專利名稱：煤礦供配電系統(tǒng)中短路故障的防越級(jí)跳閘保護(hù)系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及煤礦供配電技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種煤礦供配電系統(tǒng)中短路故障的防越級(jí)跳閘保護(hù)系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
煤礦井下供配電系統(tǒng)普遍存在線路短、多級(jí)變電所級(jí)聯(lián)的特點(diǎn)。這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)導(dǎo)致過(guò)流保護(hù)整定困難，也無(wú)法通過(guò)增加多個(gè)時(shí)間級(jí)差來(lái)保證保護(hù)的縱向選擇性，因而在發(fā)生短路故障時(shí)極易出現(xiàn)越級(jí)跳間的情況。這種越級(jí)跳間事件的發(fā)生，給煤礦的安全生產(chǎn)帶來(lái)極大的威脅?，F(xiàn)有的防越級(jí)跳間的技術(shù)主要采取以下幾種方式一種是通過(guò)光纖縱差保護(hù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，將兩個(gè)開(kāi)關(guān)的電氣量轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后通過(guò)光纖進(jìn)行雙側(cè)通訊以對(duì)開(kāi)關(guān)兩側(cè)的電氣量進(jìn)行比較從而實(shí)現(xiàn)差動(dòng)保護(hù)，這就要求在兩兩開(kāi)關(guān)之間設(shè)置縱差保護(hù)裝置，由于兩兩開(kāi)關(guān)涉及兩相鄰開(kāi)關(guān)和兩不相鄰開(kāi)關(guān)等多種開(kāi)關(guān)組合，故需要設(shè)置許多的縱差保護(hù)裝置，存在煤礦井下設(shè)置不方便且成本很高的問(wèn)題。第二種是通過(guò)在各開(kāi)關(guān)連接的保護(hù)裝置之間設(shè)置物理連線，通過(guò)告警接點(diǎn)信號(hào)的傳遞配合實(shí)現(xiàn)，這種硬接點(diǎn)的連接方式在煤礦井下十分不便，而且煤礦井下并非單線連接，當(dāng)電力系統(tǒng)的運(yùn)行方式變化時(shí)其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生改變，閉鎖關(guān)系也會(huì)發(fā)生改變，為能有效的防治越級(jí)跳閘，就需要對(duì)下級(jí)線路進(jìn)行線路變更，在煤礦井下變更連接線路十分復(fù)雜不便。第三種是將各開(kāi)關(guān)連接的保護(hù)裝置的采樣數(shù)據(jù)都通過(guò)光纖集中發(fā)送至一個(gè)集中保護(hù)裝置中，集中保護(hù)裝置收到所有數(shù)據(jù)并進(jìn)行全網(wǎng)判斷跳閘開(kāi)關(guān)，其缺點(diǎn)是其采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)光纖通信，傳送至集中保護(hù)裝置的采樣數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)信息量非常大，這就對(duì)集中保護(hù)裝置的數(shù)據(jù)接收和處理的要求非常高，并需要每個(gè)開(kāi)關(guān)連接的保護(hù)裝置都引光纖至集中保護(hù)裝置，而且由于集中保護(hù)裝置對(duì)收到的所有數(shù)據(jù)進(jìn)行同步計(jì)算處理，一旦某一開(kāi)關(guān)連接的保護(hù)裝置的采樣數(shù)據(jù)錯(cuò)誤，則造成全網(wǎng)數(shù)據(jù)處理錯(cuò)誤導(dǎo)致誤判甚至癱瘓。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有的煤礦供配電系統(tǒng)中短路故障的防越級(jí)跳閘的技術(shù)中光纖縱差保護(hù)在煤礦井下設(shè)置不方便、各開(kāi)關(guān)連接的保護(hù)裝置之間硬連接的線路變更復(fù)雜、通過(guò)集中保護(hù)裝置集中處理的方式傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量大并由于某一保護(hù)裝置采樣錯(cuò)誤造成誤判甚至癱瘓的問(wèn)題，提供一種新型的防越級(jí)跳閘保護(hù)系統(tǒng)，該系統(tǒng)配置簡(jiǎn)單，采取下級(jí)閉鎖上級(jí)的逐級(jí)閉鎖模式實(shí)現(xiàn)保護(hù)的縱向選擇性，有效的解決短路故障時(shí)越級(jí)跳閘的問(wèn)題。本發(fā)明還涉及一種煤礦供配電系統(tǒng)中短路故障的防越級(jí)跳閘保護(hù)方法。本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種煤礦供配電系統(tǒng)中短路故障的防越級(jí)跳閘保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于，包括拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)建立裝置，將各開(kāi)關(guān)連接的保護(hù)裝置連接在局域網(wǎng)上，并通過(guò)拓?fù)鋵ぶ返姆绞浇㈦娏ο到y(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；故障檢測(cè)裝置，與拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)建立裝置相連，用于確定檢測(cè)到故障的開(kāi)關(guān)；
廣播式報(bào)文播放裝置，分別與拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)建立裝置和故障檢測(cè)裝置相連，根據(jù)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)建立裝置建立的電力系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)由故障檢測(cè)裝置確定的檢測(cè)到故障的開(kāi)關(guān)所連接的保護(hù)裝置向上級(jí)發(fā)出閉鎖信號(hào)，同時(shí)檢測(cè)是否收到下級(jí)的閉鎖信號(hào)；閉鎖和跳閘開(kāi)關(guān)確定裝置，與廣播式報(bào)文播放裝置相連，通過(guò)對(duì)檢測(cè)到故障的開(kāi)關(guān)所連接的保護(hù)裝置是否收到下級(jí)的閉鎖信號(hào)的判斷來(lái)確定閉鎖開(kāi)關(guān)和跳閘開(kāi)關(guān)，當(dāng)收到下級(jí)的閉鎖信號(hào)時(shí)確定所述檢測(cè)到故障的開(kāi)關(guān)為閉鎖開(kāi)關(guān)，否則為跳閘開(kāi)關(guān)；閉鎖和跳閘開(kāi)關(guān)執(zhí)行裝置，與閉鎖和跳閘開(kāi)關(guān)確定裝置相連，將確定的閉鎖開(kāi)關(guān)進(jìn)行閉鎖，將確定的跳閘開(kāi)關(guān)進(jìn)行跳閘。所述報(bào)文播放裝置通過(guò)GOOSE報(bào)文的方式發(fā)送閉鎖信號(hào)。所述局域網(wǎng)為以太網(wǎng)，所述拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)建立裝置通過(guò)拓?fù)鋵ぶ凡⒏碌姆绞酱_定并更新各開(kāi)關(guān)所連接的保護(hù)裝置的上下級(jí)關(guān)系。在確定閉鎖開(kāi)關(guān)后所述閉鎖和跳閘開(kāi)關(guān)執(zhí)行裝置閉鎖速斷保護(hù)，在確定跳閘開(kāi)關(guān)后所述閉鎖和跳間開(kāi)關(guān)執(zhí)行裝置經(jīng)過(guò)一個(gè)短延時(shí)后跳閘。所述短延時(shí)的延時(shí)時(shí)間與GOOSE報(bào)文的閉鎖信號(hào)的可靠性傳輸時(shí)間相配合，所述延時(shí)時(shí)間設(shè)置在40毫秒至100毫秒之間。一種煤礦供配電系統(tǒng)中短路故障的防越級(jí)跳閘保護(hù)方法，其特征在于，包括下述步驟拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)建立步驟，將各開(kāi)關(guān)連接的保護(hù)裝置連接在局域網(wǎng)上，并通過(guò)拓?fù)鋵ぶ返姆绞浇㈦娏ο到y(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；故障檢測(cè)步驟，確定檢測(cè)到故障的開(kāi)關(guān)；廣播式報(bào)文播放步驟，根據(jù)電力系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)由檢測(cè)到故障的開(kāi)關(guān)連接的保護(hù)裝置向上級(jí)發(fā)出閉鎖信號(hào)，同時(shí)檢測(cè)是否收到下級(jí)的閉鎖信號(hào)；閉鎖和跳閘開(kāi)關(guān)確定步驟，通過(guò)對(duì)檢測(cè)到故障的開(kāi)關(guān)所連接的保護(hù)裝置是否收到下級(jí)的閉鎖信號(hào)的判斷來(lái)確定閉鎖開(kāi)關(guān)和跳閘開(kāi)關(guān)，當(dāng)收到下級(jí)的閉鎖信號(hào)時(shí)確定所述檢測(cè)到故障的開(kāi)關(guān)為閉鎖開(kāi)關(guān)，否則為跳閘開(kāi)關(guān)；閉鎖和跳閘開(kāi)關(guān)執(zhí)行步驟，將確定的閉鎖開(kāi)關(guān)進(jìn)行閉鎖，將確定的跳閘開(kāi)關(guān)進(jìn)行跳閘。所述報(bào)文播放步驟中通過(guò)GOOSE報(bào)文的方式發(fā)送閉鎖信號(hào)。所述局域網(wǎng)為以太網(wǎng)，所述拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)建立步驟通過(guò)拓?fù)鋵ぶ凡⒏碌姆绞酱_定并更新各開(kāi)關(guān)所連接的保護(hù)裝置的上下級(jí)關(guān)系。所述閉鎖和跳閘開(kāi)關(guān)執(zhí)行步驟中，在確定閉鎖開(kāi)關(guān)后則閉鎖速斷保護(hù)，在確定跳閘開(kāi)關(guān)后，經(jīng)過(guò)一個(gè)短延時(shí)后跳閘。所述短延時(shí)的延時(shí)時(shí)間與GOOSE報(bào)文的閉鎖信號(hào)的可靠性傳輸時(shí)間相配合，所述延時(shí)時(shí)間設(shè)置在40毫秒至100毫秒之間。本發(fā)明的技術(shù)效果如下本發(fā)明涉及的煤礦供配電系統(tǒng)中短路故障的防越級(jí)跳閘保護(hù)系統(tǒng)，包括拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)建立裝置、故障檢測(cè)裝置、廣播式報(bào)文播放裝置、閉鎖和跳間開(kāi)關(guān)確定裝置以及閉鎖和跳閘開(kāi)關(guān)執(zhí)行裝置。通過(guò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)建立裝置將各開(kāi)關(guān)連接的保護(hù)裝置連接在局域網(wǎng)上，并通過(guò)拓?fù)鋵ぶ返姆绞浇㈦娏ο到y(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，使得該保護(hù)系統(tǒng)利用現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)通信通道，無(wú)需增加如縱差保護(hù)裝置、集中保護(hù)裝置等特殊設(shè)備，故對(duì)煤礦系統(tǒng)的供配電設(shè)備升級(jí)改造方便，該系統(tǒng)配置簡(jiǎn)單，在故障檢測(cè)裝置確定了檢測(cè)到故障的開(kāi)關(guān)后，即可通過(guò)廣播式報(bào)文播放裝置使得檢測(cè)到故障的開(kāi)關(guān)所連接的保護(hù)裝置向上級(jí)發(fā)出閉鎖信號(hào)，同時(shí)檢測(cè)是否收到下級(jí)的閉鎖信號(hào)，即采用下級(jí)閉鎖上級(jí)的逐級(jí)閉鎖模式實(shí)現(xiàn)保護(hù)的縱向選擇性，通過(guò)閉鎖和跳閘開(kāi)關(guān)確定裝置根據(jù)檢測(cè)到故障的開(kāi)關(guān)所連接的保護(hù)裝置是否收到下級(jí)的閉鎖信號(hào)的判斷來(lái)確定閉鎖開(kāi)關(guān)和跳閘開(kāi)關(guān)，即可有效的解決短路故障時(shí)越級(jí)跳閘的問(wèn)題。本發(fā)明系統(tǒng)避免了光纖縱差保護(hù)需在煤礦井下設(shè)置過(guò)多的縱差保護(hù)裝置不方便的問(wèn)題，通過(guò)高速通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)防越級(jí)跳閘保護(hù)功能，同時(shí)避免了在各開(kāi)關(guān)連接的保護(hù)裝置之間硬連接在運(yùn)行方式變化時(shí)會(huì)涉及變更線路的問(wèn)題，廣播式報(bào)文播放裝置中的報(bào)文廣播式播放替換現(xiàn)有的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)光纖通信方式，故通過(guò)局域網(wǎng)傳輸?shù)氖情]鎖信號(hào)，并非在點(diǎn)對(duì)點(diǎn)光纖通信中傳輸數(shù)據(jù)量龐大的采樣數(shù)據(jù)，所以本發(fā)明的信息傳輸快，通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)據(jù)通信技術(shù)的結(jié)合實(shí)現(xiàn)故障的快速隔離與定位。此外，通過(guò)故障檢測(cè)裝置確定檢測(cè)到故障的開(kāi)關(guān)，再通過(guò)廣播式報(bào)文播放裝置進(jìn)行廣播式報(bào)文播放，避免了當(dāng)故障發(fā)生在線路末端短路僅靠電流定值無(wú)法滿足選擇性導(dǎo)致全部越級(jí)跳間的問(wèn)題。本系統(tǒng)中的廣播式報(bào)文播放裝置的報(bào)文廣播式播放以及閉鎖和跳間開(kāi)關(guān)確定裝置確定閉鎖開(kāi)關(guān)和跳間開(kāi)關(guān)，采用了分布式控制和集中控制相結(jié)合，優(yōu)化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提升了相應(yīng)處理能力，本系統(tǒng)有效的實(shí)現(xiàn)了煤礦供配電系統(tǒng)中短路故障的防越級(jí)跳閘保護(hù)。報(bào)文播放裝置通過(guò)GOOSE報(bào)文的方式發(fā)送閉鎖信號(hào)，即在報(bào)文播放裝置中應(yīng)用 IEC61850的GOOSE技術(shù)，根據(jù)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)建立裝置建立的電力系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)由故障檢測(cè)裝置確定的檢測(cè)到故障的開(kāi)關(guān)所連接的保護(hù)裝置以GOOSE報(bào)文的方式向上級(jí)發(fā)出閉鎖信號(hào)，可實(shí)現(xiàn)各檢測(cè)到故障的開(kāi)關(guān)所連接的保護(hù)裝置之間的快速對(duì)等信息交換。拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)建立裝置通過(guò)拓?fù)鋵ぶ凡⒏碌姆绞酱_定并更新各開(kāi)關(guān)所連接的保護(hù)裝置的上下級(jí)關(guān)系，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)建立裝置通過(guò)拓?fù)鋵ぶ返姆绞浇㈦娏ο到y(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，電力系統(tǒng)的運(yùn)行方式確定后，通過(guò)拓?fù)鋵ぶ返姆绞礁鏖_(kāi)關(guān)所連接的保護(hù)裝置注冊(cè)獲得各自的拓?fù)涞刂?，得到相互之間的上下級(jí)關(guān)系，當(dāng)電力系統(tǒng)的運(yùn)行方式改變后，只需再次通過(guò)拓?fù)鋵ぶ返姆绞綄⒏鏖_(kāi)關(guān)所連接的保護(hù)裝置重新注冊(cè)獲得各自更新的拓?fù)涞刂?，即可重新得到各開(kāi)關(guān)所連接的保護(hù)裝置相互之間實(shí)時(shí)的上下級(jí)關(guān)系。在確定閉鎖開(kāi)關(guān)后所述閉鎖和跳閘開(kāi)關(guān)執(zhí)行裝置閉鎖速斷保護(hù)，在確定跳閘開(kāi)關(guān)后所述閉鎖和跳間開(kāi)關(guān)執(zhí)行裝置經(jīng)過(guò)一個(gè)短延時(shí)后跳間，能夠進(jìn)一步保證信息傳輸?shù)目煽啃?。本發(fā)明涉及的煤礦供配電系統(tǒng)中短路故障的防越級(jí)跳閘保護(hù)方法，包括拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)建立步驟、故障檢測(cè)步驟、廣播式報(bào)文播放步驟、閉鎖和跳間開(kāi)關(guān)確定步驟以及閉鎖和跳閘開(kāi)關(guān)執(zhí)行步驟。在拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)建立步驟中將各開(kāi)關(guān)連接的保護(hù)裝置連接在局域網(wǎng)上，并通過(guò)拓?fù)鋵ぶ返姆绞浇㈦娏ο到y(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，該方法利用現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)通信通道，無(wú)需專用通道和增加特殊設(shè)備，故對(duì)煤礦系統(tǒng)的供配電設(shè)備升級(jí)改造方便。設(shè)置故障檢測(cè)步驟和廣播式報(bào)文播放步驟，檢測(cè)到故障的開(kāi)關(guān)所連接的保護(hù)裝置向上級(jí)發(fā)出閉鎖信號(hào)，同時(shí)檢測(cè)是否收到下級(jí)的閉鎖信號(hào)，故本發(fā)明的該方法采用下級(jí)閉鎖上級(jí)的逐級(jí)閉鎖模式實(shí)現(xiàn)保護(hù)的縱向選擇性，有效的解決短路故障時(shí)越級(jí)跳閘的問(wèn)題。且該方法通過(guò)局域網(wǎng)傳輸閉鎖信號(hào)， 并非現(xiàn)有技術(shù)中在點(diǎn)對(duì)點(diǎn)光纖通信中傳輸數(shù)據(jù)量龐大的采樣數(shù)據(jù)，所以本發(fā)明所述方法的信息傳輸快，響應(yīng)處理能量強(qiáng)，引入配網(wǎng)自動(dòng)化的FA (Feeder Automation，饋線自動(dòng)化)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)故障的快速隔離與定位。


圖1為本發(fā)明煤礦供配電系統(tǒng)中短路故障的防越級(jí)跳閘保護(hù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明下級(jí)閉鎖上級(jí)的逐級(jí)閉鎖模式示意圖。圖3為本發(fā)明煤礦供配電系統(tǒng)中短路故障的防越級(jí)跳閘保護(hù)方法的流程圖。圖4為本發(fā)明方法中的開(kāi)關(guān)所連接的保護(hù)裝置的故障處理流程示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明。本發(fā)明公開(kāi)了一種煤礦供配電系統(tǒng)中短路故障的防越級(jí)跳閘保護(hù)系統(tǒng)，該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，包括拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)建立裝置、故障檢測(cè)裝置、廣播式報(bào)文播放裝置、閉鎖和跳閘開(kāi)關(guān)確定裝置以及閉鎖和跳閘開(kāi)關(guān)執(zhí)行裝置，其中，故障檢測(cè)裝置與拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)建立裝置相連，故障檢測(cè)裝置和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)建立裝置均與廣播式報(bào)文播放裝置相連，廣播式報(bào)文播放裝置依次連接閉鎖和跳間開(kāi)關(guān)確定裝置以及閉鎖和跳間開(kāi)關(guān)執(zhí)行裝置。拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)建立裝置，將各開(kāi)關(guān)連接的保護(hù)裝置連接在局域網(wǎng)上，并通過(guò)拓?fù)鋵ぶ返姆绞浇㈦娏ο到y(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，由于母線上設(shè)置的各開(kāi)關(guān)都分別連接有一保護(hù)裝置，將各保護(hù)裝置連接到局域網(wǎng)上，優(yōu)選以太網(wǎng)，拓?fù)鋵ぶ返姆绞绞请娏ο到y(tǒng)的運(yùn)行方式確定后，各開(kāi)關(guān)所連接的保護(hù)裝置在以太網(wǎng)注冊(cè)獲得各自的拓?fù)涞刂罚玫礁鞅Ｗo(hù)裝置相互之間的上下級(jí)關(guān)系，上下級(jí)原則是隨著其開(kāi)關(guān)距離供配電電源的距離的增加，級(jí)別越低，即靠近供配電電源側(cè)的保護(hù)裝置是上級(jí)，遠(yuǎn)離供配電電源側(cè)的保護(hù)裝置是下級(jí)，此時(shí)每個(gè)保護(hù)裝置均具有自己的下級(jí)列表，建立統(tǒng)一的電力系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。如煤礦供配電系統(tǒng)的一個(gè)供電線路上的開(kāi)關(guān)所連接的保護(hù)裝置分為四個(gè)層級(jí)，由高至低為1級(jí)、2級(jí)、3級(jí)和4級(jí)，則1級(jí)保護(hù)裝置的下級(jí)列表包括2、3和4級(jí)的保護(hù)裝置，2級(jí)保護(hù)裝置的下級(jí)列表包括3和4級(jí)的保護(hù)裝置，3級(jí)保護(hù)裝置的下級(jí)列表包括4級(jí)保護(hù)裝置，4級(jí)保護(hù)裝置無(wú)下級(jí)列表。當(dāng)電力系統(tǒng)的運(yùn)行方式改變后，各開(kāi)關(guān)所連接的保護(hù)裝置在以太網(wǎng)重新注冊(cè)獲得更新的拓?fù)涞刂罚纯芍匦陆⒏鞅Ｗo(hù)裝置相互之間的上下級(jí)關(guān)系，建立更新的電力系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。故障檢測(cè)裝置用于確定檢測(cè)到故障的開(kāi)關(guān)，在煤礦供配電系統(tǒng)中如發(fā)電機(jī)、變壓器和線路等電氣元件發(fā)生短路故障時(shí)，電流由電源側(cè)流向故障點(diǎn)，經(jīng)過(guò)供電線路上的開(kāi)關(guān)， 若故障點(diǎn)的故障電流超出其經(jīng)過(guò)的開(kāi)關(guān)所連接的保護(hù)裝置速斷保護(hù)及過(guò)流保護(hù)定值區(qū)間的時(shí)候，該保護(hù)裝置所連的開(kāi)關(guān)為檢測(cè)到故障的開(kāi)關(guān)。如在上述實(shí)施例中的四級(jí)保護(hù)裝置中，若1級(jí)、2級(jí)、3級(jí)和4級(jí)保護(hù)裝置的過(guò)流定值均為2A，故障點(diǎn)發(fā)生在3級(jí)和4級(jí)之間， 故障電流為3. 5A，當(dāng)電流由電源側(cè)流向故障點(diǎn)時(shí)，則1、2和3級(jí)保護(hù)裝置檢測(cè)到故障。若1 級(jí)、2級(jí)、3級(jí)和4級(jí)保護(hù)裝置的速斷保護(hù)定值分別為4A、3A、2A和1A，故障點(diǎn)發(fā)生在3級(jí)和 4級(jí)之間，故障電流為3. 5A，當(dāng)電流由電源側(cè)流向故障點(diǎn)時(shí)，則2和3級(jí)保護(hù)裝置檢測(cè)到故障。設(shè)置故障檢測(cè)裝置確定檢測(cè)到故障的開(kāi)關(guān)，使得所有流過(guò)故障電流的保護(hù)裝置均能啟動(dòng)速斷保護(hù)。廣播式報(bào)文播放裝置，根據(jù)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)建立裝置建立的電力系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)由故障檢測(cè)裝置確定的檢測(cè)到故障的開(kāi)關(guān)所連接的保護(hù)裝置向上級(jí)發(fā)出閉鎖信號(hào)，同時(shí)檢測(cè)是否收到下級(jí)的閉鎖信號(hào)，該廣播式報(bào)文播放裝置可以采用GOOSE報(bào)文的方式發(fā)送閉鎖信號(hào)，即在報(bào)文播放裝置中應(yīng)用IEC61850的GOOSE通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)各檢測(cè)到故障的開(kāi)關(guān)所連接的保護(hù)裝置之間的快速對(duì)等信息交換。即基于IEC61850的GOOSE通信技術(shù)，并利用對(duì)等通信技術(shù)，采用下級(jí)閉鎖上級(jí)的逐級(jí)閉鎖模式，實(shí)現(xiàn)保護(hù)的縱向選擇性。下級(jí)閉鎖上級(jí)的逐級(jí)閉鎖模式示意圖如圖2所示，標(biāo)示A為故障點(diǎn)，標(biāo)示a、b、c、d、e、a’、c’、e’為開(kāi)關(guān)，各開(kāi)關(guān)均連接自己的保護(hù)裝置，由于該圖為一次裝配圖，故未畫(huà)出各保護(hù)裝置。開(kāi)關(guān)a和a’為第一條電源母線的開(kāi)關(guān)，開(kāi)關(guān)c和C’為第二條電源母線的開(kāi)關(guān)，開(kāi)關(guān)e和e’為第三條電源母線的開(kāi)關(guān)，開(kāi)關(guān)a、b、c、d、e各自的進(jìn)線端子和出線端子通過(guò)供電電纜連接形成一個(gè)供電線路， 故障點(diǎn)A發(fā)生在該供電線路的右端，電流由電源側(cè)流向故障點(diǎn)A時(shí)，開(kāi)關(guān)a、b、c、d、e均為檢測(cè)到故障的開(kāi)關(guān)，開(kāi)關(guān)a、b、c、d、e各自連接的保護(hù)裝置均向以太網(wǎng)發(fā)送帶有自己開(kāi)關(guān)標(biāo)示的故障報(bào)文(即閉鎖信號(hào))，各保護(hù)裝置僅識(shí)別電力系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中的自己下級(jí)列表中的保護(hù)裝置所發(fā)出的閉鎖信號(hào)，也就是說(shuō)，檢測(cè)到故障的開(kāi)關(guān)所連接的保護(hù)裝置根據(jù)電力系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)向自己的上級(jí)發(fā)出閉鎖信號(hào)，開(kāi)關(guān)a的保護(hù)裝置接收開(kāi)關(guān)b、c、d、e的保護(hù)裝置發(fā)送的閉鎖信號(hào)(圖中僅標(biāo)出了開(kāi)關(guān)b的保護(hù)裝置發(fā)送的閉鎖信號(hào))，開(kāi)關(guān)b的保護(hù)裝置接收開(kāi)關(guān)c、d、e的保護(hù)裝置發(fā)送的閉鎖信號(hào)(圖中僅標(biāo)出了開(kāi)關(guān)c的保護(hù)裝置發(fā)送的閉鎖信號(hào))，開(kāi)關(guān)c的保護(hù)裝置接收開(kāi)關(guān)d、e的保護(hù)裝置發(fā)送的閉鎖信號(hào)(圖中僅標(biāo)出了開(kāi)關(guān)d 的保護(hù)裝置發(fā)送的閉鎖信號(hào))，開(kāi)關(guān)d的保護(hù)裝置接收開(kāi)關(guān)e的保護(hù)裝置發(fā)送的閉鎖信號(hào)， 同時(shí)開(kāi)關(guān)a、b、c、d、e均檢測(cè)是否收到下級(jí)的閉鎖信號(hào)。閉鎖和跳閘開(kāi)關(guān)確定裝置根據(jù)檢測(cè)到故障的開(kāi)關(guān)所連接的保護(hù)裝置是否收到下級(jí)的閉鎖信號(hào)的判斷來(lái)確定閉鎖開(kāi)關(guān)和跳閘開(kāi)關(guān)，即可有效的解決短路故障時(shí)越級(jí)跳閘的問(wèn)題。圖2所示實(shí)施例中，所述檢測(cè)到故障的開(kāi)關(guān)a、b、c、d均能收到下級(jí)的閉鎖信號(hào)，故開(kāi)關(guān)a、b、c、d均為閉鎖開(kāi)關(guān)，而開(kāi)關(guān)e僅向上級(jí)發(fā)送閉鎖信號(hào)，卻沒(méi)有收到閉鎖信號(hào)，故開(kāi)關(guān) e為跳閘開(kāi)關(guān)，這就使得所有流過(guò)故障電流的保護(hù)裝置均能啟動(dòng)速斷保護(hù)，避免了當(dāng)故障發(fā)生在線路末端短路僅靠電流定值無(wú)法滿足選擇性導(dǎo)致全部越級(jí)跳間的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)對(duì)故障的快速隔離與定位。閉鎖和跳閘開(kāi)關(guān)執(zhí)行裝置根據(jù)確定的閉鎖開(kāi)關(guān)和跳閘開(kāi)關(guān)分別進(jìn)行閉鎖和跳閘， 從而實(shí)現(xiàn)煤礦供配電系統(tǒng)中短路故障的防越級(jí)跳閘保護(hù)。其中，在確定閉鎖開(kāi)關(guān)后，閉鎖和跳閘開(kāi)關(guān)執(zhí)行裝置閉鎖速斷保護(hù)；在確定跳閘開(kāi)關(guān)后，所述閉鎖和跳閘開(kāi)關(guān)執(zhí)行裝置經(jīng)過(guò)一個(gè)短延時(shí)后再跳閘。短延時(shí)的延時(shí)時(shí)間與GOOSE報(bào)文的閉鎖信號(hào)的可靠性傳輸時(shí)間相配合，該延時(shí)時(shí)間通常設(shè)置在40毫秒至100毫秒之間，在拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)四級(jí)及以下時(shí)設(shè)置延時(shí)時(shí)間稍大于40毫秒即可保證并提高信息傳輸?shù)目煽啃?。本發(fā)明還涉及一種煤礦供配電系統(tǒng)中短路故障的防越級(jí)跳閘保護(hù)方法，其流程圖如圖3所示。包括拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)建立步驟、故障檢測(cè)步驟、廣播式報(bào)文播放步驟、閉鎖和跳閘開(kāi)關(guān)確定步驟以及閉鎖和跳間開(kāi)關(guān)執(zhí)行步驟。各步驟具體如下拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)建立步驟，將各開(kāi)關(guān)連接的保護(hù)裝置連接在局域網(wǎng)上，并通過(guò)拓?fù)鋵ぶ返姆绞浇㈦娏ο到y(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；其中局域網(wǎng)優(yōu)選為以太網(wǎng)；該步驟通過(guò)拓?fù)鋵ぶ凡⒏碌姆绞酱_定并更新各開(kāi)關(guān)所連接的保護(hù)裝置的上下級(jí)關(guān)系，此時(shí)各開(kāi)關(guān)所連接的保護(hù)裝置均建立了自己的下級(jí)列表；
故障檢測(cè)步驟確定檢測(cè)到故障的開(kāi)關(guān)，電流自電源側(cè)經(jīng)過(guò)供電線路上的開(kāi)關(guān)流向故障點(diǎn)，當(dāng)故障點(diǎn)的故障電流超出其經(jīng)過(guò)的開(kāi)關(guān)所連接的保護(hù)裝置速斷保護(hù)及過(guò)流保護(hù)定值區(qū)間的時(shí)候，該保護(hù)裝置所連的開(kāi)關(guān)為檢測(cè)到故障的開(kāi)關(guān)；廣播式報(bào)文播放步驟根據(jù)電力系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)由檢測(cè)到故障的開(kāi)關(guān)連接的保護(hù)裝置向上級(jí)發(fā)出閉鎖信號(hào)，同時(shí)檢測(cè)是否收到下級(jí)的閉鎖信號(hào)；其中閉鎖信號(hào)以GOOSE報(bào)文的方式發(fā)送；閉鎖和跳閘開(kāi)關(guān)確定步驟通過(guò)對(duì)檢測(cè)到故障的開(kāi)關(guān)所連接的保護(hù)裝置是否收到下級(jí)的閉鎖信號(hào)的判斷來(lái)確定閉鎖開(kāi)關(guān)和跳閘開(kāi)關(guān)，當(dāng)收到下級(jí)的閉鎖信號(hào)時(shí)確定所述檢測(cè)到故障的開(kāi)關(guān)為閉鎖開(kāi)關(guān)，否則為跳閘開(kāi)關(guān)；閉鎖和跳閘開(kāi)關(guān)執(zhí)行步驟將確定的閉鎖開(kāi)關(guān)進(jìn)行閉鎖，將確定的跳閘開(kāi)關(guān)進(jìn)行跳閘。其中，在確定閉鎖開(kāi)關(guān)后則閉鎖速斷保護(hù)，在確定跳閘開(kāi)關(guān)后，經(jīng)過(guò)一個(gè)短延時(shí)后跳閘；該短延時(shí)的延時(shí)時(shí)間與GOOSE報(bào)文的閉鎖信號(hào)的可靠性傳輸時(shí)間相配合，該延時(shí)時(shí)間通常設(shè)置在40毫秒至100毫秒之間。圖4為本發(fā)明方法中的開(kāi)關(guān)所連接的保護(hù)裝置的故障處理流程示意圖。該流程為單個(gè)保護(hù)裝置的故障處理流程，其結(jié)合了廣播式報(bào)文播放步驟、閉鎖和跳間開(kāi)關(guān)確定步驟以及閉鎖和跳間開(kāi)關(guān)執(zhí)行步驟的流程，在故障檢測(cè)步驟之后就確定了該保護(hù)裝置所連接的開(kāi)關(guān)為檢測(cè)到故障點(diǎn)的開(kāi)關(guān)，保護(hù)啟動(dòng)后，該保護(hù)裝置向上級(jí)發(fā)送閉鎖報(bào)文(或稱閉鎖信號(hào)，或稱故障報(bào)文)，并進(jìn)行接收下級(jí)閉鎖報(bào)文計(jì)時(shí)，接收閉鎖報(bào)文的確認(rèn)時(shí)間最大為 100ms，同時(shí)也作為保護(hù)延時(shí)，在實(shí)際應(yīng)用中四級(jí)及以下時(shí)該延時(shí)時(shí)間略大于40ms時(shí)即可保證信息傳輸?shù)目煽啃?。檢測(cè)是否收到下級(jí)的閉鎖報(bào)文，保護(hù)裝置在保護(hù)啟動(dòng)的前提下， 如果收到任何低層級(jí)的保護(hù)裝置的保護(hù)閉鎖信號(hào)，將進(jìn)入保護(hù)閉鎖狀態(tài)，閉鎖計(jì)時(shí)最大為 200ms，從保護(hù)啟動(dòng)算起，總的保護(hù)延時(shí)閉鎖時(shí)間不大于300ms，當(dāng)故障不存在時(shí)則保護(hù)退出，若故障依然存在，此時(shí)認(rèn)為是異常，則保護(hù)裝置進(jìn)行保護(hù)動(dòng)作，即跳閘并切除故障。當(dāng)進(jìn)行是否收到下級(jí)閉鎖報(bào)文判斷后發(fā)現(xiàn)沒(méi)有收到下級(jí)閉鎖報(bào)文時(shí)，若此時(shí)滿足保護(hù)定值則該保護(hù)裝置執(zhí)行保護(hù)動(dòng)作，即跳閘并切除故障；若不滿足保護(hù)定值(比如不能同時(shí)滿足過(guò)流定值規(guī)定的電流和時(shí)間)則認(rèn)為故障消除，則保護(hù)退出。應(yīng)當(dāng)指出，以上所述具體實(shí)施方式
可以使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更全面地理解本發(fā)明創(chuàng)造，但不以任何方式限制本發(fā)明創(chuàng)造。因此，盡管本說(shuō)明書(shū)參照附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明創(chuàng)造已進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，仍然可以對(duì)本發(fā)明創(chuàng)造進(jìn)行修改或者等同替換，總之，一切不脫離本發(fā)明創(chuàng)造的精神和范圍的技術(shù)方案及其改進(jìn)，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明創(chuàng)造專利的保護(hù)范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.一種煤礦供配電系統(tǒng)中短路故障的防越級(jí)跳閘保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于，包括拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)建立裝置，將各開(kāi)關(guān)連接的保護(hù)裝置連接在局域網(wǎng)上，并通過(guò)拓?fù)鋵ぶ返姆绞浇㈦娏ο到y(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；故障檢測(cè)裝置，與拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)建立裝置相連，用于確定檢測(cè)到故障的開(kāi)關(guān)； 廣播式報(bào)文播放裝置，分別與拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)建立裝置和故障檢測(cè)裝置相連，根據(jù)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)建立裝置建立的電力系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)由故障檢測(cè)裝置確定的檢測(cè)到故障的開(kāi)關(guān)所連接的保護(hù)裝置向上級(jí)發(fā)出閉鎖信號(hào)，同時(shí)檢測(cè)是否收到下級(jí)的閉鎖信號(hào)；閉鎖和跳間開(kāi)關(guān)確定裝置，與廣播式報(bào)文播放裝置相連，通過(guò)對(duì)檢測(cè)到故障的開(kāi)關(guān)所連接的保護(hù)裝置是否收到下級(jí)的閉鎖信號(hào)的判斷來(lái)確定閉鎖開(kāi)關(guān)和跳閘開(kāi)關(guān)，當(dāng)收到下級(jí)的閉鎖信號(hào)時(shí)確定所述檢測(cè)到故障的開(kāi)關(guān)為閉鎖開(kāi)關(guān)，否則為跳閘開(kāi)關(guān)；閉鎖和跳間開(kāi)關(guān)執(zhí)行裝置，與閉鎖和跳間開(kāi)關(guān)確定裝置相連，將確定的閉鎖開(kāi)關(guān)進(jìn)行閉鎖，將確定的跳閘開(kāi)關(guān)進(jìn)行跳閘。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述報(bào)文播放裝置通過(guò)GOOSE報(bào)文的方式發(fā)送閉鎖信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述局域網(wǎng)為以太網(wǎng)，所述拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)建立裝置通過(guò)拓?fù)鋵ぶ凡⒏碌姆绞酱_定并更新各開(kāi)關(guān)所連接的保護(hù)裝置的上下級(jí)關(guān)系。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，在確定閉鎖開(kāi)關(guān)后所述閉鎖和跳閘開(kāi)關(guān)執(zhí)行裝置閉鎖速斷保護(hù)，在確定跳閘開(kāi)關(guān)后所述閉鎖和跳閘開(kāi)關(guān)執(zhí)行裝置經(jīng)過(guò)一個(gè)短延時(shí)后跳閘。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述短延時(shí)的延時(shí)時(shí)間與GOOSE報(bào)文的閉鎖信號(hào)的可靠性傳輸時(shí)間相配合，所述延時(shí)時(shí)間設(shè)置在40毫秒至100毫秒之間。
6.一種煤礦供配電系統(tǒng)中短路故障的防越級(jí)跳間保護(hù)方法，其特征在于，包括下述步驟拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)建立步驟，將各開(kāi)關(guān)連接的保護(hù)裝置連接在局域網(wǎng)上，并通過(guò)拓?fù)鋵ぶ返姆绞浇㈦娏ο到y(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；故障檢測(cè)步驟，確定檢測(cè)到故障的開(kāi)關(guān)；廣播式報(bào)文播放步驟，根據(jù)電力系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)由檢測(cè)到故障的開(kāi)關(guān)連接的保護(hù)裝置向上級(jí)發(fā)出閉鎖信號(hào)，同時(shí)檢測(cè)是否收到下級(jí)的閉鎖信號(hào)；閉鎖和跳閘開(kāi)關(guān)確定步驟，通過(guò)對(duì)檢測(cè)到故障的開(kāi)關(guān)所連接的保護(hù)裝置是否收到下級(jí)的閉鎖信號(hào)的判斷來(lái)確定閉鎖開(kāi)關(guān)和跳閘開(kāi)關(guān)，當(dāng)收到下級(jí)的閉鎖信號(hào)時(shí)確定所述檢測(cè)到故障的開(kāi)關(guān)為閉鎖開(kāi)關(guān)，否則為跳閘開(kāi)關(guān)；閉鎖和跳閘開(kāi)關(guān)執(zhí)行步驟，將確定的閉鎖開(kāi)關(guān)進(jìn)行閉鎖，將確定的跳閘開(kāi)關(guān)進(jìn)行跳閘。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述報(bào)文播放步驟中通過(guò)GOOSE報(bào)文的方式發(fā)送閉鎖信號(hào)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述局域網(wǎng)為以太網(wǎng)，所述拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)建立步驟通過(guò)拓?fù)鋵ぶ凡⒏碌姆绞酱_定并更新各開(kāi)關(guān)所連接的保護(hù)裝置的上下級(jí)關(guān)系。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述閉鎖和跳間開(kāi)關(guān)執(zhí)行步驟中，在確定閉鎖開(kāi)關(guān)后則閉鎖速斷保護(hù)，在確定跳閘開(kāi)關(guān)后，經(jīng)過(guò)一個(gè)短延時(shí)后跳閘。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述短延時(shí)的延時(shí)時(shí)間與GOOSE報(bào)文的閉鎖信號(hào)的可靠性傳輸時(shí)間相配合，所述延時(shí)時(shí)間設(shè)置在40毫秒至100毫秒之間。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種煤礦供配電系統(tǒng)中短路故障的防越級(jí)跳閘保護(hù)裝置和方法，該裝置包括拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)建立裝置、故障檢測(cè)裝置、廣播式報(bào)文播放裝置、閉鎖和跳閘開(kāi)關(guān)確定裝置以及閉鎖和跳閘開(kāi)關(guān)執(zhí)行裝置，故障檢測(cè)裝置與拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)建立裝置相連，廣播式報(bào)文播放裝置分別與拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)建立裝置和故障檢測(cè)裝置相連，閉鎖和跳閘開(kāi)關(guān)確定裝置分別與廣播式報(bào)文播放裝置以及閉鎖和跳閘開(kāi)關(guān)執(zhí)行裝置相連。該裝置和方法采取下級(jí)閉鎖上級(jí)的逐級(jí)閉鎖模式實(shí)現(xiàn)保護(hù)的縱向選擇性，有效的解決短路故障時(shí)越級(jí)跳閘的問(wèn)題。
文檔編號(hào)H02H7/22GK102386615SQ20111037586
公開(kāi)日2012年3月21日 申請(qǐng)日期2011年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月23日
發(fā)明者劉海波, 姜海濤, 徐文, 溫彥軍, 衣余法, 麻生 申請(qǐng)人:北京天能繼保電力科技有限公司