專(zhuān)利名稱(chēng)：基于補(bǔ)償接地電抗支路電流原理的煤礦漏電保護(hù)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電力保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于補(bǔ)償接地電抗支路電流原理的煤礦漏電保護(hù)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
漏電保護(hù)是煤礦三大保護(hù)之一，井下單相接地保護(hù)是否可靠，直接影響煤礦安全、 可靠運(yùn)行。目前煤礦井下接地保護(hù)問(wèn)題相當(dāng)突出，誤動(dòng)、拒動(dòng)現(xiàn)象嚴(yán)重，相間、接地保護(hù)導(dǎo)致的越級(jí)跳閘在井下保護(hù)系統(tǒng)普遍存在。由于煤礦以電纜供電線路為主，接地故障時(shí)電容電流很大，所以煤礦6KV、10KV系統(tǒng)一般都采用消弧線圈接地方式。而低壓配電系統(tǒng)一般在總開(kāi)關(guān)處設(shè)置接地電抗器，由于消弧線圈或接地電抗器對(duì)接地電流的補(bǔ)償作用，使得接地電容電流很??；由于可能存在過(guò)補(bǔ)償、欠補(bǔ)償，導(dǎo)致無(wú)法從零序電壓、電流的相位關(guān)系區(qū)分接地支路與非接地支路，這是目前煤礦井下漏電保護(hù)無(wú)選擇性、越級(jí)跳間現(xiàn)象嚴(yán)重的根本原因。所以，接地電抗起到對(duì)保證系統(tǒng)運(yùn)行安全運(yùn)行很有幫助的同時(shí)，也加劇了煤礦井下高壓系統(tǒng)接地保護(hù)、低壓漏電保護(hù)動(dòng)作的不可靠性。煤礦井下的高壓供電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和地面的高壓網(wǎng)絡(luò)有較大的差異，一般采用雙回路高壓電纜引入井下高壓總配電所，總配電所再到分配電所，再到高壓供、配電設(shè)備，中間經(jīng)過(guò)多級(jí)分配。而消弧線圈一般安裝于地面變電站。井下電纜發(fā)生接地故障后，要求接地保護(hù)按照停電范圍最小的原則動(dòng)作，由于消弧線圈的補(bǔ)償作用，井下的接地保護(hù)很難可靠、準(zhǔn)確地動(dòng)作。消弧線圈接地的煤礦地面變電站，可以利用消弧線圈的可調(diào)節(jié)性，地面變電站本身的接地選線并不難，但這些技術(shù)和算法無(wú)法應(yīng)用于井下經(jīng)過(guò)多級(jí)分配、擴(kuò)展后的各級(jí)開(kāi)關(guān)處安裝的接地保護(hù)中。井下配電變壓器低壓側(cè)設(shè)置有補(bǔ)償作用的接地零序電抗支路，低壓配電系統(tǒng)一般也要經(jīng)過(guò)多級(jí)分配，按照規(guī)程要求需要保證各級(jí)漏電保護(hù)的選擇性，而目前井下很難實(shí)現(xiàn)這種選擇性配合，導(dǎo)致漏電保護(hù)越級(jí)跳間嚴(yán)重，嚴(yán)重地影響了煤礦的安全可靠運(yùn)行。
發(fā)明內(nèi)容有鑒于此，本實(shí)用新型的目的是提供一種基于補(bǔ)償接地電抗支路電流原理的煤礦漏電保護(hù)系統(tǒng)，能夠提高接地保護(hù)、漏電保護(hù)的靈敏度和選擇性。本實(shí)用新型的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的該基于補(bǔ)償接地電抗支路電流原理的煤礦漏電保護(hù)系統(tǒng)，包括零序電壓/電流測(cè)量模塊，用于測(cè)量在正常狀態(tài)下，不接地系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的零序電壓和接地電抗支路的零序電流數(shù)值；接地阻抗計(jì)算模塊，根據(jù)不接地系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的零序電壓和接地電抗支路的零序電流數(shù)值，計(jì)算得到接地支路的接地阻抗的大小；通訊網(wǎng)絡(luò)，用于將接地支路的接地阻抗實(shí)時(shí)發(fā)送至相同電壓等級(jí)的下級(jí)各個(gè)節(jié) 補(bǔ)償模塊，用于在接地故障發(fā)生時(shí)，對(duì)接地電抗支路的電流進(jìn)行補(bǔ)償，把經(jīng)電抗或消弧線圈接地系統(tǒng)的電流分配關(guān)系等效為不接地系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)接地選線或漏電保護(hù)；控制單元模塊，用于與上述模塊相聯(lián)接，發(fā)出控制指令控制各模塊動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。進(jìn)一步，所述通訊網(wǎng)絡(luò)采用交換式工業(yè)以太網(wǎng)。本實(shí)用新型的有益效果是本實(shí)用新型基于補(bǔ)償接地電抗支路電流原理，通過(guò)相應(yīng)的算法把接地電抗支路的電流進(jìn)行補(bǔ)償，把經(jīng)電抗或消弧線圈接地系統(tǒng)的電流分配關(guān)系等效為不接地系統(tǒng)，據(jù)此實(shí)現(xiàn)接地選線或漏電保護(hù)，從而避免了現(xiàn)有井下漏電保護(hù)方法所存在的缺陷，能夠有效提高接地保護(hù)、漏電保護(hù)的靈敏度和選擇性，通過(guò)該保護(hù)系統(tǒng)對(duì)解決煤礦井下的相間保護(hù)的越級(jí)跳閘也非常有效。本實(shí)用新型的其他優(yōu)點(diǎn)、目標(biāo)和特征在某種程度上將在隨后的說(shuō)明書(shū)中進(jìn)行闡述，并且在某種程度上，基于對(duì)下文的考察研究對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見(jiàn)的，或者可以從本實(shí)用新型的實(shí)踐中得到教導(dǎo)。本實(shí)用新型的目標(biāo)和其他優(yōu)點(diǎn)可以通過(guò)下面的說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求書(shū)來(lái)實(shí)現(xiàn)和獲得。

為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)描述，其中圖1為補(bǔ)償接地電抗支路電流原理的說(shuō)明示意圖；圖2為本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下將參照附圖，對(duì)本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。應(yīng)當(dāng)理解，優(yōu)選實(shí)施例僅為了說(shuō)明本實(shí)用新型，而不是為了限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍?；谘a(bǔ)償接地電抗支路電流原理如圖1所示，采取中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的運(yùn)行方式，但是造成了采用零序電流原理、零序功率方向原理的接地選線裝置的選線正確率急劇下降。其原因是中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)單相接地時(shí)，電容電流分布的情況與中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)存在差別。由圖1可知，中性點(diǎn)接入消弧線圈后，發(fā)生單相接地時(shí)，非故障線路電容電流的大小和方向與中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)是一樣的；但對(duì)故障線路而言，接地點(diǎn)增加了一個(gè)電感分量
的電流h從接地點(diǎn)流回的總電流為/ = /x + /cs式中h------消弧線圈的補(bǔ)償電流(/χ = U0/ JwL = -JU0/ wL)[0026] 'Ice ――全系統(tǒng)的對(duì)地電容
_](Zc1 =JliZ0WC5)由于h與‘的相位相差, }^將隨消弧圈的補(bǔ)償程度而變，因此，故障線路零序電流的大小及方向也隨之改變。(1)全補(bǔ)償時(shí)，wL = 1/%,即I=Jck,接地電流h接近于零，正是工頻串聯(lián)
諧振的條件，如果由于系統(tǒng)三相對(duì)地電容不對(duì)稱(chēng)或者斷路器三相不同期合間時(shí)出現(xiàn)零序電壓，串接于L及3CE之間，串聯(lián)諧振將導(dǎo)致電源中性點(diǎn)對(duì)地低壓升高及系統(tǒng)過(guò)電壓，因而不采用這種補(bǔ)償方式。(2)當(dāng)欠補(bǔ)償時(shí)，即父<}0 分兩種情況如果補(bǔ)償以后的接地電流^^大于本身線路電容電流，且方向由線路流向母線，故障線路零序電流將減少。如果補(bǔ)償以后的接地電流^^小于本身線路電容電流，故障線路零序電流不但大小變化，且方向也變?yōu)橛赡妇€流向線路。上述情況表明，在欠補(bǔ)償方式下，故障線路零序電流(功率)的方向是不固定的。 同時(shí)，考慮到因運(yùn)行方式變化，系統(tǒng)電容電流Ic Σ減少時(shí)，有可能又出現(xiàn)串聯(lián)諧振。因此，這種補(bǔ)償方式很少采用。(3)當(dāng)過(guò)補(bǔ)償時(shí)，即h >}Cs，這種補(bǔ)償方式?jīng)]有發(fā)生過(guò)電壓的危險(xiǎn)，因而得到了廣
泛的應(yīng)用，采用過(guò)補(bǔ)償后，通過(guò)故障線路保護(hù)安裝處的電流為補(bǔ)償以后的感性電流，它與零序電壓的相位關(guān)系和非故障線路電容電流與零序電壓的相位關(guān)系相同，數(shù)值也和非故障線路的容性電流相差無(wú)幾，因此不接地系統(tǒng)中常用的零序電流選線原理和零序功率方向選線原理已不能采用。對(duì)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)的接地保護(hù)，盡管有多種接地選線方法，實(shí)踐證明這些方法都是有局限性的。對(duì)煤礦井下的漏電保護(hù)更是如此。在現(xiàn)有的井下接地保護(hù)或漏電保護(hù)的多種方法，盡管各種方法原理都是正確的，但無(wú)法回避的一個(gè)基本事實(shí)是，在經(jīng)消弧線圈或接地電抗接地系統(tǒng)中發(fā)生接地故障時(shí)，由于接地電抗支路的電流補(bǔ)償作用，接地支路反映接地特征的信號(hào)太弱，不具有各種算法實(shí)現(xiàn)的基本條件。如圖2所示，基于以上原因，本實(shí)用新型提出的基于補(bǔ)償接地電抗支路電流原理的煤礦漏電保護(hù)系統(tǒng)包括零序電壓/電流測(cè)量模塊1，用于測(cè)量在正常狀態(tài)下，不接地系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的零序電壓和接地電抗支路的零序電流數(shù)值；接地阻抗計(jì)算模塊2，根據(jù)不接地系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的零序電壓和接地電抗支路的零序電流數(shù)值，計(jì)算得到接地支路的接地阻抗的大??；通訊網(wǎng)絡(luò)3，用于將接地支路的接地阻抗實(shí)時(shí)發(fā)送至相同電壓等級(jí)的下級(jí)各個(gè)節(jié)占.
^ \\\ 補(bǔ)償模塊4，用于在接地故障發(fā)生時(shí)，對(duì)接地電抗支路的電流進(jìn)行補(bǔ)償，把經(jīng)電抗或消弧線圈接地系統(tǒng)的電流分配關(guān)系等效為不接地系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)接地選線或漏電保護(hù)；控制單元模塊5，用于與上述模塊相聯(lián)接，發(fā)出控制指令控制各模塊動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)思想是基于在正常狀態(tài)下，根據(jù)不接地系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的零序電壓和接地電抗支路的零序電流得到接地支路的接地阻抗的大小，或根據(jù)接地電抗器分接頭位置、各調(diào)節(jié)深度狀態(tài)下對(duì)應(yīng)的接地阻抗的大小，通過(guò)通訊網(wǎng)絡(luò)把接地支路的接地阻抗實(shí)時(shí)發(fā)送至相同電壓等級(jí)的下級(jí)各個(gè)節(jié)點(diǎn)，在接地故障發(fā)生時(shí)，由于相同電壓等級(jí)系統(tǒng)的零序電壓相同，通過(guò)相應(yīng)的算法把接地電抗支路的電流進(jìn)行補(bǔ)償，把經(jīng)電抗或消弧線圈接地系統(tǒng)的電流分配關(guān)系等效為不接地系統(tǒng)，據(jù)此實(shí)現(xiàn)接地選線或漏電保護(hù)。本實(shí)用新型中，所述通訊網(wǎng)絡(luò)為工業(yè)以太網(wǎng)的高速通訊網(wǎng)絡(luò)，可以保證信息快速高效地傳遞。考慮成本和方便布線，保護(hù)裝置可以采用交換式工業(yè)以太網(wǎng)。其中，對(duì)消弧線圈支路而言，接地故障發(fā)生時(shí)，消弧線圈控制裝置檢測(cè)到接地支路的電流變化并發(fā)出調(diào)節(jié)消弧線圈、到消弧線圈調(diào)節(jié)到位都需要一定的時(shí)間，在這段時(shí)間內(nèi)接地電抗無(wú)變化的。井下低壓系統(tǒng)總開(kāi)關(guān)處的接地電抗一般不作調(diào)整，就是需要調(diào)整的話， 也和消弧線圈的調(diào)節(jié)過(guò)程近似。中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地一般都采用過(guò)補(bǔ)償運(yùn)行方式，這樣在發(fā)生接地故障時(shí)，流過(guò)故障線路的零序電壓、電流與非故障線路的零序電壓、電流的方向是一致的。也即說(shuō)零序電壓與接地電抗支路的電流的相位關(guān)系與非故障線路的零序電壓、電流關(guān)系一致。將非故障線路的零序電流加上接地電抗支路的電流，與原來(lái)的非故障支路的電流方向相同。對(duì)于非接地支路，補(bǔ)償包括以下步驟1 )各個(gè)綜合保護(hù)基于補(bǔ)償接地電抗支路電流原理的煤礦漏電保護(hù)系統(tǒng)檢測(cè)到零序電壓、零序電流變化后，對(duì)故障后的1、2個(gè)周波的零序電壓、零序電流實(shí)施凍結(jié)；2)根據(jù)凍結(jié)的電壓電流和故障發(fā)生前的獲得的最新接地電抗值，計(jì)算出電抗支路的補(bǔ)償電流，和本支路實(shí)際采集的接地電流進(jìn)行運(yùn)算，把接地電抗電流的影響補(bǔ)償?shù)?，根?jù)補(bǔ)償后的零序電壓、電流判別的相位關(guān)系判別接地故障是否發(fā)生在本線路及其以下部位；3 )如果判定接地故障發(fā)生在本線路及其以下部位，檢測(cè)到故障存在區(qū)域的保護(hù)裝置和相鄰上級(jí)的保護(hù)裝置通訊，相鄰上級(jí)保護(hù)裝置將裝置內(nèi)部相應(yīng)保護(hù)模塊延遲一個(gè)時(shí)間段，與下級(jí)保護(hù)配合。另外，當(dāng)同一饋線分為多段供電方式，如井下總開(kāi)關(guān)，分支開(kāi)關(guān)、設(shè)備處的綜合保護(hù)裝置，當(dāng)下級(jí)供電區(qū)域接地或漏電時(shí)，相應(yīng)區(qū)域的保護(hù)裝置和相鄰的上級(jí)的保護(hù)裝置的接地或漏電保護(hù)都要?jiǎng)幼鳌Ｓ捎谝蕴W(wǎng)的高速通訊，采用智能電網(wǎng)中的“GOOSE”命令，相鄰下級(jí)保護(hù)動(dòng)作就閉鎖相鄰的上級(jí)保護(hù)，按照智能電網(wǎng)的要求，“GOOSE”命令的傳送時(shí)間不超過(guò)細(xì)8.為了可靠起見(jiàn)，按照IOms設(shè)置。也即是說(shuō)除開(kāi)最下級(jí)保護(hù)，其余各級(jí)保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間為自身的動(dòng)作時(shí)間+IOms的下級(jí)保護(hù)保護(hù)閉鎖信號(hào)延遲，保證保護(hù)不會(huì)越級(jí)跳閘。此種通過(guò)下級(jí)保護(hù)閉鎖相鄰上級(jí)保護(hù)的避免越級(jí)跳閘的方法同樣適用于井下鏈?zhǔn)脚渲玫母骷?jí)相間保護(hù)。[0051] 最后說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求1.基于補(bǔ)償接地電抗支路電流原理的煤礦漏電保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)包括零序電壓/電流測(cè)量模塊，用于測(cè)量在正常狀態(tài)下，不接地系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的零序電壓和接地電抗支路的零序電流數(shù)值；接地阻抗計(jì)算模塊，根據(jù)不接地系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的零序電壓和接地電抗支路的零序電流數(shù)值，計(jì)算得到接地支路的接地阻抗的大小；通訊網(wǎng)絡(luò)，用于將接地支路的接地阻抗實(shí)時(shí)發(fā)送至相同電壓等級(jí)的下級(jí)各個(gè)節(jié)點(diǎn)； 補(bǔ)償模塊，用于在接地故障發(fā)生時(shí)，對(duì)接地電抗支路的電流進(jìn)行補(bǔ)償，把經(jīng)電抗或消弧線圈接地系統(tǒng)的電流分配關(guān)系等效為不接地系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)接地選線或漏電保護(hù)；控制單元模塊，用于與上述模塊相聯(lián)接，發(fā)出控制指令控制各模塊動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于補(bǔ)償接地電抗支路電流原理的煤礦漏電保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于所述通訊網(wǎng)絡(luò)采用交換式工業(yè)以太網(wǎng)。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種基于補(bǔ)償接地電抗支路電流原理的煤礦漏電保護(hù)系統(tǒng)，包括零序電壓/電流測(cè)量模塊、接地阻抗計(jì)算模塊、通訊網(wǎng)絡(luò)、補(bǔ)償模塊和控制單元模塊，本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)思想是根據(jù)在正常狀態(tài)下，測(cè)量不接地系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的零序電壓和接地電抗支路的零序電流得到接地支路的接地阻抗的大小，通過(guò)通訊網(wǎng)絡(luò)把接地支路的接地阻抗實(shí)時(shí)發(fā)送至相同電壓等級(jí)的下級(jí)各個(gè)節(jié)點(diǎn)，在接地故障發(fā)生時(shí)，由于相同電壓等級(jí)系統(tǒng)的零序電壓相同，通過(guò)相應(yīng)的算法把接地電抗支路的電流進(jìn)行補(bǔ)償，把經(jīng)電抗或消弧線圈接地系統(tǒng)的電流分配關(guān)系等效為不接地系統(tǒng)，據(jù)此實(shí)現(xiàn)接地選線或漏電保護(hù)，本實(shí)用新型避免了現(xiàn)有井下漏電保護(hù)方法所存在的缺陷，能夠有效提高接地保護(hù)、漏電保護(hù)的靈敏度和選擇性。
文檔編號(hào)H02J13/00GK202178569SQ201120291199
公開(kāi)日2012年3月28日 申請(qǐng)日期2011年8月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月11日
發(fā)明者劉平, 周大敏, 李直霖, 楊錫嶺, 趙忠軍 申請(qǐng)人:中煤科工集團(tuán)重慶研究院