專利名稱：煤礦供配電系統(tǒng)中短路故障的防越級跳閘保護(hù)系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及煤礦供配電技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種煤礦供配電系統(tǒng)中短路故障的防越級跳閘保護(hù)系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
煤礦井下供配電系統(tǒng)普遍存在線路短、多級變電所級聯(lián)的特點(diǎn)。這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)導(dǎo)致過流保護(hù)整定困難，也無法通過增加多個時間級差來保證保護(hù)的縱向選擇性，因而在發(fā)生短路故障時極易出現(xiàn)越級跳間的情況。這種越級跳間事件的發(fā)生，給煤礦的安全生產(chǎn)帶來極大的威脅?，F(xiàn)有的防越級跳間的技術(shù)主要采取以下幾種方式一種是通過光纖縱差保護(hù)來實(shí)現(xiàn)，將兩個開關(guān)的電氣量轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后通過光纖進(jìn)行雙側(cè)通訊以對開關(guān)兩側(cè)的電氣量進(jìn)行比較從而實(shí)現(xiàn)差動保護(hù)，這就要求在兩兩開關(guān)之間設(shè)置縱差保護(hù)裝置，由于兩兩開關(guān)涉及兩相鄰開關(guān)和兩不相鄰開關(guān)等多種開關(guān)組合，故需要設(shè)置許多的縱差保護(hù)裝置，存在煤礦井下設(shè)置不方便且成本很高的問題。第二種是通過在各開關(guān)連接的保護(hù)裝置之間設(shè)置物理連線，通過告警接點(diǎn)信號的傳遞配合實(shí)現(xiàn)，這種硬接點(diǎn)的連接方式在煤礦井下十分不便，而且煤礦井下并非單線連接，當(dāng)電力系統(tǒng)的運(yùn)行方式變化時其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)會發(fā)生改變，閉鎖關(guān)系也會發(fā)生改變，為能有效的防治越級跳閘，就需要對下級線路進(jìn)行線路變更，在煤礦井下變更連接線路十分復(fù)雜不便。第三種是將各開關(guān)連接的保護(hù)裝置的采樣數(shù)據(jù)都通過光纖集中發(fā)送至一個集中保護(hù)裝置中，集中保護(hù)裝置收到所有數(shù)據(jù)并進(jìn)行全網(wǎng)判斷跳閘開關(guān)，其缺點(diǎn)是其采用點(diǎn)對點(diǎn)光纖通信，傳送至集中保護(hù)裝置的采樣數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)信息量非常大，這就對集中保護(hù)裝置的數(shù)據(jù)接收和處理的要求非常高，并需要每個開關(guān)連接的保護(hù)裝置都引光纖至集中保護(hù)裝置，而且由于集中保護(hù)裝置對收到的所有數(shù)據(jù)進(jìn)行同步計(jì)算處理，一旦某一開關(guān)連接的保護(hù)裝置的采樣數(shù)據(jù)錯誤，則造成全網(wǎng)數(shù)據(jù)處理錯誤導(dǎo)致誤判甚至癱瘓。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有的煤礦供配電系統(tǒng)中短路故障的防越級跳閘的技術(shù)中光纖縱差保護(hù)在煤礦井下設(shè)置不方便、各開關(guān)連接的保護(hù)裝置之間硬連接的線路變更復(fù)雜、通過集中保護(hù)裝置集中處理的方式傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量大并由于某一保護(hù)裝置采樣錯誤造成誤判甚至癱瘓的問題，提供一種新型的防越級跳閘保護(hù)系統(tǒng)，該系統(tǒng)配置簡單，采取下級閉鎖上級的逐級閉鎖模式實(shí)現(xiàn)保護(hù)的縱向選擇性，有效的解決短路故障時越級跳閘的問題。本發(fā)明還涉及一種煤礦供配電系統(tǒng)中短路故障的防越級跳閘保護(hù)方法。本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種煤礦供配電系統(tǒng)中短路故障的防越級跳閘保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于，包括拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)建立裝置，將各開關(guān)連接的保護(hù)裝置連接在局域網(wǎng)上，并通過拓?fù)鋵ぶ返姆绞浇㈦娏ο到y(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；故障檢測裝置，與拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)建立裝置相連，用于確定檢測到故障的開關(guān)；
廣播式報文播放裝置，分別與拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)建立裝置和故障檢測裝置相連，根據(jù)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)建立裝置建立的電力系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)由故障檢測裝置確定的檢測到故障的開關(guān)所連接的保護(hù)裝置向上級發(fā)出閉鎖信號，同時檢測是否收到下級的閉鎖信號；閉鎖和跳閘開關(guān)確定裝置，與廣播式報文播放裝置相連，通過對檢測到故障的開關(guān)所連接的保護(hù)裝置是否收到下級的閉鎖信號的判斷來確定閉鎖開關(guān)和跳閘開關(guān)，當(dāng)收到下級的閉鎖信號時確定所述檢測到故障的開關(guān)為閉鎖開關(guān)，否則為跳閘開關(guān)；閉鎖和跳閘開關(guān)執(zhí)行裝置，與閉鎖和跳閘開關(guān)確定裝置相連，將確定的閉鎖開關(guān)進(jìn)行閉鎖，將確定的跳閘開關(guān)進(jìn)行跳閘。所述報文播放裝置通過GOOSE報文的方式發(fā)送閉鎖信號。所述局域網(wǎng)為以太網(wǎng)，所述拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)建立裝置通過拓?fù)鋵ぶ凡⒏碌姆绞酱_定并更新各開關(guān)所連接的保護(hù)裝置的上下級關(guān)系。在確定閉鎖開關(guān)后所述閉鎖和跳閘開關(guān)執(zhí)行裝置閉鎖速斷保護(hù)，在確定跳閘開關(guān)后所述閉鎖和跳間開關(guān)執(zhí)行裝置經(jīng)過一個短延時后跳閘。所述短延時的延時時間與GOOSE報文的閉鎖信號的可靠性傳輸時間相配合，所述延時時間設(shè)置在40毫秒至100毫秒之間。一種煤礦供配電系統(tǒng)中短路故障的防越級跳閘保護(hù)方法，其特征在于，包括下述步驟拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)建立步驟，將各開關(guān)連接的保護(hù)裝置連接在局域網(wǎng)上，并通過拓?fù)鋵ぶ返姆绞浇㈦娏ο到y(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；故障檢測步驟，確定檢測到故障的開關(guān)；廣播式報文播放步驟，根據(jù)電力系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)由檢測到故障的開關(guān)連接的保護(hù)裝置向上級發(fā)出閉鎖信號，同時檢測是否收到下級的閉鎖信號；閉鎖和跳閘開關(guān)確定步驟，通過對檢測到故障的開關(guān)所連接的保護(hù)裝置是否收到下級的閉鎖信號的判斷來確定閉鎖開關(guān)和跳閘開關(guān)，當(dāng)收到下級的閉鎖信號時確定所述檢測到故障的開關(guān)為閉鎖開關(guān)，否則為跳閘開關(guān)；閉鎖和跳閘開關(guān)執(zhí)行步驟，將確定的閉鎖開關(guān)進(jìn)行閉鎖，將確定的跳閘開關(guān)進(jìn)行跳閘。所述報文播放步驟中通過GOOSE報文的方式發(fā)送閉鎖信號。所述局域網(wǎng)為以太網(wǎng)，所述拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)建立步驟通過拓?fù)鋵ぶ凡⒏碌姆绞酱_定并更新各開關(guān)所連接的保護(hù)裝置的上下級關(guān)系。所述閉鎖和跳閘開關(guān)執(zhí)行步驟中，在確定閉鎖開關(guān)后則閉鎖速斷保護(hù)，在確定跳閘開關(guān)后，經(jīng)過一個短延時后跳閘。所述短延時的延時時間與GOOSE報文的閉鎖信號的可靠性傳輸時間相配合，所述延時時間設(shè)置在40毫秒至100毫秒之間。本發(fā)明的技術(shù)效果如下本發(fā)明涉及的煤礦供配電系統(tǒng)中短路故障的防越級跳閘保護(hù)系統(tǒng)，包括拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)建立裝置、故障檢測裝置、廣播式報文播放裝置、閉鎖和跳間開關(guān)確定裝置以及閉鎖和跳閘開關(guān)執(zhí)行裝置。通過拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)建立裝置將各開關(guān)連接的保護(hù)裝置連接在局域網(wǎng)上，并通過拓?fù)鋵ぶ返姆绞浇㈦娏ο到y(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，使得該保護(hù)系統(tǒng)利用現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)通信通道，無需增加如縱差保護(hù)裝置、集中保護(hù)裝置等特殊設(shè)備，故對煤礦系統(tǒng)的供配電設(shè)備升級改造方便，該系統(tǒng)配置簡單，在故障檢測裝置確定了檢測到故障的開關(guān)后，即可通過廣播式報文播放裝置使得檢測到故障的開關(guān)所連接的保護(hù)裝置向上級發(fā)出閉鎖信號，同時檢測是否收到下級的閉鎖信號，即采用下級閉鎖上級的逐級閉鎖模式實(shí)現(xiàn)保護(hù)的縱向選擇性，通過閉鎖和跳閘開關(guān)確定裝置根據(jù)檢測到故障的開關(guān)所連接的保護(hù)裝置是否收到下級的閉鎖信號的判斷來確定閉鎖開關(guān)和跳閘開關(guān)，即可有效的解決短路故障時越級跳閘的問題。本發(fā)明系統(tǒng)避免了光纖縱差保護(hù)需在煤礦井下設(shè)置過多的縱差保護(hù)裝置不方便的問題，通過高速通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)防越級跳閘保護(hù)功能，同時避免了在各開關(guān)連接的保護(hù)裝置之間硬連接在運(yùn)行方式變化時會涉及變更線路的問題，廣播式報文播放裝置中的報文廣播式播放替換現(xiàn)有的點(diǎn)對點(diǎn)光纖通信方式，故通過局域網(wǎng)傳輸?shù)氖情]鎖信號，并非在點(diǎn)對點(diǎn)光纖通信中傳輸數(shù)據(jù)量龐大的采樣數(shù)據(jù)，所以本發(fā)明的信息傳輸快，通過計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)據(jù)通信技術(shù)的結(jié)合實(shí)現(xiàn)故障的快速隔離與定位。此外，通過故障檢測裝置確定檢測到故障的開關(guān)，再通過廣播式報文播放裝置進(jìn)行廣播式報文播放，避免了當(dāng)故障發(fā)生在線路末端短路僅靠電流定值無法滿足選擇性導(dǎo)致全部越級跳間的問題。本系統(tǒng)中的廣播式報文播放裝置的報文廣播式播放以及閉鎖和跳間開關(guān)確定裝置確定閉鎖開關(guān)和跳間開關(guān)，采用了分布式控制和集中控制相結(jié)合，優(yōu)化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提升了相應(yīng)處理能力，本系統(tǒng)有效的實(shí)現(xiàn)了煤礦供配電系統(tǒng)中短路故障的防越級跳閘保護(hù)。報文播放裝置通過GOOSE報文的方式發(fā)送閉鎖信號，即在報文播放裝置中應(yīng)用 IEC61850的GOOSE技術(shù)，根據(jù)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)建立裝置建立的電力系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)由故障檢測裝置確定的檢測到故障的開關(guān)所連接的保護(hù)裝置以GOOSE報文的方式向上級發(fā)出閉鎖信號，可實(shí)現(xiàn)各檢測到故障的開關(guān)所連接的保護(hù)裝置之間的快速對等信息交換。拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)建立裝置通過拓?fù)鋵ぶ凡⒏碌姆绞酱_定并更新各開關(guān)所連接的保護(hù)裝置的上下級關(guān)系，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)建立裝置通過拓?fù)鋵ぶ返姆绞浇㈦娏ο到y(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，電力系統(tǒng)的運(yùn)行方式確定后，通過拓?fù)鋵ぶ返姆绞礁鏖_關(guān)所連接的保護(hù)裝置注冊獲得各自的拓?fù)涞刂?，得到相互之間的上下級關(guān)系，當(dāng)電力系統(tǒng)的運(yùn)行方式改變后，只需再次通過拓?fù)鋵ぶ返姆绞綄⒏鏖_關(guān)所連接的保護(hù)裝置重新注冊獲得各自更新的拓?fù)涞刂罚纯芍匦碌玫礁鏖_關(guān)所連接的保護(hù)裝置相互之間實(shí)時的上下級關(guān)系。在確定閉鎖開關(guān)后所述閉鎖和跳閘開關(guān)執(zhí)行裝置閉鎖速斷保護(hù)，在確定跳閘開關(guān)后所述閉鎖和跳間開關(guān)執(zhí)行裝置經(jīng)過一個短延時后跳間，能夠進(jìn)一步保證信息傳輸?shù)目煽啃?。本發(fā)明涉及的煤礦供配電系統(tǒng)中短路故障的防越級跳閘保護(hù)方法，包括拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)建立步驟、故障檢測步驟、廣播式報文播放步驟、閉鎖和跳間開關(guān)確定步驟以及閉鎖和跳閘開關(guān)執(zhí)行步驟。在拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)建立步驟中將各開關(guān)連接的保護(hù)裝置連接在局域網(wǎng)上，并通過拓?fù)鋵ぶ返姆绞浇㈦娏ο到y(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，該方法利用現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)通信通道，無需專用通道和增加特殊設(shè)備，故對煤礦系統(tǒng)的供配電設(shè)備升級改造方便。設(shè)置故障檢測步驟和廣播式報文播放步驟，檢測到故障的開關(guān)所連接的保護(hù)裝置向上級發(fā)出閉鎖信號，同時檢測是否收到下級的閉鎖信號，故本發(fā)明的該方法采用下級閉鎖上級的逐級閉鎖模式實(shí)現(xiàn)保護(hù)的縱向選擇性，有效的解決短路故障時越級跳閘的問題。且該方法通過局域網(wǎng)傳輸閉鎖信號， 并非現(xiàn)有技術(shù)中在點(diǎn)對點(diǎn)光纖通信中傳輸數(shù)據(jù)量龐大的采樣數(shù)據(jù)，所以本發(fā)明所述方法的信息傳輸快，響應(yīng)處理能量強(qiáng)，引入配網(wǎng)自動化的FA (Feeder Automation，饋線自動化)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)故障的快速隔離與定位。


圖1為本發(fā)明煤礦供配電系統(tǒng)中短路故障的防越級跳閘保護(hù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明下級閉鎖上級的逐級閉鎖模式示意圖。圖3為本發(fā)明煤礦供配電系統(tǒng)中短路故障的防越級跳閘保護(hù)方法的流程圖。圖4為本發(fā)明方法中的開關(guān)所連接的保護(hù)裝置的故障處理流程示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行說明。本發(fā)明公開了一種煤礦供配電系統(tǒng)中短路故障的防越級跳閘保護(hù)系統(tǒng)，該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，包括拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)建立裝置、故障檢測裝置、廣播式報文播放裝置、閉鎖和跳閘開關(guān)確定裝置以及閉鎖和跳閘開關(guān)執(zhí)行裝置，其中，故障檢測裝置與拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)建立裝置相連，故障檢測裝置和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)建立裝置均與廣播式報文播放裝置相連，廣播式報文播放裝置依次連接閉鎖和跳間開關(guān)確定裝置以及閉鎖和跳間開關(guān)執(zhí)行裝置。拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)建立裝置，將各開關(guān)連接的保護(hù)裝置連接在局域網(wǎng)上，并通過拓?fù)鋵ぶ返姆绞浇㈦娏ο到y(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，由于母線上設(shè)置的各開關(guān)都分別連接有一保護(hù)裝置，將各保護(hù)裝置連接到局域網(wǎng)上，優(yōu)選以太網(wǎng)，拓?fù)鋵ぶ返姆绞绞请娏ο到y(tǒng)的運(yùn)行方式確定后，各開關(guān)所連接的保護(hù)裝置在以太網(wǎng)注冊獲得各自的拓?fù)涞刂罚玫礁鞅Ｗo(hù)裝置相互之間的上下級關(guān)系，上下級原則是隨著其開關(guān)距離供配電電源的距離的增加，級別越低，即靠近供配電電源側(cè)的保護(hù)裝置是上級，遠(yuǎn)離供配電電源側(cè)的保護(hù)裝置是下級，此時每個保護(hù)裝置均具有自己的下級列表，建立統(tǒng)一的電力系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。如煤礦供配電系統(tǒng)的一個供電線路上的開關(guān)所連接的保護(hù)裝置分為四個層級，由高至低為1級、2級、3級和4級，則1級保護(hù)裝置的下級列表包括2、3和4級的保護(hù)裝置，2級保護(hù)裝置的下級列表包括3和4級的保護(hù)裝置，3級保護(hù)裝置的下級列表包括4級保護(hù)裝置，4級保護(hù)裝置無下級列表。當(dāng)電力系統(tǒng)的運(yùn)行方式改變后，各開關(guān)所連接的保護(hù)裝置在以太網(wǎng)重新注冊獲得更新的拓?fù)涞刂?，即可重新建立各保護(hù)裝置相互之間的上下級關(guān)系，建立更新的電力系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。故障檢測裝置用于確定檢測到故障的開關(guān)，在煤礦供配電系統(tǒng)中如發(fā)電機(jī)、變壓器和線路等電氣元件發(fā)生短路故障時，電流由電源側(cè)流向故障點(diǎn)，經(jīng)過供電線路上的開關(guān)， 若故障點(diǎn)的故障電流超出其經(jīng)過的開關(guān)所連接的保護(hù)裝置速斷保護(hù)及過流保護(hù)定值區(qū)間的時候，該保護(hù)裝置所連的開關(guān)為檢測到故障的開關(guān)。如在上述實(shí)施例中的四級保護(hù)裝置中，若1級、2級、3級和4級保護(hù)裝置的過流定值均為2A，故障點(diǎn)發(fā)生在3級和4級之間， 故障電流為3. 5A，當(dāng)電流由電源側(cè)流向故障點(diǎn)時，則1、2和3級保護(hù)裝置檢測到故障。若1 級、2級、3級和4級保護(hù)裝置的速斷保護(hù)定值分別為4A、3A、2A和1A，故障點(diǎn)發(fā)生在3級和 4級之間，故障電流為3. 5A，當(dāng)電流由電源側(cè)流向故障點(diǎn)時，則2和3級保護(hù)裝置檢測到故障。設(shè)置故障檢測裝置確定檢測到故障的開關(guān)，使得所有流過故障電流的保護(hù)裝置均能啟動速斷保護(hù)。廣播式報文播放裝置，根據(jù)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)建立裝置建立的電力系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)由故障檢測裝置確定的檢測到故障的開關(guān)所連接的保護(hù)裝置向上級發(fā)出閉鎖信號，同時檢測是否收到下級的閉鎖信號，該廣播式報文播放裝置可以采用GOOSE報文的方式發(fā)送閉鎖信號，即在報文播放裝置中應(yīng)用IEC61850的GOOSE通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)各檢測到故障的開關(guān)所連接的保護(hù)裝置之間的快速對等信息交換。即基于IEC61850的GOOSE通信技術(shù)，并利用對等通信技術(shù)，采用下級閉鎖上級的逐級閉鎖模式，實(shí)現(xiàn)保護(hù)的縱向選擇性。下級閉鎖上級的逐級閉鎖模式示意圖如圖2所示，標(biāo)示A為故障點(diǎn)，標(biāo)示a、b、c、d、e、a’、c’、e’為開關(guān)，各開關(guān)均連接自己的保護(hù)裝置，由于該圖為一次裝配圖，故未畫出各保護(hù)裝置。開關(guān)a和a’為第一條電源母線的開關(guān)，開關(guān)c和C’為第二條電源母線的開關(guān)，開關(guān)e和e’為第三條電源母線的開關(guān)，開關(guān)a、b、c、d、e各自的進(jìn)線端子和出線端子通過供電電纜連接形成一個供電線路， 故障點(diǎn)A發(fā)生在該供電線路的右端，電流由電源側(cè)流向故障點(diǎn)A時，開關(guān)a、b、c、d、e均為檢測到故障的開關(guān)，開關(guān)a、b、c、d、e各自連接的保護(hù)裝置均向以太網(wǎng)發(fā)送帶有自己開關(guān)標(biāo)示的故障報文(即閉鎖信號)，各保護(hù)裝置僅識別電力系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中的自己下級列表中的保護(hù)裝置所發(fā)出的閉鎖信號，也就是說，檢測到故障的開關(guān)所連接的保護(hù)裝置根據(jù)電力系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)向自己的上級發(fā)出閉鎖信號，開關(guān)a的保護(hù)裝置接收開關(guān)b、c、d、e的保護(hù)裝置發(fā)送的閉鎖信號(圖中僅標(biāo)出了開關(guān)b的保護(hù)裝置發(fā)送的閉鎖信號)，開關(guān)b的保護(hù)裝置接收開關(guān)c、d、e的保護(hù)裝置發(fā)送的閉鎖信號(圖中僅標(biāo)出了開關(guān)c的保護(hù)裝置發(fā)送的閉鎖信號)，開關(guān)c的保護(hù)裝置接收開關(guān)d、e的保護(hù)裝置發(fā)送的閉鎖信號(圖中僅標(biāo)出了開關(guān)d 的保護(hù)裝置發(fā)送的閉鎖信號)，開關(guān)d的保護(hù)裝置接收開關(guān)e的保護(hù)裝置發(fā)送的閉鎖信號， 同時開關(guān)a、b、c、d、e均檢測是否收到下級的閉鎖信號。閉鎖和跳閘開關(guān)確定裝置根據(jù)檢測到故障的開關(guān)所連接的保護(hù)裝置是否收到下級的閉鎖信號的判斷來確定閉鎖開關(guān)和跳閘開關(guān)，即可有效的解決短路故障時越級跳閘的問題。圖2所示實(shí)施例中，所述檢測到故障的開關(guān)a、b、c、d均能收到下級的閉鎖信號，故開關(guān)a、b、c、d均為閉鎖開關(guān)，而開關(guān)e僅向上級發(fā)送閉鎖信號，卻沒有收到閉鎖信號，故開關(guān) e為跳閘開關(guān)，這就使得所有流過故障電流的保護(hù)裝置均能啟動速斷保護(hù)，避免了當(dāng)故障發(fā)生在線路末端短路僅靠電流定值無法滿足選擇性導(dǎo)致全部越級跳間的問題，實(shí)現(xiàn)對故障的快速隔離與定位。閉鎖和跳閘開關(guān)執(zhí)行裝置根據(jù)確定的閉鎖開關(guān)和跳閘開關(guān)分別進(jìn)行閉鎖和跳閘， 從而實(shí)現(xiàn)煤礦供配電系統(tǒng)中短路故障的防越級跳閘保護(hù)。其中，在確定閉鎖開關(guān)后，閉鎖和跳閘開關(guān)執(zhí)行裝置閉鎖速斷保護(hù)；在確定跳閘開關(guān)后，所述閉鎖和跳閘開關(guān)執(zhí)行裝置經(jīng)過一個短延時后再跳閘。短延時的延時時間與GOOSE報文的閉鎖信號的可靠性傳輸時間相配合，該延時時間通常設(shè)置在40毫秒至100毫秒之間，在拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)四級及以下時設(shè)置延時時間稍大于40毫秒即可保證并提高信息傳輸?shù)目煽啃?。本發(fā)明還涉及一種煤礦供配電系統(tǒng)中短路故障的防越級跳閘保護(hù)方法，其流程圖如圖3所示。包括拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)建立步驟、故障檢測步驟、廣播式報文播放步驟、閉鎖和跳閘開關(guān)確定步驟以及閉鎖和跳間開關(guān)執(zhí)行步驟。各步驟具體如下拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)建立步驟，將各開關(guān)連接的保護(hù)裝置連接在局域網(wǎng)上，并通過拓?fù)鋵ぶ返姆绞浇㈦娏ο到y(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；其中局域網(wǎng)優(yōu)選為以太網(wǎng)；該步驟通過拓?fù)鋵ぶ凡⒏碌姆绞酱_定并更新各開關(guān)所連接的保護(hù)裝置的上下級關(guān)系，此時各開關(guān)所連接的保護(hù)裝置均建立了自己的下級列表；
故障檢測步驟確定檢測到故障的開關(guān)，電流自電源側(cè)經(jīng)過供電線路上的開關(guān)流向故障點(diǎn)，當(dāng)故障點(diǎn)的故障電流超出其經(jīng)過的開關(guān)所連接的保護(hù)裝置速斷保護(hù)及過流保護(hù)定值區(qū)間的時候，該保護(hù)裝置所連的開關(guān)為檢測到故障的開關(guān)；廣播式報文播放步驟根據(jù)電力系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)由檢測到故障的開關(guān)連接的保護(hù)裝置向上級發(fā)出閉鎖信號，同時檢測是否收到下級的閉鎖信號；其中閉鎖信號以GOOSE報文的方式發(fā)送；閉鎖和跳閘開關(guān)確定步驟通過對檢測到故障的開關(guān)所連接的保護(hù)裝置是否收到下級的閉鎖信號的判斷來確定閉鎖開關(guān)和跳閘開關(guān)，當(dāng)收到下級的閉鎖信號時確定所述檢測到故障的開關(guān)為閉鎖開關(guān)，否則為跳閘開關(guān)；閉鎖和跳閘開關(guān)執(zhí)行步驟將確定的閉鎖開關(guān)進(jìn)行閉鎖，將確定的跳閘開關(guān)進(jìn)行跳閘。其中，在確定閉鎖開關(guān)后則閉鎖速斷保護(hù)，在確定跳閘開關(guān)后，經(jīng)過一個短延時后跳閘；該短延時的延時時間與GOOSE報文的閉鎖信號的可靠性傳輸時間相配合，該延時時間通常設(shè)置在40毫秒至100毫秒之間。圖4為本發(fā)明方法中的開關(guān)所連接的保護(hù)裝置的故障處理流程示意圖。該流程為單個保護(hù)裝置的故障處理流程，其結(jié)合了廣播式報文播放步驟、閉鎖和跳間開關(guān)確定步驟以及閉鎖和跳間開關(guān)執(zhí)行步驟的流程，在故障檢測步驟之后就確定了該保護(hù)裝置所連接的開關(guān)為檢測到故障點(diǎn)的開關(guān)，保護(hù)啟動后，該保護(hù)裝置向上級發(fā)送閉鎖報文(或稱閉鎖信號，或稱故障報文)，并進(jìn)行接收下級閉鎖報文計(jì)時，接收閉鎖報文的確認(rèn)時間最大為 100ms，同時也作為保護(hù)延時，在實(shí)際應(yīng)用中四級及以下時該延時時間略大于40ms時即可保證信息傳輸?shù)目煽啃?。檢測是否收到下級的閉鎖報文，保護(hù)裝置在保護(hù)啟動的前提下， 如果收到任何低層級的保護(hù)裝置的保護(hù)閉鎖信號，將進(jìn)入保護(hù)閉鎖狀態(tài)，閉鎖計(jì)時最大為 200ms，從保護(hù)啟動算起，總的保護(hù)延時閉鎖時間不大于300ms，當(dāng)故障不存在時則保護(hù)退出，若故障依然存在，此時認(rèn)為是異常，則保護(hù)裝置進(jìn)行保護(hù)動作，即跳閘并切除故障。當(dāng)進(jìn)行是否收到下級閉鎖報文判斷后發(fā)現(xiàn)沒有收到下級閉鎖報文時，若此時滿足保護(hù)定值則該保護(hù)裝置執(zhí)行保護(hù)動作，即跳閘并切除故障；若不滿足保護(hù)定值(比如不能同時滿足過流定值規(guī)定的電流和時間)則認(rèn)為故障消除，則保護(hù)退出。應(yīng)當(dāng)指出，以上所述具體實(shí)施方式
可以使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更全面地理解本發(fā)明創(chuàng)造，但不以任何方式限制本發(fā)明創(chuàng)造。因此，盡管本說明書參照附圖和實(shí)施例對本發(fā)明創(chuàng)造已進(jìn)行了詳細(xì)的說明，但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，仍然可以對本發(fā)明創(chuàng)造進(jìn)行修改或者等同替換，總之，一切不脫離本發(fā)明創(chuàng)造的精神和范圍的技術(shù)方案及其改進(jìn)，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明創(chuàng)造專利的保護(hù)范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.一種煤礦供配電系統(tǒng)中短路故障的防越級跳閘保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于，包括拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)建立裝置，將各開關(guān)連接的保護(hù)裝置連接在局域網(wǎng)上，并通過拓?fù)鋵ぶ返姆绞浇㈦娏ο到y(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；故障檢測裝置，與拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)建立裝置相連，用于確定檢測到故障的開關(guān)； 廣播式報文播放裝置，分別與拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)建立裝置和故障檢測裝置相連，根據(jù)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)建立裝置建立的電力系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)由故障檢測裝置確定的檢測到故障的開關(guān)所連接的保護(hù)裝置向上級發(fā)出閉鎖信號，同時檢測是否收到下級的閉鎖信號；閉鎖和跳間開關(guān)確定裝置，與廣播式報文播放裝置相連，通過對檢測到故障的開關(guān)所連接的保護(hù)裝置是否收到下級的閉鎖信號的判斷來確定閉鎖開關(guān)和跳閘開關(guān)，當(dāng)收到下級的閉鎖信號時確定所述檢測到故障的開關(guān)為閉鎖開關(guān)，否則為跳閘開關(guān)；閉鎖和跳間開關(guān)執(zhí)行裝置，與閉鎖和跳間開關(guān)確定裝置相連，將確定的閉鎖開關(guān)進(jìn)行閉鎖，將確定的跳閘開關(guān)進(jìn)行跳閘。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述報文播放裝置通過GOOSE報文的方式發(fā)送閉鎖信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述局域網(wǎng)為以太網(wǎng)，所述拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)建立裝置通過拓?fù)鋵ぶ凡⒏碌姆绞酱_定并更新各開關(guān)所連接的保護(hù)裝置的上下級關(guān)系。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，在確定閉鎖開關(guān)后所述閉鎖和跳閘開關(guān)執(zhí)行裝置閉鎖速斷保護(hù)，在確定跳閘開關(guān)后所述閉鎖和跳閘開關(guān)執(zhí)行裝置經(jīng)過一個短延時后跳閘。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述短延時的延時時間與GOOSE報文的閉鎖信號的可靠性傳輸時間相配合，所述延時時間設(shè)置在40毫秒至100毫秒之間。
6.一種煤礦供配電系統(tǒng)中短路故障的防越級跳間保護(hù)方法，其特征在于，包括下述步驟拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)建立步驟，將各開關(guān)連接的保護(hù)裝置連接在局域網(wǎng)上，并通過拓?fù)鋵ぶ返姆绞浇㈦娏ο到y(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；故障檢測步驟，確定檢測到故障的開關(guān)；廣播式報文播放步驟，根據(jù)電力系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)由檢測到故障的開關(guān)連接的保護(hù)裝置向上級發(fā)出閉鎖信號，同時檢測是否收到下級的閉鎖信號；閉鎖和跳閘開關(guān)確定步驟，通過對檢測到故障的開關(guān)所連接的保護(hù)裝置是否收到下級的閉鎖信號的判斷來確定閉鎖開關(guān)和跳閘開關(guān)，當(dāng)收到下級的閉鎖信號時確定所述檢測到故障的開關(guān)為閉鎖開關(guān)，否則為跳閘開關(guān)；閉鎖和跳閘開關(guān)執(zhí)行步驟，將確定的閉鎖開關(guān)進(jìn)行閉鎖，將確定的跳閘開關(guān)進(jìn)行跳閘。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述報文播放步驟中通過GOOSE報文的方式發(fā)送閉鎖信號。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述局域網(wǎng)為以太網(wǎng)，所述拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)建立步驟通過拓?fù)鋵ぶ凡⒏碌姆绞酱_定并更新各開關(guān)所連接的保護(hù)裝置的上下級關(guān)系。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述閉鎖和跳間開關(guān)執(zhí)行步驟中，在確定閉鎖開關(guān)后則閉鎖速斷保護(hù)，在確定跳閘開關(guān)后，經(jīng)過一個短延時后跳閘。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述短延時的延時時間與GOOSE報文的閉鎖信號的可靠性傳輸時間相配合，所述延時時間設(shè)置在40毫秒至100毫秒之間。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種煤礦供配電系統(tǒng)中短路故障的防越級跳閘保護(hù)裝置和方法，該裝置包括拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)建立裝置、故障檢測裝置、廣播式報文播放裝置、閉鎖和跳閘開關(guān)確定裝置以及閉鎖和跳閘開關(guān)執(zhí)行裝置，故障檢測裝置與拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)建立裝置相連，廣播式報文播放裝置分別與拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)建立裝置和故障檢測裝置相連，閉鎖和跳閘開關(guān)確定裝置分別與廣播式報文播放裝置以及閉鎖和跳閘開關(guān)執(zhí)行裝置相連。該裝置和方法采取下級閉鎖上級的逐級閉鎖模式實(shí)現(xiàn)保護(hù)的縱向選擇性，有效的解決短路故障時越級跳閘的問題。
文檔編號H02H7/22GK102386615SQ20111037586
公開日2012年3月21日 申請日期2011年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月23日
發(fā)明者劉海波, 姜海濤, 徐文, 溫彥軍, 衣余法, 麻生 申請人:北京天能繼保電力科技有限公司