一种井下电气设备接地监测监控方法及系统与流程

本发明涉及煤矿安全领域，特别涉及一种井下电气设备接地监测监控方法及系统

背景技术：

《煤矿安全规程》第十章第六节规定：井下电气设备必须有接地保护，必须安装使用漏电保护装置，并定期进行漏电跳闸试验。《煤矿井下供电的三大保护细则》规定每季用接地摇表测定接地电阻一次，并每月至少做一次远方漏电试验。接地保护必须用到接地极，检漏继电器试验时也必须使用接地极，但在各种资料上没有发现有关接地极悬空闭锁及接地状况的实时在线监测方法的报道。其中，接地极悬空闭锁是指，接地极悬空时，接地极上送不出非本安电压，或切断被接地极保护的设备电源，必要时发出危险报警信号，以确保安全可靠。由于没有接地极悬空闭锁及接地状况的实时在线监测方法这两项技术，接地极的接地安全可靠性难以保证。

所谓接地极悬空，是指由于某种原因，接地极没有按规定埋在煤层里，而是全部漏在煤层外面，造成接地电阻大大增加。图1是现有技术提供的接地试验原理示意图，如在接地极悬空时按试验按钮3试验漏电动作可靠性，将会把660V电压通过试验电阻1、试验按钮3的常开接点、引到接地极5上，悬空的接地极5上就可能出现“电火花”，导致引爆瓦斯煤尘或造成人身触电。

技术实现要素：

本发明提供的一种井下电气设备接地监测监控方法及系统，目的是解决现有技术无法实现接地极悬空闭锁和实时在线监测接地极接地状况的问题，从而大大提高接地安全可靠性。

本发明提供的一种井下电气设备接地监测监控方法，包括：

将接地监测监控装置与井下电气设备的接地极连接，使所述接地监测监控装置与所述接地极通过大地形成电流检测回路；

所述接地监测监控装置通过监控所述电流检测回路中流经所述接地极的电流，确定所述接地极的接地电阻的阻值；

所述接地监测监控装置将包含所述接地电阻的阻值的监测监控结果传输给井下或井上监控保护设施。

优选地，所述接地极为管形接地极或接地板，所述接地监测监控装置安装在所述管形接地极的中空部位或外部，或者安装在所述接地板的外部。

优选地，所述接地监测监控装置包括：

测量电源，用于为装置供电；

电阻测量仪，用于根据所述电流检测回路中流经所述接地极的电流，计算接地电阻阻值。

优选地，还包括：

所述接地监测监控装置根据所述接地电阻的阻值或所述流经所述接地极的电流，确定所述接地极是否可靠接地；

若确定所述接地极未可靠接地，则生成报警信号或断电信号，并传输给井下或井上监控保护设施。

优选地，所述接地监测监控装置还包括动作机构，所述动作机构的接点串接在接地试验装置的供电线路中。

优选地，所述接地监测监控装置在生成报警信号或断电信号并传输给井下或井上监控保护设施的同时，通过断开其动作机构的接点，断开所述接地试验装置的供电线路。

优选地，还包括：

在所述接地极金属外壳或斜面上固定预防短路的保护装置，包括与电流流出检测线或电流流入检测线的导线连接的中间导体，以及布设在所述中间导体四周的绝缘体，用于防止所述接地监测监控装置的电流流出检测线和电流流入检测线通过所述接地极的金属外壳短路。

本发明提供的一种井下电气设备接地监测监控系统，包括：

井下电气设备的接地极；

接地监测监控装置，安装在所述接地极内部或外部；

其中，所述接地监测监控装置包括：

测量电源，用于为装置供电；

电阻测量仪，连接在所述测量电源和所述接地极之间，使所述测量电源、所述电阻测量仪、所述接地极通过大地形成电流检测回路，并根据所述电流检测回路中流经所述接地极的电流，确定接地电阻阻值，将包含所述接地电阻的阻值的监测监控结果传输给井下或井上监控保护设施。

优选地，所述接地监测监控装置还包括动作机构，所述动作机构连接在所述测量电源和所述电阻测量仪之间，其接点连接在所述接地试验装置的供电线路中，用于对所述接地试验装置的供电线路进行电源通断控制。

优选地，还包括：

预防短路的保护装置，用于防止所述接地监测监控装置的电流流出检测线和电流流入检测线通过所述接地极的金属外壳短路；

所述预防短路的保护装置固定在所述接地极金属外壳或斜面上，具体包括：

中间导体，其与电流流出检测线或电流流入检测线的导线连接；

绝缘体，其布设在中间导体四周。

本发明实施例提供的技术方案具有如下有益效果：

通过本发明实施例，能够对井下电气设备接地状况进行实时在线监测，并在接地不良时断电闭锁和/或报警，尤其是实现接地极悬空闭锁，可极大提高井下安全供电可靠性。

附图说明

图1是现有技术提供的接地试验原理示意图；

图2是本发明实施例提供的井下电气设备接地监测监控方法框图；

图3是本发明实施例提供的安装在设备上的接地电阻监测监控系统第一示意图；

图4是本发明实施例提供的安装在设备的接地电阻监测监控系统第二示意图；

图5是本发明实施例提供的安装在管形接地极里的接地电阻监测监控原理示意图；

图6是本发明实施例提供的K向图；

图7是本发明实施例提供的接地网的接地电阻监测监控原理示意图；

附图标记说明：1-试验电阻；3-试验按纽；5-管形局部辅助接地极；6-监测监控设施；7-接地电阻监测监控装置，也是其等效电路，必要时还可接入电阻、二极管，或接入阻容吸收电路等，以预防高电压损坏本安电路；9-电阻测量仪；91-电流采样模块、92-处理器、93-通信模块；11-继电器或类似继电器动作装置,其输出接点是j1；13-测量电源；15-检测线a；16-接地线；17-信号输出线；19-检测线b的绝缘皮；21-检测线b的导线；25-接地检测专用接地极；26-接地网；27-接地极斜面；29-漏电保护装置的主接地局、或其它设备的局部接地极、或接地网或测量接地电阻专用接地极。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行详细说明，应当理解，以下所说明的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

图2是本发明实施例提供的井下电气设备接地监测监控方法框图，如图2所示，步骤包括：

步骤S101：将接地监测监控装置与井下电气设备的接地极连接，使所述接地监测监控装置与所述接地极通过大地形成电流检测回路。

所述接地极可以是管形接地极，所述接地监测监控装置安装在所述管形接地极的中空部位或外部。

所述接地极可以是接地板，所述接地监测监控装置安装在所述接地板的外部。

步骤S102：接地监测监控装置通过监测所述电流检测回路中流经所述接地极的电流，确定所述接地极的接地电阻的阻值。

所述接地监测监控装置包括：用于为装置供电的测量电源，用于根据所述电流检测回路中流经所述接地极的电流计算接地电阻阻值的电阻测量仪。

步骤S103：接地监测监控装置将包含所述接地电阻的阻值的监测监控结果传输给井下或井上监控保护设施。

所述监测监控结果还可以包括报警信号或断电信号。具体地说，所述接地监测监控装置根据所述接地电阻的阻值或所述流经所述接地极的电流，确定所述接地极是否可靠接地，若确定所述接地极未可靠接地，则生成报警信号或断电信号，并传输给井下或井上监控保护设施。例如，接地监测监控装置将所述接地电阻的阻值与预设电阻阈值进行比较，并根据比较结果，确定所述接地极是否可靠接地，进一步说，如果接地电阻的阻值大于预设电阻阈值，则说明接地极悬空或接地不好，此时确定接地极接地不可靠，此时，接地监测监控装置生成报警或断电信号，传输给井下或井上监控保护设施。又例如，接地监测监控装置将所述流经接地极的电流与预设电流阈值进行比较，并根据比较结果，确定所述接地极是否可靠接地，进一步说，如果电流小于预设电流阈值，则说明接地极悬空或接地不好，此时确定接地极接地不可靠，此时，接地监测监控装置生成报警或断电信号，传输给井下或井上监控保护设施。

所述接地监测监控装置还包括动作机构，所述动作机构的接点串接在接地试验装置的供电线路中。接地监测监控装置在生成报警信号或断电信号并传输给井下或井上监控保护设施的同时，还可以通过其动作机构，对所述井下电气设备的漏电试验装置进行电源通断控制，进一步说，如果接地极悬空，接地监测监控装置通过其动作机构断开所述漏电试验装置的660V电源与接地极之间的通路，具体地说，接地监测监控装置的动作机构可以是继电器，所述继电器的接点ji串接在所述漏电试验装置的供电线路中，通过使所述接点断开，使所述漏电试验装置的供电线路断开。如图1所示，通过控制接点j1断开，将660V电源与接地极之间的通路可靠切断，这样，在试验按钮3按至常开接点以试验漏电保护动作可靠性时，能够避免通过试验电阻1、接点j1、试验按钮3的常开接点将660V电压引到接地极5上而出现“电火花”，从而消除引爆瓦斯煤尘或人身触电的隐患。

采用绝缘材料对上述测量电源、动作机构、电阻测量仪进行封装。

为避免所述接地监测监控装置的电流流出检测线和电流流入检测线通过所述接地极的金属外壳短路，可以在所述接地极金属外壳或斜面上固定预防短路的保护装置，该预防短路的保护装置包括中间导体和布设在中间导体四周的绝缘体，其中，所述中间导体与电流流出检测线或电流流入检测线的导线连接。

本发明实施例还提供一种井下电气设备接地监测监控系统，包括井下电气设备的接地极和安装在所述接地极内部或外部的接地监测监控装置，具体结合附图3至图7进一步说明。

本发明实施例方法及装置能够对接地极的接地电阻进行实时在线监测监控，适用于煤矿及其他应用场景下的接地电阻在线实时监测监控，实现接地极接地不良断电闭锁和/或报警，有效地提高接地极的接地可靠性。

图3是本发明实施例提供的安装在设备上的接地电阻监测监控原理第一示意图，如图3所示，井下电气设备的漏电试验装置和接地监测监控装置。其中，漏电试验装置包括660V电源电压、试验电阻1、接点j1、试验按纽3、管形局部辅助接地极5；接地监测监控装置包括测量电源13、电流采样模块91、处理器92、通信模块93、以及接点J1串接在漏电试验装置的继电器。

测量电源13一端连接漏电保护装置的主接地极或其它设备的局部接地极或接地网或测量接地电阻专用接地极29，另一端通过电流采样模块91连接接地极5，使测量电源13、电流采样模块91与所述接地极通过大地形成电流检测回路，即测量电源13流出的电流依次经由电流采样模块91、接地极5、大地、接地极29流回测量电源13。

处理器92利用电流采样模块91实时获取电流检测回路中的电流大小，并根据电流大小，确定接地极5的接地电阻，并通过通信模块93将阻值大小及继电器动作状态上报至监测监控设施6，例如井上监控中心。

处理器92还可以根据电流大小和/或接地电阻的阻值，确定接地极5是否悬空，如果确定接地极5悬空，则生成报警或断电信号，并通过通信模块93上报至监测监控设施6。同时，处理器92通过控制继电器的接点J1断开，避免660V电压通过试验电阻1、接点j1、试验按纽3引入悬空的接地极5，消除产生“电火花”的隐患，保证井下安全。

所述工作机构的接点，特别是继电器的接点j1，可以是常闭接点，也可以是常开接点。

图4是本发明实施例提供的安装在设备里的接地电阻监测监控原理第二示意图，如图4所示，测量电源13一端接地，另一端与继电器11连接，再与电阻测量仪9连接，然后再连接到管形局部接地极5上。其中，继电器11可以是采用有线或无线输出方式的电子继电器，电阻测量仪9可以是指针式欧姆表，也可以是采用有线或无线传输方式测量值的数字式电阻测量表。测量电源13、继电器11、电阻测量仪9共同组成接地监测监控装置7，检测电流由测量电源13流出，通过继电器11及电阻测量仪9流入管形局部接地极5，通过大地流回测量电源13。电阻测量仪9根据流过的电流大小，测定出管形局部接地极5的接地电阻大小，并显示在表头上，或通过有线形式或无线形式传送到监测监控设施(例如井上监控中心)6上，当接地极5的接地电阻达到一定值，例如接地极悬空，接地电阻超过一定规定值时，继电器11动作，其接点J1释放(即断开)，切断660V电源通过试验电阻1进入试验按钮3的通路，当按试验按钮3时，接地极5已与660V电源隔开，因此不会把660V电源引到悬空的接地极上，保证接地极5悬空不接地时也同样安全可靠，不会引出660V“电火花”而造成事故，也就是实现了接地极5悬空闭锁，同时监测监控设施6可获得关于接地极悬空的报警信号。其中，监测监控设施6可以是各种通用监测监控系统，测量电源13可以是通用本安电源。

所述继电器的接点j1可以是常闭接点，也可以是常开接点。

图5是本发明实施例提供的安装在管形接地极5里的接地电阻监测监控原理示意图，图6是本发明实施例提供的K向图，如图5和图6所示，接地监测监控装置7安装在管形局部辅助接地极5的管中，接地监测监控装置7的电流从检测线a(相当于电流流出检测线)15流出，经过大地后，从检测线b(相当于电流流入检测线)的导线流回接地监测监控装置7。当接地极5悬空或接地严重不良时，固定在管形接地极里的接地监测监控装置7通过检测线a15流入大地，再回到检测线b的导线21的电流大大减小，接地电阻测量的阻值增大，接地监测监控装置7中的继电器动作以断开漏电试验装置的供电通路，同时通过信号输出线17以有线和无线方式输出报警或断电信号至监测监控设施。本实施例实现实时在线监测监控接地极是否悬空，必要时可报警或切断接地极所在设备的电源。

在接地极5上作一个K向图所示装置，该装置固定在接地极5金属外壳或接地极斜面27，四周有绝缘物19，中间导体与检测线b的导线21连接。也可以把带绝缘的导线引出，如图6的K向图所示，固定在接地极金属外壳上。图6的K向图所示绝缘物19的功能是防止接地监测监控装置7的两端检测线a、b通过接地极金属外壳短路，保证在接地良好时，两端检测线a、b通过大地构成回路，接地极悬空时断路。

图7是本发明实施例提供的接地网的接地电阻监测监控原理示意图，如图7所示，接地监测监控装置7的测量电源13可用干电池代替，并用环氧树脂等绝缘材料统一封装，安装到管形接地极5的中空部位，接地监测监控装置7引出导线21与接地极金属外壳连接，该导线可带绝缘皮19，以免短路连接。接地监测监控装置7的另一端引出线与相距接地极5m远的接地检测专用接地极25相连，信号输出线17与监测监控设施连接，把接地电阻测量值或继电器动作值等信号通过有线或无线的方式传输到监测监控设施，用于实时在线监测接地极接地电阻。如果把接地极连接到接地网26，就可监测该处接地网的接地电阻，必要时，可报警、断电、闭锁(即不给接地电阻不符合要求的设备供电)。接地极5也可以是接地板，这时将接地监测监控装置7安装在接地板外部即可。

综上所述，本发明的实施例由于在国内外首次实现了漏电保护装置的漏电试验接地极悬空闭锁，所以在井下或地面进行远方漏电试验时，即使无人在现场检查接地极是否悬空，也不会出现接地极悬空引出电火花的隐患，为井下安全做出了贡献。

接地电阻在线实时监测监控在国内外首次实现监测监控智能化，大大提高了接地保护安全可靠性。

尽管上文对本发明进行了详细说明，但是本发明不限于此，本技术领域技术人员可以根据本发明的原理进行各种修改。因此，凡按照本发明原理所作的修改，都应当理解为落入本发明的保护范围。