CN213304974U - 一种矿井配电网自愈控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种矿井配电网自愈控制系统，包括地面变电站馈线保护系统，地面变电站馈线保护系统设置在地面变电站，用于对地面变电站馈线进行短路保护；若干井下变电所分布式网络保护系统分别对应设置在若干井下变电所处，若干临时配电点分布式网络保护系统分别对应设置在若干井下临时配电点处；本实用新型通过分级设置，避免了短路故障发生时，不会造成以上一级变电所内开关跳闸，有效避免了避免短路故障可能造成的越级跳闸现象，保证准确快速隔离故障，并恢复非故障母线或线路供电，最大限度降低短路故障跳闸的停电影响区域；各个井下变电所及临时配电点采用分布式网络保护系统，避免了对光纤网络的过度依赖，确保了信息快速无时延的传输。

Description

一种矿井配电网自愈控制系统

技术领域

本实用新型属于配电网技术领域，特别涉及一种矿井配电网自愈控制系统。

背景技术

矿井配电网包括在地面设置的地面变电站，井下设置的多级变电所，井下变电所采用单母线分段接线方式带多条馈线，电缆长度一般较短；井下所设置的配电开关均具备短路电流开断能力，电磁启动器也具备一定的短路电流开断能力，井下发生短路故障不允许断路器重合；相间短路故障一般瞬间发展为三相短路，短路电流很大；对于井下变电所或临时配电点，在发生短路故障情况下，其电源断路器、联络断路器与馈线断路器流过的故障电流非常接近相同(非故障线路负荷较小时)且方向相同，发生短路故障时速断保护装置有时无法分辨，速断保护装置的保护范围发生重叠；尽管设计时上下级会有一定级差，但该级差某些情况下起不到分级跳闸的作用，会使上下级同时动作或者上级先动作而导致越级跳闸。

现有的矿井配电网防越级跳闸的方式有：常规电力监控系统解决方案、光纤纵差保护解决方案、集成保护式解决方案及智能配网解决方案；现有方案均需要大量铺设光纤，需要对矿井配电网进行大规模改造，例如：铺设光纤及更换保护；随着井下配电网的延伸或调整，需要找原厂家不断进行升级，系统需要专职人员进行维护，系统一旦发生问题，又会造成保护越级跳闸；没有涉及发生越级跳闸后的快速补救措施，不具备变电所故障就地分布式处理功能。

实用新型内容

针对现有技术中存在的技术问题，本实用新型提供了一种矿井配电网自愈控制系统，以解决现有的矿井配电网防越级跳闸方案过度依赖光纤网络，不具备变电所故障就地分布式处理功能，适应性较差的技术问题。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

本实用新型提供了一种矿井配电网自愈控制系统，包括地面变电站馈线保护系统、若干井下变电所分布式网络保护系统及若干临时配电点分布式网络保护系统；地面变电站馈线保护系统设置在地面变电站，用于对地面变电站馈线进行短路保护；

若干井下变电所分布式网络保护系统分别对应设置在若干井下变电所处，每个井下变电所分布式网络保护系统包括两个井下进线开关保护器、若干井下馈线开关保护器、井下联络开关保护器及网络交换机；两个井下进线开关保护器分别设置在井下变电所的进线开关处，若干井下馈线开关保护器分别对应设置在井下变电所的馈线开关中；井下联络开关保护器设置在井下变电所的联络开关中；井下进线开关保护器、井下馈线开关保护器及井下联络开关保护器分别与网络交换机连接；

若干临时配电点分布式网络保护系统分别对应设置在若干井下临时配电点处，每个临时配电点分布式网络保护系统包括高压侧开关保护器、低压侧馈电开关保护器及移变网络交换机；高压侧开关保护器设置在临时配电点的高压侧开关处，低压侧馈电开关保护器设置在临时配电点的低压侧馈电开关处，高压侧开关保护器及低压侧馈电开关保护器均与移变网络交换机连接。

进一步的，每个井下变电所分布式网络保护系统还包括井下变电所通讯管理机；井下进线开关保护器、井下馈线开关保护器及井下联络开关保护器的输出端分别通过光纤或工业以太网与网络交换机的输入端连接，网络交换机的输出端与井下变电所通讯管理机的输入端连接。

进一步的，每个临时配电点分布式网络保护系统还包括临时配电点通讯管理机；高压侧开关保护器及低压侧馈电开关保护器的输出端分别通过光纤或工业以太网与移变网络交换机的输入端连接，移变网络交换机的输出端与临时配电点通讯管理机的输入端连接。

进一步的，井下变电所分布式网络保护系统包括井下一级变电所分布式网络保护系统及井下二级变电所分布式网络保护系统；

井下一级变电所分布式网络保护系统设置在井下一级变电所，井下一级变电所分布式网络保护系统包括两个第一井下进线开关保护器、若干第一井下馈线开关保护器、第一井下联络开关保护器及第一网络交换机；两个第一井下进线开关保护器分别设置在井下一级变电所的进线开关处，若干第一井下馈线开关保护器分别对应设置在井下一级变电所的馈线开关中，第一井下联络开关保护器设置在井下一级变电所的联络开关中；第一井下进线开关保护器、第一井下馈线开关保护器及第一井下联络开关保护器分别与第一网络交换机连接；

井下二级变电所分布式网络保护系统设置在井下二级变电所，井下二级变电所分布式网络保护系统包括两个第二井下进线开关保护器、若干第二井下馈线开关保护器、第二井下联络开关保护器及第二网络交换机；两个第二井下进线开关保护器分别设置在井下二级变电所的进线开关处，若干第二井下馈线开关保护器分别对应设置在井下二级变电所的馈线开关中，第二井下联络开关保护器设置在井下二级变电所的联络开关中，第二井下进线开关保护器、第二井下馈线开关保护器及第二井下联络开关保护器分别与第二网络交换机连接。

进一步的，井下一级变电所分布式网络保护系统中的第一井下进线开关保护器、第一井下馈线开关保护器及第一井下联络开关保护器的短路保护动作时限设定值均为220ms；

井下二级变电所分布式网络保护系统中的第二井下进线开关保护器、第二井下馈线开关保护器及第二井下联络开关保护器的短路保护动作时限设定值均为140ms。

进一步的，井下变电所分布式网络保护系统中的井下进线开关保护器、井下馈线开关保护器及井下联络开关保护器之间的闭锁信号采用GOOSE报文，按GOOSE机制进行发送传递。

进一步的，井下变电所分布式网络保护系统中的进线开关、馈线开关及联络开关均采用矿用快速开关；临时配电点中的高压侧开关及低压侧馈电开关均采用矿用快速开关；其中，矿用快速开关的动作时限及其保护器的动作时限之和小于30ms。

进一步的，临时配电点的高压侧开关保护器的短路保护动作时限为60ms，低压侧馈电开关保护器的短路保护动作时限为0ms。

进一步的，地面变电站馈线保护系统包括馈线开关保护器、馈线短路后备保护器及馈线选择性接地保护器；馈线开关保护器设置在地面变电站的馈线开关内，其中，馈线开关保护器的短路保护定值时限为300ms；馈线短路后备保护器设置在地面变电站的变压器中，其中，馈线短路后备保护器的动作时限最小为0.5s；馈线选择性接地保护器独立组屏设置，馈线选择性接地保护器的测量电压取自地面变电站母线电压互感器，测量电流取自地面变电站的各馈线开关的电流互感器及零序电流互感器。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

本实用新型提供了一种矿井配电网自愈控制系统，通过在地面变电站设置地面变电站馈线保护系统，在每个井下变电所分别设置井下变电所分布式网络保护系统，并在每个井下临时配点处设置临时配电点分布式网络保护系统；保护系统分级设置，避免了短路故障发生时，造成以上一级变电所内开关跳闸，有效避免短路故障可能造成的越级跳闸现象，保证准确快速隔离故障，并及时恢复非故障母线或线路供电，最大限度降低短路故障跳闸的停电影响区域；各个井下变电所及临时配电点采用分布式网络保护系统，避免了对光纤网络的过度依赖，确保了信息快速无时延的传输。

进一步的，井下变电所分布式网络保护系统及临时配电点分布式网络保护系统中通过光纤或工业以太网将各个开关保护器与网络交换机连接，确保了信息快速无时延的传输。

进一步的，井下变电所分布式网络保护系统分井下一级变电所分布式网络保护系统及井下二级变电所分布式网络保护系统设置，井下变电所分布式保护系统的分级设置，实现与井下变电所分级设置相对应，满足矿井井下变电设计及变配电需求。

进一步的，通过将井下一级变电所分布式网络保护系统中的第一井下进线开关保护器、第一井下馈线开关保护器及第一井下联络开关保护器的速断保护动作时限设定值均为220ms；井下二级变电所分布式网络保护系统中的第二井下进线开关保护器、第二井下馈线开关保护器及第二井下联络开关保护器的速断保护动作时限设定值均为140ms，保证了短路故障发生时不会造成上一级变电所内开关跳闸。

进一步的，井下变电所分布式网络保护系统中的各个开关保护器之间的闭锁信号采用GOOSE报文，按GOOSE机制进行发送传递，在进线、母线及馈线发生短路故障时，均能准确识别故障线段，正确隔离故障，不会造成所内非故障线段上级开关越级跳闸，GOOSE机制是IEC61850提供的快速报文通讯机制，支持高速点对点通讯，通讯延迟小于4ms，能够满足保护通讯所需实时性、可靠性及快速性的要求。

进一步的，临时配电点的高压侧开关速断保护动作时限设为60ms，大于矿用快速开关的跳闸时间30ms，在低压侧馈电开关线路侧故障时，馈线开关0ms时限快速动作跳闸，避免了造成移变高压侧开关越级跳闸。

综上，本实用新型所述的一种矿用配电网自愈控制系统，由于地面变电站、井下一、二级变电所设在固定空间且不会经常移动，便于实施光纤或工业以太网通讯网络，而对于更低一级的井下移动配电点，随着作业巷道的变化，其配电设备经常进行搬迁，且工作环境较差，是矿井供电系统故障频发区域；通过分布式智能网络保护、五级级差保护、矿用分界开关的分布智能及就地的矿井配电网混合故障处理模式，动作可靠，避免了短路故障可能造成的越级跳闸现象；按照矿井配电网络分为地面变电所、井下一级变电所、井下二级变电所及临时配电点四级，井下所有开关均采用矿用快速开关，本实用新型将矿用快速开关的保护及机构动作于分闸的时间之和小于30ms；地面变电所内所有馈线开关短路保护动作时限一致为300ms，井下一级变电所内全部开关短路保护动作时限一致为220ms，井下二级变电所内全部开关短路保护动作时限一致为140ms，临时配电点移动变压器保护的高压侧开关短路保护动作时限设为60ms，临时配电点移动变压器的下级馈电开关保护动作时限设为0ms；上下级变电所开关短路保护动作时限级差均小于矿用快速开关的保护及机构动作时限30ms，从而保证了短路故障发生时不会造成上一级变电所内开关跳闸；对于井下一、二级变电所，因为采用了基于GOOSE的保护闭锁机制，在进线、母线及馈线发生短路故障时，均能准确识别故障线段，正确隔离故障，不会造成所内非故障线段上级开关越级跳闸；临时配电点移动变压器保护的高压侧开关速断保护动作时限设为60ms，大于矿用快速开关的跳闸时间30ms，在移动变压器低压侧馈电开关线路侧故障时，馈线开关0ms时限快速动作跳闸，不会造成移变高压侧开关越级跳闸。

附图说明

图1为本实用新型所述的基于GOOSE的分布式网络保护系统；

图2为实施例中的典型矿井配电网络。

具体实施方式

为了使本实用新型所解决的技术问题，技术方案及有益效果更加清楚明白，以下具体实施例，对本实用新型进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如附图1所示，本实用新型提供了一种矿井配电网自愈控制系统，包括地面变电站馈线保护系统、若干井下变电所分布式网络保护系统及若干临时配电点分布式网络保护系统，地面变电站馈线保护系统设置在地面变电站，用于对地面变电站馈线进行短路保护。

地面变电站馈线保护系统包括馈线开关保护器、馈线短路后备保护器及馈线选择性接地保护器；馈线开关保护器设置在地面变电站的馈线开关内，其中，馈线开关保护器的短路保护动作时限为300ms；馈线短路后备保护器设置在地面变电站的变压器中，其中，馈线短路后备保护器的动作时限最小为0.5s；馈线选择性接地保护器独立组屏设置，馈线选择性接地保护器的测量电压取自地面变电站母线电压互感器，测量电流取自地面变电站的各馈线开关的电流互感器及零序电流互感器。

若干井下变电所分布式网络保护系统分别对应设置在若干井下变电所处，每个井下变电所分布式网络保护系统包括两个井下进线开关保护器、若干井下馈线开关保护器、井下联络开关保护器及网络交换机；两个井下进线开关保护器分别设置在井下变电所的进线开关处，若干井下馈线开关保护器分别对应设置在井下变电所的馈线开关中，井下联络开关保护器设置在井下变电所的联络开关中；井下进线开关保护器、井下馈线开关保护器及井下联络开关保护器分别与网络交换机连接。

每个井下变电所分布式网络保护系统还包括井下变电所通讯管理机，网络交换机与通讯管理机独立设置在一个控制箱内；井下进线开关保护器、井下馈线开关保护器及井下联络开关保护器的输出端通过光纤或工业以太网与网络交换机的输入端连接，网络交换机的输出端与井下变电所通讯管理机的输入端连接；井下变电所分布式网络保护系统中的井下进线开关保护器、井下馈线开关保护器及井下联络开关保护器之间的闭锁信号采用GOOSE报文按GOOSE机制进行发送传递。

本实用新型中，以矿井井下分设两级变电所为例，井下变电所分布式网络保护系统包括井下一级变电所分布式网络保护系统及井下二级变电所分布式网络保护系统。

井下一级变电所分布式网络保护系统设置在井下一级变电所，井下一级变电所分布式网络保护系统包括两个第一井下进线开关保护器、若干第一井下馈线开关保护器、第一井下联络开关保护器及第一网络交换机；两个第一井下进线开关保护器分别设置在井下一级变电所的进线开关处，若干第一井下馈线开关保护器分别对应设置在井下一级变电所的馈线开关中，第一井下联络开关保护器设置在井下一级变电所的联络开关中；第一井下进线开关保护器、第一井下馈线开关保护器及第一井下联络开关保护器分别与第一网络交换机连接；

井下二级变电所分布式网络保护系统设置在井下二级变电所，井下二级变电所分布式网络保护系统包括两个第二井下进线开关保护器、若干第二井下馈线开关保护器、第二井下联络开关保护器及第二网络交换机；两个第二井下进线开关保护器分别设置在井下二级变电所的进线开关处，若干第二井下馈线开关保护器分别对应设置在井下二级变电所的馈线开关中，第二井下联络开关保护器设置在井下二级变电所的联络开关中，第二井下进线开关保护器、第二井下馈线开关保护器及第二井下联络开关保护器分别与第二网络交换机连接。

井下一级变电所分布式网络保护系统中的第一井下进线开关保护器、第一井下馈线开关保护器及第一井下联络开关保护器的短路保护动作时限设定值均为220ms；井下二级变电所分布式网络保护系统中的第二井下进线开关保护器、第二井下馈线开关保护器及第二井下联络开关保护器的短路保护动作时限设定值均为140ms。

井下变电所中的进线开关、馈线开关及联络开关均采用矿用快速开关；临时配电点中的高压侧开关及低压侧馈电开关均采用矿用快速开关；其中，矿用快速开关的动作时限及其保护器的短路保护动作时限之和小于30ms。

若干临时配电点分布式网络保护系统分别对应设置在若干井下临时配电点处，每个临时配电点分布式网络保护系统包括高压侧开关保护器、低压侧馈电开关保护器及移变网络交换机；高压侧开关保护器设置在临时配电点的高压侧开关处，低压侧馈电开关保护器设置在临时配电点的低压侧馈电开关处，高压侧开关保护器及低压侧馈电开关保护器均与移变网络交换机连接。

每个临时配电点分布式网络保护系统还包括临时配电点通讯管理机，移变网络交换机与通讯管理机独立设置在一个控制箱内；高压侧开关保护器及低压侧馈电开关保护器的输出端通过光纤或工业以太网与移变网络交换机的输入端连接，移变网络交换机的输出端与临时配电点通讯管理机的输入端连接。临时配电点的高压侧开关保护器的短路保护动作时限为60ms，低压侧馈电开关保护器的短路保护动作时限为0ms。

本实用新型所述的一种矿井配电网自愈控制系统的控制方法，具体为：

将地面变电站所有馈线开关保护器的短路保护定值时限均设为300ms；井下一级变电所分布式网络保护系统中所有保护器的短路保护动作时限设置为220ms，井下二级变电所分布式网络保护系统中所有保护器的短路保护动作时限设置为140ms，临时配电点的高压侧开关保护器的短路保护动作时限为60ms，低压侧馈电开关保护器的短路保护动作时限为0ms；

井下一及二级变电所内，在正常运行方式下，联络开关处于分闸位置；

在井下变电所内任一馈线发生短路故障时，井下进线开关保护器及井下馈线开关保护器同时检测到故障信息，井下馈线开关保护器向所在同一母线段的井下进线开关保护器发送跳闸闭锁指令，对应馈线开关动作跳闸以隔离故障，不会造成进线开关越级跳闸；

在井下一或二级变电所的半段母线故障时，故障母线段上的井下进线开关保护器检测到故障信息，井下进线开关保护器未接收到跳闸闭锁指令，进线开关跳闸以隔离故障，同时，向井下联络开关保护器发送合闸闭锁指令，与其连接的上级井下变电所出线开关，因80ms保护时限级差不会误动作跳闸；

若井下变电所某一进线开关电源侧线路故障，对应的上级变电所的井下馈线开关保护器检测到故障信息，经设定时限保护动作跳闸，故障处线路的进线开关失压分闸，同时，该进线开关所带母线段失压，该母线段所有馈线开关失压分闸；非故障母线或线路的两个进线开关保护器均未向联络开关保护器发送闭锁合闸指令，井下联络开关保护器检测到联络开关两侧的电压出现单侧失压，联络开关启动合闸，恢复失压母线段供电；联络开关合闸后，联络开关保护器向各馈线开关保护器发送合闸指令，相应的刚才失压分闸的所有馈线开关合闸。

本实用新型中，井下一、二级变电所采用分布式网络保护系统，借鉴IEC61850标准中的GOOSE快速传输模型，采用对等通信方案，具有信息传输快速、无时延的优点；各开关保护器与GOOSE网络交换机采用光纤或工业以太网连接，各开关保护器之间的闭锁信号采用GOOSE报文按GOOSE机制进行发送传递。

GOOSE指令规则

1)GOOSE网络存在三种指令：闭锁跳闸、闭锁合闸、合闸指令。

2)所有馈线开关智能保护器在检测到故障信息后向其所在母线段进线开关智能保护器发送闭锁跳闸指令；

3)两个进线开关智能保护器在检测到故障信息且未收到馈线开关智能保护器发送闭锁跳闸指令后，向联络开关智能保护器发送闭锁合闸指令；

4)联络开关合闸后，将其智能保护器切换开关切换至“联络1”或“联络2”位置，检测到故障信息向联络1或联络2的进线开关发送闭锁跳闸指令。

5)所有开关智能保护器未检测到故障信息不发送指令。

每个开关保护器设置有“进线、馈线、联络”三位置切换开关，“联络1”或“联络2”两位置切换开关，开关保护器内设置有闭锁合闸、闭锁跳闸元件，装置内设置有触发元件并能发送闭锁跳闸、合闸指令；切换开关在“馈线”位置时，开关保护器只发送跳闸闭锁指令不接收闭锁跳闸与闭锁合闸指令，切换开关在“进线”位置时接收跳闸闭锁指令与发送合闸闭锁指令，切换开关在“联络”位置时接收跳闸闭锁指令、合闸闭锁指令并发送跳闸闭锁指令、合闸指令。

本实用新型所述的一种矿用配电网自愈控制系统，由于地面变电站、井下一、二级变电所设在固定空间且不会经常移动，便于实施光纤或工业以太网通讯网络，而对于更低一级的井下移动配电点，随着作业巷道的变化，其配电设备经常进行搬迁，且工作环境较差，是矿井供电系统故障频发区域；通过分布式智能网络保护、五级级差保护及矿用分界开关的分布智能及就地的矿井配电网混合故障处理模式，动作可靠，避免了短路故障可能造成的越级跳闸现象。

其中，五级级差保护具体为：

第一级：为了减少短路电流对系统造成的冲击，地面变电站变压器低压侧开关，即10kV母线进线开关的过流保护动作时限或变压器后备过流保护最小仅设置为0.5s，地面变电站馈线开关过流保护定值时限设为300ms，能够确保保护动作选择性。

第二级：井下一级变电所的两个第一井下进线开关保护器、第一井下馈线开关保护器及第一井下联络开关保护器的短路保护动作时限设定值均为220ms；若井下存在多个一级变电所，电源均取自地面变电站的不同母线段，所有一级变电所内所有开关保护器的短路保护均取220ms时限。

第三级：井下二级变电所分布式网络保护系统中的第二井下进线开关保护器、第二井下馈线开关保护器及第二井下联络开关保护器的短路保护动作时限设定值均为140ms；由此可见，井下临时配电点的所有开关的动作时限只能设为60ms以下，且小于时间级差80ms，采用现有保护装置及永磁机构，不能保证下一级配电设备保护有选择性动作；若井下二级变电所由多个变电所采用级联方式，电源均取自井下一级变电所的不同母线段，则级联的变电所内所有开关的短路保护动作时限均取140ms时限。

第四级：临时配电点的高压侧开关保护器的短路保护动作时限为60ms，大于矿用快速分界开关的跳闸时间30ms。

第五级：临时配电点低压侧馈电开关保护器的短路保护动作时限为0ms。

现有的单台井下开关中的永磁机构开关分闸时间与微机保护器动作时限之和均大于90ms，加上测量回路反应时间约10ms，达到100ms。

若井下所有开关保护器采用线路电流斜率快速识别故障信号的快速识别保护，则井下开关的永磁机构开关分闸时间与快速识别保护器动作时限之和均﹤70ms，相比于采用普通微机保护，速断保护动作时限提高20ms以上，更进一步，若井下所有开关均采用涡流驱动机构和快速识别保护器，合计动作时限缩短60ms以上。

本实用新型中，井下3300V，1140V及660V馈电开关采用矿用快速开关，矿用快速开关瞬时快速断开故障电流，隔离故障，其速度远快于上级开关动作速度；矿用快速开关采用故障快速识别技术及涡流驱动机构或磁控机构，矿用快速开关的动作时限及其保护器的动作时限之和小于30ms，其动作时限为涡流驱动或磁控机构分闸时间﹤15ms，快速保护器动作时限﹤10ms，加上测量回路反应时间为5ms；考虑时间冗余及通讯传输等其他影响因素，设各级保护级差为60-80ms。

实施例

如附图2所示，本实施例以典型矿井配电网络为例，其中，A1、B1为地面变电站馈线开关，井下一级变电所与二级变电所及移动变电站配置分布式网络保护，井下开关A2～A9、B2～B9、C1和C2及矿用隔爆移动变电站T1、T2、T3和T4的高压侧开关及低压侧馈电开关A10、B10及B11均采用矿用快速开关。

在井下一级变电所馈线开关A5线路侧发生短路故障时，地面变电站出线开关A1、井下变电所进线开关A2及馈线开关A5检测到故障电流，地面变电站出线开关A1速断保护动作时限300ms，井下变电所进线开关A2及馈线开关A5短路保护动作时限220ms，馈线开关A5向井下变电所进线开关A2发送闭锁跳闸信号，馈线开关A5经220ms跳闸隔离故障，地面变电站出线开关A1及井下变电所进线开关A2均未动作于跳闸，避免了越级跳闸，扩大故障影响范围。

井下二级变电所的所有开关A6～A9、B6～B9及联络开关C2短路保护动作时限设140ms，矿用隔爆移动变电站T1、T2、T3及T4的高压侧开关的短路保护动作时限设为60ms，低压侧馈电开关A10、B10、B11的短路保护动作时限设为0s。

本实用新型所述的一种矿井配电网自愈控制系统，将矿井配电网络分为地面变电站、井下一级变电所、井下二级变电所及临时配电点四级，井下所有开关均采用矿用快速开关，矿用快速开关的保护及机构动作于分闸的时间之和小于30ms；地面变电站内所有馈线开关短路保护动作时限一致为300ms，井下一级变电所内全部开关短路保护动作时限一致为220ms,井下二级变电所内全部开关短路保护动作时限一致为140ms,临时配电点移动变压器保护的高压侧开关短路保护动作时限设为60ms，临时配电点移动变压器的低压馈电开关保护动作时限设为0ms；上下级变电所开关短路保护动作时限级差均小于矿用快速开关的保护及机构动作时限30ms，从而保证了短路故障发生时不会造成上一级变电所内开关跳闸；对于井下一、二级变电所，采用基于GOOSE的保护闭锁机制，在进线、母线及馈线发生短路故障时，均能准确识别故障线段，正确隔离故障，不会造成所内非故障线段上级开关越级跳闸；临时配电点移动变压器保护的高压侧开关速断保护动作时限设为60ms，大于矿用快速开关的跳闸时间30ms，在移动变压器低压侧馈电开关线路侧故障时，馈线开关0ms时限快速动作跳闸，不会造成移变高压侧开关越级跳闸。

井下一级或二级变电所分布式网络保护系统中的各个开关保护器与网络交换机之间采用光纤或工业以太网连接，利用对等通信方案，在同一级变电所内的开关保护器与网络交换机之间通讯传输，不同等级变电站之间不必建立控制通讯网络，从而实现就地分布功能，具有信息传输快速、无时延的优点。

各个开关保护器的闭锁信号采用GOOSE报文按GOOSE机制进行发送传递，GOOSE是IEC61850提供的快速报文通讯机制，支持高速点对点通讯，通讯延迟小于4毫秒，能够满足保护通讯所需实时性、可靠性、快速性的要求。

矿井供电网络可以分为地面变电站、井下一级变电所、井下二级变电所及临时配电点四级，同一变电所或配电点内的所有开关及其保护装置设置在一个整体变配电硐室内，便于建立基于GOOSE闭锁机制的分布式网络保护系统，设置五级级差保护通过定值设置完全可以避免井下配电系统发生短路故障时保护越级跳闸；井下开关采用矿用快速开关，能够瞬时快速断开故障电流，隔离故障，其速度远快于现用开关动作速度；现有永磁机构开关机构动作时限加上保护动作时限在100ms以上，在多级矿井配电网络中，因电缆线路较短，在短路保护整定时，无法从时限上整定避免保护动作越级跳闸，而矿用快速开关及其保护动作时限小于30ms，完全可以从保护整定时限上进行设置避免短路故障时保护越级跳闸，同时，短路时开关切除故障时间越短，短路故障对系统负荷与设备的损伤及系统电压冲击越小，延长了系统所有设备的使用寿命。

上述实施例仅仅是能够实现本实用新型技术方案的实施方式之一，本实用新型所要求保护的范围并不仅仅受本实施例的限制，还包括在本实用新型所公开的技术范围内，任何熟悉本技术领域的技术人员所容易想到的变化、替换及其他实施方式。

Claims (9)

1.一种矿井配电网自愈控制系统，其特征在于，包括地面变电站馈线保护系统、若干井下变电所分布式网络保护系统及若干临时配电点分布式网络保护系统；地面变电站馈线保护系统设置在地面变电站，用于对地面变电站馈线进行短路保护；

若干井下变电所分布式网络保护系统分别对应设置在若干井下变电所处，每个井下变电所分布式网络保护系统包括两个井下进线开关保护器、若干井下馈线开关保护器、井下联络开关保护器及网络交换机；两个井下进线开关保护器分别设置在井下变电所的进线开关处，若干井下馈线开关保护器分别对应设置在井下变电所的馈线开关中；井下联络开关保护器设置在井下变电所的联络开关中；井下进线开关保护器、井下馈线开关保护器及井下联络开关保护器分别与网络交换机连接；

若干临时配电点分布式网络保护系统分别对应设置在若干井下临时配电点处，每个临时配电点分布式网络保护系统包括高压侧开关保护器、低压侧馈电开关保护器及移变网络交换机；高压侧开关保护器设置在临时配电点的高压侧开关处，低压侧馈电开关保护器设置在临时配电点的低压侧馈电开关处，高压侧开关保护器及低压侧馈电开关保护器均与移变网络交换机连接。

2.根据权利要求1所述的一种矿井配电网自愈控制系统，其特征在于，每个井下变电所分布式网络保护系统还包括井下变电所通讯管理机；井下进线开关保护器、井下馈线开关保护器及井下联络开关保护器的输出端分别通过光纤或工业以太网与网络交换机的输入端连接，网络交换机的输出端与井下变电所通讯管理机的输入端连接。

3.根据权利要求1所述的一种矿井配电网自愈控制系统，其特征在于，每个临时配电点分布式网络保护系统还包括临时配电点通讯管理机；高压侧开关保护器及低压侧馈电开关保护器的输出端分别通过光纤或工业以太网与移变网络交换机的输入端连接，移变网络交换机的输出端与临时配电点通讯管理机的输入端连接。

4.根据权利要求1所述的一种矿井配电网自愈控制系统，其特征在于，井下变电所分布式网络保护系统包括井下一级变电所分布式网络保护系统及井下二级变电所分布式网络保护系统；

井下一级变电所分布式网络保护系统设置在井下一级变电所，井下一级变电所分布式网络保护系统包括两个第一井下进线开关保护器、若干第一井下馈线开关保护器、第一井下联络开关保护器及第一网络交换机；两个第一井下进线开关保护器分别设置在井下一级变电所的进线开关处，若干第一井下馈线开关保护器分别对应设置在井下一级变电所的馈线开关中，第一井下联络开关保护器设置在井下一级变电所的联络开关中；第一井下进线开关保护器、第一井下馈线开关保护器及第一井下联络开关保护器分别与第一网络交换机连接；

井下二级变电所分布式网络保护系统设置在井下二级变电所，井下二级变电所分布式网络保护系统包括两个第二井下进线开关保护器、若干第二井下馈线开关保护器、第二井下联络开关保护器及第二网络交换机；两个第二井下进线开关保护器分别设置在井下二级变电所的进线开关处，若干第二井下馈线开关保护器分别对应设置在井下二级变电所的馈线开关中，第二井下联络开关保护器设置在井下二级变电所的联络开关中，第二井下进线开关保护器、第二井下馈线开关保护器及第二井下联络开关保护器分别与第二网络交换机连接。

5.根据权利要求4所述的一种矿井配电网自愈控制系统，其特征在于，井下一级变电所分布式网络保护系统中的第一井下进线开关保护器、第一井下馈线开关保护器及第一井下联络开关保护器的短路保护动作时限设定值均为220ms；

井下二级变电所分布式网络保护系统中的第二井下进线开关保护器、第二井下馈线开关保护器及第二井下联络开关保护器的短路保护动作时限设定值均为140ms。

6.根据权利要求1所述的一种矿井配电网自愈控制系统，其特征在于，井下变电所分布式网络保护系统中的井下进线开关保护器、井下馈线开关保护器及井下联络开关保护器之间的闭锁信号采用GOOSE报文，按GOOSE机制进行发送传递。

7.根据权利要求1所述的一种矿井配电网自愈控制系统，其特征在于，井下变电所分布式网络保护系统中的进线开关、馈线开关及联络开关均采用矿用快速开关；临时配电点中的高压侧开关及低压侧馈电开关均采用矿用快速开关；其中，矿用快速开关的动作时限及其保护器的动作时限之和小于30ms。

8.根据权利要求1所述的一种矿井配电网自愈控制系统，其特征在于，临时配电点的高压侧开关保护器的短路保护动作时限为60ms，低压侧馈电开关保护器的短路保护动作时限为0ms。

9.根据权利要求1所述的一种矿井配电网自愈控制系统，其特征在于，地面变电站馈线保护系统包括馈线开关保护器、馈线短路后备保护器及馈线选择性接地保护器；馈线开关保护器设置在地面变电站的馈线开关内，其中，馈线开关保护器的短路保护定值时限为300ms；馈线短路后备保护器设置在地面变电站的变压器中，其中，馈线短路后备保护器的动作时限最小为0.5s；馈线选择性接地保护器独立组屏设置，馈线选择性接地保护器的测量电压取自地面变电站母线电压互感器，测量电流取自地面变电站的各馈线开关的电流互感器及零序电流互感器。

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