CN105490257A - 一种井下安全供电保护系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种井下安全供电保护系统，包括：电力监控装置、网络交换机以及多台高压真空配电装置保护装置；其中，电力监控装置与网络交换机电连接，网络交换机分别与多台高压真空配电装置保护装置电连接，同时与地面变电所光缆以及950变电所光缆电连接，多台高压真空配电装置保护装置分别连接有负载，通过网络交换机向电力监控装置发送系统电力监测数据，并从电力监控装置接收操作命令。利用本发明能够解决越级跳闸问题。

Description

一种井下安全供电保护系统

技术领域

本发明涉及矿井井下供电技术领域，具体涉及一种井下安全供电保护系统。

背景技术

目前我国大型厂矿企业普遍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，一般大中型煤矿企业，井上下供电系统，从地面变电站到最终负荷需要安装3-4级保护(从工作面、井下中央变电所、地面变电站下井线路到主变后备保护)，因井下工作环境的特殊性，一般从下井线路开始，电流保护都整定为零延时，由于发生故障时短路电流定值很难严格区分，也不能通过增加时间级差实现各级线路保护的整定配合，造成电力故障时发生“越级跳闸”，导致大面积停电，无法保证矿井供电系统的正常运行，而且恢复供电程序复杂、缓慢，严重影响了矿井的安全生产。我国3～35kV矿井电网一般采用中性点不接地方式或经消弧线圈接地方式，当系统发生单相接地故障时，一般是依靠逐条出线拉闸停电来判断故障线路，严重地影响供电的可靠性。矿井电网的供电可靠性已成为影响煤矿安全生产的重大隐患，不能满足自动化程度日益提高的煤企矿井生产作业需求。越级跳闸扩大了停电范围，严重扰乱矿区正常的生产和生活秩序，造成不可预估的损失，大大增加了煤矿企业的生产成本。造成通风和排水设备停止工作，引起瓦斯聚集和透水，严重威胁井下工作人员的生命安全。恢复供电时，大范围合闸操作对电力系统和用电设备的冲击，造成电机和其他用电设备的使用寿命下降，甚至烧毁生产设备，造成巨大的经济财产损失。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种井下安全供电保护系统，该保护系统将煤矿供电系统的电气参数通过网络收集到一起，利用故障信息特征，进行故障定位，并同监控主机下发跳闸命令，切除故障线路，解决越级跳闸问题。

本发明提供一种井下安全供电保护系统，包括：电力监控装置、网络交换机以及多台高压真空配电装置保护装置；其中，电力监控装置与网络交换机电连接，网络交换机分别与多台高压真空配电装置保护装置电连接，同时与地面变电所光缆以及950变电所光缆电连接，多台高压真空配电装置保护装置分别连接有负载，通过网络交换机向电力监控装置发送系统电力监测数据，并从电力监控装置接收操作命令。

优选地，电力监控装置为KJ579-F电力监控装置。

优选地，网络交换机为KJJ-600千兆网络交换机。

优选地，在系统中的保护装置的跳闸回路中接入一组闭锁节点，在保护装置收到井下相关进线开关发送的闭锁信号后，闭锁节点打开，保护装置跳闸回路断开，在井下的进线开关动作后，闭锁装置收到解除信号，闭锁节点返回。

优选地，系统采用网络保护技术，通过保护装置间的智能通信，检测故障区域和故障定位，实现上下级保护的配合。

优选地，系统中所有保护装置的速断保护均设置为零时限，保护定值按保证灵敏度整定，当系统发生短路故障时，相关的保护装置能够同时启动，当达到保护定值时，距离故障点最近的本级保护装置动作，并通过服务器的光纤接口电路进行逻辑判断，逐级向上级保护传递保护故障信息，上级保护装置收到保护故障信号后与下级保护装置建立通信，实时检测下级保护的动作情况，等待距离故障点最近的开关跳闸，若跳闸成功则故障信号自动消失，若跳闸不成功则经短延时，由上级保护装置切除故障。

优选地，系统采用光纤差动保护技术，通过光纤信道实现供电线路的纵联差动保护，以使变电站供电线路实现故障隔离。

优选地，在上、下级变电站的进、出线开关成对配置光纤差动保护装置，并在保护装置间设置光纤通信信道，当供电线路发生区内故障时，线路差动保护动作，供电线路两侧开关跳闸，切除线路故障；当发生供电线路区外故障时，线路光纤差动保护不动作，由对应的出线保护装置切除故障。

优选地，当系统出现接地故障时，保护装置测量线路的对地导纳发生变化，非故障支路的零序测量导纳位于导纳平面的第一象限；对中性点不接地系统，故障支路的零序测量导纳位于导纳平面的第三象限；对中性点经消弧线圈接地系统，当为过补偿方式时，故障支路的零序测量导纳位于导纳平面的第二象限，当为欠补偿方式时，故障支路的零序测量导纳位于导纳平面第三象限，在补偿过程中，导纳区域动态变化，完成接地故障检测。

本发明的井下安全供电保护系统针对煤矿井下供电可靠性不足的问题，通过保护设备间的信息传输，就地诊断，实现全保护区域的越级跳闸防护，快速切除故障区域，彻底解决越级跳闸问题。分布式区域保护采用突变量作为启动判据，动作灵敏。只靠就地安装的保护单元，就能准确定位故障，可靠性高、故障切除时间快，不依赖保护主站，避免了由于主站故障而造成全系统保护功能丧失。

附图说明

图1是本发明实施例的井下安全供电保护系统的设备安装布置图。

图2是本发明实施例的井下安全供电保护系统的动作原理图。

具体实施方式

以下结合附图以及具体实施例，对本发明的技术方案进行详细描述。

图1示出了本发明实施例的井下安全供电保护系统的设备安装布置图，其包括：电力监控装置、网络交换机以及多台高压真空配电装置保护装置。其中，操作人员电力监控装置查看系统电力情况，电力监控装置与网络交换机电连接，网络交换机分别与多台高压真空配电装置保护装置电连接，同时与地面变电所光缆以及950变电所光缆电连接，多台高压真空配电装置保护装置分别连接有负载，通过网络交换机向电力监控装置发送系统电力监测数据，并从电力监控装置接收操作命令。

实际应用中，电力监控装置为KJ579-F电力监控装置，网络交换机为KJJ-600千兆网络交换机。

图2是本发明实施例的井下安全供电保护系统的动作原理图，其中T1为故障点出现故障的时刻，T2为变电所进线柜闭锁的时刻，T3为向下级开关发出闭锁信号的时刻，T4为下级开关跳闸的时刻。作业时，假设负荷1发生故障，记此时为0s，变电所进线柜和馈出柜保护均接收到信号，AmS后发出保护信号，T1＝AmS，信号传送到上级后耗时共BmS，T2＝BmS，进线柜保护收到负荷1的故障信号，关闭跳闸出口。由于负荷1保护未收到信号，在T3＝CmS时进行速断，切除故障线路。

变电所防越级跳闸的实现过程是，在保护装置的跳闸回路中接入一组闭锁节点，在保护器收到井下相关进线开关发送的闭锁信号后，闭锁节点打开，保护装置跳闸回路被断开，起到防越级跳闸的功能在井下的进线开关动作后，闭锁装置收到解除信号，闭锁节点返回。

在本发明的实施例中，系统采用网络保护技术，通过保护装置间的智能通信，检测故障区域和故障定位，实现上、下级保护的配合。系统中所有保护装置的速断保护均设置为零时限，保护定值可按保证灵敏度整定，且不需要上、下级保护定值的严格配合。当系统发生短路故障时，相关的保护装置可能同时启动，当达到保护定值时，距离故障点最近的本级保护装置动作，并通过服务器的光纤接口电路进行逻辑判断，并逐级向上级保护传递保护故障信息，上级保护装置收到保护故障信号后与下级保护装置建立通信，实时检测下级保护的动作情况，等待距离故障点最近的开关跳闸，若跳闸成功则故障信号自动消失，若跳闸不成功则经短延时(保护动作时间+断路器固有动作时间，可整定)由上级保护装置切除故障。实现防“越级跳闸”功能，有效提高供电的可靠性。

在本发明的实施例中，系统采用光纤差动保护技术，通过光纤信道实现供电线路的纵联差动保护，为变电站供电线路提供绝对的选择性，实现故障隔离。在上、下级变电站的进、出线开关成对配置光纤差动保护装置，并在保护装置间设置光纤通信信道。当供电线路发生区内故障时，线路差动保护动作，供电线路两侧开关跳闸，切除线路故障；当发生供电线路区外故障时，线路光纤差动保护不动作，而由对应的出线保护装置切除故障，实现防“越级跳闸”功能，有效提高供电的可靠性。

在本发明的实施例中，系统采用改进型零序导纳原理实现的漏电保护技术，当系统出现接地故障时，保护装置测量线路的对地导纳发生变化，非故障支路的零序测量导纳位于导纳平面的第一象限；对中性点不接地系统，故障支路的零序测量导纳位于导纳平面的第三象限；对中性点经消弧线圈接地系统，当为过补偿方式时，故障支路的零序测量导纳位于导纳平面的第二象限，当为欠补偿方式时，故障支路的零序测量导纳位于导纳平面第三象限，在补偿过程中，导纳区域动态变化，由此完成接地故障检测。

在本发明的实施例中，系统可加强日常供电管理工作，对井下供电系统三大保护进行不定期检查，发现问题及时处理整改，定期进行远方漏电试验，确保井下漏电保护正常，利用仪表对井下所有保护接地进行测试，确保接地电阻符合《煤矿安全规程》要求，以每旬为一个周期对供电设备进行预防性检修，对电气设备进行绝缘测试、接线螺栓紧固、除尘、等工作，以每天为一个周期对电气设备进行巡回检查，利用仪器对电缆接头、接线盒、移动变电站等电气设备进行温度测试，提高供电可靠性。

本发明的煤矿井下安全供电系统作为智能化、数字化和自动化的智能电网，可提高矿井电网的可靠性和自动化水平，保障煤炭企业安全生产。

以上，结合具体实施例对本发明的技术方案进行了详细介绍，所描述的具体实施例用于帮助理解本发明的思想。本领域技术人员在本发明具体实施例的基础上做出的推导和变型也属于本发明保护范围之内。

Claims (9)

1.一种井下安全供电保护系统，其特征在于，包括：电力监控装置、网络交换机以及多台高压真空配电装置保护装置；其中，电力监控装置与网络交换机电连接，网络交换机分别与多台高压真空配电装置保护装置电连接，同时与地面变电所光缆以及950变电所光缆电连接，多台高压真空配电装置保护装置分别连接有负载，通过网络交换机向电力监控装置发送系统电力监测数据，并从电力监控装置接收操作命令。

2.如权利要求1所述的井下安全供电保护系统，其特征在于，其中，电力监控装置为KJ579-F电力监控装置。

3.如权利要求1所述的井下安全供电保护系统，其特征在于，其中，网络交换机为KJJ-600千兆网络交换机。

4.如权利要求1-3中任一项所述的井下安全供电保护系统，其特征在于，其中，在系统中的保护装置的跳闸回路中接入一组闭锁节点，在保护装置收到井下相关进线开关发送的闭锁信号后，闭锁节点打开，保护装置跳闸回路断开，在井下的进线开关动作后，闭锁装置收到解除信号，闭锁节点返回。

5.如权利要求1-3中任一项所述的井下安全供电保护系统，其特征在于，其中，系统采用网络保护技术，通过保护装置间的智能通信，检测故障区域和故障定位，实现上下级保护的配合。

6.如权利要求5所述的井下安全供电保护系统，其特征在于，其中，系统中所有保护装置的速断保护均设置为零时限，保护定值按保证灵敏度整定，当系统发生短路故障时，相关的保护装置能够同时启动，当达到保护定值时，距离故障点最近的本级保护装置动作，并通过服务器的光纤接口电路进行逻辑判断，逐级向上级保护传递保护故障信息，上级保护装置收到保护故障信号后与下级保护装置建立通信，实时检测下级保护的动作情况，等待距离故障点最近的开关跳闸，若跳闸成功则故障信号自动消失，若跳闸不成功则经短延时，由上级保护装置切除故障。

7.如权利要求1-3中任一项所述的井下安全供电保护系统，其特征在于，其中，系统采用光纤差动保护技术，通过光纤信道实现供电线路的纵联差动保护，以使变电站供电线路实现故障隔离。

8.如权利要求7所述的井下安全供电保护系统，其特征在于，其中，在上、下级变电站的进、出线开关成对配置光纤差动保护装置，并在保护装置间设置光纤通信信道，当供电线路发生区内故障时，线路差动保护动作，供电线路两侧开关跳闸，切除线路故障；当发生供电线路区外故障时，线路光纤差动保护不动作，由对应的出线保护装置切除故障。

9.如权利要求1-3中任一项所述的井下安全供电保护系统，其特征在于，其中，当系统出现接地故障时，保护装置测量线路的对地导纳发生变化，非故障支路的零序测量导纳位于导纳平面的第一象限；对中性点不接地系统，故障支路的零序测量导纳位于导纳平面的第三象限；对中性点经消弧线圈接地系统，当为过补偿方式时，故障支路的零序测量导纳位于导纳平面的第二象限，当为欠补偿方式时，故障支路的零序测量导纳位于导纳平面第三象限，在补偿过程中，导纳区域动态变化，完成接地故障检测。