煤礦6kV電網防越級跳閘原因和解決方案

1、煤礦6kv電網防越級跳閘原因和解決方案摘要：本文分析了煤礦6kv電網保護系統(tǒng)存在的越級跳 閘問題，提出基于ieee1588精確時間同步技術的系統(tǒng)設計 方案。在煤炭行業(yè)引入繼電保護測試儀對6kv電網保護系統(tǒng) 進行第三方認證和檢定，充分保證了就地保護單元具備合格 的保護性能指標。就地保護單元同步采樣，集中保護測控單 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.關鍵詞：煤礦；越級跳閘；ieee 1588網絡時間同步；高爆開關key words： coal mine； leapfrog tripping； ieee 1588 network time synchronization； high explosive switch 中圖分類號：tm7

4、11文獻標識碼：a文章編號： 1006-4311 (2014) 11-0057-020引言在礦井供電系統(tǒng)中，經常由于開關誤動和拒動，造成大 面積停電。處理事故時，由于缺乏對電網狀態(tài)的全面監(jiān)測監(jiān) 控，事故發(fā)生的地點和原因不詳，很容易造成供電的二次事 故。目前基于ieee1588網絡高精度同步技術的保護系統(tǒng)在 電力行業(yè)已經大規(guī)模應用，但在煤礦供電安全應用幾乎為 零。本文將該技術創(chuàng)新應用于煤礦電網，對井下供電系統(tǒng)運 行狀態(tài)、故障診斷以及停送電操作實現(xiàn)綜合自動化管理，為 礦井實現(xiàn)高產高效奠定了基礎。1礦井6kv電網越級跳閘原因分析礦井電網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開關站跳閘， 從而使井下大面積停電，屬于嚴重的供電事故。由于故障地 點不明，查找和排除往往要花費1-2天的時間，延誤時間、 嚴重影響安全生產。發(fā)生越級跳閘事故主要原因如下： 井下高爆開關綜合保護器性能沒有保證。井下高爆開 關的綜合保護器是井下6kv供電線路的末端保護裝置，生產 廠家很多，技術水平參差不齊，售價一般在兩千到三千元之 間的保護器質量很難保證。 高爆開關綜合保護器的監(jiān)測機構技術水平落后，無法 對保護器性能參數(shù)進行有效的檢測和監(jiān)督。據(jù)調查，目前為 止煤炭系統(tǒng)指定保護器檢定機構使用的檢測手段依然停留 在90年代的技術水平。以保護器跳閘時間檢測為例，相關 檢測機構使用

6、的仍然是90年代流行的電子定時器，定時器 本身的誤差沒法保證。檢測平臺也是自行設計制造的試驗 臺，平臺本身的性能指標尚且沒有相關第三方機構進行認證 和檢測，無法進行保護器各項指標的量值傳遞和量值溯源。 目前的狀況仍然是指定檢測機構“一家說了算”的格局。建 議引入專業(yè)的繼電保護器檢定裝置：繼電保護測試儀，并對 繼電保護測試儀性能指標進行量值溯源。 目前煤礦電網是通過保護器的逐級延時整定來躲避 越級跳閘，極不可靠。由于保護器性能不一而且性能參數(shù)無 法保證，導致延時整定極不準確，所以保護器不具備可靠的 聯(lián)動性能。一旦發(fā)生故障，6kv電網的多個保護器都進行動 作，從而導致整個供電網絡崩潰。 煤炭行業(yè)保

7、護器檢定標準只適合直流式保護器，未對 交流采樣保護器性能作出相關規(guī)定。目前煤炭行業(yè)保護器執(zhí) 行標準仍然是兀6314-92礦用隔爆型檢漏繼電器，此標 準由機械電子工業(yè)部92年批準，93年執(zhí)行，標準制定時是 根據(jù)基于直流電阻保護原理的保護器制定的，但是相關檢測 機構卻對現(xiàn)有交流采樣保護器也執(zhí)行同樣的標準。因而對于 現(xiàn)有保護器監(jiān)管力度大打折扣，保護器準入門檻太低。2防越級跳閘解決方案及關鍵技術基于ieee1588網絡高精度同步技術的保護系統(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）即智能保護裝置、通信系統(tǒng)和地面調度的監(jiān)測系 統(tǒng)組成。各pmu通過網絡從各自的主時鐘得到

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

9、護。2. 2防止越級跳閘的關鍵技術2. 2. 1 ieee1588精確網絡時間同步 基于ieee1588網絡 高精度同步技術是網絡多點對時、多時鐘對時的方案，當一 路信號失效時，不影響網絡同步授時精度，且不依賴于gps 授時，高精度穩(wěn)定的本地時鐘也可作為源時鐘。要達到實時精確測量之目的，一是要在統(tǒng)一時間基準下 進行同步測量，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。精確網絡時間同步需要通過以太網實現(xiàn)，所以使用 1000m光纖以太網，光纖以太網速度快，傳輸延時微小；網

10、 絡中交換機具備透傳時鐘功能即交換機和普通時鐘之間可 以互相計算路徑延遲和駐留時間，完全消除網絡延時的影 響。綜上所述，每個環(huán)節(jié)的傳輸轉換延時之和在1?滋s以 內。2. 2. 2 ieee1588的集散式礦井電網保護系統(tǒng)的應用方案 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，采用高速光纖網絡將采樣的數(shù)據(jù)上傳至位于地 面開閉所或變電站的集成保護測控裝置。基于全站數(shù)據(jù)共享 的保護裝置按如下原則配置保護和自動裝置：在各變電所之間的聯(lián)絡線配置雙側線路差動保護、三 端線路差動保護；在各變電所母線配置母線差動保護；在負 荷線路配置保護線路全長的過流速斷保護，由于以上速凍保 護完全覆

11、蓋了整個配電系統(tǒng)且均有明確的動作區(qū)，配電系統(tǒng) 任一處故障時保護均能按最小停電原則立即動作因此完全 解決了越級跳閘問題。在各線路配置基本線路保護：方向 過流保護，低壓保護，過壓保護，過負荷告警，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。為 每個井下變電所配置備用自投軟件模塊，實現(xiàn)變電站進線備 自投。為每條線路配置故障定位和測距模塊，故障時測距 誤差小于2. 5%,保護動作時能發(fā)故障定位報文，方便工作人 員查找故障點。3結語本方案實現(xiàn)了保護盒測控系統(tǒng)的全數(shù)字化，保護配置靈 活，充分發(fā)揮了 ieee1588系統(tǒng)的優(yōu)點，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。參考文獻：1 喬淑云，李德臣礦井高壓電網防越級跳閘保護系統(tǒng) 設計j徐州工程學院學報(自然科學版)，2011 (04).2 肖立強，王曄，閆葉俊煤礦井下高壓電網越級跳閘 的原因及防治措施j.煤礦現(xiàn)代化，2010 (3).3 付國新，戴超金