引言：随着煤矿自动化、信息化及智能化程度的不断提高，对矿井供电的可靠性和稳定性也提出了更高的要求。为了满足煤矿井下安全生产的需要，需要将供电系统与其他系统进行有效地协调。为解决煤矿井下供电系统供电可靠性低、维护复杂等问题，需要对煤矿供电系统中存在的小型备用电源进行研究，以提高供电可靠性。目前，对于小型备用电源的研究主要是从小型备用电源的容量、切换技术等方面进行研究，但对于煤矿供电系统中小型备用电源选型和切换技术方面的研究较少。

一、煤矿供电系统的特点

煤矿供电系统包括1个总电源、1个井下配电网、1个地面变电所和1个地面变电站。在煤矿井下供电系统中，由于受空间位置的限制，通常需要配备1～2个或1～3个小型备用电源。在煤矿井下供电系统中，小型备用电源是维持矿井正常供电的重要设备，是保障矿井安全生产的关键。

二、传统供电系统存在的问题

在供电可靠性方面，由于煤矿井下供电系统的空间位置相对较小，小型备用电源数量有限，不能满足矿井的生产需求。在运行维护方面，由于煤矿井下供电环境复杂，经常发生井下断电或电压不稳等现象，传统的备用电源无法进行有效地维护。在设备性能方面，由于煤矿井下供电设备长期暴露在空气中，导致设备老化速度快。而传统的备用电源由于容量较小、设备老化等原因，不能有效地对备用电源进行维护。在管理维护方面，传统的备用电源由于缺乏相应的管理维护人员，无法对备用电源进行有效地管理和维护。在供电可靠性和运行维护成本方面，传统的备用电源也存在一定的问题。

三、小型备用电源选型

3.1小型备用电源概述

小型备用电源是一种可以在断电后，由人工或机械设备对供电系统进行快速切换的装置，具有可靠性高、维护简单等优点。小型备用电源主要由蓄电池、稳压器、逆变器及控制器等设备组成。蓄电池是小型备用电源的重要组成部分，其质量的好坏直接关系到小型备用电源的可靠性。稳压器是小型备用电源的重要组成部分，主要负责对负载进行供电，保证负载能够安全、稳定地运行。逆变器是小型备用电源的核心设备，其主要负责将市电与蓄电池之间进行转换，为负载提供电能。控制器是小型备用电源的核心部分，它通过对蓄电池、稳压器、逆变器等设备进行控制，实现对供电系统的快速切换。

3.2小型备用电源的分类

按转换方式分类：有直流转换型和交流转换型两种。直流转换型主要应用于UPS、蓄电池及电子设备中，其具有操作方便、切换速度快等优点，但其造价高、体积大；交流转换型主要应用于UPS，其具有运行成本低，但其不能解决停电事故。按工作原理分类：有正弦波逆变器型和逆变转换型两种。正弦波逆变器型主要应用于UPS中，其主要特点是输出波形质量好，操作方便；逆变转换型主要应用于蓄电池、稳压器及逆变器中，其特点是输出电压波形质量好，操作方便。

3.3小型备用电源的性能指标

性能指标：（1）输出电压：电源输出电压范围为380V~1 050V，不受负载电流的影响；（2）输出电流：在额定输入功率下，电源输出电流范围为5A～1000A，不受负载电流的影响；（3）电池容量：根据不同负载要求，配备不同容量的电池；（4）蓄电池放电时间：一般要求为10 min~3h，不受负载大小影响；（5）频率：电源输出频率范围为50 Hz~100 Hz。电压波动范围：电源输出电压波动范围为±3%V内。工作环境温度：电源工作环境温度不应超过+40℃，工作环境湿度不应超过90%。

四、备用电源切换技术研究

4.1备用电源切换技术的原理

当供电系统发生故障时，将会导致煤矿井下电气设备及工作人员出现断电、停风等安全问题，同时会对矿井的正常生产产生严重影响。为了保障煤矿井下电气设备及工作人员的安全，需要采取有效的备用电源切换技术。备用电源切换技术是指在不影响矿井正常生产的情况下，通过手动、自动或远程控制方式，将备用电源由一种切换到另一种供电方式。

4.2切换技术的常见方案

当煤矿井下供电系统发生故障时，通常情况下，会造成井下工作人员出现停电、停风等安全问题。为了能够保证矿井生产的正常进行，需要采取合理的备用电源切换技术。备用电源切换技术主要包括：（1）手动切换技术；（2）自动切换技术；（3）远程控制切换技术。其中，手动切换技术是指在井下工作人员需要对备用电源进行手动操作时，才能将备用电源由一种供电方式转换到另一种供电方式；自动切换技术是指在井下工作人员不需要进行操作的情况下，可以通过计算机或手机对备用电源进行控制，从而将备用电源由一种供电方式转换到另一种供电方式。

4.3切换技术的应用场景

（1）当井下供电系统发生故障时，通常情况下会导致井下工作人员的安全受到影响，此时，可以利用备用电源进行井下作业。在作业过程中，如果备用电源不能及时投入使用，工作人员必须利用手动方式来对备用电源进行操作，从而保证井下工作人员的安全。（2）当煤矿井下出现停电事故时，可以利用远程控制技术进行切换。井下工作人员在不需要进行操作的情况下，可以通过计算机或手机对备用电源进行控制。

结语

本文主要针对煤矿供电系统中的小型备用电源进行研究，通过对小型备用电源的选型、切换技术、应用场景等方面进行分析，提出一种可行的解决方案。在煤矿供电系统中，由于煤矿井下空间位置相对较小，因此，通常需要配备1～2个或1～3个小型备用电源。为了确保井下生产的正常进行，必须选用可靠、稳定、可靠的小型备用电源。同时，还需要对煤矿供电系统中的小型备用电源进行研究，分析其在煤矿供电系统中的应用效果。从以上分析可以看出，利用小型备用电源作为供电“不停电”方案具有可靠性高、维护简单、容量较小等优点，是煤矿供电系统中供电“不停电”的一种有效方案。

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