专利名称：一种用于煤矿电网的越级跳闸保护系统及方法
技术领域：
本发明涉及一种用于煤矿电网的安全防护设备，尤其涉及一种用于煤矿电网的越级跳闸保护系统及方法。
背景技术：
电力系统中继电保护通常采用三段式电流保护原理，三段式电流保护一般由无时限电流速断保护(I段)、带时限电流速断保护(II段)和定时限过电流保护(III段)相互配合构成整套保护。其中1、11段联合作为线路的主保护，III段作为本线路的近后备和相邻线路的远后备保护。按三段式保护理论，速断保护仅能保护到线路全长的80%，带时延的过流保护作为后备保护可以保护到下级变电所的开关以下。而煤矿电网都是短线路，门口短路和线路末端短路。开关感受到的短路电流基本上一样，造成上下级变电所短路保护无法进行配合，这样就造成当下级变电所的线路短路，上下级短路保护都启动，造成越级跳闸的发生。对于这种情况，城市配电网的做法是第一级开关的速断保护不投入，而采用过流保护通过延时时间进行上下级过流保护的配合。而煤矿电网，其变电站通常分为统一电网变电站和煤矿电网变电站，其中35KV变电站或110KV变电站是由供电公司统一管理的统一电网变电站，而只有下级和下下级6kv变电所才属于煤矿电网变电站。因此，当煤矿电网发生短路的情况时，无法实现速断保护退出。现有技术中，在地面变电系统中采用过流保护靠时间级差进行配合的办法可以实现地面电网的保护，但是由于煤矿电网上级与下级之间距离通常比较短，依靠常规的时间级差配合方法明显不易识别。这也是造成煤矿电网越级跳闸的原因之`o除了上述因速断保护和过流保护无法实现配合而引起的越级跳闸之外，还会因电压波动和门口短路电压降低引起的失压脱扣，造成大面积停电问题，或者因高压漏电导致地面、井下高压开关误动问题。一旦煤矿井下发生大面积停电问题，极易诱发井下安全事故，造成人员伤亡和设备损坏。因此现有技术急需一种安全可靠的用于煤矿电网的越级跳闸保护系统。
发明内容
为克服现有技术中存在的缺点，本发明提供一种用于煤矿电网的越级跳闸保护系统及方法，解决了速断保护和过流保护无法配合导致的越级跳闸的发生。为了实现上述发明目的，本发明公开一种用于煤矿电网的越级跳闸保护系统，包括地面变电所、中央变电所、采区变电所及开关，其特征在于，该地面变电所与该中央变电所之间级联第一开关与第二开关，该中央变电所与采区变电所之间级联第三开关与第四开关，该开关分别连接一纵差保护器。更进一步地，该第一开关与第二开关之间还包括一差动保护通讯线，该第三开关与第四开关之间还包括一差动保护通讯线。
更进一步地，该差动保护通讯线环网连接或点对点连接。更进一步地，该差动保护通讯线是通讯电缆或光缆。更进一步地，该环网为光纤环网系统，该光纤环网系统还包括光纤转换器。更进一步地，该开关是高压开关。更进一步地，该纵差保护器设置于该开关内部。更进一步地，该纵差保护器是一全数字式综合保护器。更进一步地，该开关的保护均包括速断保护和带时限的过流保护。本发明同时公开一种用于煤矿电网的越级跳闸保护的方法，包括:在地面变电所与中央变电所之间级联第一开关与第二开关，在中央变电所与采区变电所之间级联第三开关与第四开关，该开关均分别连接一纵差保护器。与现有技术相比较，本发明提供一种用于煤矿电网的越级跳闸保护系统及方法，解决了速断保护和过流保护无法配合导致的越级跳闸的发生。能够针对短路故障实现实时监控和及时处理。同时本发明提供的用于煤矿电网的越级跳闸保护系统可立刻接入原来的矿用电网，实现与原先电网监控系统的无缝接入，构成全电网的级联纵差网。
关于本发明的优点与精神可以通过以下的发明详述及所附图式得到进一步的了解。图1是本发明所涉及的越级跳闸保护系统的原理图；图2是本发明所涉及的越级跳闸保护系统的结构示意图；图3是本发明所涉及的越级跳闸保护系统的冗余的纵差保护网结构图。
具体实施例方式下面结合附图详细说明本发明的具体实施例。图1是级联纵差保护原理图。如图1所示， L、6DL、7DL、8DL为级联开关，主保护为O秒级联纵差保护，后备保护为带时限的过流保护，过流保护延时时间定值可分别设定为ADL-0.5S ;6DL、7DL-0.35S ；8DL-0.2S。其余带负载的开关主保护为O秒短路保护和带时限的过载保护。当级联线路故障时:7DL、8DL之间的级联线路短路时，5DL、6DL、7DL均感受到了短路电流，其余开关无短路电流流过；5DL、6DL之间的差电流为0，级联纵差保护不动作；7DL、8DL之间的差电流为短路电流，7DL、L8D均O秒动作，隔离短路的级联线路。当出线故障时:13短路时，501^、601^、701^、801^、15均感受到了短路电流，501^、601^之间和7DL、L8DL之间的差电流为0，纵差保护均不动作。IS的O秒短路保护动作，切除故障；IS短路，开关拒动时，其上级开关8DL后备过流保护动作，切除故障。当母线故障时:5DL、6DL、7DL、8DL均感受到短路电流，差电流均为0，纵差保护不动作；等到8DL过流延时时间到后，8DL的过流保护动作，切除故障母线。 L、6DL、7DL、8DL的过流保护延时时间定值可分别设定为ADL-0.5S ;6DL、7DL-0.35S ；8DL-0.2S 。图2是本发明所涉及的越级跳闸保护系统的结构示意图。在本实施方式中，级联纵差保护的工程实现如下I+,1-主保护选择差动，并进行配对；2+，2-主保护选择差动，并进行配对；3+，3-主保护选择差动，并进行配对；4+，4_主保护选择差动，并进行配对；5+，5_主保护选择差动，并进行配对；6+，6-主保护选择差动，并进行配对；他们的后备保护都为带时限的过流保护。如:1+,2+ 的时限是 0. 5S ;1-，2-，3+、4+、5+、6+ 的时限为 0. 35S，3-、4-、5-、6_ 的时限为0. 2S。所有出线都为0秒速断。点对点光纤差动和电缆差动用光缆或通讯电缆把级联线路两端的开关连起来，就可以构成纵差保护通道。本实施例利用已建成光缆系统的两个备用纤芯，构成一个冗余的纵差保护网，如图3所示每个变电所的联络线综合保护器的差动高速通讯口连在一起，通过光纤转换器302转换成两芯光纤，接入环网光缆系统中。在该实施方式中，环网光缆系统是一个光纤以太环网3，占用光缆系统的两个纤芯，该环网光缆系统彼此之间通过环网交换机301连接，保障了信息的畅通。每个变电所的联络线保护的差动通讯线连在一起，构成一个高速通讯总线201，再由光纤转换器302将电信号转换为光信号，接入光缆系统，连接到另一个变电所的总线上。这样构成了一个全电网的高速通讯总线系统。该高速通讯总线系统也同样构成了冗余网络，以提高通讯可靠性。本说明书中所述的只是本发明的较佳具体实施例，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明的限制。凡本领域技术人员依本发明的构思通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在本发明的范围之内。
权利要求
1.一种用于煤矿电网的越级跳闸保护系统，包括地面变电所、中央变电所、采区变电所及开关，其特征在于，所述地面变电所与所述中央变电所之间级联第一开关与第二开关，所述中央变电所与采区变电所之间级联第三开关与第四开关，所述开关分别连接一纵差保护器。
2.一种如权利要求1所述的用于煤矿电网的越级跳闸保护系统，其特征在于，所述第一开关与第二开关之间还包括一差动保护通讯线，所述第三开关与第四开关之间还包括一差动保护通讯线。
3.—种如权利要求2所述的用于煤矿电网的越级跳闸保护系统，其特征在于，所述差动保护通讯线环网连接或点对点连接。
4.一种如权利要求2所述的用于煤矿电网的越级跳闸保护系统，其特征在于，所述差动保护通讯线是通讯电缆或光缆。
5.一种如权利要求3所述的用于煤矿电网的越级跳闸保护系统，其特征在于，所述环网为光纤环网系统，所述光纤环网系统还包括光纤转换器。
6.一种如权利要求1所述的用于煤矿电网的越级跳闸保护系统，其特征在于，所述开关是闻压开关。
7.—种如权利要求1所述的用于煤矿电网的越级跳闸保护系统，其特征在于，所述纵差保护器设置于所述开关内部。
8.—种如权利要求7所述的用于煤矿电网的越级跳闸保护系统，其特征在于，所述纵差保护器是一全数字式综合保护器。
9.一种如权利要求1所述的用于煤矿电网的越级跳闸保护系统，其特征在于，所述开关的保护均包括速断保护和带时限的过流保护。
10.一种用于煤矿电网的越级跳闸保护的方法，包括:在地面变电所与中央变电所之间级联第一开关与第二开关，在中央变电所与采区变电所之间级联第三开关与第四开关，所述开关均分别连接一纵差保护器。
全文摘要
本发明公开一种用于煤矿电网的越级跳闸保护系统及方法，包括地面变电所、中央变电所、采区变电所及开关，其特征在于，该地面变电所与该中央变电所之间级联第一开关与第二开关，该中央变电所与采区变电所之间级联第三开关与第四开关，该开关分别连接一纵差保护器。
文档编号H02H7/26GK103078301SQ20121003640
公开日2013年5月1日 申请日期2012年2月13日 优先权日2011年10月25日
发明者卜海滨, 付志勇 申请人:上海山源电子电气科技发展有限公司