CN112260272A - 一种煤矿故障隔离自动恢复供电方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种煤矿故障隔离自动恢复供电方法，每个井下开关站设置主机，判断故障位置并控制开关站内各个开关动作，各个主站组成工业环网；当主机对故障进行判断，通过断开对应的进线开关和出线开关进行故障隔离；通过接通进线开关下一级的联络开关实现故障恢复。本发明的光接口采用epon模式单根光纤可以实现多网合一，目前井下系统只具备故障切除，无法进行故障的隔离和快速恢复供电，并且如果总进线发生故障会造成井下大面积停电，无法快速恢复供电。

Description

一种煤矿故障隔离自动恢复供电方法
技术领域
本发明涉及煤矿供配电技术领域，尤其涉及一种煤矿故障隔离自动恢复供电方法。
背景技术
目前，在煤矿供电系统中，采用的是多层级、短距离、纵向垂直的供电模式，地面变电站把电能输送到井下中央变电站，井下中央变电站负责进行电能分配，把电能输送到各作业面采区变电站，采区变电站之间还会进行多级级联供电。煤矿井下工作环境十分恶劣，瓦斯煤尘容易集聚，设备运行工况不稳定，各种电机启停频繁，供电系统负荷波动较大，再加上所站空间狭窄，设备陈旧、维护不及时等问题，造成煤矿井下供电系统故障率远高于地面供电系统。受煤矿井下供电系统自动化水平的限制，供电系统出现多级跳闸时，定位具体故障位置也比较困难，需要一级级排查，从而延长了故障恢复时间，不仅对井下正常的煤炭生产开采造成巨大影响，同时还会使保障安全的风机和水泵停止供电，造成瓦斯集聚和透水隐患，严重威胁到人身和设备安全。
目前，国内大部分采用光纤差动或者采用CAN网络闭锁信号，能实现故障的切除，不能实现故障隔离和下级供电的恢复。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种煤矿故障隔离自动恢复供电方法，采用单根专用光纤通过分光技术实现系统内各设备之间的互联，通过FPGA实现区域内各设备间的高精度同步采样与数据实时交互；终端就地电气量就能实现保护与控制功能，需要故障定位和供电自动恢复，通过网络通信在主机实现。
为达到上述目的，本发明提供了一种煤矿故障隔离自动恢复供电方法，包括：
每个井下开关站设置主机，主机进行故障监测，判断故障位置并控制开关站内各个开关动作；各个主站组成工业环网；
当主机判断内部线路故障时，断开线路故障点两端的进线开关和出线开关进行故障隔离；接通进线开关下一级的联络开关实现故障恢复；判断为本站的进线线路故障，则断开对应的进线开关，接通下一级的联络开关实现故障恢复；判断为本站的出线线路故障，则断开对应出线开关；判断某一终端故障时，断开对应的进线开关，进行故障隔离；判断发生母线故障时，输出报警信号，不进行恢复处理。
进一步地，主站与各个开关之间通过光纤接入系统(epon)通讯，主机通过光纤接入工业环网。
进一步地，主机根据网络拓扑结构，查找故障发生后动作的保护装置区域地址编号判断断开线路故障点两端的进线开关和出线开关。
进一步地，主机根据网络拓扑结构，依据故障发生后动作的保护装置在网络拓扑中的区域地址编号查找进线开关下一级的联络开关。
进一步地，主机根据各个开关监测部件反馈的电流、电压信号，判断故障位置和故障类型。
进一步地，当主机判断某一出线开关输出电流为0，电压存在，而下一级进线开关电压、电流均为0，则判断出线开关与下一级进线开关之间线路故障。
进一步地，当主机判断本站某一进站进线开关输出电流和电压均为0，其它进站进线开关输出电流和电压均正常，则判定该进站进线开关的进线线路故障。
进一步地，当主机判断本站某一出站出线开关输出电流为0，电压正常，其它进站进线开关输出电流和电压均正常，则判定该出站出线开关的出线线路故障。
进一步地，当主机判断某一终端的电压正常，输入电流超过设定范围时，判断为终端故障。
进一步地，根据地址编号判断故障发生后动作的保护装置在同一区域内，则主机判断为母线故障。
本发明的上述技术方案具有如下有益的技术效果：
(1)本发明的光接口采用epon模式单根光纤可以实现多网合一，目前井下系统只具备故障切除，无法进行故障的隔离和快速恢复供电，并且如果总进线发生故障会造成井下大面积停电，无法快速恢复供电。
(2)本发明通过主机识别故障位置，自动执行故障隔离和恢复，响应速度快，处理效率高。
附图说明
图1是自动恢复供电原理示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
站内装置采用光纤接入系统(epon)网络结构，使用分光器串接模式，站内最大可串接30台，通讯分站内设置主机内置通讯模块，实现监控通讯和故障定位等功能。如图1所示，每个井下开关站设置主机，主机负责对应开关站的内部组网，控制内部各个防爆开关，以及组成工业环网和上级通讯的通讯管理。
常见的故障有以下几种情况：
(1)进线开关K1失电或者d5故障时，由于供电线路采用串接供电，下端出线开关K11、支路开关K12、进线开关K4、出线开关K41、支路开关K42全部失去供电电源，自恢复供电系统在20ms内发出跳开进线开关K1指令，故障隔离时间小于70ms(包含断路器开断时间50ms)。主机确认K1开关断开后延时合上联络K3开关，恢复K11、K12、K4、K41、K42供电，系统启动合闸动作时间小于90ms(包含断路器合闸时间80ms)，故障隔离+供电恢复的总体时间小于160ms。
(2)故障发生在d3处，k11、k4将电气量传送至主机，主机根据网络结构图状态，在20ms内发送跳开关k11、k4命令，故障隔离时间小于70ms(包含断路器开断时间50ms)；主机确认k11、k4跳开开关后发送合k6命令，就地终端合上k6，k41、k42恢复供电，系统启动合闸动作时间小于90ms(包含断路器合闸时间80ms)，故障隔离+供电恢复的总体时间小于160ms。
(3)故障发生在d4处，k22、k5将电气量传送至主机，主机根据网络结构图状态，在20ms内发送跳开关k22、k5命令，故障隔离时间小于70ms(包含断路器开断时间50ms)；主机确认k22、k5跳开开关后发送合k6命令，就地终端合上k6，k51、k52恢复供电，系统启动合闸动作时间小于90ms(包含断路器合闸时间80ms)，故障隔离+供电恢复的总体时间小于160ms。
(4)故障发生在d1处，为K42对应的终端故障，断开K42即可。
(5)故障发生在d5处，主机判断为母线故障，这种情况无法进行故障恢复，直接输出报警信号，由工作人员进行处理。
主机判断发生线路故障时，断开线路故障点两端的进线开关和出线开关，并接通进线开关下一级的联络开关，实现故障恢复，并输出故障提示，操作人员进行故障处理后，恢复原来的供电方式；根据网络拓扑结构，查找断开线路故障点两端的进线开关和出线开关，如果为本站的进线线路故障，则找对应的进线开关，如果为本站的出线线路故障，则断开对应出线开关；
判断某一终端故障时，断开对应的进线开关，进行故障隔离。
主机判断发生母线故障时，输出报警信号，不进行恢复处理。
主机判断故障的方式包括：
1)d1处故障由上级进线保护实现跳闸；k1处装置判断进线无压后跳闸。
2)d3处故障采用差动保护方式实现，主机通过采集k11和k4的故障电流后，通过差动保护实现k11和k4跳闸。d4处故障判断方法同d3。
3)d2处故障判断采用差动保护方式实现，主机通过采集k4和k41、k42装置的电流，通过差动保护判断故障，实现k4跳闸。
4)d1处故障由过流保护判断故障，实现k42跳闸。
目前煤矿井下供电系统只能实现故障的切除，无法实现供电恢复功能，只能采用人工消除故障后恢复供电，影响煤矿安全生产。采用以上方法可以快速隔离故障恢复供电，在发生故障后在160ms以内快速恢复供电。站内保护终端能实现保护与控制功能，跨站保护通过网络通信在主机采用多个终端电气量实现。被保护区域内各终端同步采样精度误差小于1μs。
综上所述，本发明涉及一种煤矿故障隔离自动恢复供电方法，每个井下开关站设置主机，判断故障位置并控制开关站内各个开关动作，各个主站组成工业环网；当主机对故障进行判断，通过断开对应的进线开关和出线开关进行故障隔离；通过接通进线开关下一级的联络开关实现故障恢复。本发明的光接口采用epon模式单根光纤可以实现多网合一，目前井下系统只具备故障切除，无法进行故障的隔离和快速恢复供电，并且如果总进线发生故障会造成井下大面积停电，无法快速恢复供电。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (10)

1.一种煤矿故障隔离自动恢复供电方法，其特征在于，包括：
每个井下开关站设置主机，主机进行故障监测，判断故障位置并控制开关站内各个开关动作；各个主站组成工业环网；
当主机判断内部线路故障时，断开线路故障点两端的进线开关和出线开关进行故障隔离；接通进线开关下一级的联络开关实现故障恢复；判断为本站的进线线路故障，则断开对应的进线开关，接通下一级的联络开关实现故障恢复；判断为本站的出线线路故障，则断开对应出线开关；判断某一终端故障时，断开对应的进线开关，进行故障隔离；判断发生母线故障时，输出报警信号，不进行恢复处理。
2.根据权利要求1所述的煤矿故障隔离自动恢复供电方法，其特征在于，主站与各个开关之间通过光纤接入系统(epon)通讯，主机通过光纤接入工业环网。
3.根据权利要求2所述的煤矿故障隔离自动恢复供电方法，其特征在于，主机根据网络拓扑结构，查找故障发生后动作的保护装置区域地址编号判断断开线路故障点两端的进线开关和出线开关。
4.根据权利要求3所述的煤矿故障隔离自动恢复供电方法，其特征在于，主机根据网络拓扑结构，依据故障发生后动作的保护装置在网络拓扑中的区域地址编号查找进线开关下一级的联络开关。
5.根据权利要求3所述的煤矿故障隔离自动恢复供电方法，其特征在于，主机根据各个开关监测部件反馈的电流、电压信号，判断故障位置和故障类型。
6.根据权利要求5所述的煤矿故障隔离自动恢复供电方法，其特征在于，当主机判断某一出线开关输出电流为0，电压存在，而下一级进线开关电压、电流均为0，则判断出线开关与下一级进线开关之间线路故障。
7.根据权利要求5所述的煤矿故障隔离自动恢复供电方法，其特征在于，当主机判断本站某一进站进线开关输出电流和电压均为0，其它进站进线开关输出电流和电压均正常，则判定该进站进线开关的进线线路故障。
8.根据权利要求5所述的煤矿故障隔离自动恢复供电方法，其特征在于，当主机判断本站某一出站出线开关输出电流为0，电压正常，其它进站进线开关输出电流和电压均正常，则判定该出站出线开关的出线线路故障。
9.根据权利要求5所述的煤矿故障隔离自动恢复供电方法，其特征在于，当主机判断某一终端的电压正常，输入电流超过设定范围时，判断为终端故障。
10.根据权利要求5所述的煤矿故障隔离自动恢复供电方法，其特征在于，根据地址编号判断故障发生后动作的保护装置在同一区域内，则主机判断为母线故障。
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