单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,刘建华,13382679966,中国矿业大学信电学院,电气安全与智能电气研究所,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,中国矿业大学信电学院,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,中国矿业大学信电学院,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,中国矿业大学信电学院,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,中国矿业大学信电学院,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,中国矿业大学信电学院,*,供配电安全技术,第七讲,:,煤矿防越级跳闸系统及数字化变电站,中国矿业大学信息与电气工程学院,电气安全与智能电器争论所,刘建华,名目,一、煤矿越级跳闸问题分析,二、常规微机爱护构造的防越级跳闸系统,三、数字化变电站,四、数字化变电站构造的防越级跳闸系统,一、煤矿越级跳闸问题分析,1、短路越级跳闸,煤矿高压供电存在如下特点：,短线路较多,有的下井线路仅有100-500米；,采区变到配电点仅有50-500米,下井线路经过的开关级数多,地面-井下中心-采区-配电点,电力系统给定的速断定时限短1-2秒,井下高压开关一般均装设速断爱护,井下高压开关一般均装设有低电压爱护,短路越级跳闸缘由1,整定方法不合理,速断爱护按躲过最大负荷电流整定，比按短路电流整定得到的值要小得多，发生短路后沿线爱护均启动，跳闸取决于开关的机械特性。,解决方法,正确整定,短路越级跳闸缘由2,短线路造成爱护定值无法区分,短线路短路电流的变化平缓，始末端短路电流差值小，按躲过线路末端最大短路电流整定，一般爱护灵敏度1。,电力系统规程建议在灵敏度小于1的状况下不适宜装设电流速断爱护，但是煤炭规程规定井下必需装设速断爱护，不准甩掉不用。,此时一般按同一灵敏系数法整定，造成线路在最小运行方式下有爱护范围，然而在最大运行方式下可能发生越级跳闸。,解决方法,在短线路增设限流电抗器，留意端电压、井下条件限制。,转变爱护原理：差动爱护,短路越级跳闸缘由2,短线路造成爱护定值无法区分,短路越级跳闸缘由3,系统的运行方式差异较大,系统运行方式差异较大，按躲过线路末端最大短路电流整定，一般爱护灵敏度1。,电力系统规程建议在灵敏度小于1的状况下不适宜装设电流速断爱护，但是煤炭规程规定井下必需装设速断爱护，不准甩掉不用。,此时一般按同一灵敏系数法整定，造成线路在最小运行方式下有爱护范围，然而在最大运行方式下可能发生越级跳闸。,解决方法,电力自动化系统：随运行方式切换爱护定值,转变爱护原理：差动爱护,短路越级跳闸缘由3,系统的运行方式差异较大,短路越级跳闸缘由4,短路电流过大,短路电流超出了爱护装置短路电流的最大爱护范围现在井下高压综保一般为10倍，如线路末端母线的最大三相短路电流为3340A,而线路的CT的变比为200/5，也就是爱护的最大电流只能选取2023A。,解决方法,转变CT变比,加装限流电抗器,转变爱护原理：差动爱护,短路越级跳闸缘由5,失压爱护延时难以整定导致的“越级跳闸”,大多井下爱护器的失压爱护动作延时不能整定，为瞬动，另外局部失压脱扣动作值不准确。馈线距离母线很近的地方发生短路故障时母线电压短时失压，该段母线上其他开关的失压爱护误动作导致“越级跳闸”。,解决方法,选择具有失压爱护延时可整定或具有延时的爱护装置；,转变爱护原理：差动爱护,短路越级跳闸缘由6,开关拒动,煤矿井下高爆开关质量参差不齐，开关动作速度差异较大，开关质量差异较大。,解决方法,保证开关质量,2、漏电爱护无选择性跳闸,煤矿80%以上供电事故均为单相接地故障造成,中性点不接地系统中单线路单相接地故障判定存在技术实现难点,单相接地故障判定原理较多,中性点接地方式较多,单相接地故障危害严峻,事故扩大为短路，降低供电牢靠性,事故引发过电压，导致事故扩大,漏电爱护误动或拒动缘由1,高压漏电爱护选择性原理有效性,零序过电流原理：适用于中性点不接地系统，且各出线电容电流差异不大。,零序无功方向型原理：适用于中性点不接地系统。,零序有功方向型原理：适用于中性点经并或串阻尼的消弧线圈接地。,五次谐波原理：适用于中性点各种接地形式，但灵敏度较低，不适合单条线路应用。,解决方法,依据系统中性点运行方式，选择具有正确原理的爱护装置。,漏电爱护误动或拒动缘由1-爱护原理,以母线流向线路电流方向为正,漏电爱护误动或拒动缘由1-爱护原理,以母线流向线路电流方向为正,漏电爱护误动或拒动缘由1-爱护原理,漏电爱护误动或拒动缘由1-爱护原理,漏电爱护误动或拒动缘由2,高压漏电爱护整定方法不合理,井下高压漏电爱护同一条线路应按时限保证选择性。,零序过电流原理：在中性点不接地系统应按躲过本支路电容电流整定。,解决方法,正确整定,漏电爱护误动或拒动缘由3,接线不正确,选择性原理必需依靠电压与电流方向的判别。,电压互感器零序电压加、减极性接法不一。,误以为漏电试验动作即检验了漏电爱护牢靠。,解决方法,做经电阻接地或直接接地试验验证接线正确性。,二、常规微机爱护构造的防越级跳闸系统,从地面到井下全部变电所连接线上光纤纵差爱护,线路纵差爱护作为线路的主爱护,过流II段为后备爱护,高爆综合爱护应改造为具有光纤差动爱护的微机爱护测控单元,地面到井下全部变电所连接光纤,防越级跳闸系统纵差爱护原理,正常运行和线路外部故障时,线路内部故障,防越级跳闸系统优缺点,优点,改造简洁。,缺点,仅能实现短路防越级，无法解决漏电无选择性问题；,无法实现母线短路速断爱护，靠后备爱护动作，存在肯定危急性。,三、数字化变电站,数字化变电站是智能电网的核心。,智能变电站数字化变电站,数字化变电站,数字化变电站是由智能化一次设备、网络化二次设备在IEC61850通信协议根底上分三层构建，即站控层、间隔层、过程层，两级网络，能够实现智能设备间信息数字化共享和互操作，可实现网络化二次功能、程序化操作、状态检修、电网故障分析隔离等功能的智能化的变电站。,特点：,一次设备智能化,二次设备网络化,根底数据完备化,信息交换标准化,运行掌握自动化,信息展现可视化,分析决策在线化,设备检修状态化,爱护决策协同化,设备安装就地化,系统设计统一化,二次系统一体化,数字化变电站设计模式,1,仅站控层遵循IEC61850标准。,全国约有400座此类变电站。,通常认为，这种仅站控层遵循IEC 61850标准变电站，在技术上已经相当成熟。在浙江、湖北、广东等地已经作为新建或改造变电站的根本要求如浙江海宁500kV变电站。,这种模式变电站仍属于常规性质的变电站设计。,数字化变电站设计模式,2,站控层遵循IEC61850标准、过程层承受GOOSE网络。,一次设备承受常规互感器，在技术上躲避了电子式互感器不成熟的风险，本钱也相对较低。,在华东等地区有应用如浙江兰溪500kV变电站、浙江外陈220kV变电站。,这种变电站属于一种过渡性的变电站设计模式。,数字化变电站设计模式,3-,全数字化,站控层遵循IEC61850标准、过程层承受GOOSE网络。,过程层设备全部为电子式CT/PT及智能开关。对110kV以下电网可 承受电子式互感器。,数字化变电站与传统自动化变电站比较,GOOSE,网络,什么是GOOSE及特点？,GOOSE：面对对象的变电站通用大事Generic Object,Oriented Substation Event,是IEC61850定义用于快速和牢靠传送变电站自动化系统中实时性要求高的信息大事的通信模型。,为什么需要GOOSE？,在运行中，由于系统发生故障爱护会产生：启动、跳闸、重合等动作；运行状态发生变化时消失电网构造、一次设备被掌握切换会产生：启动、停顿、闭锁、解锁、触发、解除、状态变化等动作及信号。,以前这些快速动作命令信号根本上由继电器完成，随着信息化、数字化的技术进步进展，改由通信技术完成。,特别规互感器,特别规互感器优点,优良的绝缘性能，造价低。,不含铁心，消退了磁饱和、铁磁谐振等问题。,低压侧无开路高压危急。,暂态响应范围大。,频率响应范围宽。,没有因充油而产生易燃、易爆炸等危急。,体积小、重量轻，运输便利。,抗电磁干扰力量强。,由于信息载体是光，用光纤传输信号，因此具有光学敏感和光纤传输的优点，例如耐腐蚀、耐老化等。,适应了电力计量与爱护数字化、微机化和自动化进展的潮流。,电子式电流互感器,ECT,kv,系列,kv,系列,电子式电流互感器,开关柜安装的小信号模拟量输出的电子互感器,防越级跳闸系统：地面数字化变电站模式,四、数字化变电站构造的防越级跳闸系统,防越级跳闸系统：井下数字化变电站模式,防越级跳闸系统：数字化变电站模式,特点：,基于数字化变电站模式，三层网络构造，两层网络。,具有数字化变电站典型特点，符合进展趋势。,地面井下一体数字化实现方案。,过程层设备：综合爱护测控合并智能终端,承受传统PT/CT。,高爆开关中安装具有光纤通讯的综合爱护测控合并智能终端，通信网络正常时，起数字化变电站合并器作用，当双光纤网络断开时，起微机综合爱护作用。,过程层与间隔层之间网络：将IEC61850标准的GOOSE网、采样值网、GPS同步网三网合一，集成在同一对光纤通道双重化上实现；以矿用光纤网络接入分站为核心构成单台可接入最多39台智能终端。,防越级跳闸系统：数字化变电站模式,间隔层设备：集成爱护装置,基于最新超大规模FPGA和多DSP内核并行处理技术，计算力量相当于100余台微机爱护装置的爱护主机。,针对煤矿井下线路短，短路电流大的特点，开发了CT饱和识别技术，能避开穿越性故障时由于CT饱和导致的光差误动。,功能软件化：爱护功能软件化可自由配置开关需要的软件功能，如线路纵差、母线纵差等，故障录波软件化支持高达20次谐波分析，保存多达4096条故障记录，32套全网故障时的波形，接地选线软件化。,线路纵差爱护动作速度快，平均动作速度小于25ms。,防越级跳闸系统：煤矿数字化变电站模式,优点,基于智能电网架构，第三代数字化变电站构造；,全矿爱护信息共享；,可解决短路防越级、漏电无选择性问题；,功能升级软件化，爱护投资；,电磁兼容性强，抗干扰力量强。,防越级跳闸系统：集成爱护装置界面,防越级跳闸系统：集成爱护装置界面,防越级跳闸系统：集成爱护装置界面,防越级跳闸系统：集成爱护装置界面,