煤矿电网智能监控及防越级跳闸系统

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1、煤矿电网智能监控及防越级跳闸系统使用说明书徐州沃尔德科技有限公司概述煤矿供电系统的可靠性直接影响着煤矿的生产安全和人身安全，建设可靠、稳定的供电系统是煤矿建设中关键要素之一。但因为煤矿生产的特殊性，供电系统有其自身的一些显著特点，而其中的一些特点又为供电的稳定带来了很大的挑战，如何结合煤矿电网的特点利用电力系统保护自动化技术解决当前供电系统的具体问题是建设和改进供电系统的关键内容。该保护装置具有完备的保护、测量、控制与监视功能，特别是针对煤矿电网普遍存在线路短、多级变电所级联的特点，该装置不仅具有常规的保护功能，如短路、过流、过压、欠压等保护，最重要的是该装置具有防止越级跳闸的功能

2、。本装置应用最新的全站数据共享的数字化变电站技术，通过使用高速大容量的最新处理技术及高精度同步时钟的技术及基于高速光纤通信网络的光纤电流纵差保护原理来解决煤矿供电系统广泛存在越级跳闸的问题，提高煤矿供电系统的供电可靠性。该装置也可以接入到煤矿供电监控系统中，能够及时把井上和井下变电所的电气参数，设备运行参数、电量信息，故障信息等相关工况发送到地面调度室，方便领导和相关技术人员实时监控设备及电网运行状况。2系统整体描述Ø煤矿智能监控系统是我公司针对煤矿供电系统的这些突出问题而专门研制的供电自动化系统，该系统全面借鉴了电力公司在建设智能电网的智能变电站、智能配电网的相关经验、技术和产品

3、，实现了煤矿供电系统自动化水平的全面升级与提高，彻底解决了困扰煤矿供电的越级跳闸突出问题，进而提高了煤矿供电的可靠性。Ø该系统采用国际先进的IEC1588为核心通讯架构，实现井上井下变电站、开闭所一体化管理，同时就地分散分布式保护控制装置在实现保护、测控功能的同时完成积分电度计量的功能；系统采用特有的GOOSE通信技术能实现各装置式之间的快速数据交换，进而实现故障的快速定位，实现全线路准确快速动作，避免越级跳闸情况的发生，直接提高了供电可靠性；此外，还采用辅助信号源技术，实现了全供电网络内准确的单相接地点定位，从而可以快速准确的切除故障点，避免不必要的停电。Ø该系统是全矿井供电网络

4、实现自动化、智能化的完整方案，其主要包括：地面集中监控中心、地面变电站保护自动化系统、地面配电所保护自动系统、井下中央变电所、采区变电所保护自动化系统、移动变电站保护以及通讯分站等。Ø其系统的拓扑结构如下图所示。Ø系统各模块与授时服务器之间距离较远，为了保证全网高精度的时钟同步与维持，一方面要尽量减小传输过程中的延迟，采用高速的光纤以太网，高速光纤以太网交换机等，将传输延迟控制在亚微秒量级；另一方面采取一定的动态调整算法与协议，对同步时钟信号进行补偿和周期性校准，保证各模块采样时间的精确同步性。3防越级跳闸原理本系统是采用光纤网络纵联电流差动保护的原理来实现防越级跳闸。纵联电流差动

5、保护原理是建立在基尔霍夫电流定律的基础之上，具有良好的选择性，能灵敏、快速地切除保护区内的故障。本装置利用光纤通信将输电线路的各端的点流量及相位信息通过光纤网络的方式纵向连结起来，并传送到对方进行比较，用以判断是本输电线路内部故障还是外部故障，从而决定是否动作切除本线路。原理如图(1)。图1纵差电流差动保护原理如图（1）所示，在本系统中，我们采用纵差保护来实现选择性短路保护。当1点发生短路故障时，1点的短路电流会流过干线即2点，所以会发生越级跳闸现象，我们采用0.1s的延时，1点故障排除后系统恢复正常，2点不会跳闸；但是当母线即3点发生故障时，2点断路器应该无延时跳闸，但也延时0.

6、1s，是个隐患，所以我们采用电流向量差来区别1点和3点的短路故障，即。当1点故障时=0，当3故障时≠0而且≈。这样线路纵差保护从原理上基本实现，从而使该短路保护具有选择性。4系统主要功能4.1彻底解决越级跳闸问题为了保护系统和设备，地面中心变电站出线速断保护一般采用无延时设计，由于线路主要采用电缆方式且距离并不长，所以会和下级变电站出线或移动变电站的电流保护的动作区重合，从而失去选择性。系统利用IEC1588的GOOSE技术实现保护测控设备之间的快速信息交换，利用下级变电站保护动作或馈出线保护动作信号快速闭锁本线路保护的速断保护功能，从而实现选择性。如下所示，考虑极限情况线路末端短

7、路仅靠电流定值无法满足选择性，所有流过故障电流的保护装置均能启动速断保护，本保护装置速断启动同时向上一级发出闭锁信号，同时检测下一级是否有闭锁信息发出，如果检测到闭锁信息则闭锁速断出口，否则经过一个短延时后跳闸，延时时间一般与GOOSE闭锁信息可靠传输时间进行配合，实际应用中在4级及以下出线延时时间大于50ms即可保证信息传输的可靠性。这样各级线路保护的速断定值不用考虑选择性，只要保证灵敏度即可，实际应用中可以采用相近或相似的定值。如果由于某种原因通信线路出现故障，则