本安电源具有电源输入端和电源输出端;隔爆兼本安电源的电源输入端接电源主机输出的I路ACl 27V电源;隔爆兼本安电源的电源输出端可根据煤矿井下数字化矿山子系统的实际需要选择输出非安DC24V、本安18V、本安24V等电源，给煤矿井下数字化矿山子系统使用。
[0026]本实施例的煤矿井下数字化矿山系统的集中供电装置，其在使用时，首先将电源主机的第一开关K1、第二开关K2和第三开关K3均置于合闸状态;在煤矿井下AC1140V/660V电源正常供电时，电源主机的变压器将煤矿井下AC1140V/660V电源转换为AC127V电源，经第一逆变电路板和第二逆变电路板、第一切换模块和第一开关Kl输出2路AC127V电源；同时经第三逆变电路板和第四逆变电路板、第二切换模块和第二开关K2输出另外2路AC127V电源；当煤矿井下AC 1140V/660V电源意外断电时，电源主机的正在工作的相应的逆变电路板无时间时隔地自动切换成由2组备用电池箱为电源主机供电，其中一组电池箱输出的DC24V电源经第一逆变电路板和第二逆变电路板逆变成AC127V电源，经第一切换模块和第一开关Kl输出2路AC127V电源；另一组电池箱输出的DC24V电源经第三逆变电路板和第四逆变电路板逆变成AC127V电源，经第二切换模块和第二开关K2输出2路AC127V电源;从而保证电源主机的AC127V电源输出不断电。
[0027]本实用新型的煤矿井下数字化矿山系统的集中供电装置，其电池容量冗余扩展十分方便，当需要提高系统不间断供电时间时，只需增加后备电池箱的锂电池的容量即可实现系统有效续航时间的增加，从而能够有效保证煤矿井下现场维修、检修时间大于2小时等情况下的可靠供电；设置在煤矿地面、与电源主机相通信的监测终端，能够方便地了解和掌握煤矿井下电源设备的工作状态和系统供电状态，方便管理。
[0028]以上实施例是对本实用新型的【具体实施方式】的说明，而非对本实用新型的限制，有关技术领域的技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以做出各种变换和变化而得到相对应的等同的技术方案，因此所有等同的技术方案均应该归入本实用新型的专利保护范围。
【主权项】
1.一种煤矿井下数字化矿山系统的集中供电装置，包括备用电池箱、隔爆兼本安电源、通信分站和地面交换机，其特征在于:还包括电源主机和监控终端； 所述的备用电池箱具有电源输入端和电源输出端;备用电池箱的电源输入端使用时外接煤矿井下AC1140V/660V电源;备用电池箱的电源输出端输出DC24V电源;备用电池箱设有4个以上;4个以上的备用电池箱分设成2组;每组备用电池箱设有2个以上的备用电池箱，每组备用电池箱的电源输出端并联输出； 电源主机包括变压器、第一逆变电路板、第二逆变电路板、第三逆变电路板、第四逆变电路板、第一切换模块、第二切换模块、第一开关K1、第二开关K2、第三开关K3、通信控制板和液晶显不屏； 变压器具有电源输入端和电源输出端；变压器的电源输入端使用时外接煤矿井下AC1140V/660V电源;变压器的电源输出端输出AC127V电源;第一至第四逆变电路板分别设有第一电源输入端、第二电源输入端、电源输出端以及通信端;第一切换模块和第二切换模块分别设有电源输入端和电源输出端;通信控制板设有对内通信端、对外通信端、显示信号通信端和电源端;液晶显示屏设有信号输入端和电源端； 第一至第四逆变电路板的第一电源输入端均与变压器的电源输出端电连接;第一和第二逆变电路板的第二电源输入端通过第三开关K3与I组备用电池箱的电源输出端电连接；第三和第四逆变电路板的第二电源输入端通过第三开关K3与另I组备用电池箱的电源输出端电连接;第一切换模块的电源输入端与第一和第二逆变电路板的电源输出端电连接;第一切换模块的电源输出端与第一开关Kl的输入端电连接；第一开关KI的输出端输出2路AC127V电源;第二切换模块的电源输入端与第三和第四逆变电路板的电源输出端电连接；第一切换模块的电源输出端与第二开关K2的输入端电连接;第二开关K2的输出端输出2路AC127V电源;第一至第四逆变电路板的通信端均与通信控制板的对内通信端双向通信;通信控制板的电源端以及液晶显示屏的电源端均通过第三开关K3与2组备用电池箱的电源输出端电连接;液晶显示屏的信号输入端与通信控制板的显示信号通信端通信； 电源主机的通信控制板的对外通信端经通信分站、地面交换机与监控终端通信；隔爆兼本安电源设置I台以上;隔爆兼本安电源具有电源输入端;隔爆兼本安电源的电源输入端接电源主机输出的AC127V电源。2.根据权利要求1所述的煤矿井下数字化矿山系统的集中供电装置，其特征在于:所述的备用电池箱内置的备用电池为可充电锂电池组。3.根据权利要求1所述的煤矿井下数字化矿山系统的集中供电装置，其特征在于:所述的电源主机的变压器为2000W功率的变压器。4.根据权利要求1所述的煤矿井下数字化矿山系统的集中供电装置，其特征在于:所述的电源主机的第一切换模块和第二切换模块为具有互锁功能的接触器。
【文档编号】H02J9/06GK205509650SQ201620252424
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年3月29日
【发明人】陆铮, 黄开林, 陈湘源, 莘健海, 刘海洋, 汪丛笑, 张兴华, 陈辉, 朱晓洁, 李继云, 毛华锋, 蒋泽, 王鸿建, 陈佩佩, 邢震
【申请人】天地（常州）自动化股份有限公司, 中煤科工集团常州研究院有限公司