機電隊防越級跳閘立項任務書

1、山西新元煤炭有限責任公司科研開發(fā)項目立項任務書項目名稱： 井下高壓防越級跳閘系統(tǒng)的應用 承擔單位： 山西新元煤炭有限責任公司 目錄一、項目的背景和意義;二、國內(nèi)外研究開發(fā)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(包括知識產(chǎn)權狀況); 三、承擔單位的技術優(yōu)勢和條件;四、項目目標、研究內(nèi)容和關鍵技術;五、技術路線方案、課題分解;六、經(jīng)費的預算;七、年度進度和目標;八、預期成果(包括經(jīng)濟效益);九、項目負責人的技術水平和組織管理能力介紹;一、立項的背景和意義新元礦供電系統(tǒng)采用中性點經(jīng)消弧線圈裝置接地后向井下供電，以限制單相接地電容電流，并普遍存在以下特點：線路短、變電所自動化程度低、多級變電所級聯(lián)導致拓撲結構復雜。因此導致過

2、流保護整定困難，也不能通過增加多個時間級差來保證保護的選擇性。在發(fā)生兩相短路、三相短路故障、單相接地時出現(xiàn)越級跳閘的情況。越級跳閘導致大面積停電、停風，嚴重時引起井下瓦斯積聚，威脅礦井和礦工人身的安全。因此，必須通過技術研發(fā)，采用新技術解決煤礦供電系統(tǒng)中存在的越級跳閘問題，以提高供電系統(tǒng)的安全可靠性，確保礦井生產(chǎn)和人生安全。本項目應用最新的全站數(shù)據(jù)共享的數(shù)字化變電站技術，通過使用高速大容量的最新處理技術及高精度同步時鐘的專利技術及基于全站零序電流的漏電保護模塊，來解決煤礦供電系統(tǒng)廣泛存在越級跳閘的問題，提高煤礦供電系統(tǒng)的供電可靠性。二、國內(nèi)外研究開發(fā)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(包括知識產(chǎn)權狀況)目前，隨著

3、電子技術的發(fā)展，通信技術和電子技術越來越多的應用于變電站內(nèi)，數(shù)字化的智能裝置也逐步增加，數(shù)字化變電站系統(tǒng)已經(jīng)成為變電站的重要組成部分。目前國外已經(jīng)有數(shù)百套數(shù)字化變電站系統(tǒng)投運，國內(nèi)有好幾家公司在這方面的研發(fā)已取得成果，并且有幾十套數(shù)字化變電站系統(tǒng)投入運行。本項目基于全站數(shù)據(jù)共享的數(shù)字變電站系統(tǒng)及光纖縱差保護（包括母線差動、線路縱差）,應用到新元礦井下供電系統(tǒng)網(wǎng)絡中，來開發(fā)研究解決存在多年的因受零時限保護配合限制而造成越級跳閘問題。三、承擔單位的技術優(yōu)勢和條件現(xiàn)有的基于數(shù)字化變電站的差動保護技術基礎完全可滿足對地面電力系統(tǒng)的需求并且原理先進、科技含量高，地面現(xiàn)場的實際使用效果也證實了它的優(yōu)點，但

4、要引入礦井（包括地面和井下）仍需進行技術攻關和論證；為配合井下數(shù)字化變電所安裝，現(xiàn)用的高壓防爆開關已不能滿足需要，必須進行改造；地面變電所現(xiàn)有的電氣設備不能完全適應數(shù)字化供電系統(tǒng)建設要求，必須增加必要的設施和設備。由于全站數(shù)據(jù)共享，保護的對像由原來單一的線路、變壓器、母線上升到基于全站的高度，方便的實現(xiàn)線路縱差、母線差動保護，且不增加硬件投資。通過配置差動保護作為線路和母線的主保護能解決煤礦供電系統(tǒng)廣泛存在的因短路等原因引起的越級跳閘的問題。保護軟件模塊化，能根據(jù)現(xiàn)場要求靈活配置所需的保護和測控模塊，實現(xiàn)相應的保護和測控功能。雙重化的保護配置，提高了保護的可靠性，大大減小了由于保護裝置故障導致

5、的保護拒動的可能性。 就地安裝礦用智能保護器實現(xiàn)模擬量、開入量的數(shù)字化，通過光纖上送至保護裝置，取消了傳統(tǒng)系統(tǒng)的二次電纜，解決了二次電纜容易受到電磁干擾的問題，大大提高了系統(tǒng)的安全可靠性，且光纖價格低廉，重量輕，施工方便，系統(tǒng)總費用低，節(jié)約了用戶投資。四、項目目標、研究內(nèi)容和關鍵技術消除煤礦供電系統(tǒng)越級跳閘事故，達到煤礦供電系統(tǒng)可以安全、穩(wěn)定運行，礦井生產(chǎn)可以有序進行的目的。試驗內(nèi)容：1、防越級跳閘試驗；2、漏電保護試驗；技術關鍵：1、對井下高壓防爆高開按光纖保護要求進行改造，增加專用光纖熔接腔，并在改造后重新進行防爆性能鑒定；2、基于嵌入式實時操作系統(tǒng)，高可靠性和良好實時性的保護軟件系統(tǒng)（含

6、適用于煤礦井下動力電纜的光纖縱差保護軟件）。3、基于超大規(guī)模FPGA和多DSP內(nèi)核并行處理技術，實現(xiàn)全系統(tǒng)保護和測控功能的保護主機。4、高電磁兼容性能，能在電磁干擾嚴重的井下高開柜內(nèi)安全、穩(wěn)定工作的礦用智能保護器。5、基于高速點對點光纖數(shù)字通信網(wǎng)絡技術，滿足防爆要求的低功耗礦用隔爆型光傳輸接口。6、實現(xiàn)了基于“海量”存儲技術的全系統(tǒng)故障錄波功能。7、高精度同步采樣技術。技術經(jīng)濟指標：防越級跳閘裝置的使用保障了新元礦供電系統(tǒng)的安全可靠性，減少了因短路、小電流漏電導致的大面積停電、停風，為新元礦生產(chǎn)規(guī)模的擴展提供了一個很好的保障。五、技術路線方案、課題分解系統(tǒng)由過程層、間隔層、站控層3 個層次構成

7、。過程層與一次設備緊密相連，完成數(shù)據(jù)采集及執(zhí)行操作、數(shù)據(jù)傳遞；間隔層實現(xiàn)變電站內(nèi)設備的保護與控制，并實現(xiàn)相關的控制閉鎖和間隔級信息的人機交互功能；站控層完成對站內(nèi)間隔層設備、一次設備的控制及與遠方控制中心、工程師站及人機界面通信的功能。系統(tǒng)結構圖如圖1:高速光纖網(wǎng)絡將采樣的數(shù)據(jù)上送至位于地面變電站的集中式保護主機，基于全站數(shù)據(jù)共享的保護主機按如下原則配置保護和自動裝置, 保護配置示意圖如圖2： 1、在個變電所之間的聯(lián)絡線配置雙側線路差動保護；在各變電所母線配置母線差動保護；在負荷線路配置過流速斷保護，由于以上速動保護完全覆蓋了整個配電系統(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

8、電原則立即動作，因此解決了越級跳閘問題。 2、在各條線路配置基本的線路保護：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，電纜絕緣監(jiān)視等。3、配置基于全系統(tǒng)零序電流的漏電保護，杜絕由于判斷錯誤導致的越級跳閘。4、礦用智能保護器具有就地保護功能，當?shù)V用智能保護器和保護主機的通訊完全中斷時能提供完整的就地保護。5、基于全站的，每周波256點的故障錄波，提供相對傳統(tǒng)微機保護更全面的故障信息，能進行更加全面的故障分析。六、經(jīng)費的預算1、預算材料或設備名稱規(guī)格及型號單位數(shù)量單價（萬元）金額（萬元）生產(chǎn)廠家備注遠動主機DMP5108臺144 南京磐能保護主機DMP5150臺22

9、020 南京磐能可帶78路合并單元-線路DMP5211臺313 南京磐能礦用智能保護器DMP5102B臺31.13.3 南京磐能前置主機HP780臺10.80.8美國惠普調(diào)度主機HP780臺20.81.6美國惠普硬件防火墻ASA5505-K8臺111美國思科MOXA卡CP118U臺10.50.5臺灣MOXA網(wǎng)絡交換機KDS-16C臺20.51 南京恒達奧克液晶顯示器22寸液晶臺30.20.6美國惠普激光打印機HP5200LX臺10.950.95美國惠普監(jiān)控軟件SE-900套133南京磐能不間斷電源（2KVA）STK-C2KS套20.51深圳山特光纖收發(fā)器臺20.150.3南京百銳設計安裝調(diào)試費

10、項122南京磐能合計43.05七、年度進度和目標2011年第四季度完成智能配電系統(tǒng)國內(nèi)外研究狀況全面綜述報告、到陽煤集團二礦進行詳細的調(diào)研，充分了解煤礦供電系統(tǒng)的要求、特點以及負荷分類及其特性，并完成詳細的調(diào)研報告、給出分布式電源的配置與控制技術方案、反越級跳閘的短路電流限制技術方案、本安型諧波、無功、電壓波動與閃變綜合補償方案與電纜單相接地損傷選線識別技術方案。2012年第一季度完成方案的理論分析與仿真研究、研制對應方案的物理模擬樣機及其控制系統(tǒng)，進行驗證。2012年6月開始進行現(xiàn)場安裝防越級跳閘保護裝置。2012年7月底完成開發(fā)對應方案的工業(yè)裝置及其控制系統(tǒng)，進行現(xiàn)場調(diào)試與運行。2012年

11、12月底完成總結與成果鑒定，給出高可靠性煤礦智能供電系統(tǒng)方案與配置并推廣應用。八、預期成果(包括經(jīng)濟效益);1.直接經(jīng)濟效益按平均生產(chǎn)原煤按6000噸計算，則原來停一次電需2小時送電周期，影響產(chǎn)量750噸，而按現(xiàn)在停一次電只需5分鐘之內(nèi)完成，影響產(chǎn)量只有幾十噸，可為企業(yè)挽回經(jīng)濟損失37.5萬元（每噸按500元計算）。按歷年停電次數(shù)統(tǒng)計，平均每年因故障停電8次，則每年可為企業(yè)減少300萬元的經(jīng)濟損失。在減人提效方面，安裝該系統(tǒng)的配電點可以實現(xiàn)遠程控制，可以減少12個崗位維護人員，每工按100元計算，一年可以節(jié)約工資費用43.8萬元。此外，該系統(tǒng)應用之后，可以有效的杜絕越級事故的發(fā)生，及造成的設備

12、損失，減少設備及配件的投入，每年可以節(jié)省80萬元的成本投入。以上有價可計算的經(jīng)濟效益每年約423.8萬元。 2.間接經(jīng)濟效益該系統(tǒng)除了保護功能外還實現(xiàn)了全系統(tǒng)故障錄波功能。而且基于全站數(shù)據(jù)共享和強大的保護主機，數(shù)據(jù)深度加工和挖掘空間大，為實現(xiàn)電網(wǎng)電能質(zhì)量監(jiān)視，諧波分析等功能提供了條件，從而減少購買這些昂貴的專用設備，可以產(chǎn)生巨大的附加經(jīng)濟效益。 3.社會效益 1）停電會造成局扇無計劃停風。2小時的停電停風會造成瓦斯大量集聚，恢復送電后需要1小時左右排放瓦斯，給安全造成重大隱患，而5分鐘的停電不會形成瓦斯集聚，可以迅速恢復生產(chǎn)。 2）發(fā)生緊急情況（如瓦斯超限、火災等）可以在地面操作快速停電，防止事故擴大。 3）安裝該系統(tǒng)的配電室可以實現(xiàn)無人值守，解決了崗位人員緊張的局面。九、項目負責人的技術水平和組織管理能力介紹磐能電氣控制系統(tǒng)有限公司，主營業(yè)務是電力系統(tǒng)自動化、工業(yè)控制自動化等，主要產(chǎn)品有：變電站微機保護測控裝置、高壓線路保護、母線保護、主變保護裝置、發(fā)電廠微機保護、網(wǎng)控系統(tǒng)、電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)、電力綜合監(jiān)控系統(tǒng)、配網(wǎng)自動化系統(tǒng)、電能質(zhì)量檢測和直流電源系統(tǒng)等，重點經(jīng)營低壓智能配電自動化系統(tǒng)、智能數(shù)字化電力儀表、視頻監(jiān)控和工業(yè)控