專利名稱：一種用于煤礦的配電網保護方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)后備保護技術領域，尤其涉及一種用于煤礦的配電網保護方法。
背景技術：
電力保護是一種在電力系統(tǒng)中當電氣設備故障或不正常的工作情況，而作用于系統(tǒng)內開關跳閘的電工應用技術，又稱為繼電保護。在樹形配電網中，某下級繼電保護裝置所保護的線路處發(fā)生短路故障，因供電線路距離短或繼電保護裝置靈敏性不夠的原因，其上級所有的繼電保護裝置都可能檢測到短路電流而發(fā)生誤跳現(xiàn)象稱為越級跳閘。在電力系統(tǒng)供電中，越級跳閘是困擾電力系統(tǒng)多年的難題，經常發(fā)生越級跳閘的現(xiàn)象，越級跳閘發(fā)生后往往需要長時間的故障排查來恢復送電。另外，上述的直接切除故障線路的保護技術又稱為主保護，與之相區(qū)別的是電力后備保護。后備保護是在電力系統(tǒng)中各種電力設備上必備的一種保護，按其實現(xiàn)方式的不同分為近后備保護和遠后備保護；按其故障判別原理的不同分為電流型后備保護和距離(也稱阻抗)型后備保護。電力后備保護的作用是當被保護元件的主保護拒動或相鄰元件的保護及開關拒動時，通過后備保護動作來切除事故，以達到將電力事故控制在盡可能小的范圍內的目的。各電力后備保護的故障判別是根據在其被保護的元件所測量到的電流或阻抗值與一個整定的數值進行比較的結果來決定是否啟動，而各電力后備保護的動作出口跳閘順序是按照時間級差進行配合的，以保證電力后備保護的選擇性。也就是說，現(xiàn)有電力后備保護的故障判別和動作跳閘只是根據各自所保護的元件的故障測量信息和動作延時來決定的，其動作延時是靠階梯形時間級差進行配合的，最末端后備保護的動作時限最短，最上一級后備保護的動作時限最長，也就是說所以越靠近電源部分的電力元件的保護動作時間越長，造成了靠近電源部分的故障不能很快切除，容易給給電力系統(tǒng)造成了巨大損失，因此無法滿足電力系統(tǒng)對保護快速性的要求。

發(fā)明內容
本發(fā)明實施例的目的是針對現(xiàn)有技術結構上的缺點，提出一種用于煤礦的配電網保護方法，通過各級區(qū)段內繼電保護裝置監(jiān)控全網情況，并通過繼電保護裝置之間的故障信息交換與協(xié)商，來保證任意一級主保護拒動時，能夠零時延的進行后備保護，實現(xiàn)了全網速斷。為了達到上述發(fā)明目的，本發(fā)明提出的一種用于煤礦的配電網保護方法是通過以下技術方案實現(xiàn)的一種用于煤礦的配電網保護方法，所述配電網內的各開關均設置繼電保護裝置，其特征在于，所述開關中的聯(lián)絡開關和進線開關設置的是被接入通訊網絡中第一繼電保護裝置；該保護方法包括以下步驟步驟a.所述配電網的任意位置發(fā)生短路時，檢測到過流的各第一繼電保護裝置分別向其它第一繼電保護裝置發(fā)送過流信息；各第一繼電保護裝置接受上級以及下級第一繼電保護裝置傳送的過流信息；步驟b.各聯(lián)絡開關和進線開關分別判斷是否是區(qū)內故障若自身檢測到過流且未收到對端開關的過流信息的，判斷為區(qū)內故障，立即跳閘并向上級開關發(fā)送跳閘信息；若自身未檢測到過流且到對端開關的過流信息的，判斷為區(qū)內故障并立即跳閘；若自身檢測到過流且收到對端開關的過流信息的，或者自身未檢測到過流且未收到對端開關的過流信息的，判斷為區(qū)外故障，執(zhí)行步驟C ;步驟C.檢測到過流的進線開關，若不存在下級聯(lián)絡開關的，自過流發(fā)生起延時tl后自身仍然存在過流，則跳閘；檢測到過流的進線開關，若存在下級聯(lián)絡開關的，自過流發(fā)生起延時tl后未收到下級聯(lián)絡開關的過流信息或跳閘信息，則立即跳閘并向上級聯(lián)絡開關發(fā)送跳閘信息；以及，步驟b和步驟c中收到跳閘信息的各進線開關和聯(lián)絡開關，自收到跳閘信息起延時t2后，若仍然過流則立即跳閘；所述tl的取值范圍為100-200ms，所述t2的取值范圍為70-170ms，且tl大于進一步優(yōu)選的，所述保護方法還包括如下步驟，所述的聯(lián)絡開關和進線開關還分別判斷自過流發(fā)生起，在到達各自的預設時間后是否仍存在過電流，若存在，則立即跳閘；且位于同一區(qū)段內的各聯(lián)絡開關和進線開關的預設時間相同，由最末端區(qū)段起各級區(qū)段的預設時間依次為V IV.. Tn，所述Tn為UlOOms至UOOms，T1的取值范圍為150ms至250ms，且Tl大于tl。t2。在本發(fā)明的具體實施例中所述tl 為 150ms, t2 為 120ms。T1 為 200ms,所述 Tn=UlSOms0對于以上技術方案中出現(xiàn)的技術術語“對端開關”和“區(qū)內故障”，在此特定義如下在現(xiàn)有技術中，樹形網絡的配電網包括多級變電所，任意的兩個構成上下級關系的變電所之間均級聯(lián)有一聯(lián)絡開關和一進線開關，此聯(lián)絡開關和進線開關之間具有聯(lián)絡線。因此，具有這樣對應關系的聯(lián)絡開關和進線開關之間互為對端開關，也就是說對于任意一個聯(lián)絡開關或進線開關而言，其連接的聯(lián)絡線的另一端的開關既為對端開關。而僅當有聯(lián)絡線發(fā)生故障時，對于此聯(lián)絡線兩端的聯(lián)絡開關和進線開關而言是區(qū)內故障，因此區(qū)內故障的一個典型表征就是互為對端的聯(lián)絡開關和進線開關存在差電流。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是通過各級區(qū)段內繼電保護裝置監(jiān)控全網情況，并通過第一繼電保護裝置之間的故障信息交換與協(xié)商，來保證任意一級主保護拒動時，能夠零時延的進行后備保護，實現(xiàn)了全網零秒速斷，由此靈敏可靠地切除電力事故，提高電力后備保護的快速性和靈敏度，以滿足電力系統(tǒng)對各元件的后備保護的要求。本方法通過無主通信結構，自主協(xié)商判斷故障區(qū)段，通信故障影響面小，整體可靠性高，實現(xiàn)與電流互感器精度無關的零秒縱差保護，徹底避免了越級跳閘的發(fā)生，徹底解決拒動問題。同時本發(fā)明所提供的用于煤礦的配電網保護方法在應用于煤礦電網時，可就地安裝，不破壞開關的隔爆性能，實現(xiàn)與原先煤礦電網的無縫接入。所利用到的系統(tǒng)結構簡單，容易維護，容易擴展，適應井下開關移動性大的特點。


通過下面結合附圖對其示例性實施例進行的描述，本發(fā)明上述特征和優(yōu)點將會變得更加清楚和容易理解。圖1為本發(fā)明實施例電網結構示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明，以便于同行業(yè)技術人員的理解如圖1所示，標號分別表示變電所a、b、c、d、e、f;聯(lián)絡開關0X0101、0X0202、0X0203、0X0204、0X0402、0X0403；進線開關0X0201、0X0301、0X0401、0X0701、0X0801；出線開關0X0802;交換機KJ。如圖1所示，本實施例中提供一種用于煤礦的配電網，該配電網為樹形網絡，主要包括地面變電所(圖中所示的變電所a)、中央變電所(圖中所示的變電所b)、采區(qū)變電所(圖中所示的變電所C、d)和硐室(圖中所示的變電所e、f)組成，該配電網的具體形式同已有技術的配電網相同，其上仍然按照行業(yè)要求如已有技術方式設置聯(lián)絡線、聯(lián)絡開關(0X0101、0X0202、0X0203、0X0204、0X0402、0X0403)、進線開關(0X0201、0X0301、0X0401、0X0701、0X0801)、出線開關(0X0802)等。另外，上述的各開關均設置有繼電保護裝置。由于這種配電網形式為本領域技術人員習見手段，故在此不再贅述。不同于現(xiàn)有技術的是，在本實施例中各聯(lián)絡開關和進線開關上設置的是第一繼電保護裝置(或稱微機繼電保護器)。這些第一繼電保護裝置具有高速工業(yè)網接口，通過高速總線(雙絞線)連起來接入交換機KJ中，所有交換機KJ通過數據線(如光纜)連起來構成冗余環(huán)網，以此構建成高速工業(yè)通信網，該通信網采用廣播方式通信，每一第一繼電保護裝置為一通信節(jié)點，任意一通信節(jié)點可主動的向網絡發(fā)送數據。各第一繼電保護裝置具有快速運算、快速邏輯判斷的能力，在全網發(fā)生故障收到其他第一繼電保護裝置節(jié)點傳送過來信息的期間能做出正確的故障判斷。需要注意的是，在該通訊網中，各第一繼電保護裝置中設置有系統(tǒng)上下級拓撲關系。通過這樣的功能，第一繼電保護裝置實現(xiàn)級聯(lián)縱差保護、母差保護、智能后備保護和過流保護的功能，以下將結合保護方法的具體步驟對于上述的各種功能進行詳細描述。而由于出線開關數量過多，且礦下環(huán)境復雜，因此為簡化系統(tǒng)構成，本實施例中出線開關上配置的是第二繼電保護裝置，第二繼電保護裝置具有過流保護，且不具有網絡通訊的功能，因此第一繼電保護裝置無法直接的獲得第二繼電保護裝置的工作狀態(tài)信息。在上述配電網的基礎上，本實施例所提供的用于煤礦的配電網保護方法的具體步驟如下步驟a.各開關持續(xù)監(jiān)測配電網內各區(qū)段的電流，若無故障發(fā)生，各聯(lián)絡開關和進線開關周期性的向網絡發(fā)送平安幀；若任意區(qū)段發(fā)生短路，則執(zhí)行步驟b，否則，繼續(xù)執(zhí)行步驟a ；步驟b.檢測到過流的各聯(lián)絡開關和進線開關自發(fā)生過流時刻其開始計時，并分別通過網絡向其它第一繼電保護裝置發(fā)送過流信息。同時，各第一繼電保護裝置接受上級以及下級第一繼電保護裝置傳送的過流信息。步驟c.各聯(lián)絡開關和進線開關分別判斷是否是區(qū)內故障。判斷為區(qū)內故障的條件以及區(qū)內故障的處置方式若一個第一繼電保護裝置自身檢測到過流且未收到對端開關的過流信息的，判斷為區(qū)內故障，由于聯(lián)絡開關和進線開關的對應關系，這種情況僅會發(fā)生在聯(lián)絡開關上，該聯(lián)絡開關立即跳閘并向上級進線開關發(fā)送跳閘信息。之后該聯(lián)絡開關返回步驟a，繼續(xù)監(jiān)測所在區(qū)段的電流。若一個第一繼電保護裝置自身未檢測到過流且到對端開關的過流信息的，判斷為區(qū)內故障。這種情況僅會發(fā)生在進線開關上，該進線開關立即跳閘。之后該聯(lián)絡開關返回步驟a，繼續(xù)監(jiān)測所在區(qū)段的電流。上述的跳閘方法也就是第一繼電保護裝置的級聯(lián)縱差保護，主要用于聯(lián)絡線故障時的處理。具體的說當任意一個第一繼電保護裝置判斷出本端和對端開關之間的差電流為短路電流時，其立即動作隔離短路的級聯(lián)線路，這種跳閘方式也就是級聯(lián)縱差保護。判斷為區(qū)外故障的條件若一個第一繼電保護裝置自身檢測到過流且收到對端開關的過流信息的，或者自身未檢測到過流且未收到對端開關的過流信息的，這種情況判斷為區(qū)外故障。判斷為區(qū)外故障的第一繼電保護裝置執(zhí)行下一步驟d。步驟d.判斷為區(qū)外故障的各聯(lián)絡開關和進線開關處置方式。1、對于檢測到過流的進線開關若其不存在下級聯(lián)絡開關的，直接啟動智能后備保護自過流發(fā)生起延時tl后，判斷是否仍然存在過流，若存在，則說明其下級出線開關的第二繼電保護裝置拒動，立即出口跳閘，之后返回步驟a ;若不存在過流，則說下級開關切除成功，返回步驟a，繼續(xù)監(jiān)測所在區(qū)段的電流。。若其存在下級聯(lián)絡開關的，直接啟動母差保護假如自過流發(fā)生起延時tl后，未收到任意一個下級聯(lián)絡開關的過流信息或跳閘信息的，說明故障發(fā)生在其和下級聯(lián)絡開關之間的母線上，立即跳閘，并向上級聯(lián)絡開關發(fā)送跳閘信息，之后返回步驟a，繼續(xù)監(jiān)測所在區(qū)段的電流；如在tl時間內收到下級聯(lián)絡開關過流信息或跳閘信息的，則說明故障未發(fā)生在其連接的母線上，返回步驟a。2、對于收到跳閘信息的各聯(lián)絡開關和進線開關各進線開關和聯(lián)絡開關在步驟c和步驟d中收到下級開關發(fā)送的跳閘信息的，啟動智能后備保護自收到跳閘信息起延時t2后，若仍然過流，則說明其下級開關的第一繼電保護裝置拒動，立即跳閘，之后返回步驟a;若不存在過流，則說下級開關切除成功，返回步驟a。3、未在以上1、2條中約定，且判斷為區(qū)外故障的其它聯(lián)絡開關和進線開關，諸如未收到跳閘信息的聯(lián)絡開關、未收到跳閘信息且未檢測到過電流的進線開關，說明配電網中發(fā)生故障與其無關，直接返回步驟a即可。由上述方法可知，該保護方法通過各第一繼電保護裝置之間的故障信息交換與協(xié)商，來保證任意一級主保護拒動時，能夠零時延的進行后備保護，實現(xiàn)了全網零秒速斷，由此靈敏可靠地切除電力事故，提高電力后備保護的快速性和靈敏度，以滿足電力系統(tǒng)對各元件的后備保護的要求。上述 保護方法中，若出現(xiàn)主保護拒動、智能后備保護也拒動的狀況，或者通信完全中斷的情況，會導致配電網無法主動切除故障線路。因此為彌補上述缺陷，本實施例中保護方法還增加了帶時限的過流保護步驟，具體方法如下:所述的聯(lián)絡開關和進線開關還分別判斷:自過流發(fā)生時刻起，在到達各自的預設時間后是否仍存在過電流，若存在，則立即跳閘。對于此預設時間，在此定義如下，位于同一區(qū)段內的各聯(lián)絡開關和進線開關的預設時間相同，由最末端區(qū)段起各級區(qū)段的預設時間依次為T1,T2..TN；。以上保護方法中，各時限(tl、t2、W..!；)的選擇范圍如下:所述tl的取值范圍為100-200ms，所述t2的取值范圍為70_170ms。同時，為避免母差保護和智能后備保護相互沖突，tl需要大于t2，所述Tn為UlOOms至Tn-POOms, T1的取值范圍為150ms至250ms。同時，由于帶時限的過流保護為智能后備保護的后備保護方式，因此Tl需要大于tl。在本發(fā)明的具體實施例中，tl為150ms，t2為120ms，T1為200ms，所述Tn=UlSOms,即:聯(lián)絡開關0X0101、進線開關0X0201的過流時限T3為500ms ；聯(lián)絡開關0X0203、聯(lián)絡開關0X0204、進線開關0X0301、進線開關0X0401的過流時限 T2 為 350ms ；聯(lián)絡開關0X0402、聯(lián)絡開關0X0403、進線開關0X0701、進線開關0X0801的過流時限 Tl 為 200ms以上對于本發(fā)明的保護方法的具體實現(xiàn)方法做了詳細說明，以下將通過幾個具體的故障案例對于上述步驟進行進一步的闡述:一、終端線故障參見圖1，d3處發(fā)生短路:此時，聯(lián)絡開關0X0101、聯(lián)絡開關0X0204、聯(lián)絡開關0X0402、進線開關0X0201、進線開關0X0401、進線開關0X0801全部感受到短路電流。通過故障信息交換與協(xié)商，聯(lián)絡開關0X0101、聯(lián)絡開關0X0204、聯(lián)絡開關0X0402、進線開關0X0201、進線開關0X0401、進線開關0X0801判斷出故障發(fā)生在區(qū)外，縱差保護閉鎖。進線開關0X0801由于不存在下級聯(lián)絡開關，還判斷出其作為故障區(qū)段的后備保護，啟動智能后備保護。出線開關0X0802動作跳閘，故障消失。或者，出線開關0X0802拒動，故障依然存在，延時150ms后，進線開關0X0801的智能后備保護立刻動作切除故障。如果出線開關0X0802拒動也拒動，或通信完全中斷，此時，由帶時間級差的過流保護作為后備保護，切除故障。二、聯(lián)絡線故障參見圖1，dl處發(fā)生短路此時，聯(lián)絡開關0X0101、聯(lián)絡開關0X0204、進線開關0X0201感受到短路電流；通過故障信息交換與協(xié)商，聯(lián)絡開關0X0101、進線開關0X0201、聯(lián)絡開關0X0402、進線開關0X0801判斷出故障發(fā)生在區(qū)外，縱差保護閉鎖；聯(lián)絡開關0X0204、進線開關0X0401判斷出故障發(fā)生在區(qū)內，縱差保護動作立即跳閘，同時聯(lián)絡開關0X0204還向其上級的進線開關0X0201發(fā)出跳閘信息；進線開關0X0201接到跳閘信息后啟動智能后備保護；如果聯(lián)絡開關0X0204拒動，延時120ms后進線開關0X0201的立刻動作跳閘，切除
故障線路。如果聯(lián)絡開關0X0204也拒動，或通信完全中斷，縱差保護、智能后備保護等全部被閉鎖，此時，由帶時間級差的過流保護作為后備保護，切除故障。三、母線故障參見圖1，d2處發(fā)生短路此時，聯(lián)絡開關0X0101、聯(lián)絡開關0X0204、進線開關0X0201、進線開關0X0401全部
感受到短路電流；通過故障信息交換與協(xié)商，聯(lián)絡開關0X0101、聯(lián)絡開關0X0204、進線開關0X0201、進線開關0X0401均判斷出故障發(fā)生在區(qū)外，縱差保護閉鎖；進線開關0X0201收到聯(lián)絡開關0X0204的過流信息，母差保護鎖閉；進線開關0X0401啟動母差保護，當其延時150ms后，未收到下級聯(lián)絡開關0X0402、0X0403的過流信息或跳閘信息，判斷出故障發(fā)生母線上，此時母差保護動作跳閘，并向聯(lián)絡開關0X0204發(fā)送跳閘信息；聯(lián)絡開關0X0204啟動智能后備保護；如果進線開關0X0401拒動，延時150ms后，聯(lián)絡開關0X0204動作跳閘，切除故障；如果聯(lián)絡開關0X0204也拒動，或通信完全中斷，此時，由帶時間級差的過流保護作為后備保護，切除故障。本發(fā)明所提供的用于煤礦的配電網保護方法在應用于煤礦電網時，可就地安裝，不破壞開關的隔爆性能，實現(xiàn)與原先煤礦電網的無縫接入。所利用到的系統(tǒng)結構簡單，容易維護，容易擴展，適應井下開關移動性大的特點。以上通過實施例對于本發(fā)明的發(fā)明意圖和實施方式進行詳細說明，但是本發(fā)明所屬領域的一般技術人員可以理解，本發(fā)明以上實施例僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例之一，為篇幅限制，這里不能逐一列舉所有實施方式，任何可以體現(xiàn)本發(fā)明權利要求技術方案的實施，都在本發(fā)明的保護范圍內。需要注意的是，以上內容是結合具體的實施方式對本發(fā)明所作的進一步詳細說明，不能認定本發(fā)明的具體實施方式
僅限于此，在上述實施例的指導下，本領域技術人員可以在上述實施例的基礎上進行各種改進和變形，而這些改進或者變形落在本發(fā)明的保護范圍內。
權利要求
1.一種用于煤礦的配電網保護方法，所述配電網內的各開關均設置繼電保護裝置，其特征在于，所述開關中的聯(lián)絡開關和進線開關設置的是被接入通訊網絡中第一繼電保護裝置；該保護方法包括以下步驟: 步驟a.所述配電網的任意位置發(fā)生短路時，檢測到過流的各第一繼電保護裝置分別向其它第一繼電保護裝置發(fā)送過流信息；各第一繼電保護裝置接受上級以及下級第一繼電保護裝置傳送的過流信息； 步驟b.各聯(lián)絡開關和進線開關分別判斷是否是區(qū)內故障: 若自身檢測到過流且未收到對端開關的過流信息的，判斷為區(qū)內故障，立即跳閘并向上級開關發(fā)送跳閘信息； 若自身未檢測到過流且到對端開關的過流信息的，判斷為區(qū)內故障并立即跳閘； 若自身檢測到過流且收到對端開關的過流信息的，或者自身未檢測到過流且未收到對端開關的過流信息的，判斷為區(qū)外故障，執(zhí)行步驟c ; 步驟c.檢測到過流的進線開關，若不存在下級聯(lián)絡開關的，自過流發(fā)生起延時tl后自身仍然存在過流，則跳閘； 檢測到過流的進線開關，若存在下級聯(lián)絡開關的，自過流發(fā)生起延時tl后未收到下級聯(lián)絡開關的過流信息或跳閘信息，則立即跳閘并向上級聯(lián)絡開關發(fā)送跳閘信息； 以及，步驟b和步驟c中收到跳閘信息的各進線開關和聯(lián)絡開關，自收到跳閘信息起延時t2后，若仍然過流則立即跳閘； 所述tl的取值范圍為100-200ms，所述t2的取值范圍為70-170ms，且tl大于t2。
2.根據權利要求1所述的一種用于煤礦的配電網保護方法，其特征在于:所述保護方法還包括如下步驟，所述的聯(lián)絡開關和進線開關還分別判斷:自過流發(fā)生起，在到達各自的預設時間后是否仍存在過電流，若存在，則立即跳閘；且位于同一區(qū)段內的各聯(lián)絡開關和進線開關的預設時間相同，由最末端區(qū)段起各級區(qū)段的預設時間依次為！\、ιν..τη，所述Tn為UlOOms 至 Tn_1+200ms, T1 的取值范圍為 150ms 至 250ms，且 Tl 大于 tl。
3.根據權利要求1或2所述的一種用于煤礦的配電網保護方法，其特征在于:所述tl為 150ms, t2 為 120ms ο
4.根據權利要求3所述的一種用于煤礦的配電網保護方法，其特征在于=T1為200ms，所述 Tn = UlSOms。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于煤礦的配電網保護方法，包括以下步驟若配電網內任意區(qū)段發(fā)生短路，則分別由離故障區(qū)段最近的上級開關主保護檢出故障出口跳閘，若在到達該主保護跳開故障開關的固有動作時間后，故障電流仍存在，表明該故障開關拒動；之后，緊鄰故障開關的上級開關的智能后備保護直接出口跳閘，切除故障。本發(fā)明的有益效果是通過對各級線路的電流情況進行判斷，來保證任意一級開關拒動時，上級保護的后備保護無時延驅動跳閘，有效地縮短了故障開關拒動時，上級開關的保護切除故障的時間，更有利于故障的快速切除，有利于保障整個電網的安全。
文檔編號H02H7/28GK103078304SQ20131002989
公開日2013年5月1日 申請日期2013年1月25日 優(yōu)先權日2013年1月25日
發(fā)明者張朝平, 景杰, 付志勇, 梅中健, 卜海濱 申請人:上海山源電子電氣科技發(fā)展有限公司