探究電力監控系統防越級跳閘方案

胡治中 戴子明 溫錢明

摘要：防越級跳閘方案作為電力監控系統中的重要組成部分，在經常使用的單一使防越級跳閘方案或地面供電系統防越級跳閘方案都不能將跳閘故障有效解決，因此需要構建更加完善、合理的電力監控系統越級跳閘方案，才能避免跳閘事故的發生，為人們的生命財產安全提供保障。綜上所述，本文將結合A煤礦有限公司的電力監控系統防越級挑戰方案進行分析。

關鍵詞：電力監控系統；越級跳閘；方案設計；時間極差

前言：在煤礦供電系統中，經常會出現越級跳閘事故，對工人的生命安全、礦井供電安全造成極大的威脅，因此受到了煤炭行業的廣泛關注。造成越級跳閘事故發生得因素較多，使用單一或地面供電等防越級跳閘無法有效解決跳閘現象，因此需要制定更加有效的防越級跳閘方案。

一、A煤業有限公司電力監控系統現狀解析

A煤業有限公司年產的煤炭量達到250萬噸，礦井使用雙回路的方式進行供電，供電一路為35kV，二路為35kV，兩條供電線路與R電站相連，A企業使用2臺功率為20000kV·A的主變壓器將電路的電壓降到10kV后可承擔礦井的全部供電任何。在礦井下的變電所中包含中央變電所、30臺高爆開關、己二采區的上部變電所中含有30臺高爆開關，在己二采區的中部變電所包含15臺高爆開關，己煤上倉機的頭變電所中含有8臺高爆開關。由于礦井下各個變電所之間的間隔很近，使得供電的距離較短，在礦建的建設期間發生過電纜短路、越級跳閘等故障，降低了礦井生產的安全性與穩定性，也對A企業的經濟效益產生不利影響。

二、A煤業地面供電系統防越級跳閘方案解析

（一）時間極差防越級跳閘方案

時間極差的防越級跳閘方案適合用在長距離的供電系統中，其會確定饋電線路的繼電保護范圍，從而對供電系統的各級形成保護，使不同的電流值與延時動作值獲得整定，形成時間極差的越級跳閘時間配合關系。采用時間極差防越級跳閘方案會存在很多問題：第一，由于供電系統的距離較短，在進行本級保護與下級保護的過程中，電路中的短路電流不會存在較大差異，就不能使用短路的電流值大小對保護范圍合理確定，若想確定保護范圍，必須通過不同的延時動作值，使相鄰的兩極保護之間存在時間極差，若在供電系統的運行過程中出現較多的保護級數，為了可以選擇性地對電路提供保護，會加大線路首段的線路保護延時，不能充分滿足供電系統的繼電保護需求，若確保首段線路快速性，將無法滿足末端動作的選擇需求。A煤業的礦井中只有一個三級供電系統，若每級的延時極差達到150ms，地面變電所的給出時間會超過0.6秒，達不到將會造成跳閘事故。在A企業的礦井變電所中，總分開關的等級為一級，相比于一般礦井的供電級數會遠遠超過三級，會使時間獲得更大的延長，若出現短路或故障等事故，將會使供電系統中的設備被燒毀，增大事故的涉及范圍。第二，這種防越級跳閘方案的設置方案更加繁瑣，實用性較低。在供電系統中的各個開關、饋線開關都需要使用不同的方案進行設置，若其中任意一部分出現失誤將會導致越級跳閘事故發生，因此這種方案不能被應用在礦井下。

（二）光纖縱差防越級跳閘方案

使用光纖縱差方案可以對光纖的縱差提供保護，需要對兩端的保護采樣嚴格且同步進行，依靠兩端的電流矢量差對是否出現越級跳閘故障進行判斷，確保其發生在該段線路的保護范圍之中，可以將其用在一對一這兩種開關之間。在煤礦的供電系統中，線路為一條進線多條出線的方式，若使用縱差的方式進行保護，需要一對多進行保護，采樣與同步工作難度較大，即使可以進行同步采樣，無論是一個開關還是多個開關的電流矢量值，都會使采樣工作出現不同步的問題。

三、電力監控系統的防越級跳閘方案設計

（一）針對短線路供電時出現短路情況的防越級跳閘方案

在A企業的電力監控系統中，對繼電形成的保護范圍由網絡通信方式完成，在對饋電線路末端故障提供保護的同時，可以增強首端故障的速度。為了實現該方案，可采用以下措施：將饋電線路的各級保護裝置使用CAN總線進行連接，之后與各個通信分站相連，通信分站使用以太網的形式將其連接至交換機，之后與主站的電力監控系統互相連接。主站的電力監控系統會將網絡拓撲設置作為基礎，對饋電開關各個保護裝置之間形成有效聯系，在一條饋線中的各個保護裝置之間存在互相關聯的關系，不同的饋線中，各個保護裝置之間不存在相連關系，不能對饋線的首端保護設置關聯，確保饋線中的其他保護裝置與其一級保護裝置互相連接。在對關聯延時進行設置的過程中，需要將饋電線路的末端保護關聯延時設置為0值，還要將其他的保護都設置為關聯延時。若系統達到電流滿足的全部條件，保護裝置會檢測到并對各個通信分站將相關數據與故障信號進行發送，關聯延時就會進行計數，還會將線路中的動作信號進行關閉。在發出故障信號之后，通信分站進行接收并傳送，主站受到信號后將會對相關的裝置發送關閉指令。使用這種防越級跳閘方案可以增強電路的保護性能，即使在饋電線路上有多級保護，利用時間極差避開保護的判定時間，繼電器與開關機械結構的動作時間將會快速確定故障范圍并解決，避免越級跳閘事故的發生，對煤礦的生產安全、供電安全提供保障。

（二）針對電壓波動造成越級跳閘的解決方案

在取消開關的內部沒有設置避免延時的失壓脫扣裝置，可以使用具備失壓延時功能的保護裝置，將時間設置在0.5-1s范圍內，避免電壓波動造成的越級跳閘故障發生。

（三）針對干擾引起的保護器誤動解決方案

需要增強保護裝置的整體抗干擾性能，在電力監控系統中的相關保護裝置要通過國家的四級電磁兼容測試。

結語：

使用一般的防越級跳閘方案已經無法滿足煤炭行業的供電與生產需求，因此需要加強電力監控系統的自動化水平，制定更合理的防越級跳閘方案，才能促進煤炭行業電力監控系統不斷完善、拓展、優化，確保供電安全性與穩定性。

參考文獻：

[1]曹留柱，曲德臣，李民中，王輝.電力監控系統防越級跳閘方案的研究[J].工礦自動化，2011，37（08）：179-182.

[2]馬星河，王永勝，閆炳耀.基于GOOSE的煤礦井下防越級跳閘方案研究[J].工礦自動化，2013，39（01）：47-51.

[3]毛衛清.煤礦供電系統防越級跳閘技術應用探討[J].煤炭工程，2013，45（06）：15-17.