煤礦6kV電網(wǎng)防越級跳閘原因和解決方案

1、煤礦6kv電網(wǎng)防越級跳閘原因和解決方案摘要：本文分析了煤礦6kv電網(wǎng)保護(hù)系統(tǒng)存在的越級跳 閘問題，提出基于ieee1588精確時(shí)間同步技術(shù)的系統(tǒng)設(shè)計(jì) 方案。在煤炭行業(yè)引入繼電保護(hù)測試儀對6kv電網(wǎng)保護(hù)系統(tǒng) 進(jìn)行第三方認(rèn)證和檢定，充分保證了就地保護(hù)單元具備合格 的保護(hù)性能指標(biāo)。就地保護(hù)單元同步采樣，集中保護(hù)測控單 元，集中判斷的策略解決了越級跳閘的問題。abstract： this paper analyzes the anti-leapfrog tripping problem in 6kv power grid protection systems, proposes system desi

2、gn based on ieee1588 precision time synchronization technology. intruding relay tester in the coal mine industry to carry on third-party certification and verification of 6kv power grid protection systems fully guarantee the situ protection unit has qualified protection performance indicators the si

3、tu protection unit synchronous sampling , centralized protection control unit and centralized determiningstrategies solve the anti-leapfrogtripping problem.關(guān)鍵詞：煤礦；越級跳閘；ieee 1588網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步；高爆開關(guān)key words： coal mine； leapfrog tripping； ieee 1588 network time synchronization； high explosive switch 中圖分類號：tm7

4、11文獻(xiàn)標(biāo)識碼：a文章編號： 1006-4311 (2014) 11-0057-020引言在礦井供電系統(tǒng)中，經(jīng)常由于開關(guān)誤動(dòng)和拒動(dòng)，造成大 面積停電。處理事故時(shí)，由于缺乏對電網(wǎng)狀態(tài)的全面監(jiān)測監(jiān) 控，事故發(fā)生的地點(diǎn)和原因不詳，很容易造成供電的二次事 故。目前基于ieee1588網(wǎng)絡(luò)高精度同步技術(shù)的保護(hù)系統(tǒng)在 電力行業(yè)已經(jīng)大規(guī)模應(yīng)用，但在煤礦供電安全應(yīng)用幾乎為 零。本文將該技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用于煤礦電網(wǎng)，對井下供電系統(tǒng)運(yùn) 行狀態(tài)、故障診斷以及停送電操作實(shí)現(xiàn)綜合自動(dòng)化管理，為 礦井實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效奠定了基礎(chǔ)。1礦井6kv電網(wǎng)越級跳閘原因分析礦井電網(wǎng)存在的越級跳閘問題主要是由于井下某一條 6kv線路發(fā)生單相接地或

5、者短路而造成井上6kv開關(guān)站跳閘， 從而使井下大面積停電，屬于嚴(yán)重的供電事故。由于故障地 點(diǎn)不明，查找和排除往往要花費(fèi)1-2天的時(shí)間，延誤時(shí)間、 嚴(yán)重影響安全生產(chǎn)。發(fā)生越級跳閘事故主要原因如下： 井下高爆開關(guān)綜合保護(hù)器性能沒有保證。井下高爆開 關(guān)的綜合保護(hù)器是井下6kv供電線路的末端保護(hù)裝置，生產(chǎn) 廠家很多，技術(shù)水平參差不齊，售價(jià)一般在兩千到三千元之 間的保護(hù)器質(zhì)量很難保證。 高爆開關(guān)綜合保護(hù)器的監(jiān)測機(jī)構(gòu)技術(shù)水平落后，無法 對保護(hù)器性能參數(shù)進(jìn)行有效的檢測和監(jiān)督。據(jù)調(diào)查，目前為 止煤炭系統(tǒng)指定保護(hù)器檢定機(jī)構(gòu)使用的檢測手段依然停留 在90年代的技術(shù)水平。以保護(hù)器跳閘時(shí)間檢測為例，相關(guān) 檢測機(jī)構(gòu)使用

6、的仍然是90年代流行的電子定時(shí)器，定時(shí)器 本身的誤差沒法保證。檢測平臺也是自行設(shè)計(jì)制造的試驗(yàn) 臺，平臺本身的性能指標(biāo)尚且沒有相關(guān)第三方機(jī)構(gòu)進(jìn)行認(rèn)證 和檢測，無法進(jìn)行保護(hù)器各項(xiàng)指標(biāo)的量值傳遞和量值溯源。 目前的狀況仍然是指定檢測機(jī)構(gòu)“一家說了算”的格局。建 議引入專業(yè)的繼電保護(hù)器檢定裝置：繼電保護(hù)測試儀，并對 繼電保護(hù)測試儀性能指標(biāo)進(jìn)行量值溯源。 目前煤礦電網(wǎng)是通過保護(hù)器的逐級延時(shí)整定來躲避 越級跳閘，極不可靠。由于保護(hù)器性能不一而且性能參數(shù)無 法保證，導(dǎo)致延時(shí)整定極不準(zhǔn)確，所以保護(hù)器不具備可靠的 聯(lián)動(dòng)性能。一旦發(fā)生故障，6kv電網(wǎng)的多個(gè)保護(hù)器都進(jìn)行動(dòng) 作，從而導(dǎo)致整個(gè)供電網(wǎng)絡(luò)崩潰。 煤炭行業(yè)保

7、護(hù)器檢定標(biāo)準(zhǔn)只適合直流式保護(hù)器，未對 交流采樣保護(hù)器性能作出相關(guān)規(guī)定。目前煤炭行業(yè)保護(hù)器執(zhí) 行標(biāo)準(zhǔn)仍然是兀6314-92礦用隔爆型檢漏繼電器，此標(biāo) 準(zhǔn)由機(jī)械電子工業(yè)部92年批準(zhǔn)，93年執(zhí)行，標(biāo)準(zhǔn)制定時(shí)是 根據(jù)基于直流電阻保護(hù)原理的保護(hù)器制定的，但是相關(guān)檢測 機(jī)構(gòu)卻對現(xiàn)有交流采樣保護(hù)器也執(zhí)行同樣的標(biāo)準(zhǔn)。因而對于 現(xiàn)有保護(hù)器監(jiān)管力度大打折扣，保護(hù)器準(zhǔn)入門檻太低。2防越級跳閘解決方案及關(guān)鍵技術(shù)基于ieee1588網(wǎng)絡(luò)高精度同步技術(shù)的保護(hù)系統(tǒng)主要由 采區(qū)變電所、采煤工作面和井下中央變電所端的pmu （相量 測量單元）即智能保護(hù)裝置、通信系統(tǒng)和地面調(diào)度的監(jiān)測系 統(tǒng)組成。各pmu通過網(wǎng)絡(luò)從各自的主時(shí)鐘得到

8、高精度時(shí)鐘， 各pmu的測量結(jié)果除按需要在本地進(jìn)行適當(dāng)?shù)娘@示和記錄 外，必要信息還需要通過專用髙速以太網(wǎng)送到測控分站，并 通過光纖送到地面調(diào)度系統(tǒng)進(jìn)行集中處理。2. 1防越級跳閘系統(tǒng)解決方案 所有就地安裝的保護(hù)單元（合并單元）具備一致的跳 閘性能，相關(guān)保護(hù)器性能指標(biāo)經(jīng)過第三方檢定。 所有就地安裝的保護(hù)單元具備基于ieee1588的精確 網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步功能，所有保護(hù)單元對各條6kv出線進(jìn)行同步 采樣，采樣數(shù)據(jù)統(tǒng)一通過光纖上傳到集成保護(hù)測控裝置（相 當(dāng)于測控分站）進(jìn)行全局判斷并統(tǒng)一發(fā)出跳閘指令。這是防 止越級跳閘的關(guān)鍵技術(shù)。 在網(wǎng)絡(luò)中斷情況下，就地保護(hù)單元仍然具備完善的保護(hù)功能，對故障進(jìn)行無延時(shí)的保

9、護(hù)。2. 2防止越級跳閘的關(guān)鍵技術(shù)2. 2. 1 ieee1588精確網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步 基于ieee1588網(wǎng)絡(luò) 高精度同步技術(shù)是網(wǎng)絡(luò)多點(diǎn)對時(shí)、多時(shí)鐘對時(shí)的方案，當(dāng)一 路信號失效時(shí)，不影響網(wǎng)絡(luò)同步授時(shí)精度，且不依賴于gps 授時(shí)，高精度穩(wěn)定的本地時(shí)鐘也可作為源時(shí)鐘。要達(dá)到實(shí)時(shí)精確測量之目的，一是要在統(tǒng)一時(shí)間基準(zhǔn)下 進(jìn)行同步測量，二是要有足夠的精度。對于50hz的工頻量 而言，ims的同步誤差即可產(chǎn)生18°的相位誤差；要保證相 位誤差為1° ,就必須要求同步精度不超過55?滋s。精確網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步需要通過以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)，所以使用 1000m光纖以太網(wǎng)，光纖以太網(wǎng)速度快，傳輸延時(shí)微??；網(wǎng)

10、 絡(luò)中交換機(jī)具備透傳時(shí)鐘功能即交換機(jī)和普通時(shí)鐘之間可 以互相計(jì)算路徑延遲和駐留時(shí)間，完全消除網(wǎng)絡(luò)延時(shí)的影 響。綜上所述，每個(gè)環(huán)節(jié)的傳輸轉(zhuǎn)換延時(shí)之和在1?滋s以 內(nèi)。2. 2. 2 ieee1588的集散式礦井電網(wǎng)保護(hù)系統(tǒng)的應(yīng)用方案 在井下配電系統(tǒng)和可能出現(xiàn)越級跳閘的地面6kv線路安裝智 能測控終端，采用高速光纖網(wǎng)絡(luò)將采樣的數(shù)據(jù)上傳至位于地 面開閉所或變電站的集成保護(hù)測控裝置?；谌緮?shù)據(jù)共享 的保護(hù)裝置按如下原則配置保護(hù)和自動(dòng)裝置：在各變電所之間的聯(lián)絡(luò)線配置雙側(cè)線路差動(dòng)保護(hù)、三 端線路差動(dòng)保護(hù)；在各變電所母線配置母線差動(dòng)保護(hù)；在負(fù) 荷線路配置保護(hù)線路全長的過流速斷保護(hù)，由于以上速凍保 護(hù)完全覆

11、蓋了整個(gè)配電系統(tǒng)且均有明確的動(dòng)作區(qū)，配電系統(tǒng) 任一處故障時(shí)保護(hù)均能按最小停電原則立即動(dòng)作因此完全 解決了越級跳閘問題。在各線路配置基本線路保護(hù)：方向 過流保護(hù)，低壓保護(hù)，過壓保護(hù)，過負(fù)荷告警，pt斷線告警, ct斷線告警。配置基于全系統(tǒng)零序電流的漏電保護(hù)。為 每個(gè)井下變電所配置備用自投軟件模塊，實(shí)現(xiàn)變電站進(jìn)線備 自投。為每條線路配置故障定位和測距模塊，故障時(shí)測距 誤差小于2. 5%,保護(hù)動(dòng)作時(shí)能發(fā)故障定位報(bào)文，方便工作人 員查找故障點(diǎn)。3結(jié)語本方案實(shí)現(xiàn)了保護(hù)盒測控系統(tǒng)的全數(shù)字化，保護(hù)配置靈 活，充分發(fā)揮了 ieee1588系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，徹底解決了越級跳 閘的問題，并且提供基于全系統(tǒng)零序電流的漏電保護(hù)功能。 該系統(tǒng)的使用將有利的保證了井下供電的安全，減少事故跳 閘次數(shù)，防止越級跳閘造成井下大面積停電。解決煤礦供電 系統(tǒng)廣泛存在的越級跳閘問題，提高供電系統(tǒng)的供電可靠 性，保證礦井安全生產(chǎn)。參考文獻(xiàn)：1 喬淑云，李德臣礦井高壓電網(wǎng)防越級跳閘保護(hù)系統(tǒng) 設(shè)計(jì)j徐州工程學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2011 (04).2 肖立強(qiáng)，王曄，閆葉俊煤礦井下高壓電網(wǎng)越級跳閘 的原因及防治措施j.煤礦現(xiàn)代化，2010 (3).3 付國新，戴超金