CN114337854B - 防动力电信号干扰方法和*** - Google Patents

Abstract

本发明提出一种防动力电信号干扰方法和***，方法包括：确定煤矿综采工作面上的动力电缆与集控信号线缆之间的正对面积S；确定动力电缆干扰集控信号线缆时产生的感生电压Uc；根据感生电压Uc计算感生电容Csc；根据感生电容Csc、动力电缆与集控信号线缆之间的正对面积S确定安装距离d；根据安装距离d及正对面积S计算补偿电容的电容量；根据电容量选择补偿电容，并将补偿电容并联安装在集控***的主控器电源模块的输入端，集控信号线缆与集控***的主控器电源模块连接。本发明提出的防动力电信号干扰方法解决了现有技术中集控信号线缆会受到动力电信号(电磁场)影响，使集控台主控器电源模块电压下降，设备无法正常启动的技术问题。

Description

防动力电信号干扰方法和***

技术领域

本发明涉及煤矿领域，尤其涉及一种防动力电信号干扰方法和***。

背景技术

煤矿综采工作面刮板输送机、转载机、破碎机等供电动力电缆与集控信号控制线缆受井下巷道空间、设备使用及标准化等影响，难以实现动力电缆与集控信号线缆分列布置，因此在设备瞬时启动时，集控信号线缆会受到动力电信号(电磁场)影响，使集控台主控器电源模块电压下降，设备无法正常启动，影响工作面正常生产。

发明内容

基于以上问题，本发明提出一种防动力电信号干扰方法和***，解决了现有技术中集控信号线缆会受到动力电信号(电磁场)影响，使集控台主控器电源模块电压下降，设备无法正常启动的技术问题。

本发明提出一种防动力电信号干扰方法，包括：

确定煤矿综采工作面上的动力电缆与集控信号线缆之间的正对面积S；

确定动力电缆干扰集控信号线缆时产生的感生电压Uc；

根据感生电压Uc计算感生电容Csc；

根据感生电容Csc、动力电缆与集控信号线缆之间的正对面积S确定安装距离d；

根据安装距离d及正对面积S计算补偿电容的电容量；

根据电容量选择补偿电容，并将补偿电容并联安装在集控***的主控器电源模块的输入端，集控信号线缆与集控***的主控器电源模块连接。

此外，确定动力电缆干扰集控信号线缆时产生的感生电压Uc包括：

当动力电缆连接的外部设备瞬时通电发生启动故障时，检测集控***的主控器电源模块的输出端的故障电压，故障电压与正常电压的电压差为感生电压Uc。

此外，根据感生电压Uc计算感生电容Csc包括：

根据如下公式计算感生电容Csc：

其中，Cc为集控***电容，ε为常数，k为静电常量，S为动力电缆与集控信号线缆之间的正对面积，d为集控信号线缆与动力电缆之间的安装距离。

此外，动力电缆与集控信号线缆之间的正对面积为动力电缆横截面积的二分之一与动力电缆长度之积。

此外，将补偿电容并联安装在集控***的主控器电源模块的输入端后，若集控***的主控器电源模块的输出电压依然无法满足外部设备的启动电压，则选择电容量更大的电容作为补偿电容。

本发明还提出一种防动力电信号干扰***，采用防动力电信号干扰方法，包括：

煤矿综采工作面上的动力电缆、集控信号线缆、与集控信号线缆连接的集控***的主控器电源模块；

防动力电信号干扰方法包括：

确定煤矿综采工作面上的动力电缆与集控信号线缆之间的正对面积S；

确定动力电缆干扰集控信号线缆时产生的感生电压Uc；

根据感生电压Uc计算感生电容Csc；

根据感生电容Csc、动力电缆与集控信号线缆之间的正对面积S确定安装距离d；

根据安装距离d及正对面积S计算补偿电容的电容量；

根据电容量选择补偿电容，并将补偿电容并联安装在集控***的主控器电源模块的输入端，集控信号线缆与集控***的主控器电源模块连接。

此外，确定动力电缆干扰集控信号线缆时产生的感生电压Uc包括：

当动力电缆连接的外部设备瞬时通电发生启动故障时，检测集控***的主控器电源模块的输出端的故障电压，故障电压与正常电压的电压差为感生电压Uc。

此外，根据感生电压Uc计算感生电容Csc包括：

根据如下公式计算感生电容Csc：

其中，Cc为集控***电容，ε为常数，k为静电常量，S为动力电缆与集控信号线缆之间的正对面积，d为集控信号线缆与动力电缆之间的安装距离。

此外，动力电缆与集控信号线缆之间的正对面积为动力电缆横截面积的二分之一与动力电缆长度之积。

此外，将补偿电容并联安装在集控***的主控器电源模块的输入端后，若集控***的主控器电源模块的输出电压依然无法满足外部设备的启动电压，则选择电容量更大的电容作为补偿电容。

本发明提出的防动力电信号干扰方法解决了现有技术中集控信号线缆会受到动力电信号(电磁场)影响，使集控台主控器电源模块电压下降，设备无法正常启动的技术问题。

本发明提出的防动力电信号干扰方法具有以下优点：

1)利用电容补偿原理，从干扰信号源头抵消强电信号对弱电信号的影响，打破了现有技术中采用空间布置、设备更新换代等方式减少或者尽量避免强电影响弱电的思维方式，本发明提出的是一种全新的技术解决方案。

2)解决了煤矿井下综采工作面因巷道、工作面的空间有限导致强电与弱电共同存在时相互干扰的问题，为工作面电气设备供电***稳定运行提供了一种行之有效的方法，同时该技术方法可经过改造应用与大型设备动力电缆与控制电缆屏蔽上，推广应用前景广阔。

3)原理简单、安装方便、材料简单易得，可从废旧电气元件内部拆除后再利用，实现了材料的循环利用率，实现了小技术大作用，规避了现有技术中需要人力将动力电缆与集控信号线缆分列布置的劳动量。同时，满足综采工作面正常回采工程中各种线缆同时前移的技术要求。

4)单人即可完成安装。

5)合理利用弱电改造控制强电的正常运行，安全性高。

附图说明

图1为本发明一个实施例提供的防动力电信号干扰方法的流程图。

具体实施方式

以下结合具体实施方案和附图对本发明进行进一步的详细描述。其只意在详细阐述本发明的具体实施方案，并不对本发明产生任何限制，本发明的保护范围以权利要求书为准。

参照图1，本发明提出一种防动力电信号干扰方法，包括：

步骤S001，确定煤矿综采工作面上的动力电缆与集控信号线缆之间的正对面积S；

步骤S002，确定动力电缆干扰集控信号线缆时产生的感生电压Uc；

步骤S003，根据感生电压Uc计算感生电容Csc；

步骤S004，根据感生电容Csc、动力电缆与集控信号线缆之间的正对面积S确定安装距离d；

步骤S005，根据安装距离d及正对面积S计算补偿电容的电容量；

步骤S006，根据电容量选择补偿电容，并将补偿电容并联安装在集控***的主控器电源模块的输入端，集控信号线缆与集控***的主控器电源模块连接。

工作面生产过程中，出现集控信号线缆会受到动力电信号(电磁场)影响，使集控台主控器电源模块电压下降，设备无法正常启动时，会严重困扰正常生产，因此为解决以上问题，常采用两种方法进行避免，一是在工作面安装时，根据动力电信号影响情况，将集控信号线缆与动力电缆分列布置，以削弱动力电信号影响，使集控信号尽量处在动力电信号(电磁场)以外；二是采用带有屏蔽型集控信号线缆，旨在通过屏蔽层消除动力电信号(电磁场)影响。

采用将动力电信号与集控信号分列布置的方法，在现场使用上虽然能够很好的解决设备无法启动的问题，但因井下巷道空间所限，无法实现动力电信号与集控信号线缆分列布置，尤其是在薄煤层回采工作面中，受工作面设备动作、作业空间等限制，该方法很难从根本上解决问题。

采用带有屏蔽层型集控信号线缆，在理论上可以避免动力电信号电磁场影响，但在现场使用过程中，因刮板输送机、转载机等设备的电源电压等级、供电线缆界面(正对面积S)等影响无法彻底解决问题，工作面仍存在无法正产启动的故障。

综上，现有技术在井下使用时，限制条件过多，且不能从根本上解决问题，而且一般生产中的矿井受次故障影响导致改造难度相对较大，现有技术也因此不便于推广应用。

本发明的技术原理如下：

煤矿综采工作面上动力电信号干扰集控信号，影响设备正常启动，其实质是在工作面设备瞬时启动时，在设备的供电电源电缆周围产生感生电磁场形成感生电压Uc，感生电压Uc使工作面负责对设备进行远程控制和供电的集控台主控器的正常供电电压下降，无法满足设备启动时的电压。

假设工作面设备电源电压为Us，集控***电容为Cc，动力电缆与集控信号线缆之间产生的电容为Csc，则根据感生电压及电容公式计算感生电容Csc：

其中，Cc为集控***电容，ε为常数，k为静电常量，S为动力电缆与集控信号线缆之间的正对面积，d为集控信号线缆与动力电缆之间的安装距离。

可知当动力电缆与集控信号线缆之间产生的电容Csc越小，感生电压Uc越小，集控信号受动力信号干扰强度越小，而要减小动力电缆与集控信号线缆之间产生的感生电容Csc，则可通过增大集控信号线缆与动力电缆之间的安装距离d(动力电缆与集控信号线缆正对面积是定值)，该方式就是现有技术常采用的两种线缆分列布置的方法，但已不能满足正常生产需要，因此为了减小或者消除感生电容Csc对集控信号的影响，本发明提出了一种防动力电信号干扰方法。

本发明利用电容补偿原理，即电容补偿时电容和负载并联，当负载增大时集控信号负载输出电压就会下降，但电容两端要维持原来电压，也就是电容内的电量要流出一部分，延缓电压的下降趋势，这样将容性负荷装置与感性负荷并联接在同一***中，当容性负荷释放能量时感性负荷吸收能量，而感性负荷释放能量时容性负荷吸收能量，能量在两种负荷内相互交换，使集控信号受动力电信号(电磁场)影响时，它的电源模块电压下降后，电容及时延缓集控***主控器电源模块的电压下降，补偿主控器电源模块电压下降，当动力电停电时，主控器电源模块又及时向电容补充能量，这样在动力电信号影响下，主控器电源模块与电容之间的能量进行交替互换，实现了集控***的电压的稳定，保证了集控***的稳定运行。

可选地，本发明中集控台主控器通过远程控制设备的启动，通过启动设备开关启动设备，属于弱电控制强电。

本发明中，集控台主控器与集控信号线缆连接，动力电缆与设备连接。集控信号线缆与动力电缆相对放置，长度相同。

本发明提出的防动力电信号干扰方法解决了现有技术中集控信号线缆会受到动力电信号(电磁场)影响，使集控台主控器电源模块电压下降，设备无法正常启动的技术问题。

本发明提出的防动力电信号干扰方法具有以下优点：

1)利用电容补偿原理，从干扰信号源头抵消强电信号对弱电信号的影响，打破了现有技术中采用空间布置、设备更新换代等方式减少或者尽量避免强电影响弱电的思维方式，本发明提出的是一种全新的技术解决方案。

2)解决了煤矿井下综采工作面因巷道、工作面的空间有限导致强电与弱电共同存在时相互干扰的问题，为工作面电气设备供电***稳定运行提供了一种行之有效的方法，同时该技术方法可经过改造应用与大型设备动力电缆与控制电缆屏蔽上，推广应用前景广阔。

3)原理简单、安装方便、材料简单易得，可从废旧电气元件内部拆除后再利用，实现了材料的循环利用率，实现了小技术大作用，规避了现有技术中需要人力将动力电缆与集控信号线缆分列布置的劳动量。同时，满足综采工作面正常回采工程中各种线缆同时前移的技术要求。

4)单人即可完成安装。

5)合理利用弱电改造控制强电的正常运行，安全性高。

在其中的一个实施例中，确定动力电缆干扰集控信号线缆时产生的感生电压Uc包括：

当动力电缆连接的外部设备瞬时通电发生启动故障时，检测集控***的主控器电源模块的输出端的故障电压，故障电压与正常电压的电压差为感生电压Uc。

本实施例中，正常电压为设备不发生启动故障时，集控***的主控器电源模块的输出端的电压。

可选地，检测集控***的主控器电源模块的输出端的故障电压时，检测次数不少于三次，取多次检测的加权平均值作为故障电压。

在其中的一个实施例中，根据感生电压Uc计算感生电容Csc包括：

根据如下公式计算感生电容Csc：

其中，Cc为集控***电容，ε为常数，k为静电常量，S为动力电缆与集控信号线缆之间的正对面积，d为集控信号线缆与动力电缆之间的安装距离。

根据感生电容Csc选择补偿电容。

根据计算得到理论上感生电容Csc的值，再根据感生电容Csc值计算工作面动力电缆与集控信号线缆在该感生电容下，最小的安装距离d1，然后结合现场实际及《煤矿安全规程》、《煤矿安全生产标准化要求》确定动力电缆与集控信号电缆之间的最佳间距，将最佳间距作为集控信号线缆与动力电缆之间的安装距离。

在其中的一个实施例中，动力电缆与集控信号线缆之间的正对面积为动力电缆横截面积的二分之一与动力电缆长度之积。

按照电容Csc公式原理在满足设备供电负荷要求的情况下选择动力电缆时，尽量选择横截面积小的动力电缆，以减小动力电缆与集控信号线缆的正对面积，并对动力电缆根据如下公式进行长时间负荷电流进行效验，以满足设备供电要求。

其中，Ig为长时负荷电流，Pe为高压电缆所带设备的额定功率，Ue高压电缆额定电压，ηe为平均效率，COSΦe为平均功率因数，Kx为需用系数。

同时针对集控***线缆及设备，必须根据老化及磨损情况进行更换，那么在动力电缆安装布置时，在现场条件允许的条件下，尽量增大集控信号线缆与动力电缆之间的间距d，以减小感生电容Csc。

可选地，选择最小横截面积的动力电缆，以减少正对面积。

在其中的一个实施例中，将补偿电容并联安装在集控***的主控器电源模块的输入端后，若集控***的主控器电源模块的输出电压依然无法满足外部设备的启动电压，则选择电容量更大的电容作为补偿电容。

将补偿电容并联在集控***主控器电源模块的输入端后，电动开启刮板输送机、转载机等需要集控***主控器控制的外部设备，观察并检测集控***主控器电源模块的输入、输出段的压降情况。在外部设备仍无法正常启动时，需要对补偿电容Cs及安装间距d进行重新校核，并适当增大补偿电容的电容量，可选地，选择电容量为原来电容量1.5倍的电容作为补偿电容。

本发明还提出一种防动力电信号干扰***，包括：

煤矿综采工作面上的动力电缆、集控信号线缆、与集控信号线缆连接的集控***的主控器电源模块；

防动力电信号干扰方法包括：

确定煤矿综采工作面上的动力电缆与集控信号线缆之间的正对面积S；

确定动力电缆干扰集控信号线缆时产生的感生电压Uc；

根据感生电压Uc计算感生电容Csc；

根据感生电容Csc、动力电缆与集控信号线缆之间的正对面积S确定安装距离d；

根据安装距离d及正对面积S计算补偿电容的电容量；

根据电容量选择补偿电容，并将补偿电容并联安装在集控***的主控器电源模块的输入端，集控信号线缆与集控***的主控器电源模块连接。

本发明提出的防动力电信号干扰方法解决了现有技术中集控信号线缆会受到动力电信号(电磁场)影响，使集控台主控器电源模块电压下降，设备无法正常启动的技术问题。

本发明提出的防动力电信号干扰方法具有以下优点：

1)利用电容补偿原理，从干扰信号源头抵消强电信号对弱电信号的影响，打破了现有技术中采用空间布置、设备更新换代等方式减少或者尽量避免强电影响弱电的思维方式，本发明提出的是一种全新的技术解决方案。

2)解决了煤矿井下综采工作面因巷道、工作面的空间有限导致强电与弱电共同存在时相互干扰的问题，为工作面电气设备供电***稳定运行提供了一种行之有效的方法，同时该技术方法可经过改造应用与大型设备动力电缆与控制电缆屏蔽上，推广应用前景广阔。

3)原理简单、安装方便、材料简单易得，可从废旧电气元件内部拆除后再利用，实现了材料的循环利用率，实现了小技术大作用，规避了现有技术中需要人力将动力电缆与集控信号线缆分列布置的劳动量。同时，满足综采工作面正常回采工程中各种线缆同时前移的技术要求。

4)单人即可完成安装。

5)合理利用弱电改造控制强电的正常运行，安全性高。

在其中的一个实施例中，确定动力电缆干扰集控信号线缆时产生的感生电压Uc包括：

当动力电缆连接的外部设备瞬时通电发生启动故障时，检测集控***的主控器电源模块的输出端的故障电压，故障电压与正常电压的电压差为感生电压Uc。

本实施例中，正常电压为设备不发生启动故障时，集控***的主控器电源模块的输出端的电压。

可选地，检测集控***的主控器电源模块的输出端的故障电压时，检测次数不少于三次，取多次检测的加权平均值作为故障电压。

在其中的一个实施例中，根据感生电压Uc计算感生电容Csc包括：

根据如下公式计算感生电容Csc：

其中，Cc为集控***电容，ε为常数，k为静电常量，S为动力电缆与集控信号线缆之间的正对面积，d为集控信号线缆与动力电缆之间的安装距离。

根据感生电容Csc选择补偿电容。

根据计算得到理论上感生电容Csc的值，再根据感生电容Csc值计算工作面动力电缆与集控信号线缆在该感生电容下，最小的安装距离d1，然后结合现场实际及《煤矿安全规程》、《煤矿安全生产标准化要求》确定动力电缆与集控信号电缆之间的最佳间距，将最佳间距作为集控信号线缆与动力电缆之间的安装距离。

在其中的一个实施例中，动力电缆与集控信号线缆之间的正对面积为动力电缆横截面积的二分之一与动力电缆长度之积。

按照电容Csc公式原理在满足设备供电负荷要求的情况下选择动力电缆时，尽量选择横截面积小的动力电缆，以减小动力电缆与集控信号线缆的正对面积，并对动力电缆根据如下公式进行长时间负荷电流进行效验，以满足设备供电要求。

其中，Ig为长时负荷电流，Pe为高压电缆所带设备的额定功率，Ue高压电缆额定电压，ηe为平均效率，COSΦe为平均功率因数，Kx为需用系数。

同时针对集控***线缆及设备，必须根据老化及磨损情况进行更换，那么在动力电缆安装布置时，在现场条件允许的条件下，尽量增大集控信号线缆与动力电缆之间的间距d，以减小感生电容Csc。

可选地，选择最小横截面积的动力电缆，以减少正对面积。

在其中的一个实施例中，将补偿电容并联安装在集控***的主控器电源模块的输入端后，若集控***的主控器电源模块的输出电压依然无法满足外部设备的启动电压，则选择电容量更大的电容作为补偿电容。

将补偿电容并联在集控***主控器电源模块的输入端后，电动开启刮板输送机、转载机等需要集控***主控器控制的外部设备，观察并检测集控***主控器电源模块的输入、输出段的压降情况。在外部设备仍无法正常启动时，需要对补偿电容Cs及安装间距d进行重新校核，并适当增大补偿电容的电容量，可选地，选择电容量为原来电容量1.5倍的电容作为补偿电容。

以上所述的仅是本发明的原理和较佳的实施例。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在本发明原理的基础上，还可以做出若干其它变型，也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种防动力电信号干扰方法，其特征在于，包括：

确定煤矿综采工作面上的动力电缆与集控信号线缆之间的正对面积S；

确定动力电缆干扰集控信号线缆时产生的感生电压Uc；

根据感生电压Uc计算感生电容Csc；

根据感生电容Csc、动力电缆与集控信号线缆之间的正对面积S确定安装距离d；

根据安装距离d及正对面积S计算补偿电容的电容量；

根据电容量选择补偿电容，并将补偿电容并联安装在集控***的主控器电源模块的输入端，集控信号线缆与集控***的主控器电源模块连接；

确定动力电缆干扰集控信号线缆时产生的感生电压Uc包括：

当动力电缆连接的外部设备瞬时通电发生启动故障时，检测集控***的主控器电源模块的输出端的故障电压，故障电压与正常电压的电压差为感生电压Uc；

根据感生电压Uc计算感生电容Csc包括：

根据如下公式计算感生电容Csc：

其中，Us为工作面设备电源电压；Cc为集控***电容，ε为常数，k为静电常量，S为动力电缆与集控信号线缆之间的正对面积，d为集控信号线缆与动力电缆之间的安装距离。

2.根据权利要求1所述的防动力电信号干扰方法，其特征在于，

动力电缆与集控信号线缆之间的正对面积为动力电缆横截面积的二分之一与动力电缆长度之积。

3.根据权利要求1-2任一项所述的防动力电信号干扰方法，其特征在于，

将补偿电容并联安装在集控***的主控器电源模块的输入端后，若集控***的主控器电源模块的输出电压依然无法满足外部设备的启动电压，则选择电容量为原来电容量1.5倍的电容作为补偿电容。

4.一种防动力电信号干扰***，其特征在于，采用防动力电信号干扰方法，包括：

煤矿综采工作面上的动力电缆、集控信号线缆、与集控信号线缆连接的集控***的主控器电源模块；

防动力电信号干扰方法包括：

确定煤矿综采工作面上的动力电缆与集控信号线缆之间的正对面积S；

确定动力电缆干扰集控信号线缆时产生的感生电压Uc；

根据感生电压Uc计算感生电容Csc；

根据感生电容Csc、动力电缆与集控信号线缆之间的正对面积S确定安装距离d；

根据安装距离d及正对面积S计算补偿电容的电容量；

根据电容量选择补偿电容，并将补偿电容并联安装在集控***的主控器电源模块的输入端，集控信号线缆与集控***的主控器电源模块连接；

确定动力电缆干扰集控信号线缆时产生的感生电压Uc包括：

当动力电缆连接的外部设备瞬时通电发生启动故障时，检测集控***的主控器电源模块的输出端的故障电压，故障电压与正常电压的电压差为感生电压Uc；

根据感生电压Uc计算感生电容Csc包括：

根据如下公式计算感生电容Csc：

其中，Us为工作面设备电源电压；Cc为集控***电容，ε为常数，k为静电常量，S为动力电缆与集控信号线缆之间的正对面积，d为集控信号线缆与动力电缆之间的安装距离。

5.根据权利要求4所述的防动力电信号干扰***，其特征在于，

动力电缆与集控信号线缆之间的正对面积为动力电缆横截面积的二分之一与动力电缆长度之积。

6.根据权利要求4-5任一项所述的防动力电信号干扰***，其特征在于，

将补偿电容并联安装在集控***的主控器电源模块的输入端后，若集控***的主控器电源模块的输出电压依然无法满足外部设备的启动电压，则选择电容量为原来电容量1.5倍的电容作为补偿电容。