CN103762711A

CN103762711A - 一种煤矿系统电源切换方法及装置

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Publication number: CN103762711A
Application number: CN201310714411.2A
Authority: CN
Inventors: 田自明; 陈建东; 李瑞芳; 马磊; 李志平; 肖威
Original assignee: Shenhua Group Corp Ltd; Shenhua Ningxia Coal Industry Group Co Ltd
Current assignee: Shenhua Group Corp Ltd; Shenhua Ningxia Coal Industry Group Co Ltd
Priority date: 2013-12-20
Filing date: 2013-12-20
Publication date: 2014-04-30

Abstract

本发明公开一种煤矿系统电源切换方法及装置，所述煤矿系统包括至少一个设备、与设备连接的母线、与第一电源连接的第一进线，以及与第二电源连接的第二进线，且所述母线与第一进线的断路器合闸，母线与第二进线的断路器跳开，切换方法包括：步骤（11），监控所述第一进线的至少两个电量参数；步骤（12），如果至少两个所述电量参数落入与所述电量参数对应的故障区间，则判断为电源故障，执行步骤（13），否则执行步骤（11）；步骤（13），将所述母线与第一进线的断路器跳开，并将母线与第二进线的断路器合闸。本发明极大地缩短了故障判断的时间，提高了判断的准确率。

Description

一种煤矿系统电源切换方法及装置

技术领域

本发明涉及煤矿系统电源相关技术领域，特别是一种煤矿系统电源切换方法及装置。

背景技术

煤矿系统，包括至少一个作为负荷的设备、与设备连接的母线、与第一电源连接的第一进线，以及与第二电源连接的第二进线，且所述母线与第一进线的断路器合闸，母线与第二进线的断路器跳开。在正常运行或检修时，需要对负荷进行转移，由于两电源来自供电系统不同的电源点，供电局不允许合环，所以人工在负荷转移时，需要将母线与第一进线的断路器跳开，再合闸与第二进线的断路器。由于人工操作时间间隔长，用电设备停止运行。

当晃电时，由于备自投装置的切换时间一般为0.5秒以上，切换后电压低于30%额定电压（Ue），高、低压负荷因失压而退出运行，生产中断。如强行使用电设备不退出运行，母联或备用电源合闸时造成的冲击超过正常运行时的5倍以上，对电网的冲击超过电网的允许范围，影响整个电网的安全运行；系统电源出现故障时，无论是否采用备自投装置进行电源切换，都会造成设备的退出和生产的中断问题。备自投装置在切换过程中电压低，电源中断时间长，众多电机设备不能保证连续运行，从而造成生产的中断。

由此可见，无论是正常的倒闸操作还是电源异常时备自投装置进行的电源切换，都会使用电设备断电退出运行，对正常生产影响很大，如果停电造成安全设备退出运行，有可能造成更大的安全事故。

备自投装置进行电源切换仍会造成生产中断的原因：

首先备自投装置必须依照上级电网的要求与升级备自投装置做级差配合，经过多级变配电后，到设备所在的母线段，级差往往较大，某些情况下，会超过1.5S，甚至达到2S以上，在经过延时后投入备用电源，生产设备已经退出负荷，不能保证生产的连续；第二，备自投装置的失压起动原理决定了装置起动过程时间很长，且电压已经降低到60%以下，此时，装有低电压保护的设备，已经开始起动；第三，备自投装置的残压合闸原理决定了母联合闸时，母线电压已经下降到30%以下，所有设备已经均退出运行。故用备自投装置进行电源切换，不能保证供电的连续。

发明内容

基于此，有必要针对现有技术煤矿系统的电源切换不迅速，导致设备退出负荷的技术问题，提供一种煤矿系统电源切换方法及装置。

一种煤矿系统电源切换方法，所述煤矿系统包括至少一个设备、与设备连接的母线、与第一电源连接的第一进线，以及与第二电源连接的第二进线，且所述母线与第一进线的断路器合闸，母线与第二进线的断路器跳开，包括：

步骤11，监控所述第一进线的至少两个电量参数；

步骤12，如果至少两个所述电量参数落入与所述电量参数对应的故障区间，则判断为电源故障，执行步骤13，否则执行步骤11；

步骤13，将所述母线与第一进线的断路器跳开，并将母线与第二进线的断路器合闸。

一种煤矿系统电源切换装置，所述煤矿系统包括至少一个设备、与设备连接的母线、与第一电源连接的第一进线，以及与第二电源连接的第二进线，且所述母线与第一进线的断路器合闸，母线与第二进线的断路器跳开，包括：

电量参数监控模块，用于监控所述第一进线的至少两个电量参数；

电源故障判断模块，用于如果至少两个所述电量参数落入与所述电量参数对应的故障区间，则判断为电源故障，执行电源切换模块，否则执行电量参数监控模块；

电源切换模块，用于将所述母线与第一进线的断路器跳开，并将母线与第二进线的断路器合闸。

本发明采用至少两个电量参数进行监测，由于考察的电量参数的数量大大增加，故每一个电量参数的变化可以缩小到一个很小的范围，从而极大地缩短了故障判断的时间，提高了判断的准确率。

附图说明

图1为本发明一种煤矿系统电源切换方法的工作流程图；

图2为本发明一种煤矿系统电源切换装置的结构模块图；

图3为本发明一个例子的切换示意图；

图4为本发明另一个例子的切换示意图；

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细的说明。

如图1所示为本发明一种煤矿系统电源切换方法的工作流程图，所述煤矿系统包括至少一个设备、与设备连接的母线、与第一电源连接的第一进线，以及与第二电源连接的第二进线，且所述母线与第一进线的断路器合闸，母线与第二进线的断路器跳开，包括：

步骤11，监控所述第一进线的至少两个电量参数；

电源切换过程分为四个阶段：判断故障阶段、跳开故障电源断路器阶段、选择正确的合闸时机的阶段和合备用电源断路器阶段。这四个阶段中，跳开故障电源断路器和合备用电源断路器阶段的时间，主要取决于断路器的固有动作时间，对于系统中的断路器，这两个时间很难发生较大变化，可以作为不变的恒值看待。对切换过程起决定作用的主要阶段，是判断故障和选择正确的合闸时机这两个阶段，对于电源切换装置来说，就是其起动判据和合闸判据。

本发明中，起动判据根据母线的至少两个电量参数是否落入与所述电量参数对应的故障区间进行判断，由于增加了考察的电气参数的数量，故每一个电气参数的变化可以缩小到一个很小的范围，从而极大地缩短了故障判断的时间，提高了判断的准确率。

其中，电量参数至少为两个，通过对不同电量参数的不同组合，来判断故障的性质和故障发生的区间，从而确定该故障情况下，是否需要进行切换。同时，故障区间可以采用数值限定，也可以采用比值限定。

在其中一个实施例中，所述电量参数包括：电压值、相角值、频率值或电流值。

例如，可以设定电压值下降到原电压值的80～90%，且相角值偏移10%，则判断为电源故障。

在其中一个实施例中，还包括：监控母线的电流方向，如果所述电流方向反向，则判断为电源故障，执行步骤13。

对于距离母线较近的进线电源处发生的故障，特别是在煤矿系统中存在同步电机或小型发电机时，往往会向故障点送出部分短路电流，使进线处的电流方向与正常运行时反向，即正常情况下，功率方向应该为由电源流向设备，但是当发生故障时，有可能变为电动机运行，即电源从煤矿系统中吸取有功功率，这就是逆功率。在这种情况下，可以通过逆功率判据判断故障发生在电源进线处，从而可以快速起动切换，改由第二进线供电。

合闸判据关乎切换的成败，关乎系统和设备的安全问题。要保证电源切换过程中对系统和设备足够安全。

现有的方式是基于备自投装置无压合闸的判据，即为了保证合闸时不带给设备冲击，需要合闸时加在设备上的电压差在设备的承受范围之内，而等待设备上原有的电压降到无压定值（一般为30%Ue左右）以下时进行合闸。该合闸方式虽然能保证对设备不造成破坏性冲击，但从工艺流程连续性的角度考虑，即便电源进行了切换，设备已经退出运行，切换对于生产已经没有实际意义了。

在其中一个实施例中，所述步骤13，具体包括：当判断为电源故障时，检查第一进线上的当前电压相角与第二进线上的备用电压相角，在当前电压相角与备用电压相角的相角差小于预设相角差最小阈值时，将所述母线与第一进线的断路器跳开，并将母线与第二进线的断路器合闸。

本实施例是基于同期判别原理合闸判据，即在设备上有第一进线提供的残余电压与由第二进线提供的将要新加至设备的电压相角接近一致时进行合闸。该合闸方式由于合闸时设备上的压差很小，对设备的冲击很小，且设备上的残压较高时，新的电源电压已经加入，从而保证整个切换过程中，设备上的电压不会有太大变化，设备不会退出运行，在电源切换完成后，系统能尽快恢复到正常的工作状态。本实施例用于故障发生的初期，电压变化刚刚发生，频率变化不大，相角差还没有拉开，此时进行合闸，切换过程不仅时间最短，而且电压变化最小，设备恢复到正常运行状态所需时间最短，对工艺流程的影响也最小。

在其中一个实施例中，所述步骤13，具体包括：当判断为电源故障时，检查第一进线上的当前电压相角与第二进线上的备用电压相角，在当前电压相角与备用电压相角的相角差大于预设相角差最大阈值后，检查第一进线上的当前电压相角与第二进线上的备用电压相角，在当前电压相角与备用电压相角的相角差小于预设相角差最小阈值时，将所述母线与第一进线的断路器跳开，并将母线与第二进线的断路器合闸，其中相角差最大阈值大于相角差最小阈值。

本实施例针对电压变化较快，或者断路器的固有动作时间较长，无法进行快速切换的情况，通过同相切换的方式来实现。同相切换是指故障发生后，设备上的电压频率开始下降，引起与正常电源之间的相角差逐步变大，当设备上的电压相角与系统电压相角又趋于一致，即同相，相位角相同时，断路器合闸，此时设备上的压差最小，不会对设备造成任何冲击，且所用时间较短，母线电压维持较高，依然能保证系统工艺流程的连续性。

如图2所示为本发明一种煤矿系统电源切换装置的结构模块图，所述煤矿系统包括至少一个设备、与设备连接的母线、与第一电源连接的第一进线，以及与第二电源连接的第二进线，且所述母线与第一进线的断路器合闸，母线与第二进线的断路器跳开，包括：

电量参数监控模块201，用于监控所述第一进线的至少两个电量参数；

电源故障判断模块202，用于如果至少两个所述电量参数落入与所述电量参数对应的故障区间，则判断为电源故障，执行电源切换模块203，否则执行电量参数监控模块201；

电源切换模块203，用于将所述母线与第一进线的断路器跳开，并将母线与第二进线的断路器合闸。

在其中一个实施例中，还包括：监控母线的电流方向，如果所述电流方向反向，则判断为电源故障，执行电源切换模块。

在其中一个实施例中，所述电源切换模块，具体用于：当判断为电源故障时，检查第一进线上的当前电压相角与第二进线上的备用电压相角，在当前电压相角与备用电压相角的相角差小于预设相角差最小阈值时，将所述母线与第一进线的断路器跳开，并将母线与第二进线的断路器合闸。

在其中一个实施例中，所述电源切换模块，具体用于：当判断为电源故障时，检查第一进线上的当前电压相角与第二进线上的备用电压相角，在当前电压相角与备用电压相角的相角差大于预设相角差最大阈值后，检查第一进线上的当前电压相角与第二进线上的备用电压相角，在当前电压相角与备用电压相角的相角差小于预设相角差最小阈值时，将所述母线与第一进线的断路器跳开，并将母线与第二进线的断路器合闸，其中相角差最大阈值大于相角差最小阈值。

作为一个例子，红柳洗煤选煤厂主供电源采用双回路供电，两段母线，母线间有联络断路器。运行方式主要有两种：

如图3所示为两段母线31和32分段运行，母联断路器33跳开处于分位，进线38的断路器36合闸向母线31供电带设备34工作，进线39的断路器37合闸向母线32供电带设备35工作，两母线互为暗备用，即两母线只在其中一个母线发生故障时作为另一个母线的备用线，而在正常工作时，两个母线互相断开。此时，对于母线31来说，相当于与断路器36合闸，与断路器37跳开。对于母线32来说，相当于与断路器37合闸，与断路器36跳开。

当进线38电源故障时，本发明的煤矿系统电源切换装置启动切换，首先跳开断路器36，确认该断路器断开后，迅速合母联断路器32，完成切换。切换完成后由进线38带所有负荷。即此时对于母线31来说，相当于断路器36跳开，与断路器37合闸。

当进线39电源故障时，本发明的煤矿系统电源切换装置启动切换，首先跳开断路器37，确认该断路器断开后，迅速合母联断路器32，完成切换。切换完成后由进线39带所有负荷。即此时对于母线32来说，相当于断路器37跳开，与断路器36合闸。

如图4所示为由一路进线48供电，母线断路器43合闸处于合位，另一路进线49作为备用电源。进线48的断路器46合闸向母线41和母线42供电带设备44和设备45工作，进线49的断路器47跳开。两母线互为明备用，即两母线在正常工作时，两个母线也互为备用。

当进线48电源故障时，本发明的煤矿系统电源切换装置启动切换，首先跳开断路器46，确认该断路器断开后，迅速合断路器47，完成切换。切换完成后由进线49带所有负荷。

当进线49电源故障时，本发明的煤矿系统电源切换装置启动切换，首先跳开断路器47，确认该断路器断开后，迅速合断路器46，完成切换。切换完成后由进线49带所有负荷。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种煤矿系统电源切换方法，所述煤矿系统包括至少一个设备、与设备连接的母线、与第一电源连接的第一进线，以及与第二电源连接的第二进线，且所述母线与第一进线的断路器合闸，母线与第二进线的断路器跳开，其特征在于，包括：

步骤（11），监控所述第一进线的至少两个电量参数；

步骤（12），如果至少两个所述电量参数落入与所述电量参数对应的故障区间，则判断为电源故障，执行步骤（13），否则执行步骤（11）；

步骤（13），将所述母线与第一进线的断路器跳开，并将母线与第二进线的断路器合闸。

2.根据权利要求1所述的煤矿系统电源切换方法，其特征在于，所述电量参数包括：电压值、相角值、频率值或电流值。

3.根据权利要求1所述的煤矿系统电源切换方法，其特征在于，还包括：监控母线的电流方向，如果所述电流方向反向，则判断为电源故障，执行步骤（13）。

4.根据权利要求1所述的煤矿系统电源切换方法，其特征在于，所述步骤（13），具体包括：当判断为电源故障时，检查第一进线上的当前电压相角与第二进线上的备用电压相角，在当前电压相角与备用电压相角的相角差小于预设相角差最小阈值时，将所述母线与第一进线的断路器跳开，并将母线与第二进线的断路器合闸。

5.根据权利要求1所述的煤矿系统电源切换方法，其特征在于，所述步骤（13），具体包括：当判断为电源故障时，检查第一进线上的当前电压相角与第二进线上的备用电压相角，在当前电压相角与备用电压相角的相角差大于预设相角差最大阈值后，检查第一进线上的当前电压相角与第二进线上的备用电压相角，在当前电压相角与备用电压相角的相角差小于预设相角差最小阈值时，将所述母线与第一进线的断路器跳开，并将母线与第二进线的断路器合闸，其中相角差最大阈值大于相角差最小阈值。

6.一种煤矿系统电源切换装置，所述煤矿系统包括至少一个设备、与设备连接的母线、与第一电源连接的第一进线，以及与第二电源连接的第二进线，且所述母线与第一进线的断路器合闸，母线与第二进线的断路器跳开，其特征在于，包括：

7.根据权利要求6所述的煤矿系统电源切换装置，其特征在于，所述电量参数包括：电压值、相角值、频率值或电流值。

8.根据权利要求6所述的煤矿系统电源切换装置，其特征在于，还包括：监控母线的电流方向，如果所述电流方向反向，则判断为电源故障，执行电源切换模块。

9.根据权利要求6所述的煤矿系统电源切换装置，其特征在于，所述电源切换模块，具体用于：当判断为电源故障时，检查第一进线上的当前电压相角与第二进线上的备用电压相角，在当前电压相角与备用电压相角的相角差小于预设相角差最小阈值时，将所述母线与第一进线的断路器跳开，并将母线与第二进线的断路器合闸。

10.根据权利要求6所述的煤矿系统电源切换装置，其特征在于，所述电源切换模块，具体用于：当判断为电源故障时，检查第一进线上的当前电压相角与第二进线上的备用电压相角，在当前电压相角与备用电压相角的相角差大于预设相角差最大阈值后，检查第一进线上的当前电压相角与第二进线上的备用电压相角，在当前电压相角与备用电压相角的相角差小于预设相角差最小阈值时，将所述母线与第一进线的断路器跳开，并将母线与第二进线的断路器合闸，其中相角差最大阈值大于相角差最小阈值。