DMP5000供電數(shù)字化防越級跳閘保護系統(tǒng)的應(yīng)用研究

米春榮，朱俊彥，賈東立

（霍州煤電集團公司李雅莊煤礦，山西 霍州 031400）

0 引言

煤礦井下供電系統(tǒng)普遍存在線路短、多級變電所級聯(lián)的特點，這種結(jié)構(gòu)不能通過增加多個時間級差來保證保護的選擇性，繼電保護整定比較困難，因而在線路故障時極易出現(xiàn)越級跳閘。

DMP5000煤礦井下供電數(shù)字化防越級跳閘保護系統(tǒng)基于全系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)共享的數(shù)字化變電站技術(shù)，運用高速光纖通訊和納秒級同步采樣專利技術(shù)，將精確同步采樣的井下各高開的電流、電壓數(shù)據(jù)上送位于地面控制中心的集成保護測控裝置。集成保護測控裝置上配置差動保護模塊取代傳統(tǒng)過流速斷保護作為線路的主保護，線路差動保護范圍固定，實現(xiàn)全系統(tǒng)零時限全線速動，從而徹底解決煤礦供電系統(tǒng)存在的“越級跳閘”難題，提高供電系統(tǒng)的可靠性。

基于精確的同步測量電流和電壓數(shù)據(jù)，可在地面控制中心配置電度主機實現(xiàn)電度計量，電度數(shù)據(jù)可送調(diào)度中心并形成標(biāo)準(zhǔn)報表輸出，同時還可實現(xiàn)遙測、遙信、遙控及防誤操作功能。DMP5000系統(tǒng)的光纖通訊網(wǎng)絡(luò)，礦用隔爆型光傳輸接口和集成保護測控裝置均采用雙重化配置，同時具有完善的就地保護功能，在通訊中斷時能自動啟動就地保護，從而實現(xiàn)了保護的三重化，提高了保護的可靠性[1]。

1 DMP5000供電數(shù)字化防越級跳閘保護系統(tǒng)

1.1 系統(tǒng)在李雅莊礦的實施過程

該礦本次將六區(qū)中部變電所、六區(qū)末端變電所、六軌末端水倉泵房變電所、2#風(fēng)井井底變電所、六采區(qū)強力皮帶機頭變電所、4#變電所高壓開關(guān)保護更換為DMP5102B礦用智能保護器，并實現(xiàn)了DMP5000煤礦井下供電數(shù)字化防越級跳閘保護系統(tǒng)的功能，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 防越級跳閘系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

1.2 系統(tǒng)改造實施步驟

圖2 光纜敷設(shè)示意圖

1）66臺高開改造。主要包括：更換保護器、液晶顯示器、零序互感器、終端匹配電阻。

2）光纜敷設(shè)安裝光纖接入器及穿光纜。如圖2所示，配電室之間拉兩根光纜，并在光纜兩端做好標(biāo)記[2]；光纜在兩端配電室都留有裕量。

3）光纜接續(xù)。派遣熔接人員接續(xù)，保證熔接質(zhì)量，提供詳細接續(xù)記錄。

4）光纜接續(xù)結(jié)束后進行系統(tǒng)調(diào)試，將井下高開信號、保護及控制全部轉(zhuǎn)到地面。

5）系統(tǒng)調(diào)試結(jié)束后，將遠動信號接入系統(tǒng)進行實驗。

2 實驗方案與結(jié)果分析

2.1 實驗一

模擬饋出線（負荷開關(guān)）短路故障，驗證目標(biāo)開關(guān)是否準(zhǔn)確動作，如圖3所示，末端變電所12#高開負荷側(cè)發(fā)生短路故障，12#高開可靠切除故障。

圖3 饋出線短路故障示意圖

2.1.1 試驗過程

1）參數(shù)設(shè)置（基于變壓器啟動的勵磁涌流和啟動時間，合理設(shè)定各級開關(guān)動作整定值），如表1所示。

表1 實驗參數(shù)

設(shè)置中部變電所14#高開-末端變電所19#高開的光纖差動定值1 A，延時0.0 s。

2）查看光纖差動保護運行情況及閉鎖條件設(shè)置，確認無誤后準(zhǔn)備試驗。

3）啟動末端變電所12#高開所帶1 000 kV·A變壓器，查看保護動作情況。

2.1.2 試驗記錄

1）事件記錄如圖4所示。

圖4 第2次試驗事件記錄

2）故障錄波波形如圖5所示。

圖5 第1次試驗故障錄波1

由圖5可以看出，末端變電所12#高開動作正確，末端變電所19#高開、中部變電所14#高開、中部變電所21#高開可靠閉鎖未動作。保護具有良好的選擇性，在饋出線故障時能夠可靠的切除故障線路，避免了越級跳閘事情的發(fā)生[3]。

2.2 實驗二

模擬饋出線（負荷開關(guān)）短路故障且開關(guān)拒動，驗證上級開關(guān)可靠動作末端變電所12#高開負荷側(cè)發(fā)生短路故障且末端變電所12#高開拒動的情況下，由末端變電所II段總開19#高開后備保護動作將故障點切除[4]。

2.2.1 試驗過程

1）參數(shù)設(shè)置（基于變壓器啟動的勵磁涌流和啟動時間，合理設(shè)定各級開關(guān)動作整定值），實驗參數(shù)如表2所示。設(shè)置中部變電所14#高開-末端變電所19#高開的光纖差動定值1 A，延時0.0 s.

表2 實驗參數(shù)

2）將末端變電所速斷保護壓板退出，確保速斷保護動作之后不能將開關(guān)跳開。

3）查看光纖差動保護運行情況及閉鎖條件設(shè)置，確認無誤后準(zhǔn)備試驗。

4）啟動末端變電所12#高開所帶1 000 kV·A變壓器，查看保護動作情況。

2.2.2 試驗記錄

1）事件記錄如圖6所示。

圖6 第2次試驗事件記錄

2）故障錄波波形，如圖7所示。

由圖7可以看出，末端變電所12#高開保護動作正確，在末端變電所12#高開拒動的情況下，上級末端變電所19#高開后備保護將故障切除。在饋線開關(guān)拒動的情況下，保護系統(tǒng)同樣具備選擇性，避免更大面積的越級跳閘事件發(fā)生。

3 結(jié) 論

圖7 第2次試驗故障錄波

通過實驗可以發(fā)現(xiàn)，該系統(tǒng)能可靠解決煤礦存在的各種越級跳閘問題，并且能實現(xiàn)采區(qū)變電站的無人值守和全系統(tǒng)故障錄波，不僅能夠滿足煤礦供電系統(tǒng)安全性的要求，而且能夠在功能及先進性方面遠遠超越現(xiàn)有保護模式，體現(xiàn)了極大的系統(tǒng)優(yōu)越性。

[1]朱大新.數(shù)字化變電站綜合自動化系統(tǒng)的發(fā)展[J].電工技術(shù)，2001(4)：20-22.

[2]孫一民，李延新，黎強.分階段實現(xiàn)數(shù)字化變電站系統(tǒng)的工程方案[J].電力系統(tǒng)自動化，2007，31（5）:90-93.

[3]彭國文，唐文海.6 kV煤礦配電系統(tǒng)保護防越級跳閘解決方案[J].煤礦機械，2011，32（11）:211-213.

[4]鄭新才，周鑫，王素華，等.數(shù)字化變電站的GOOSE網(wǎng)絡(luò)測試[J].電力系統(tǒng)保護與控制,2009,37(24):85-89.