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1、谈煤矿供电系统防越级跳闸技术摘要：煤矿供电系统线路长、运行方式多变，在整定过流速断爱护时无法满足选择性要求，容易出现越级跳闸造成停电范围扩大。为了防止越级跳闸，研究了一种先进的微机集成光纤爱护系统，该系统由智能光纤爱护装置和智能光纤控制效劳器组网构成。在分析煤矿供电网络及其越级跳闸现象的根底上，介绍了和的硬件设计计划。关键词：越级跳闸；煤矿；供电系统引言在煤矿供电网络中，馈电开关可能由于某些情况误动作跳开，分馈电开关动作跳开可能造成某工作面范围所有用电设备停用，影响煤炭生产，如果出现越级跳闸将导致停电范围扩大，引发电气设备损坏甚至人员伤亡事故。煤矿井下防越级跳闸技术一直是国内外技术人员研究的热
2、点，最初我国有局部煤矿采用电信号逻辑闭锁方式和分站集中控制方式，这两种方式分别存在实用性差以及控制主机要求高等问题。随着相关技术的开展，有专家提出一种基于纵联差动爱护原理的防越级跳闸计划，目前光纤纵差爱护是地面电网应用广泛的线路爱护技术，但其应用于矿井供电网络时存在爱护区域单一、本钱高的问题。本文针对防越级跳闸技术中的通信问题，设计了一种专用的通信控制器，实现了基于广域测量技术的现场智能设备越级跳闸的速断爱护。煤矿供电网络及越级跳闸分析煤矿供电网络某煤矿井下供电网络接线图如图所示，矿井供电系统采用电压等级，中性点不接地方式运行，地面变电站的母线和母线分别引出，经高压电缆穿过井筒作为井下中央变电
3、所进线电源，井下中央变电所也是分段结构，分别向个采区变电所供电，然后出线至工作面负荷。按照不同等级变电所简化网络，可以得到简化示意图如图所示。正常情况下每个分段线路都配置有速断爱护，即在本线路范围内如果发生短路故障，那么希望离短路点最近的开关爱护动作跳闸，示例点或点短路时希望跳闸，点短路时希望跳闸，实际情况点和点短路的短路电流对于爱护装置来说是无法辨别的，因此点短路故障发生时就会出现跳而非跳的越级跳闸现象。越级跳闸的原因煤矿供电环境相比地面恶劣，空气潮湿，地质情况多变，因此供电电缆容易发生绝缘损坏造成短路，当短路点接近开关两侧时就会发生越级跳闸。总体而言，越级跳闸的原因是由电网的特性和结构决定
4、的，短路电流越大、供电线路越长，在爱护计划不完善的情况下越容易发生越级跳闸，井下电网的运行方式千差万别，为了满足灵敏度要求，爱护整定值会比正常线路选取更低，速断爱护无法体现选择性时就出现了越级跳闸。防越级跳闸系统总体设计煤矿智能变电站的结构分为三层：上层为设备控制、数据通信和人机交互的站控层；中间层为现场设备连接和数据监控的间隔层；底层为与一次设备连接、数据采集和爱护的过程层。本系统设计了智能光纤爱护装置和智能光纤爱护效劳器，智能爱护装置采用分布式安装在井下各供电支路，实时采集数据并发送给合并单元，进而通过光纤网络发送给上一级智能爱护装置，光纤效劳器的作用是对光纤信号进行接收、汇总和上传。智能
5、光纤爱护装置智能光纤爱护装置采用了三核心硬件架构：信号灯、显示屏和键盘等显示控制模块采用控制器；、采集的电流电压数据信号、数字量输出模块、通信模块采用控制器；数字量输入模块和光纤传输模块采用控制器。防越级跳闸爱护装置总体设计原理如图所示。智能光纤效劳器智能光纤效劳器的核心控制器为，每个控制器具有路端口，通过芯片与光纤收发器连接。前路端口的设计逻辑相同，每路端口发送和接收的数据信息为除本路信息以外的其他路信息。第路端口发送和接收的数据信息为所有路信息的总和。这种设计的好处是适合运行方式多变的煤矿供电系统，当运行方式发生变化时，只需要根据相应的运行方式改变光纤连接即可。图为智能光纤效劳器硬件设计原
6、理图。矿井变电所设备组网爱护组网计划整套防越级爱护系统由智能光纤爱护装置和智能光纤效劳器组成光纤信号闭锁系统，应用时需要按照高低级系统或多级系统的要求进行组网。如果是高低级系统，只需在馈线开关和进线开关处罚别装设一台，由下级线路爱护向上级线路爱护发送光纤闭锁信号，实现防越级跳闸功能，高低级防越级跳闸组网计划如图所示。如果是多进线、多分段的供电方式可变的多级系统，需要在所有馈线开关配置，在所有进线开关、母线和分段开关配置，形成多点集中、闭锁信号统一发送的防越级跳闸组网方式，如图所示。不同供电系统组网案例井下各变电所组网情况根据各自接线方式的不同分别设计，主要有煤机头变电所、煤盘区变电所和机头变电
7、所。煤机头变电所组网计划图为煤机头变电所组网计划。如图所示，进线柜内，的光口接收的光口接收有两对接收和发送光口，分别对应和的发送光口；段母线的号柜、号柜、号柜、号柜、号柜、号柜，段母线的号柜、号柜、号柜内向上级馈电线路发送闭锁信号；除此以外，柜、柜内装置还要分别接收下级线路的光纤闭锁信号。煤盘区变电所组网计划图为煤盘区变电所组网计划。图中，煤盘区变电所共有两条进线柜、柜，一个分段柜，条馈线，其中条运行。配置：每个开关柜上配置一台，共计台；配置：分段两侧母线上都配置台，共计台。机头变电所组网计划图为机头变电所组网计划。图中，该变电所共有两条进线，分别是柜、柜，一个分段柜，条馈线。每个开关柜上配置
8、一台，共计台；因段母线上接的馈线数量和分段数量的总数超过个，所以要用两台，其中一台备用。段母线上配置一台。软件设计本系统的软件设计采用模块化设计语言，分别设计了控制器主程序、光纤传输信号子程序、判断故障闭锁信号发出子程序、速断爱护子程序、效劳器主程序。图为效劳器主程序流程图。结束语针对煤矿井下变电所数量多，组成的多级供电网络爱护整定困难，馈电开关的爱护选择性不强造成的越级跳闸问题，研究了一种基于智能光纤爱护装置和智能光纤效劳器的防越级微机集成爱护系统，本系统的应用能够提高煤矿供电系统爱护装置的选择性，避免越级跳闸造成事故扩大，对于煤矿供电系统的平安性和可靠性具有重要意义。参考文献：王倩煤矿供电防短路越级跳闸系统优化设计机械管理开发，：付炅煤矿供电系统越级跳闸问题研究采矿技术，：荣翔煤矿供电防越级跳闸常用计划探究能源与节能，：王勇煤矿供电系统防越级跳闸爱护装置的设计与研究机械项目与自动化，：赵丽康浅析煤矿井下供电系统防越级跳闸计划当代化工研究，：任锦华煤矿供电系统防越级跳闸技术的应用分析当代化工研究，：时进基于纵联差动爱护原理的供电系统防越级跳闸研究能源与节能，：王亮亮矿井供电防越级跳闸监控系统研究机电项目技术，：焦向宁煤矿井下供电监控及防越级跳闸系统设计水力采煤与管道运输，：，
