煤礦供電新型防越級(jí)跳閘系統(tǒng)的應(yīng)用

摘

要：闡述了礦井供電系統(tǒng)越級(jí)跳閘的危害性，總結(jié)了礦井供電系統(tǒng)越級(jí)跳閘的具體原因，詳細(xì)分析了“三位一體”供電防越級(jí)跳閘技術(shù)在煤礦供電系統(tǒng)中的應(yīng)用情況，能夠保證礦井生產(chǎn)的供電安全，具有極高的推廣應(yīng)用價(jià)值。關(guān)鍵詞：煤礦供電系統(tǒng)；越級(jí)跳閘；三位一體

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引言礦井供電系統(tǒng)是煤礦安全生產(chǎn)最基本、最主要的生產(chǎn)系統(tǒng)。隨著礦井生產(chǎn)的機(jī)械化發(fā)展，人們對(duì)礦井供電系統(tǒng)的安全性、可靠性要求越來(lái)越高。其中，越級(jí)跳閘是影響礦井供電安全性、可靠性的一個(gè)重要因素。在礦井供電系統(tǒng)中，越級(jí)跳閘事故會(huì)造成采區(qū)停電或地面變電所癱瘓，若不能及時(shí)排除故障，會(huì)引起礦井瓦斯積聚，威脅井下作業(yè)人員的人身安全，影響礦山的正常生產(chǎn)。尤其是趙家壩煤礦存在多級(jí)變電所級(jí)聯(lián)的情況，井下供電系統(tǒng)復(fù)雜，同時(shí)還存在柔性掩護(hù)式支架開(kāi)采，柔掩工作面小眼掘進(jìn)時(shí)如果遭遇停電，極易造成瓦斯積聚，引起安全事故，降低礦井安全系數(shù)。礦井管理人員要對(duì)此予以重視，分析越級(jí)跳閘的原因，為了確保礦井生產(chǎn)安全，杜絕人員傷亡事故的發(fā)生，必須制定可靠的防范措施。1

造成煤礦供電系統(tǒng)越級(jí)跳閘的原因1.1

線路短路造成跳閘礦井生產(chǎn)環(huán)境較為惡劣，且為了保證開(kāi)采進(jìn)度，一般礦井的供電網(wǎng)路級(jí)數(shù)較多，電纜短，阻抗小，造成電纜在首、末兩端的短路電流數(shù)值無(wú)差異性，導(dǎo)致保護(hù)開(kāi)關(guān)在短時(shí)間內(nèi)斷路，其保護(hù)功能失效，出現(xiàn)越級(jí)跳閘現(xiàn)象。1.2

上下級(jí)開(kāi)關(guān)失效電容電流受消弧線圈補(bǔ)償、電纜長(zhǎng)度以及運(yùn)行方式影響，電纜在接地連接時(shí)，其上下級(jí)保護(hù)開(kāi)關(guān)的選線保護(hù)功能失效，選擇功能失效，出現(xiàn)越級(jí)跳閘現(xiàn)象。1.3

開(kāi)關(guān)欠壓脫扣器動(dòng)作短路故障、地面電網(wǎng)電壓波動(dòng)等導(dǎo)致母線短時(shí)欠壓，在這種狀態(tài)下出現(xiàn)越級(jí)跳閘是因?yàn)榇蠊β实拈_(kāi)關(guān)欠壓脫扣器處于解鎖狀態(tài)。1.4

上級(jí)開(kāi)關(guān)后備保護(hù)動(dòng)作在惡劣環(huán)境下，高壓開(kāi)關(guān)跳閘機(jī)構(gòu)靈敏度下降，甚至卡塞，導(dǎo)致高壓開(kāi)關(guān)的跳閘動(dòng)作不合理，上級(jí)保護(hù)開(kāi)關(guān)引起后備保護(hù)動(dòng)作，造成供電系統(tǒng)中越級(jí)跳閘現(xiàn)象的發(fā)生。2

獨(dú)有的“三位一體”供電防越級(jí)跳閘技術(shù)分析及應(yīng)用“三位一體”中的“三位”是指從三個(gè)方面入手，避免越級(jí)跳閘現(xiàn)象發(fā)生，即電纜短路防越級(jí)、電纜接地防越級(jí)、電壓波動(dòng)防越級(jí)，并通過(guò)開(kāi)關(guān)可靠性監(jiān)測(cè)以及保護(hù)定值集中管理，避免開(kāi)關(guān)拒動(dòng)越級(jí)、定值不合理越級(jí)等問(wèn)題，真正做到全方位防止供電越級(jí)跳閘。供電無(wú)人值守監(jiān)控與防越級(jí)監(jiān)控融為一體，系統(tǒng)既可以獨(dú)立組網(wǎng)，又可以借助現(xiàn)有光纖環(huán)網(wǎng)，防越級(jí)網(wǎng)絡(luò)不容易被破壞，可靠性高，投資小，維護(hù)簡(jiǎn)單，提高供電安全水平。2.1

分布式網(wǎng)絡(luò)保護(hù)，電纜短路防越級(jí)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)先技術(shù)，即防越級(jí)網(wǎng)絡(luò)識(shí)別信號(hào)在網(wǎng)絡(luò)中優(yōu)先傳輸，防越級(jí)零延時(shí)。故障定位，根據(jù)故障位置動(dòng)態(tài)調(diào)整各級(jí)防越級(jí)延時(shí)，可在0.5s時(shí)延內(nèi)，實(shí)現(xiàn)7級(jí)以上級(jí)聯(lián)線路防越級(jí)。開(kāi)關(guān)可靠性在線監(jiān)測(cè)，機(jī)構(gòu)異常自動(dòng)報(bào)警，提高開(kāi)關(guān)分段可靠性。分布式網(wǎng)絡(luò)保護(hù)，電纜短路防越級(jí)結(jié)構(gòu)如圖1所示。2.2

基于輔助信號(hào)源的漏電選線防越級(jí)注入信號(hào)與防越級(jí)技術(shù)相結(jié)合，注入信號(hào)不受容性電流、消弧線圈等影響，井上、井下接地選線全覆蓋，選線準(zhǔn)確率100%。自動(dòng)選線時(shí)間短（＜3s），通過(guò)故障定位快速切除接地線路，防止非接地相絕緣擊穿，擴(kuò)大事故影響范圍?；谳o助信號(hào)源的漏電選線防越級(jí)結(jié)構(gòu)如圖2所示。2.3

基于電壓波動(dòng)識(shí)別技術(shù)的電壓波動(dòng)防越級(jí)通過(guò)微機(jī)保護(hù)裝置智能識(shí)別短路引起的欠電壓、瞬間電壓波動(dòng)以及長(zhǎng)時(shí)間欠壓故障，自動(dòng)投入電壓波動(dòng)保護(hù)，躲避電壓波動(dòng)，防止欠壓釋放動(dòng)作引起大面積停電。該技術(shù)可防止由于短路故障引起的母線欠電壓或地面電網(wǎng)電壓波動(dòng)引起的大面積停電。通過(guò)電壓波動(dòng)智能識(shí)別技術(shù)可以解決由于電動(dòng)機(jī)群起、短路故障欠電壓、地面電網(wǎng)瞬時(shí)故障欠電壓引起的越級(jí)跳閘問(wèn)題，提高防越級(jí)跳閘可靠性。基于電壓波動(dòng)識(shí)別技術(shù)的電壓波動(dòng)防越級(jí)結(jié)構(gòu)如圖3所示。2.4

開(kāi)關(guān)拒動(dòng)定位、智能聯(lián)跳，后備保護(hù)更可靠煤礦井下工作環(huán)境惡劣，本級(jí)保護(hù)開(kāi)關(guān)的設(shè)備一旦出現(xiàn)故障往往導(dǎo)致拒動(dòng)現(xiàn)象，造成越級(jí)跳閘?！叭灰惑w”系統(tǒng)具備“網(wǎng)絡(luò)識(shí)別、拒動(dòng)定位、智能跳閘”功能，在故障發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)能夠快速進(jìn)行故障排除工作，在第一時(shí)間切斷故障線路，將故障波及范圍縮小，系統(tǒng)能夠24

h記錄報(bào)警信息。當(dāng)發(fā)生停電事故影響本級(jí)開(kāi)關(guān)動(dòng)作而未動(dòng)作，產(chǎn)生拒動(dòng)時(shí)，該系統(tǒng)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)識(shí)別技術(shù)迅速鎖定拒動(dòng)開(kāi)關(guān)在網(wǎng)絡(luò)中的位置后，立即啟動(dòng)該拒動(dòng)開(kāi)關(guān)的上級(jí)開(kāi)關(guān)，及時(shí)跳閘斷電，既保證了故障狀態(tài)下開(kāi)關(guān)跳閘的可靠性，又防止停電范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，后備保護(hù)更加可靠?！熬W(wǎng)絡(luò)識(shí)別、拒動(dòng)定位、智能跳閘”防越級(jí)結(jié)構(gòu)如圖4所示。2.5

光纖環(huán)網(wǎng)復(fù)用技術(shù)降低維護(hù)成本光纖環(huán)網(wǎng)復(fù)用技術(shù)利用環(huán)網(wǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)控供電系統(tǒng)信息，不但提高了供電系統(tǒng)的可靠性，且因?yàn)楣收巷L(fēng)降低使得維護(hù)成本投入減少。光纖環(huán)網(wǎng)復(fù)用技術(shù)是基于兩層網(wǎng)絡(luò)協(xié)議所研發(fā)的光纖復(fù)用技術(shù)，與TCP/IP的7層網(wǎng)絡(luò)協(xié)議相比，優(yōu)先級(jí)更高，傳輸更快（防越級(jí)信號(hào)傳輸時(shí)間＜1ms）。為防止網(wǎng)絡(luò)堵塞，保證網(wǎng)絡(luò)傳輸實(shí)時(shí)性，防越級(jí)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)避免與視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)共用同一芯光纖。2.6

開(kāi)關(guān)動(dòng)作異常在線監(jiān)測(cè)模塊提高開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)可靠性該系統(tǒng)采用了針對(duì)煤礦井下常用開(kāi)關(guān)動(dòng)作異常在線監(jiān)測(cè)模塊，在供電系統(tǒng)中，確保了保護(hù)開(kāi)關(guān)的動(dòng)作狀態(tài)能夠被模塊實(shí)時(shí)監(jiān)控，在故障出現(xiàn)時(shí)，模塊能夠迅速報(bào)警，檢修人員能在第一時(shí)間接收到報(bào)警信息，并進(jìn)行處理。其具體運(yùn)行方式是當(dāng)開(kāi)關(guān)發(fā)生事故跳閘或進(jìn)行跳閘試驗(yàn)時(shí)，微機(jī)保護(hù)裝置自動(dòng)記錄開(kāi)關(guān)跳閘時(shí)間，當(dāng)開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)間大于100ms時(shí)，則判定開(kāi)關(guān)動(dòng)作異常，并立即向系統(tǒng)提示告警，提醒開(kāi)關(guān)跳閘異常需要更換或檢修開(kāi)關(guān)的跳閘機(jī)構(gòu)。2.7

井下供電系統(tǒng)“五遙操控”系統(tǒng)可在地面實(shí)現(xiàn)對(duì)井下變電所內(nèi)供電設(shè)備的在線監(jiān)測(cè)、遠(yuǎn)程操作控制、故障數(shù)據(jù)上傳、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析；實(shí)現(xiàn)供電系統(tǒng)“五遙操控”（遙測(cè)、遙控、遙調(diào)、遙信、遙視），構(gòu)建井下“無(wú)人值守”變電所。2.8

監(jiān)控系統(tǒng)軟件防病毒，可靠性高Windows操作系統(tǒng)應(yīng)用普遍，流行病毒多，很容易受到黑客攻擊，安全性差。為此，該系統(tǒng)特采用了最安全的軍工安全級(jí)Linux操作系統(tǒng)的監(jiān)控軟件平臺(tái)，Linux操作系統(tǒng)源碼開(kāi)源，安全分區(qū)管理，安全級(jí)別高，病毒少，不容易被黑客攻擊；采用基于Linux操作系統(tǒng)的煤礦供電監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)于保證煤礦供電安全具有重要意義。2.9

先進(jìn)的互聯(lián)網(wǎng)+技術(shù)該系統(tǒng)開(kāi)發(fā)了手機(jī)APP，如圖5所示，手機(jī)移動(dòng)監(jiān)控、數(shù)據(jù)監(jiān)控、報(bào)警記錄、視頻監(jiān)控全覆蓋，一機(jī)在手，監(jiān)控不愁；電能計(jì)量在線監(jiān)測(cè)，精度誤差＜1%，應(yīng)用互聯(lián)網(wǎng)+技術(shù)，電能報(bào)表（日?qǐng)?bào)、月報(bào)、年報(bào)）云端監(jiān)控，隨時(shí)隨地掌握用電成本；本監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái)不只是供電監(jiān)控平臺(tái)，還是礦井綜合監(jiān)控一體化軟件平臺(tái)，可兼容排水自動(dòng)化監(jiān)控、輸煤自動(dòng)化監(jiān)控、壓風(fēng)機(jī)監(jiān)控、主扇監(jiān)控等。生產(chǎn)自動(dòng)化各個(gè)環(huán)節(jié)可方便接入軟件平臺(tái)，成本低、見(jiàn)效快，可實(shí)現(xiàn)礦井生產(chǎn)自動(dòng)化全過(guò)程一體化監(jiān)控。3

結(jié)語(yǔ)“三位一體”供電防越級(jí)跳閘系統(tǒng)提供了國(guó)