探究電力監(jiān)控系統(tǒng)防越級跳閘方案

胡治中 戴子明 溫錢明

摘要：防越級跳閘方案作為電力監(jiān)控系統(tǒng)中的重要組成部分，在經(jīng)常使用的單一使防越級跳閘方案或地面供電系統(tǒng)防越級跳閘方案都不能將跳閘故障有效解決，因此需要構(gòu)建更加完善、合理的電力監(jiān)控系統(tǒng)越級跳閘方案，才能避免跳閘事故的發(fā)生，為人們的生命財(cái)產(chǎn)安全提供保障。綜上所述，本文將結(jié)合A煤礦有限公司的電力監(jiān)控系統(tǒng)防越級挑戰(zhàn)方案進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：電力監(jiān)控系統(tǒng)；越級跳閘；方案設(shè)計(jì)；時(shí)間極差

前言：在煤礦供電系統(tǒng)中，經(jīng)常會出現(xiàn)越級跳閘事故，對工人的生命安全、礦井供電安全造成極大的威脅，因此受到了煤炭行業(yè)的廣泛關(guān)注。造成越級跳閘事故發(fā)生得因素較多，使用單一或地面供電等防越級跳閘無法有效解決跳閘現(xiàn)象，因此需要制定更加有效的防越級跳閘方案。

一、A煤業(yè)有限公司電力監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)狀解析

A煤業(yè)有限公司年產(chǎn)的煤炭量達(dá)到250萬噸，礦井使用雙回路的方式進(jìn)行供電，供電一路為35kV，二路為35kV，兩條供電線路與R電站相連，A企業(yè)使用2臺功率為20000kV·A的主變壓器將電路的電壓降到10kV后可承擔(dān)礦井的全部供電任何。在礦井下的變電所中包含中央變電所、30臺高爆開關(guān)、己二采區(qū)的上部變電所中含有30臺高爆開關(guān)，在己二采區(qū)的中部變電所包含15臺高爆開關(guān)，己煤上倉機(jī)的頭變電所中含有8臺高爆開關(guān)。由于礦井下各個(gè)變電所之間的間隔很近，使得供電的距離較短，在礦建的建設(shè)期間發(fā)生過電纜短路、越級跳閘等故障，降低了礦井生產(chǎn)的安全性與穩(wěn)定性，也對A企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益產(chǎn)生不利影響。

二、A煤業(yè)地面供電系統(tǒng)防越級跳閘方案解析

（一）時(shí)間極差防越級跳閘方案

時(shí)間極差的防越級跳閘方案適合用在長距離的供電系統(tǒng)中，其會確定饋電線路的繼電保護(hù)范圍，從而對供電系統(tǒng)的各級形成保護(hù)，使不同的電流值與延時(shí)動作值獲得整定，形成時(shí)間極差的越級跳閘時(shí)間配合關(guān)系。采用時(shí)間極差防越級跳閘方案會存在很多問題：第一，由于供電系統(tǒng)的距離較短，在進(jìn)行本級保護(hù)與下級保護(hù)的過程中，電路中的短路電流不會存在較大差異，就不能使用短路的電流值大小對保護(hù)范圍合理確定，若想確定保護(hù)范圍，必須通過不同的延時(shí)動作值，使相鄰的兩極保護(hù)之間存在時(shí)間極差，若在供電系統(tǒng)的運(yùn)行過程中出現(xiàn)較多的保護(hù)級數(shù)，為了可以選擇性地對電路提供保護(hù)，會加大線路首段的線路保護(hù)延時(shí)，不能充分滿足供電系統(tǒng)的繼電保護(hù)需求，若確保首段線路快速性，將無法滿足末端動作的選擇需求。A煤業(yè)的礦井中只有一個(gè)三級供電系統(tǒng)，若每級的延時(shí)極差達(dá)到150ms，地面變電所的給出時(shí)間會超過0.6秒，達(dá)不到將會造成跳閘事故。在A企業(yè)的礦井變電所中，總分開關(guān)的等級為一級，相比于一般礦井的供電級數(shù)會遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過三級，會使時(shí)間獲得更大的延長，若出現(xiàn)短路或故障等事故，將會使供電系統(tǒng)中的設(shè)備被燒毀，增大事故的涉及范圍。第二，這種防越級跳閘方案的設(shè)置方案更加繁瑣，實(shí)用性較低。在供電系統(tǒng)中的各個(gè)開關(guān)、饋線開關(guān)都需要使用不同的方案進(jìn)行設(shè)置，若其中任意一部分出現(xiàn)失誤將會導(dǎo)致越級跳閘事故發(fā)生，因此這種方案不能被應(yīng)用在礦井下。

（二）光纖縱差防越級跳閘方案

使用光纖縱差方案可以對光纖的縱差提供保護(hù)，需要對兩端的保護(hù)采樣嚴(yán)格且同步進(jìn)行，依靠兩端的電流矢量差對是否出現(xiàn)越級跳閘故障進(jìn)行判斷，確保其發(fā)生在該段線路的保護(hù)范圍之中，可以將其用在一對一這兩種開關(guān)之間。在煤礦的供電系統(tǒng)中，線路為一條進(jìn)線多條出線的方式，若使用縱差的方式進(jìn)行保護(hù)，需要一對多進(jìn)行保護(hù)，采樣與同步工作難度較大，即使可以進(jìn)行同步采樣，無論是一個(gè)開關(guān)還是多個(gè)開關(guān)的電流矢量值，都會使采樣工作出現(xiàn)不同步的問題。

三、電力監(jiān)控系統(tǒng)的防越級跳閘方案設(shè)計(jì)

（一）針對短線路供電時(shí)出現(xiàn)短路情況的防越級跳閘方案

在A企業(yè)的電力監(jiān)控系統(tǒng)中，對繼電形成的保護(hù)范圍由網(wǎng)絡(luò)通信方式完成，在對饋電線路末端故障提供保護(hù)的同時(shí)，可以增強(qiáng)首端故障的速度。為了實(shí)現(xiàn)該方案，可采用以下措施：將饋電線路的各級保護(hù)裝置使用CAN總線進(jìn)行連接，之后與各個(gè)通信分站相連，通信分站使用以太網(wǎng)的形式將其連接至交換機(jī)，之后與主站的電力監(jiān)控系統(tǒng)互相連接。主站的電力監(jiān)控系統(tǒng)會將網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湓O(shè)置作為基礎(chǔ)，對饋電開關(guān)各個(gè)保護(hù)裝置之間形成有效聯(lián)系，在一條饋線中的各個(gè)保護(hù)裝置之間存在互相關(guān)聯(lián)的關(guān)系，不同的饋線中，各個(gè)保護(hù)裝置之間不存在相連關(guān)系，不能對饋線的首端保護(hù)設(shè)置關(guān)聯(lián)，確保饋線中的其他保護(hù)裝置與其一級保護(hù)裝置互相連接。在對關(guān)聯(lián)延時(shí)進(jìn)行設(shè)置的過程中，需要將饋電線路的末端保護(hù)關(guān)聯(lián)延時(shí)設(shè)置為0值，還要將其他的保護(hù)都設(shè)置為關(guān)聯(lián)延時(shí)。若系統(tǒng)達(dá)到電流滿足的全部條件，保護(hù)裝置會檢測到并對各個(gè)通信分站將相關(guān)數(shù)據(jù)與故障信號進(jìn)行發(fā)送，關(guān)聯(lián)延時(shí)就會進(jìn)行計(jì)數(shù)，還會將線路中的動作信號進(jìn)行關(guān)閉。在發(fā)出故障信號之后，通信分站進(jìn)行接收并傳送，主站受到信號后將會對相關(guān)的裝置發(fā)送關(guān)閉指令。使用這種防越級跳閘方案可以增強(qiáng)電路的保護(hù)性能，即使在饋電線路上有多級保護(hù)，利用時(shí)間極差避開保護(hù)的判定時(shí)間，繼電器與開關(guān)機(jī)械結(jié)構(gòu)的動作時(shí)間將會快速確定故障范圍并解決，避免越級跳閘事故的發(fā)生，對煤礦的生產(chǎn)安全、供電安全提供保障。

（二）針對電壓波動造成越級跳閘的解決方案

在取消開關(guān)的內(nèi)部沒有設(shè)置避免延時(shí)的失壓脫扣裝置，可以使用具備失壓延時(shí)功能的保護(hù)裝置，將時(shí)間設(shè)置在0.5-1s范圍內(nèi)，避免電壓波動造成的越級跳閘故障發(fā)生。

（三）針對干擾引起的保護(hù)器誤動解決方案

需要增強(qiáng)保護(hù)裝置的整體抗干擾性能，在電力監(jiān)控系統(tǒng)中的相關(guān)保護(hù)裝置要通過國家的四級電磁兼容測試。

結(jié)語：

使用一般的防越級跳閘方案已經(jīng)無法滿足煤炭行業(yè)的供電與生產(chǎn)需求，因此需要加強(qiáng)電力監(jiān)控系統(tǒng)的自動化水平，制定更合理的防越級跳閘方案，才能促進(jìn)煤炭行業(yè)電力監(jiān)控系統(tǒng)不斷完善、拓展、優(yōu)化，確保供電安全性與穩(wěn)定性。

參考文獻(xiàn)：

[1]曹留柱，曲德臣，李民中，王輝.電力監(jiān)控系統(tǒng)防越級跳閘方案的研究[J].工礦自動化，2011，37（08）：179-182.

[2]馬星河，王永勝，閆炳耀.基于GOOSE的煤礦井下防越級跳閘方案研究[J].工礦自動化，2013，39（01）：47-51.

[3]毛衛(wèi)清.煤礦供電系統(tǒng)防越級跳閘技術(shù)應(yīng)用探討[J].煤炭工程，2013，45（06）：15-17.