CN103022995A - 一种矿井防越级跳闸方法 - Google Patents
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Abstract
一种矿井防越级跳闸方法，包括安装有防爆箱，防爆箱分层式分布，同级防爆箱内的配电开关接在同一根母线上，同防暴箱内的智能保护模块通过通信线路依次串联，防越级跳闸步骤如下：1）智能保护模块监测所属防爆箱出线的短路信息；2）所有监测到短路或漏电信息的智能保护模块发出跳闸指令，同时向上级保护模块发送闭锁信息；3）进行跳闸切除。本发明在负载出现短路，并且有2级以上的智能保护模块监测到故障信息时，可以有效防止监测到故障的智能保护模块同时跳闸，有利于事故发生点查找，不会影响井下风机开关送电时间，保证瓦斯排放正常，防止瓦斯聚集威胁井下工人生命安全，避免因生产系统瘫痪，而严重影响矿井的安全生产。
Description
技术领域
本发明涉及一种矿井多级供电保护方法，特别是一种防越级跳闸的方法。
背景技术
煤炭系统从地面变电站到最终负载一般需要安装3至4级保护，由于矿井下线路短、级数多，在一个负载出线短路或漏电的情况下，短路电流流过的大部份保护装置都能监测到电流出现显著变化，监测到电流变化越过预设值的保护装置都会发出跳闸信号，切除短路故障源。若是最低一级负载出现了故障，可能会导致上级甚至地面变电所的保护装置跳闸，从而造成了越级跳闸，致使事故扩大化，不利于事故发生点查找，还影响井下风机开关送电时间，甚至会影响瓦斯排放，造成瓦斯聚集威胁井下工人生命安全，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
本发明的目的就是提供一种矿井防越级跳闸方法，它可以有效防止短路或漏电故障越级跳闸，缩小停电范围，保证井下安全工作。
本发明的目的是通过这样的技术方案实现的，它包括安装有配电开关和智能保护模块的防爆箱，智能保护模块监测防爆箱负载出线的短路或漏电故障信息，智能保护模块包括有防越级跳闸保护单元和就地保护单元，防爆箱分层式分布，同级防爆箱内的配电开关接在同一根母线上，同级防暴箱内的智能保护模块通过通信线路依次串联，上、下级智能保护模块通过通信线路连接，其特征在于，防越级跳闸步骤如下：
1）智能保护模块监测所属防爆箱出线负载的短路或漏电信息，若没有短路或漏电故障，则继续监测，若发现短路或漏电故障信息则转入步骤2）；
2）若所有监测到短路或漏电信息的防越级跳闸单元有上级智能保护模块，则向上级智能保护模块发送闭锁信息，并且监测到短路或漏电故障信息的就地智能保护单元向配电开关发送跳闸指令；
分层式各智能保护模块的防越级跳闸单元的灵敏度高于就地保护单元的灵敏度，即防越级跳闸单元的故障检测时间比就地保护单元的故障检测时间要快t，t为动作时间，上级智能保护模块的动作时间t大于下级智能保护模块的动作时间t；
步骤2）中就地智能保护单元向配电开关发出跳闸指令之前进行以下判断：
在动作时间t以内，就地智能保护单元没有收到相邻下级发来的闭锁信息，并且短路或漏电故障还在，则向配电开关发出跳闸指令；
在动作时间t以内，就地智能保护单元收到相邻下级发来的闭锁信息，在动作时间t的基础上再延迟时间 
，经过t+
时间，短路或漏电故障还在，则向配电开关发出跳闸指令；
在动作时间t内，就地智能保护单元收到相邻下级发来的闭锁信息，在动作时间t的基础上再延迟时间
，在时间t+
内，短路或漏电故障已消除，则不向配电开关发出跳闸指令。
进一步，智能保护模块通过智能电网GOOSE命令协议发送闭锁信息。
进一步，闭锁信息的传递时间小于4ms。
进一步，所述智能保护模块均设置有两个以太网通讯口，可以分别设置为双网通讯模式和交换通讯模式进行通信，双网通讯模式是指两个以太网通讯口的IP属于两个不同网段；交换通讯模式，两个以太网端口1进1出，只有1个IP地址，通过交换模式相接在一起的各智能终端，IP属于同一网段。
由于采用了上述技术方案，本发明具有如下的优点：
本发明用于矿井防越级跳闸，在负载出现短路，并且有2级以上的智能保护模块监测到电流变化大于预设值时，可以有效防止监测到故障的智能保护模块同时跳闸，有利于事故发生点查找，不会影响井下风机开关送电时间，保证瓦斯排放正常，防止瓦斯聚集威胁井下工人生命安全，避免因生产系统瘫痪，而严重影响矿井的安全生产。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书和权利要求书来实现和获得。
附图说明
本发明的附图说明如下。
图1为本发明实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
一种矿井防越级跳闸方法，包括安装有配电开关和智能保护模块的防爆箱，智能保护模块监测防爆箱负载出线的短路或漏电故障信息，智能保护模块包括有防越级跳闸保护单元和就地保护单元，防爆箱分层式分布，同级防爆箱内的配电开关接在同一根母线上，同级防暴箱内的智能保护模块通过通信线路依次串联，上、下级智能保护模块通过通信线路连接，防越级跳闸步骤如下：
1）智能保护模块监测所属防爆箱出线负载的短路或漏电信息，若没有短路或漏电故障，则继续监测，若发现短路或漏电故障信息则转入步骤2）；
2）若所有监测到短路或漏电信息的防越级跳闸单元有上级智能保护模块，则向上级智能保护模块发送闭锁信息，并且监测到短路或漏电故障信息的就地智能保护单元向配电开关发送跳闸指令；
分层式各智能保护模块的防越级跳闸单元的灵敏度高于就地保护单元的灵敏度，即防越级跳闸单元的故障检测时间比就地保护单元的故障检测时间要快t，t为动作时间，上级智能保护模块的动作时间t大于下级智能保护模块的动作时间t；
步骤2）中就地智能保护单元向配电开关发出跳闸指令之前进行以下判断：
在动作时间t以内，就地智能保护单元没有收到相邻下级发来的闭锁信息，并且短路或漏电故障还在，则向配电开关发出跳闸指令；
在动作时间t以内，就地智能保护单元收到相邻下级发来的闭锁信息，在动作时间t的基础上再延迟时间，经过t+
时间，短路或漏电故障还在，则向配电开关发出跳闸指令；
在动作时间t内，就地智能保护单元收到相邻下级发来的闭锁信息，在动作时间t的基础上再延迟时间
，经过t+
时间，短路或漏电故障已消除，则不向配电开关发出跳闸指令。
实施例，如图1所示,以短路为例，智能保护模块11所接负载出现短路故障，智能保护模块11的防越级跳闸单元和就地保护单元都监测到电流的变化大于预设电流，确定故障信息。由于矿井下线路短、级数多，在一个负载出载短路的情况下，智能保护模块11的上级智能保护模块10、智能保护模块6、智能保护模块2和智能保护模块1均有可能检测到电流变化大于预设电流。设智能保护模块11的上级智能保护模块10、智能保护模块6、智能保护模块2和智能保护模块1均检测到电流变化大于预设值，均检测到故障信息。
检测到故障信息的智能保护模块的防越级跳闸单元启动，向上级智能保护模块发送闭锁信息。由于防越级跳闸保护单元的灵敏度和启动时间比就地保护单元的灵敏度高，在智能保护模块10、智能保护模块6、智能保护模块2和智能保护模块1均收到闭锁信息，所有智能保护模块的就地保护单元才检测到故障信息。就地保护单元检测到故障信息的时间比同级防越级跳闸保护单元晚t。从智能保护模块11、智能保护模块10、智能保护模块6、智能保护模块2和智能保护模块1检测到故障信息的时候开始计算，智能保护模块11的就地保护单元在经过动作时间t后向配电开关发送跳闸信息，智能保护模块10、智能保护模块6、智能保护模块2和智能保护模块1收到了闭锁信息，在经过动作时间t+延迟时间
后，所属就地保护单元向配电开关发送跳闸信息，上级智能保护模块的动作时间t大于下级智能保护模块的动作时间t，所以从检测到故障信息到跳闸所需时间为：智能保护模块11＜智能保护模块10＜智能保护模块6＜智能保护模块2＜智能保护模块1。若其中一个智能保护模块跳闸后，该智能保护模块的所有上级智能保护模块在动作时间t+延迟时间内均不会再检测到故障信息，不再发送跳闸指令。
为了不发生越级跳闸，要求
，
是防越级跳闸信息的通讯传输延迟，是下级开关的分闸时间，
是智能保护模块防越级跳闸单元与就地保护单元对故障的检测时间差。需要防越级跳闸模块和就地保护模块在算法灵敏度、实现时间配合、通讯速率及通讯相应时间上很好的配合。井下系统采用本发明时，在各就地保护模块延时为0时，固有动作时间<35ms，可以有效地防止越级跳闸。
本发明用于矿井防越级跳闸，在负载出现短路或漏电，并且有2级以上的智能保护模块监测到短路或漏电故障特征时，可以有效防止监测到故障的智能保护装置同时跳闸，有利于事故发生点查找，保证瓦斯排放正常，防止瓦斯聚集威胁井下工人生命安全，避免因生产系统瘫痪，而严重影响矿井的安全生产。
由于下级智能保护模块发送闭锁信息到相邻上级智能保护模块需要一个时间延迟，这个延时越小越好，所以防越级跳闸模块借助智能电网GOOSE命令发送闭锁信息，闭锁信息的传递时间小于4ms。
所述智能保护模块均设置有两个以太网通讯口，可以分别设置为双网通讯模式和交换通讯模式进行通信工作，双网通讯模式是指两个以太网通讯口的IP属于2个不同的网段；交换通讯模式，两个以太网端口1进1出，只有1个IP地址，通过交换模式相接在一起的各智能终端，IP属于同一网段。
智能保护模块对外提供两个网口，通过参数设置，这两个网口可以工作在交换机模式下，也就是说网上的信息从一个网口进入，另一个网口出，构成一个网段，通过IP地址和MAC地址识别后，只接收与本智能保护模块相关的信息，并进行处理，不和本智能保护模块相关的信息，直接从一个网口入，一个网口出，不进行处理。采用该接线模式，在煤矿井下网络布线更为简单，方便。如果是独立的双网口，则必须采用星形接线法，布线多，复杂，还要加独立的交换机。根据需要，改变设置参数，两个端口是独立的两个网口，可以工作在不同的网段。交换式以太网口的以上两种端口工作模式是独立两网口不具备的。
煤矿井下实际上是多层供电方式，一个矿井涉及的矿用保护装置很多，若都工作做一个网段下，速度和安全性都无法保证。一般一个变电站间联络线保护装置的两个网口设置为独立双网口方式，而变电站各出线智能保护模块设置为交换机工作模式，和进线保护装置的一个网口属于同网段。变电站进线智能保护模块的另一个网口和进线上端的智能保护模块属于同一网段。这样设置，同一网段上挂的智能保护模块不多，一般只有5到6个，有利于充分利用网络通讯的高速性。这是其他通讯方式不具备的。因为井下保护装置的防越级跳闸，是需要对井下所有保护装置一体化考虑的，比如CAN通讯方式，因为挂的节点数量也是有限定的，不可能用一条通讯总线将井下所有的保护装置连起来，任何总线，同一时刻只可能是传送一路信息，不可能同时传送多个装置的信息。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (4)
1. 一种矿井防越级跳闸方法，包括安装有配电开关和智能保护模块的防爆箱，智能保护模块监测防爆箱负载出线的短路或漏电故障信息，智能保护模块包括有防越级跳闸保护功能单元和就地保护功能单元，防爆箱分层式分布，同级防爆箱内的配电开关接在同一根母线上，同级防暴箱内的智能保护模块通过通信线路依次串联，上、下级智能保护模块通过通信线路连接，其特征在于，防越级跳闸步骤如下：
1）智能保护模块监测所属防爆箱出线负载的短路或漏电信息，若没有短路或漏电故障，则继续监测，若发现短路或漏电故障信息则转入步骤2）；
2）若所有监测到短路或漏电信息的防越级跳闸单元有上级智能保护模块，则向上级智能保护模块发送闭锁信息，并且监测到短路或漏电故障信息的就地智能保护单元向配电开关发送跳闸指令；
分层式各智能保护模块的防越级跳闸单元的灵敏度高于就地保护单元的灵敏度，防越级跳闸单元的故障检测时间比快于就地保护单元，上级智能保护模块的动作时间t大于下级智能保护模块的动作时间t；
步骤2）中就地智能保护单元向配电开关发出跳闸指令之前进行以下判断：
在动作时间t以内，就地智能保护单元没有收到相邻下级发来的闭锁信息，并且短路或漏电故障还在，延时到后向配电开关发出跳闸指令；
在动作时间t以内，就地智能保护单元收到相邻下级发来的闭锁信息，在动作时间t的基础上再延迟时间 
，经过t+
时间，短路或漏电故障还在，则向配电开关发出跳闸指令；
在动作时间t内，就地智能保护单元收到相邻下级发来的闭锁信息，在动作时间t的基础上再延迟时间
，在时间t+
内，短路或漏电故障已消除，则不向配电开关发出跳闸指令。
2. 如权利要求1所述的一种矿井防越级跳闸方法，其特征在于：智能保护模块通过智能电网GOOSE命令协议发送闭锁信息。
3. 如权利要求2所述的一种矿井防越级跳闸方法，其特征在于：闭锁信息的传递时间小于4ms。
4. 如权利要求1所述的一种矿井防越级跳闸方法，其特征在于：所述智能保护模块均设置有两个以太网通讯口，可以分别设置为双网通讯模式和交换通讯模式进行通信，双网通讯模式是指两个以太网通讯口的IP属于两个不同网段；交换通讯模式，两个以太网端口1进1出，只有1个IP地址，通过交换模式相接在一起的各智能终端，IP属于同一网段。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C53 | Correction of patent of invention or patent application | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 400039 Chongqing Jiulongpo Erlang Branch City Road No. 6 Applicant after: CCTEG CHONGQING RESEARCH INSTITUTE Co.,Ltd. Address before: 400039 Chongqing Jiulongpo Erlang Branch City Road No. 6 Applicant before: Chongqing Research Institute of China Coal Technology & Engineering Group Corp. |
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| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: APPLICANT; FROM: CHINA COAL SCIENCE AND INDUSTRY GROUP CHONGQING RESEARCH INSTITUTE TO: CHINA COAL TECHNOLOGY ENGINEERING GROUP CHONGQING RESEARCH INSTITUTE |
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |