煤礦供電事故應(yīng)急處置智能系統(tǒng)-DHHB

西山煤電集團(tuán)北京丹華昊博電力科技有限公司煤礦供電事故應(yīng)急處置智能系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)聯(lián)系人：齊鄭電話目研究?jī)?nèi)容國(guó)內(nèi)外技術(shù)現(xiàn)狀與趨勢(shì)采用的技術(shù)手段系統(tǒng)的功能介紹2341背景和意義創(chuàng)新及應(yīng)用情況5①典型的綜合自動(dòng)化變電站②微機(jī)型保護(hù)裝置系統(tǒng)投運(yùn)前的情況1、35kV沒(méi)有單相接地故障選線功能，發(fā)生單相接地故障后容易造成嚴(yán)重的后果。不足基本情況2、發(fā)生故障后，自動(dòng)化后臺(tái)會(huì)涌現(xiàn)大量的報(bào)文信息，故障的類型和區(qū)域不清晰、不直觀，容易使運(yùn)行人員判斷錯(cuò)誤，發(fā)生誤操作情況，導(dǎo)致故障擴(kuò)大。3、對(duì)電能質(zhì)量的監(jiān)視不足。背景和意義背景和意義串聯(lián)諧振過(guò)電壓(linearresonanceovervoltage)煤礦供電系統(tǒng)的各類故障斷線故障(open-linefault)鐵磁諧振過(guò)電壓(ferroresonanceovervoltage)弧光接地過(guò)電壓(arcinggroundingovervoltage)其它異常過(guò)電壓(otherabnormalovervoltage)異常低電壓(abnormalovervoltage)短路故障(short-circuitfault)單相接地故障(single-phase-groundfault)消弧線圈的電感參數(shù)和線路對(duì)地電容參數(shù)匹配系統(tǒng)的電感參數(shù)和線路對(duì)地電容參數(shù)匹配發(fā)生單相不穩(wěn)定的接地故障時(shí)，在接地點(diǎn)處會(huì)發(fā)生電弧線路分合閘，儲(chǔ)能元件釋放能量，突然甩負(fù)荷電源消失或突然增加負(fù)荷某相線路斷開(kāi)變電站內(nèi)部或者外部發(fā)生短路故障變電站內(nèi)部或者外部發(fā)生單相接地故障背景和意義頻率偏差(friquencydeviation)電壓偏差(voltagedeviation)煤礦供電系統(tǒng)的電能質(zhì)量電壓三相不平衡(unbalance)諧波(harmonics&inter-hamonics)電壓波動(dòng)和閃變(fluctuation&flicker)電壓下跌(電壓跌落)和電壓上升(電壓隆起)的總稱表現(xiàn)為電壓的最大偏移與三相電壓的平均值超過(guò)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)頻率質(zhì)量的要求全網(wǎng)相同，不因用戶而異，各國(guó)對(duì)于該項(xiàng)偏差標(biāo)準(zhǔn)都有相關(guān)規(guī)定電壓波動(dòng)：在包絡(luò)線內(nèi)的電壓的有規(guī)則變動(dòng)，或是幅值通常不超出0.9～1.1倍電壓范圍的一系列電壓隨機(jī)變化電壓閃變：電壓波動(dòng)對(duì)照明燈的視覺(jué)影響諧波：含有基波整數(shù)倍頻率的正弦電壓或電流。項(xiàng)目研究?jī)?nèi)容國(guó)內(nèi)外技術(shù)現(xiàn)狀與趨勢(shì)采用的技術(shù)手段系統(tǒng)的功能介紹2341背景和意義創(chuàng)新及應(yīng)用情況5項(xiàng)目的研究?jī)?nèi)容與現(xiàn)有系統(tǒng)平行的數(shù)字化分布式平臺(tái)應(yīng)急處置智能系統(tǒng)電能質(zhì)量分析技術(shù)故障診斷分析技術(shù)智能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖數(shù)字化分布式結(jié)構(gòu)的事故應(yīng)急處置智能系統(tǒng)測(cè)量單元光交換機(jī)在線監(jiān)測(cè)及故障診斷系統(tǒng)服務(wù)器項(xiàng)目研究?jī)?nèi)容國(guó)內(nèi)外技術(shù)現(xiàn)狀與趨勢(shì)采用的技術(shù)手段系統(tǒng)的功能介紹2341背景和意義創(chuàng)新及應(yīng)用情況5原始信號(hào)小波變換非平穩(wěn)信號(hào)平穩(wěn)信號(hào)HHTFFT電能質(zhì)量分析小波分析小波同時(shí)具有空間域與頻率域的局部性它對(duì)信號(hào)突變點(diǎn)位置的確定是很有效的，可以通過(guò)小波變換來(lái)確定信號(hào)的奇異點(diǎn)位置。利用小波可分析這種局部奇異性，可以區(qū)分穩(wěn)態(tài)信號(hào)和動(dòng)態(tài)信號(hào)，進(jìn)而分析穩(wěn)態(tài)電能質(zhì)量和動(dòng)態(tài)電能質(zhì)量。電能質(zhì)量分析HHT變換Hilbert-Huang變換根據(jù)信號(hào)的特征尺度參數(shù)對(duì)信號(hào)進(jìn)行分解，得到多個(gè)IMF分量，每一個(gè)IMF分量都反映了信號(hào)不同的尺度特征，對(duì)每一個(gè)IMF求解瞬時(shí)頻率，從而獲得其局部的變化情況，完全可以用來(lái)檢測(cè)突變信號(hào)。突變信號(hào)在突變點(diǎn)表現(xiàn)為頻率的急劇變化，根據(jù)頻率與特征尺度的關(guān)系，這種急劇變化的頻率反映在時(shí)域上是特征尺度的顯著變化。信號(hào)的突變還表現(xiàn)在位移的急劇變化，而這種變化表現(xiàn)在Hilbert譜上的峰值變化。電能質(zhì)量分析故障診斷1、單相接地故障2、短路故障3、鐵磁諧振故障5、過(guò)電壓故障4、線性諧振故障6、斷線故障單相接地故障(1)金屬性接地零序電壓升高為相電壓，一相電壓降為零，其他兩相電壓升高為線電壓。零序電壓和零序電流諧波含量較少。(2)高阻性接地零序電壓升高但是相電壓，一相電壓降為大于零的某個(gè)值，其他兩相電壓升高為但低于線電壓。零序電壓和零序電流諧波含量較少。(3)電弧性接地①零序電壓升高，零序電流升高，發(fā)生單相接地故障；②零序電壓出現(xiàn)平定波；③零序電流出現(xiàn)大量諧波；④相電壓出現(xiàn)諧波，電壓超過(guò)線電壓。。單相接地故障選線方法：比幅比相法、五次諧波法、首半波法、小波法等選線技術(shù)：綜合選線技術(shù)、連續(xù)選線技術(shù)故障區(qū)域：?jiǎn)蜗嘟拥刂淮嬖谟谀扯文妇€，不會(huì)擴(kuò)展到其他母線上，只要準(zhǔn)確選出故障線路或者母線就確定了故障區(qū)域。短路故障(1)診斷方法相電流增加，而相電壓降低。為了防止電動(dòng)機(jī)反送電導(dǎo)致判斷錯(cuò)誤，診斷系統(tǒng)檢測(cè)到35kV和6kV某條線路出現(xiàn)短路電流時(shí)，根據(jù)電流的功率方向進(jìn)行判斷。110kV為中性點(diǎn)直接接地方式，必須分析A、B、C三相電流；35kV和6kV為小電流接地方式，只需分析A、C兩相電流即可。(2)故障區(qū)域與單相接地故障不同，發(fā)生短路故障后有可能兩個(gè)電壓等級(jí)電網(wǎng)都會(huì)出現(xiàn)很大的短路電流，智能系統(tǒng)通過(guò)專家系統(tǒng)的規(guī)則進(jìn)行故障區(qū)域診斷。系統(tǒng)線性諧振過(guò)電壓6kV系統(tǒng)安裝有消弧線圈消弧線圈的電感參數(shù)和線路對(duì)地電容參數(shù)匹配時(shí)，將會(huì)發(fā)生線性諧振過(guò)電壓，導(dǎo)致三相電壓異常。診斷系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)6kV母線三相電壓，當(dāng)出現(xiàn)如下特征時(shí)，即判斷發(fā)生線性諧振過(guò)電壓。①零序電壓升高，一相電壓降低，兩相電壓升高，且零序電壓與降低相電壓的相位相反。②零序電壓升高，三相電壓都升高，但是三相電壓不對(duì)稱。系統(tǒng)鐵磁諧振過(guò)電壓倍頻諧振和分頻諧振的判據(jù)：檢測(cè)零序電壓，當(dāng)發(fā)現(xiàn)零序電壓超過(guò)啟動(dòng)值，而且倍頻或者分頻成分的幅值高于基頻幅值時(shí)，則判斷發(fā)生倍頻或者分頻鐵磁諧振?；l鐵磁諧振故障的判據(jù)如下：①如果三相電壓都升高，則判斷發(fā)生鐵磁諧振；②某相電壓降低，其余兩相電壓升高超過(guò)線電壓，則判斷發(fā)生鐵磁諧振；③某相電壓升高但不等于額定電壓的1.5倍，且與零序電壓同相，其余兩相電壓降低并相等，則判斷發(fā)生鐵磁諧振；④某相電壓降低但不等于0，且與零序電壓反相，其余兩相電壓升高并相等，則判斷發(fā)生基頻鐵磁諧振?；l鐵磁諧振向量圖弧光接地過(guò)電壓35kV為中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，因此當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生單相不穩(wěn)定的接地故障時(shí)，在接地點(diǎn)處會(huì)發(fā)生電弧。這種間歇性電弧接地系統(tǒng)工作狀態(tài)時(shí)刻在變化，導(dǎo)致電感電容元件之間的電磁振蕩，形成遍及全系統(tǒng)的過(guò)電壓。診斷系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)35kV母線三相電壓、零序電壓、零序電流，當(dāng)出現(xiàn)如下特征時(shí)，即判斷發(fā)生弧光接地過(guò)電壓：①零序電壓升高，零序電流升高，發(fā)生單相接地故障；②零序電壓出現(xiàn)平定波；③零序電流出現(xiàn)大量諧波；④相電壓出現(xiàn)諧波，電壓超過(guò)線電壓。其他異常過(guò)電壓產(chǎn)生原因：①空載線路分合閘時(shí)，由于線路電壓在分合閘先后發(fā)生突變，在此變化的過(guò)渡過(guò)程中會(huì)引起空載線路分合閘過(guò)電壓；②電力系統(tǒng)中的消弧線圈、并聯(lián)電抗器、空載變壓器及電容器等儲(chǔ)能元件，由于被開(kāi)斷的儲(chǔ)能元件中儲(chǔ)存的能量釋放產(chǎn)生振蕩，將形成過(guò)電壓；③當(dāng)突然甩負(fù)荷時(shí)，或者上級(jí)電源出現(xiàn)異常時(shí)，將形成過(guò)電壓。當(dāng)出現(xiàn)如下特征時(shí)，即判斷發(fā)生異常過(guò)電壓：①三相電壓升高；②穩(wěn)態(tài)相電壓基波含量為主；③暫態(tài)過(guò)程中出現(xiàn)較大直流分量；④三相電壓基波分量基波對(duì)稱。異常低電壓產(chǎn)生原因：①外部電源消失；②操作站內(nèi)開(kāi)關(guān)，導(dǎo)致電源消失；③當(dāng)突然增加負(fù)荷時(shí)。當(dāng)出現(xiàn)如下特征時(shí)，即判斷發(fā)生異常過(guò)電壓：①三相電壓降低；②穩(wěn)態(tài)相電壓基波含量為主；③三相電壓基波分量基波對(duì)稱。斷線故障斷線故障將會(huì)導(dǎo)致三相電壓和相電流出現(xiàn)不平衡。如果110kV某相電流為零，而另外兩相電流很大，說(shuō)明該相斷線。如果35kV某相電流為零，而另外兩相電流很大，說(shuō)明該相斷線。如果6kV某條線路的A、C兩相電流某一相為零，而另一相電流很大，說(shuō)明該相斷線；如果A、C兩相電流的相位由120度變?yōu)?80度，則說(shuō)明B相斷線。項(xiàng)目研究?jī)?nèi)容國(guó)內(nèi)外技術(shù)現(xiàn)狀與趨勢(shì)采用的技術(shù)手段系統(tǒng)的功能介紹2341背景和意義創(chuàng)新及應(yīng)用情況5(一)、電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)功能測(cè)量三相基波電壓、三相基波電流、三相電壓及電流的不平衡度?？蓽y(cè)量三相各次諧波電壓含有率、三相各次諧波電流含有率。系統(tǒng)能夠檢測(cè)到最短20ms的動(dòng)態(tài)電能質(zhì)量問(wèn)題，比如電壓驟升、電壓驟降、短時(shí)諧波等。(二)、故障診斷功能系統(tǒng)對(duì)單相接地故障、短路故障、諧振故障、斷線故障進(jìn)行診斷，確定故障類型和故障區(qū)域。(三)、顯示功能裝置面板上帶有大屏幕LCD顯示器，實(shí)時(shí)顯示電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)指標(biāo)的數(shù)據(jù)。(四)、設(shè)置功能可對(duì)裝置基本參數(shù)、越限參數(shù)進(jìn)行設(shè)置、修改和查看，并設(shè)有密碼保護(hù)。(五)、記錄存儲(chǔ)功能服務(wù)器具有大容量硬盤(pán)，可對(duì)基本監(jiān)測(cè)指標(biāo)和高級(jí)監(jiān)測(cè)指標(biāo)實(shí)時(shí)保存，保存時(shí)間可設(shè)置，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)在裝置上最長(zhǎng)保存時(shí)間為一年，之后按“先進(jìn)先出”原則更新。(六)、統(tǒng)計(jì)功能裝置具有對(duì)主要監(jiān)測(cè)指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)功能。(七)、通信功能服務(wù)器提供多種通信接口方式，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸或定時(shí)提取存儲(chǔ)記錄，可通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)接口與遠(yuǎn)方電能質(zhì)量管理中心通信，也可通過(guò)Web發(fā)布的方式與遠(yuǎn)方通信。(八)、事件觸發(fā)錄波功能可根據(jù)客戶要求設(shè)定事件觸發(fā)條件(手動(dòng)或自動(dòng))，記錄事件觸發(fā)前、后實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)并保存，并保存有事件日志以供查詢。錄波長(zhǎng)度可整定，觸發(fā)前不少于5個(gè)周波，觸發(fā)后不少于5個(gè)周波。項(xiàng)目研究?jī)?nèi)容國(guó)內(nèi)外技術(shù)現(xiàn)狀與趨勢(shì)采用的技術(shù)手段系統(tǒng)的功能介紹2341背景和意義創(chuàng)新及應(yīng)用情況5創(chuàng)新1、建立了與現(xiàn)有綜自系統(tǒng)平行獨(dú)立的診斷系統(tǒng)，成為了有力的支持和補(bǔ)充，故障診斷的結(jié)論更加清晰、直觀。2、解決了35kV系統(tǒng)的單相接地故障選線的問(wèn)題，選線正確率達(dá)到95%以上。3、實(shí)現(xiàn)基于全局電氣量瞬時(shí)值的電能質(zhì)量分析和故障診斷，分析診斷結(jié)果正確。應(yīng)用情況測(cè)量單元應(yīng)用情況1#光纖熔接盒2#光纖熔接盒光纖故障診斷系統(tǒng)控制屏應(yīng)用情況光纖交換機(jī)應(yīng)用情況應(yīng)用情況2012年7月28日凌晨3點(diǎn)29分28秒，杜兒坪110kV變電站的6kV煤庫(kù)一號(hào)線（607）發(fā)生A相接地故障，波形如下：應(yīng)用情況2012年9月19日早晨7點(diǎn)42分02秒，杜兒坪110kV變電站的6kV虎勝街線（621）發(fā)生A、C兩相瞬時(shí)短路故障。波形如下：應(yīng)用情況2013年3月1日晚上19點(diǎn)29分31秒，杜兒坪110kV變電站的35kV新華二線（324）發(fā)生C相接地故障。波形如下：系統(tǒng)自投入運(yùn)行以來(lái)，運(yùn)行穩(wěn)定。杜兒坪110kV變電站發(fā)生了多次單相接地故障和短路故障，系統(tǒng)均能夠及時(shí)準(zhǔn)確判斷，診斷率達(dá)到100%，并能夠及時(shí)進(jìn)行自動(dòng)錄波，取得了非常理想的效果。煤礦供電事故應(yīng)急處置智