CN102593800A - 一种厂矿零时限防越级跳闸系统 - Google Patents

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鲁雅斌
陈应林
李从飞
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Abstract

本发明涉及一种厂矿用的零时限防越级跳闸系统。针对目前防越级跳闸系统延时性的问题，提供了一种厂矿零时限防越级跳闸系统，包括采集电流电压信号的互感器、保护控制器或通信服务器、开关以及监控系统，为了达到零时限的技术效果，还包括相互之间设有交互信息网络的综合保护装置，所述交互信息网络为多台综合保护装置跳闸判断的信息交互平台。实现了零时限、选择性跳闸，进而保证故障及时隔离，故障损失最小化。

Description

一种厂矿零时限防越级跳闸系统
 
技术领域
本发明涉及一种多级供电模式保护装置，尤其是涉及一种厂矿用的零时限防越级跳闸系统。
 
背景技术
我国厂矿企业一般采用辐射型多级供电模式，由于供电线路短延伸级数多，不同级别的短路电流很接近。采用传统的电流保护，无法同时兼顾保护的选择性及快速性要求。
冶金系统由于线路短、级数多，短路时故障电流无明显变化，只能通过延时满足保护的选择性，越靠近电源侧故障切除时间越长。因此，严重故障可能无法快速切除，易引发变压器等一次设备损坏，严重威胁到企业的安全生产。
煤炭系统从地面变电站到最终负荷一般需要安装3～4级保护。随着井下大功率设备的应用，对井下高压供电系统提出了更高的要求，因此从地面到井下各级变电所及综采工作面均采用大截面电缆，导致井下线路的短路电流过大；上下级母线的短路电流差别难以区分；下井线路最大最小短路电流差异较小，很难通过灵敏度校验。由于煤矿工作环境的特殊性，从下井线路开始，电流保护往往要求整定为零延时，因此，电流定值难以严格区分而造成井下电力故障“越级跳闸”现象长期普遍存在，致使事故扩大化，不利于事故发生点查找。如果越级跳到采区变电所，不但影响生产，还影响井下各级风机开关送电时间，甚至影响瓦斯排放，造成瓦斯积聚以至威胁井下工人生命安全；如果越级跳到中央变电所，不仅会造成瓦斯积聚，还会造成生产系统瘫痪，严重影响矿井的安全生产。
 
发明内容
本发明针对目前防越级跳闸系统延时性的问题，提供了一种厂矿零时限防越级跳闸系统，包括采集电流电压信号的互感器、保护控制器或通信服务器、开关以及监控系统。为了达到选择性的技术效果，还增设了相互之间设有交互信息网络的综合保护装置，所述交互信息网络为多台综合保护装置跳闸判断的信息交互平台。当故障发生时，多个综合保护装置综合同时判断，通过交互信息网络在综合保护装置之间传递状态信息，决定出距离故障点最近的综合保护装置下达跳闸指令，然后这样的跳闸指令被故障点电源侧相邻开关接收到，进而实现了电力故障100%选择性跳闸。
由于在电力故障发生时，跳闸指令下达并指导开关跳闸的时效对于避免事故发生或态势扩大化有极其重要的作用，所以所述综合保护装置为还设有可将综合保护装置设定为0s动作状态的控制模块的装置。通过带有这样模块的装置，发明人做到可以将综合保护装置动作时间整定为0s，或者直接将其固定为0s，实现零时限跳闸的目的。
作为一种改进，本发明还包括有一个或多个带网络口的转发网络组件，所述转发网络组件分别与综合保护装置联系。由于网络口包含有接收口和发送口，所以实现了综合保护装置信息转发，当某一装置发生动作时，与其相关的装置可以接收到信号，采取适当的措施，把故障隔离在最小的范围内。
当然，为了能够更好的保证生产安全，降低事故发生率，所以所述综合保护装置为还设有传统保护模式启动模块的装置，所述传统保护模式启动模块包括具有网络故障判定的判定模块及网络故障时将保护模式还原为传统保护运行方式的转换模块，当通讯网络出现故障时，借助这一转换模块，系统自动还原为传统保护运行模式，保留速断、过流、过载、相不平衡、过电压、低电压、漏电、非电量、绝缘监视等功能。
作为一种更好的改进措施，本发明还包括与综合保护装置出口相关联的报警装置，从而在保护装置出口闭锁时，同时发出告警信息，方便故障点查找，故障及时排除。
上述报警装置优选为所述报警装置为信号灯或网络监控系统。信号灯与保护装置直接相连，第一时间反应亮灯，方便故障检查排除。而网络监控系统则具有更好的监控能力，报警信号借助网路系统上传至监控系统，由操作人员统一监控，进而采取故障排除手段。
对于厂矿企业多级供电模式，尤其是矿井井下不同级别间线路较短、短路电流接近时，本发明在所述交互信息网络还设有与多种综合保护装置及保护控制器适配的接口，并将安装于不同级别或作为备品的综合保护装置、通讯服务器（或保护控制器）配合整定为相同定值，从而实现了根据现场需要，应用于不同级别或作为备品的同类设备间可直接互换的目的。
根据保护范围最大化及保护效果最佳化的需求，所述交互信息网络优选以光导纤维、双绞线、电缆、Zigbee中任意一种或几种为介质，通过RS485协议、RS232协议、CAN协议或自定义协议，形成的星形拓扑结构、总线形拓扑结构、线型、总线型或混合型拓扑网络结构。根据现场情况，分别选取适合的介质、结构及协议保证报文传输的正确性和有效性。譬如说在煤矿井下这一地下封闭场所内，可以优选光导纤维及无线通信技术，配合协议形成总线型及混合型拓扑网络结构。
 
附图说明
图1 为简单井下网络式防越级跳继电保护系统框图。
图2复杂井下网络式防越级跳继电保护系统框图。
其中0,00,000-供电末端、1~5,21~24,31~33,41~42-继电保护装置、11~15,121~124,131~133,141~142-开关、91~93-通信服务器或保护控制器。
 
具体实施方式
实施例1
如图1所示简单的煤矿井下供电系统，每级变电站只有一路出线，在各个变电站均配有本发明所述继电保护装置1~5，各装置之间通过光纤串联，继电保护装置1～5可根据负载计算定值，级差不大时可简单整定为相同定值，由物理接线决定网络结构。在供电末端0发生短路故障时，5保护0s动作，15断路器跳开； 4接收到5动作状态，保护可启动但不出口；同理， 继电保护装置1~3接收到继电保护装置4和5动作状态，保护不跳闸。这种运行模式下，综合保护装置本身集成保护控制器功能，各级综合保护装置整定为相同定值时，不同级同型号综合保护装置直接互换。
若5动作后15拒动，则4经过Ks延时后动作出口，跳开本级开关，限制事故的进一步扩大。综合保护装置1、2、3接收到综合保护装置4动作状态，可启动但不跳闸，K为可靠系数。
实施例2
如图2所示复杂的煤矿井下供电系统，每级变电站都有多路出线，同时存在双回路供电方式。在每级变电站装设一台通信服务器或保护控制器，分别为服务器91~93，将所有保护装置通过光纤连接至服务器91~93，各级变电所的服务器91~93之间通过光纤连接，最上级服务器91与地面继电保护装置1通过光纤连接。继电保护装置2、3、4整定为进线装置，继电保护装置1、21、22、23、24、31、32、33、41、42整定为出线装置，装置5整定为分段装置。
在供电末端0处发生短路时，保护装置22、2、1均启动，启动信息由通信服务器91同时转发到同级及上级综合保护装置，故障点电源侧以上级综合保护装置2、1判断22发出跳闸指令后在Ks时间内均不再出口。122断路器收到出口指令进行跳闸，切除故障点，K为可靠系数。
在供电末端00处发生母线短路时，若此时线路通过进线13供电，则3跳闸，动作信息传送给服务器92，通过92分发至同级的所有装置及上级服务器，上级对应出线开关级地面保护装置在K时间内均不出口；若此时线路通过分段开关15供电，则5跳闸出口，动作信息分别传送至服务器92和93，同级其他保护不再出口。
在供电末端000处发生短路时，保护装置32动作，动作信息通过92传送给同级其他装置和上级服务器，并最终传送至地面保护装置。
须说明的是，上述实施举例的说明并非限制本创作之应用，仅例示性说明本发明的原理及功效，而非用于限制本发明的保护范围。本发明的权利保护范围，应如权利要求书中所述。

Claims (8)

1.一种厂矿零时限防越级跳闸系统，包括采集电流电压信号的互感器、保护控制器或通信服务器、开关以及监控系统，其特征在于：还包括有相互之间设有交互信息网络的综合保护装置，所述的交互信息网络为多台综合保护装置跳闸判断的信息交互平台。
2.如权利要求1所述的一种厂矿零时限防越级跳闸系统，其特征在于：所述综合保护装置为还设有可将综合保护装置设定为0s动作状态的控制模块的装置。
3.如权利要求1所述的一种厂矿零时限防越级跳闸系统，其特征在于：还包括有一个或多个带网络口的转发网络组件，所述转发网络组件分别与综合保护装置联系。
4.如权利要求2所述的一种厂矿零时限防越级跳闸系统，其特征在于：所述综合保护装置为还设有传统保护模式启动模块的装置，所述传统保护模式启动模块包括具有网络故障判定的判定模块及网络故障时将保护模式还原为传统保护运行方式的转换模块。
5.如权利要求1所述的一种厂矿零时限防越级跳闸系统，其特征在于：还包括与综合保护装置出口相关联的报警装置。
6.如权利要求4所述的一种厂矿零时限防越级跳闸系统，其特征在于：所述报警装置为信号灯或网络监控系统。
7.如权利要求1所述的一种厂矿零时限防越级跳闸系统，其特征在于：所述交互信息网络还设有与多种综合保护装置及保护控制器适配的接口。
8.如权利要求1至7中任意一项所述的一种厂矿零时限防越级跳闸系统，其特征在于：所述交互信息网络是以光导纤维、双绞线、电缆、Zigbee中任意一种或几种为介质，通过RS485协议、RS232协议、CAN协议或自定义协议，形成的星形拓扑结构、总线形拓扑结构、线型、总线型或混合型拓扑网络结构。
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