王卓

摘 要：以河南平寶煤業(yè)有限公司電力監(jiān)控系統(tǒng)為例，詳細(xì)介紹了防越級(jí)跳閘的實(shí)現(xiàn)原理及具體實(shí)施情況。測(cè)試表明，該電力監(jiān)控系統(tǒng)的防越級(jí)跳閘功能能有效避免越級(jí)跳閘故障。

關(guān)鍵詞：電力監(jiān)控系統(tǒng);防越級(jí)跳閘;上位機(jī)防越;分站防越

0 引言

在眾多電氣事故中，開關(guān)越級(jí)跳閘而導(dǎo)致突發(fā)大面積停電事故是較為常見的故障。越級(jí)跳閘是指電力系統(tǒng)線路中發(fā)生短路、漏電等故障時(shí)，應(yīng)由該級(jí)預(yù)設(shè)保護(hù)整定優(yōu)先跳閘的斷路器進(jìn)行跳閘保護(hù)來切除故障，但因該級(jí)斷路器故障而未跳閘，由其他斷路器跳閘來切除故障，造成上級(jí)開關(guān)跳閘，本級(jí)開關(guān)不動(dòng)作，使停電范圍擴(kuò)大，故障的影響擴(kuò)大。

1 項(xiàng)目背景

經(jīng)煤科院測(cè)定，河南平寶煤業(yè)有限公司主采煤層戊、己組煤層為煤與瓦斯突出煤層，由于瓦斯含量大，主要通風(fēng)設(shè)備及局部通風(fēng)設(shè)備必須連續(xù)運(yùn)行，因此，建設(shè)一套可靠的礦井電力監(jiān)控系統(tǒng)也就顯得尤為重要。

河南平寶煤業(yè)有限公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為2.40Mt/a原煤，礦井雙回路分列運(yùn)行供電。1回35kV電源取自七里店35kV變電站，導(dǎo)線LGJ-150/4.2km，線路電壓損失為2.73%;另1回35kV電源取自首山110kV變電站，導(dǎo)線LGJ-150/3.9km，線路電壓損失為2.53%。兩條供電線路到首山平寶站，由2臺(tái)20000 kVA 主變壓器降壓到 10 kV 擔(dān)負(fù)全礦井的供電任務(wù)，變電站10kV系統(tǒng)采用單母線分段接線方式。

井下現(xiàn)共有8個(gè)變電所。其中，中央變電所 20 臺(tái)高爆開關(guān)、己煤上倉機(jī)頭變電所 7 臺(tái)高爆開關(guān)、己二采區(qū)上部變電所20 臺(tái)高爆開關(guān)、己二采區(qū)中部變電所 13 臺(tái)高爆開關(guān)、己一中部變電所 16臺(tái)高爆開關(guān)、 -760 變電所 15 臺(tái)高爆開關(guān)、己二西翼上部變電所 15 臺(tái)高爆開關(guān)、己二西翼中部變電所 15 臺(tái)高爆開關(guān)。由于井下各變電所距離較近，供電距離短，為防止出現(xiàn)過短路、越級(jí)跳閘、單回路停電等事故，我公司同鶴壁廣大科技有限公司合作，建設(shè)了一套礦井電力監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)，可有效解決越級(jí)跳閘問題。

2 功能介紹

2.1 上位機(jī)防越

結(jié)合級(jí)聯(lián)關(guān)系設(shè)置，綜保定值設(shè)置，電力監(jiān)控系統(tǒng)防越服務(wù)器通過RS485、UDP通訊模式來實(shí)現(xiàn)防越。

2.2 分站防越

用以太網(wǎng)組播模式來實(shí)現(xiàn)分站間的防越信息傳輸，組播模式是由1臺(tái)分站發(fā)送一次信號(hào)，多個(gè)分站均可通過網(wǎng)絡(luò)中的路由器和交換機(jī)收到該信號(hào)，這樣可以節(jié)省分站間信號(hào)的反復(fù)接收和發(fā)送，提高防越效率。

3 防越級(jí)跳閘方案

3. 1 解決短線路供電發(fā)生短路時(shí)引起的越級(jí)跳閘

該電力監(jiān)控系統(tǒng)采用網(wǎng)絡(luò)通信方式確定繼電保護(hù)范圍，在保證饋電線路末端故障動(dòng)作選擇性的同時(shí)保證線路首端故障的快速性。該方案無論該饋電線路上有多少級(jí)保護(hù)，只需要一個(gè)時(shí)間級(jí)差用于躲過保護(hù)判斷時(shí)間、繼電器出口時(shí)間和開關(guān)機(jī)械機(jī)構(gòu)動(dòng)作時(shí)間就能確定故障范圍并及時(shí)切除故障，從而保證保護(hù)動(dòng)作的選擇性和快速性，保證煤礦供電安全。

3. 2 解決電壓波動(dòng)引起的越級(jí)跳閘

取消開關(guān)內(nèi)部無延時(shí)的失壓脫扣裝置，使用具有失壓延時(shí)的保護(hù)裝置，設(shè)置 0.5 ～ 1 s 的失壓延時(shí)，解決由于電壓波動(dòng)引起的越級(jí)跳閘。采用該方案要求保護(hù)裝置的后備延時(shí)切實(shí)可靠，對(duì)保護(hù)裝置內(nèi)部器件選型有嚴(yán)格的要求。

3. 3 解決干擾引起的保護(hù)器誤動(dòng)

提高保護(hù)裝置的抗干擾性能，要求系統(tǒng)中所配保護(hù)裝置通過國(guó)家四級(jí)電磁兼容試驗(yàn)。

3. 4 解決開關(guān)拒動(dòng)引起的越級(jí)跳閘

電力監(jiān)控系統(tǒng)要充分考慮當(dāng)開關(guān)由于機(jī)械故障引起拒動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的越級(jí)跳閘， 當(dāng)發(fā)生這種不可抗拒的原因引起的越級(jí)跳閘現(xiàn)象時(shí)，系統(tǒng)應(yīng)能準(zhǔn)確、迅速定位故障點(diǎn)，使無故障的開關(guān)能及時(shí)送電，故障開關(guān)送不上電，防止試送電引起二次事故。同時(shí)系統(tǒng)應(yīng)考慮多級(jí)開關(guān)同時(shí)發(fā)生拒動(dòng)時(shí)的情況，針對(duì)不同的情況采用不同的后備方案。

4 測(cè)試

4.1 設(shè)置防越級(jí)級(jí)別關(guān)系表

根據(jù)實(shí)際的供電系統(tǒng)圖，確定好上下級(jí)關(guān)系后，來設(shè)置每個(gè)開關(guān)的上級(jí)開關(guān)，同時(shí)，設(shè)置其定值。以己二西翼中部變電所為例，兩條回路設(shè)置好的防越級(jí)級(jí)別關(guān)系如下表1、表2所示。其中，15級(jí)為最末級(jí)開關(guān)。

4.2 測(cè)試方案

以己二西翼中部變電所為例，分四個(gè)測(cè)試方案進(jìn)行測(cè)試：

1）單鏈路測(cè)試線路

以己二西翼中部變電所一回路下的1-3（1#變壓器）為最末級(jí)開關(guān)，向上依次為己二西翼中部變電所的1-1（1#進(jìn)線）、己二西翼上部變電所的1-3（己二西翼中部變電所一回路）、己二西翼上部變電所的1-1（1#進(jìn)線）、己二采區(qū)上部變電所的1-17（己二西翼上部變電所一回路）、己二采區(qū)上部變電所的1-1（1#進(jìn)線）、中央變電所的1-7（己二上部變電所一回路）、中央變電所的1-3（1#進(jìn)線）和中央變電所的1-1（1#進(jìn)線）。

2）倒鏈路測(cè)試線路

仍以己二西翼中部變電所一回路下的1-3（1#變壓器）為最末級(jí)開關(guān)，向上依次為己二西翼中部變電所的1-15（聯(lián)絡(luò)開關(guān)）、己二西翼中部變電所二回路下的Ⅱ-2（2#進(jìn)線）、己二西翼上部變電所的Ⅱ-4（己二西翼中部變電所二回路）、己二西翼上部變電所的Ⅱ-2（2#進(jìn)線）、己二采區(qū)上部變電所的Ⅱ-18（己二西翼上部變電所二回路）、己二采區(qū)上部變電所的Ⅱ-2（2#進(jìn)線）、中央變電所的Ⅱ-16（己二上部變電所二回路）、中央變電所的Ⅱ-4（2#進(jìn)線）和中央變電所的Ⅱ-2（2#進(jìn)線）。

3）倒鏈路測(cè)試線路2

仍以己二西翼中部變電所一回路下的1-3（1#變壓器）為最末級(jí)開關(guān)，向上依次為己二西翼中部變電所的1-15（聯(lián)絡(luò)開關(guān)）、己二西翼中部變電所二回路下的Ⅱ-2（2#進(jìn)線）、己二西翼上部變電所的Ⅱ-4（己二西翼中部變電所二回路）、己二西翼上部變電所的Ⅱ-16（聯(lián)絡(luò)開關(guān)）、己二西翼上部變電所的1-1（1#進(jìn)線）、己二采區(qū)上部變電所的1-17（己二西翼上部變電所一回路）、己二采區(qū)上部變電所的1-19（聯(lián)絡(luò)開關(guān)）、己二采區(qū)上部變電所的Ⅱ-2（2#進(jìn)線）、中央變電所的Ⅱ-16（己二上部變電所二回路）、中央變電所的Ⅱ-4（2#進(jìn)線）和中央變電所的Ⅱ-2（2#進(jìn)線）。