CN108988491A - 一种防止越级跳闸的保护系统及方法 - Google Patents

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车德才
伍君华
曹驰
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
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    • H02J13/00006—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network characterised by information or instructions transport means between the monitoring, controlling or managing units and monitored, controlled or operated power network element or electrical equipment
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Abstract

本发明公开一种防止越级跳闸的保护系统及方法，所述系统在煤矿区地面和井下各级变电站分别设立保护装置，保护装置呈多级分布，基于保护装置建立通信网络，实现保护装置之间联网；各保护装置均采用突变量启动方式来启动本机保护同时闭锁信号通过通信网络将闭锁信号传送到上一级保护装置并作为闭锁上一级保护装置速断保护的选择性条件。本发明保护系统采用网络通讯传输闭锁信号，无需对高开进行改造，节省投资；同时能防止因电缆损坏造成的信号传输故障。该保护系统实现多级多装置闭锁，采用突变量启动或闭锁方式，能有效避免动作时间上的限制。且该系统短暂性失电后能继续运行，保证将数据传输到监控中心和跳开相应的断路器。

Description

一种防止越级跳闸的保护系统及方法
技术领域
本发明涉及电力设备技术领域，尤其涉及一种防止越级跳闸的保护系统及方法。
背景技术
越级跳闸发生后可能会造成采区或上级变电所范围内的大面积停电，矿井的正常生产受到阻碍，如果风井和水泵的供电中断，则会导致井下的瓦斯积聚和废水积存，增大了瓦斯爆炸的风险，可能会造成严重的人身伤亡和设备损坏，甚至会毁坏整个矿井，后果不堪设想。
如何有效防止井下高压电网越级跳闸的发生，保证供电系统安全、可靠地运行，是煤矿亟需解决的技术难题。
目前采用的技术方案：除从一次系统上井下供电系统线路合理化布置即在重要的供电区域采用双回路供电来降低停电的概率外主要是采用微机型保护装置缩短速断保护装置的动作时间，提高延时的准确性将动作时间延时精确到毫秒级别，减小井下防爆开关动作时间的级差，实现对速度保护加延时整定从而靠保护装置的速断保护延时级差来解决越级跳闸的问题；还有的保护装置采用保护节点联锁的方式实现上下级的保护联锁；
现有的解决方案是建立在供电系统分支较少且上级变电站能允许速断保护有延时的条件下进行。在供电分支越来越多的情况下和上级变电站允许的速断跳闸延时限制甚至可能为零时，各级保护装置的能够允许的延时时间整定级差越来越小，同时需要考虑保护装置和高开自身的跳闸延时，使得保护装置在实际应用的过程中给定的延时允许值在各级保护之间拉不开合理的级差而不能从根本上解决越级跳闸问题；采用保护硬节点联锁需要从高开中额外引出二次电缆这样会造成高开接线复杂化及降低高开防爆性能的风险需要对高开进行相应改造，同时不能对引出电缆进行监测，如发生电缆损坏性故障也会造成功能失效甚至非正常性闭锁保护使得故障扩大。
因此，现有技术还有待于进一步发展。
发明内容
针对上述技术问题，本发明实施例提供了一种防止越级跳闸的保护系统及方法，方案如下：
一种防止越级跳闸的保护系统，其中，在煤矿区地面和井下各级变电站分别设立保护装置，保护装置呈多级分布，基于保护装置建立通信网络，实现保护装置之间联网；各保护装置均采用突变量启动方式来启动本机保护，同时生成闭锁信号通过通信网络将闭锁信号传送到上一级保护装置并作为闭锁上一级保护装置速断保护的选择性条件。
所述的防止越级跳闸的保护系统，其中，所述通信网络中，对应各级保护装置建立有集控站，各集控站之间通过通信网络联网，各集控站与对应保护装置通过通信网络联网。
所述的防止越级跳闸的保护系统，其中，所述保护装置采用三相供电智能型电源作为工作控制电源，三相供电智能型电源确保停电后保护装置能继续运行2-3s。
如上所述保护系统的防止越级跳闸的方法，其中，包括如下步骤：
预先设定下一级保护装置的启动的突变量并基于该突变量启动本机保护同时生成闭锁信号通过通信网络将闭锁信号送到上一级保护装置并作为闭锁上一级保护装置速断保护的选择性条件；
保护装置基于监测到的预设突变量后发送闭锁信号经通信网络传送至上一级保护装置，并启动本机速断保护；
上一级保护装置经通信网络收到闭锁信号后闭锁速断保护。
所述防止越级跳闸的方法，其中，保护装置短暂性失电后2-3s内，故障数据通过通信网络上传到对应集控站和跳开相应的断路器。
所述防止越级跳闸的方法，其中，下一级保护装置闭锁上级保护装置通过保护装置的通讯I P地址进行设定，以实现多级多保护装置闭锁。
有益效果：本发明防止越级跳闸的保护系统采用网络通讯传输闭锁信号，节省高开中的电缆引出线，无需对高开进行改造，节省投资；同时对通讯进行监测，防止因电缆损坏造成的信号传输故障。该保护系统还可实现多级多装置闭锁，同时采用突变量启动或闭锁方式，先于保护动作出口动作，能有效避免动作时间上的限制。另外，该系统短暂性失电后能继续运行，保证将数据传输到监控中心和跳开相应的断路器。
附图说明
图1为本发明防止越级跳闸保护系统的通信网络结构图；
图2为本发明防止越级跳闸保护系统的保护装置主板结构简图；
图3为本发明防止越级跳闸保护系统的保护装置电源结构简图；
图4为本发明防止越级跳闸保护系统的保护装置防止越级跳闸保护逻辑图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，当元件被表述“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“上”、“下”、“内”、“外”、“底部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是用于限制本发明。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
本发明所提供的一种防止越级跳闸的保护系统，其中，在煤矿区地面和井下各级变电站分别设立保护装置，保护装置呈多级分布，基于保护装置建立通信网络，实现保护装置之间联网。如图1所示，矿区各级变电站分别设置保护装置，各保护装置依据变电站的层次呈多级分布，例如呈上下级分布的变电站包括井下移动变电箱、井下采区配电所、井下1#配电所、井下中央配电所和地面变电站，各级保护装置通过光纤互联，形成通信网络，所述通信网络中，对应各级保护装置建立有集控站，各集控站之间通过通信网络联网，各集控站与对应保护装置通过通信网络联网。通信网络的建立方便与各种通信分站联网和保护装置之间实现联网。实现对特殊保护数据分布式采样集中处理。
如图2所示的保护装置的主板结构，本发明中保护装置中设置DSP数字处理芯片,采用高速高精度低功耗16位AD转换芯片提高数据的采样速率、精度和运算速度，AD转换芯片的信号输入包括3路CT(电流互感器)输入和4路PT(电压互感器)输入，AD转换芯片通过CPLD器件与DSP芯片连接，保护装置接收的开关量输入和发出开关量输出也是经CPLD器件执行，保护装置DSP芯片通过网口/光口进行数据和闭锁信号的传输，当然，保护装置也可通过人机接口接16位CPU，从而接入键盘和液晶设备，实现信息输入和信息显示功能。采用网络通讯传输闭锁信号能节省高开中的电缆引出线，无需对高开进行改造，节省投资；同时对通讯进行监测，防止因电缆损坏造成的信号传输故障；
各保护装置均采用突变量启动方式来启动本机保护同时生成闭锁信号通过通信网络将闭锁信号传送到上一级保护装置并作为闭锁上一级保护装置速断保护的选择性条件，如图4所示，采用突变量启动或闭锁方式，先于保护动作出口动作，能有效避免动作时间上的限制。
如图3所示的优选实施例中，所述保护装置采用三相供电智能型电源作为工作控制电源，电源具有储能功能，采用PT三相电压输入，输出5VDC、24VDC、±9VDC、110VDC，智能型电源在系统短暂性失电(如备自投、瞬时短路、PT 断线等)避免因失压造成的装置失电造成保护拒动，同时后备电源的处理保证在停电后装置能继续运行2-3S左右，保证将数据传输到监控中心和跳开相应的断路器。
如上所述保护系统的防止越级跳闸的方法包括如下步骤：
预先设定下一级保护装置的启动的突变量并基于该突变量启动本机保护同时生成闭锁信号通过通信网络将闭锁信号传送到上一级保护装置并作为闭锁上一级保护装置速断保护的选择性条件。
保护装置基于监测到的预设突变量后发送闭锁信号经通信网络传送至上一级保护装置，并启动本机速断保护。
上一级保护装置经通信网络收到闭锁信号后闭锁速断保护。其中，保护装置短暂性失电后2-3s内，故障数据通过通信网络上传到对应集控站和跳开相应的断路器。
较佳的是，下一级保护装置闭锁上级保护装置通过保护装置的通讯I P地址进行设定，以实现多级多保护装置闭锁。
本发明防止越级跳闸的保护系统采用网络通讯传输闭锁信号，节省高开中的电缆引出线，无需对高开进行改造，节省投资；同时对通讯进行监测，防止因电缆损坏造成的信号传输故障。该保护系统还可实现多级多装置闭锁，同时采用突变量启动或闭锁方式，先于保护动作出口动作，能有效避免动作时间上的限制。另外，该系统短暂性失电后能继续运行，保证将数据传输到监控中心和跳开相应的断路器。
可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及本发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种防止越级跳闸的保护系统，其特征在于，在煤矿区地面和井下各级变电站分别设立保护装置，保护装置呈多级分布，基于保护装置建立通信网络，实现保护装置之间联网；各保护装置均采用突变量启动方式来启动本机保护同时生成闭锁信号，通过通信网络将闭锁信号传送到上一级保护装置并作为闭锁上一级保护装置速断保护的选择性条件。
2.根据权利要求1所述的防止越级跳闸的保护系统，其特征在于，所述通信网络中，对应各级保护装置建立有集控站，各集控站之间通过通信网络联网，各集控站与对应保护装置通过通信网络联网。
3.根据权利要求1所述的防止越级跳闸的保护系统，其特征在于，所述保护装置采用三相供电智能型电源作为工作控制电源，三相供电智能型电源确保停电后保护装置能继续运行2-3s。
4.如权利要求1-3任一项所述保护系统的防止越级跳闸的方法，其特征在于，包括如下步骤：
预先设定下一级保护装置的启动的突变量并基于该突变量启动本机保护同时生成闭锁信号通过通信网络将闭锁信号传送到上一级保护装置并作为闭锁上一级保护装置速断保护的选择性条件；
保护装置基于监测到的预设突变量后发送闭锁信号经通信网络传送至上一级保护装置，并启动本机速断保护；
上一级保护装置经通信网络收到闭锁信号后闭锁速断保护。
5.如权利要求4所述防止越级跳闸的方法，其特征在于，保护装置短暂性失电后2-3s内，故障数据通过通信网络上传到对应集控站和跳开相应的断路器。
6.如权利要求4所述防止越级跳闸的方法，其特征在于，下一级保护装置闭锁上级保护装置通过保护装置的通讯IP地址进行设定，以实现多级多保护装置闭锁。
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