日前舉辦的第二十一屆中國國際煤炭采礦技術交流及設備展覽會上，北京國力電氣科技有限公司（以下簡稱北京國力）展出的基于網絡繼電保護原理的全礦井供電智能管控系統備受關注。“多年來，北京國力致力于發現并突破行業痛點，率先將人工智能技術引入配電保護領域，創新性提出網絡繼電保護新原理，研發的定值智能整定、高壓短路故障防越級跳閘、高壓接地故障精準選線、低壓漏電故障防誤跳、低壓遠程一鍵漏電試驗等技術填補國內空白，保障煤礦供電安全。”北京國力董事長國際平介紹。

近年來，北京國力研發的煤礦供電分布式網絡保護防越級跳閘技術、煤礦供電防越級跳閘及精確選漏技術分別入選2020年發布的《煤礦安全生產先進適用技術裝備推廣目錄（第四批）》、2024年發布的《礦山安全先進適用技術及裝備推廣目錄（2024年）》。

創新技術思路，破解越級跳閘難題

供電系統是煤礦安全生產的命脈。煤礦 供電系統通常由地面供電系統與井下供電系統組成，井下供電系統包括井下中央變電所、采區變電所、移動變電站與配電點。

為滿足不同設備的供電需求，煤礦往往會采用多種電壓等級，如采用高壓電源從地面向井下中央變電所供電，用于驅動井下主排水泵、提升機等大型固定設備；采用低壓電源為采煤機、刮板輸送機等大功率移動設備供電。

繼電保護裝置是上述電力流程穩定運行的關鍵。傳統繼電保護裝置結合電壓、電流等判斷故障，根據電流大小及保護極差時間消除故障。當線路發生故障時，由于級差時間不足，且上下級保護監測的故障電流非常接近，導致保護失去選擇性，會出現絕大部分開關越級跳閘現象。

“比如說，一棟樓里面，每個房間都有開關，每一層有個分開關，這棟樓還有個總開關。越級跳閘就是一個房間出現故障，開關跳閘了，引起這一層的分開關跳閘了，甚至導致整個樓都跳閘停電。”國際平介紹。

在煤礦生產中，越級跳閘則會因一個開關故障而引發大面積停電，甚至越級跳閘到井上，對安全生產造成極大影響。受傳統三段式電流保護原理限制，越級跳閘的問題一直沒有得到根本解決。

2005 年，從事電氣自動化的國際平成立哈爾濱國力電氣有限公司，最初從發電廠設備監測技術領域做起。2010 年，基于電力產品研發與應用經驗，國際平等人針對煤礦供電痛點難題開始攻關，正式跨入煤礦供電安全領域。

2012 年，國際平等人來到黑龍江龍煤集團雙鴨山礦業公司東榮一礦，開始進行煤礦智能供電無人值守及防越級跳閘系統試驗，旨在解決高壓短路故障越級跳閘、高壓接地故障選線不準、低壓漏電故障越級跳閘等技術難題。

“采用傳統模式，超過定值就會跳閘。能不能開發一種新的思路，超過定值則啟動保護，讓設備不跳閘？”國際平在實踐中不斷思考。

結合區塊鏈的運行模式，國際平及團隊想到一個新辦法，即把通信網絡加入繼電保護中。經過一年多不斷試錯與艱苦攻關，防越級跳閘技術研發成功。該技術依托“網絡通信+供電拓撲”雙通道互聯模式，通過以太網通信、算法模型智能決策等技術應用，可實現信息互通、精準故障定位。

北京國力電氣科技有限公司董事長國際平（左三）與團隊研討技術難題

“比如，咱們在一個封閉的會議室開會，會議室有個門，聽到敲門聲就去開門。以前是不知道哪個人離得最近，聽到敲門聲大家一擁而上都去開門。現在是每個人腦子里都有一張電子地圖，精準判斷所有人的位置，離得近的人直接就去開了。這就相當于把單兵作戰的模式改為會議模式。”北京國力技術交流中心主任孫海強解釋。

這種新模式被稱為網絡繼電保護創新原理，由北京國力首創。該原理利用以太網構建保護通信網絡。當保護啟動時，保護裝置間通過網絡通信共享信息，結合供電系統拓撲網，確定故障位置。故障點位置開關零延時跳閘，動態調整上級為其進行后備保護。

“這種模式的主要創新點在于取消了保護配合級差及嚴格按照故障電流進行整定的方法，線路上任何一點故障均能零延時跳閘。”國際平表示。

研發技術裝備，提供整體解決方案

在網絡繼電保護創新原理的基礎上，北京國力創新研發出煤礦防越級跳閘、煤礦高壓接地故障精確選線、煤礦低壓漏電故障防誤跳、一鍵漏電試驗、煤礦供電定值智能整定、智能性礦用隔爆兼本質安全型電磁起動器等技術裝備，并形成新一代全礦井智能供電整體解決方案。

在東榮一礦的試驗中，煤礦智能供電無人值守及防越級跳閘系統每年有效避免大面積停電18次，縮短事故停電時間75小時，減少變電所崗位工人20多名，創造經濟效益1000多萬元。

2019 年，防越級跳閘系統開始在龍煤集團、山東能源集團魯西礦業新巨龍能源有限公司應用；2021 年，基于分布式網絡保護的供電防越級跳閘關鍵技術在國家能源集團神東煤炭公司大柳塔煤礦大井高壓供電系統應用；同年，中國大唐集團國源礦業龍王溝煤礦投用了低壓供電精確選漏及遠程漏電試驗系統；2024 年，陜煤集團神木檸條塔礦業有限公司投用了低壓供電精確選漏及遠程漏電試驗系統。

龍煤集團雙鴨山礦業公司東榮二礦工人在檢查井下供電設備

“一個是保障安全，一個是提高效率。”孫海強總結煤礦智能供電無人值守及防越級跳閘系統帶來的效益，“如果井下出現故障后，不能精確定位的話，對人身安全影響很大。漏電或接地選線故障的話，職工去觸碰開關、電纜時就會觸電。排查故障時，工人要下井一個個查，費時費力。現在，一個人點一個按鈕就完成了。”

如今，高壓防越級跳閘、高壓接地故障精確選線、低壓漏電防誤跳等技術，能有效防止出現因供電事故引起的非計劃、大面積停電；一鍵漏電試驗技術，將漏電試驗流程化、自動化、智能化，全面代替了井下專業電氣工程師繁瑣復雜的試驗工作，并且能實時監測和適應負荷變化。

記者在展覽會現場看到，作為集大成者的智能供電綜合管控平臺，集合了視頻監控、數據查詢、一鍵復電、一鍵漏試、事故分析、狀態診斷、報警查詢、定值智能整定等功能。