一種礦井防越級跳閘方法
2023-06-16 16:01:26
專利名稱：一種礦井防越級跳閘方法
技術領域：
本發明涉及一種礦井多級供電保護方法，特別是一種防越級跳閘的方法。
背景技術：
煤炭系統從地面變電站到最終負載一般需要安裝3至4級保護，由於礦井下線路短、級數多，在一個負載出線短路或漏電的情況下，短路電流流過的大部份保護裝置都能監測到電流出現顯著變化，監測到電流變化越過預設值的保護裝置都會發出跳閘信號，切除短路故障源。若是最低一級負載出現了故障，可能會導致上級甚至地面變電所的保護裝置跳閘，從而造成了越級跳閘，致使事故擴大化，不利於事故發生點查找，還影響井下風機開關送電時間，甚至會影響瓦斯排放，造成瓦斯聚集威脅井下工人生命安全，還會造成生產系統癱瘓，嚴重影響礦井的安全生產。
發明內容
本發明的目的就是提供一種礦井防越級跳閘方法，它可以有效防止短路或漏電故障越級跳閘，縮小停電範圍，保證井下安全工作。本發明的目的是通過這樣的技術方案實現的，它包括安裝有配電開關和智能保護模塊的防爆箱，智能保護模塊監測防爆箱負載出線的短路或漏電故障信息，智能保護模塊包括有防越級跳閘保護單元和就地保護單元，防爆箱分層式分布，同級防爆箱內的配電開關接在同一根母線上，同級防暴箱內的智能保護模塊通過通信線路依次串聯，上、下級智能保護模塊通過通信線路連接，其特徵在於，防越級跳閘步驟如下
1)智能保護模塊監測所屬防爆箱出線負載的短路或漏電信息，若沒有短路或漏電故障，則繼續監測，若發現短路或漏電故障信息則轉入步驟2)；
2)若所有監測到短路或漏電信息的防越級跳閘單元有上級智能保護模塊，則向上級智能保護模塊發送閉鎖信息，並且監測到短路或漏電故障信息的就地智能保護單元向配電開關發送跳閘指令；
分層式各智能保護模塊的防越級跳閘單元的靈敏度高於就地保護單元的靈敏度，即防越級跳閘單元的故障檢測時間比就地保護單元的故障檢測時間要快t，t為動作時間，上級智能保護模塊的動作時間t大於下級智能保護模塊的動作時間t ；
步驟2)中就地智能保護單元向配電開關發出跳閘指令之前進行以下判斷
在動作時間t以內，就地智能保護單元沒有收到相鄰下級發來的閉鎖信息，並且短路或漏電故障還在，則向配電開關發出跳閘指令；
在動作時間t以內，就地智能保護單元收到相鄰下級發來的閉鎖信息，在動作時間t的基礎上再延遲時間登過t+ M
時間，短路或漏電故障還在，則向配電開關發出跳閘指令；
在動作時間t內，就地智能保護單元收到相鄰下級發來的閉鎖信息，在動作時間t的基礎上再延遲時間Δ ，在時間t+ u內，短路或漏電故障已消除，則不向配電開關發出跳閘指令。進一步，智能保護模塊通過智能電網GOOSE命令協議發送閉鎖信息。進一步，閉鎖信息的傳遞時間小於4ms。進一步，所述智能保護模塊均設置有兩個乙太網通訊口，可以分別設置為雙網通訊模式和交換通訊模式進行通信，雙網通訊模式是指兩個乙太網通訊口的IP屬於兩個不同網段；交換通訊模式，兩個乙太網埠 I進I出，只有I個IP位址，通過交換模式相接在一起的各智能終端，IP屬於同一網段。由於採用了上述技術方案，本發明具有如下的優點
本發明用於礦井防越級跳閘，在負載出現短路，並且有2級以上的智能保護模塊監測到電流變化大於預設值時，可以有效防止監測到故障的智能保護模塊同時跳閘，有利於事故發生點查找，不會影響井下風機開關送電時間，保證瓦斯排放正常，防止瓦斯聚集威脅井下工人生命安全，避免因生產系統癱瘓，而嚴重影響礦井的安全生產。本發明的其他優點、目標和特徵在某種程度上將在隨後的說明書中進行闡述，並且在某種程度上，基於對下文的考察研究對本領域技術人員而言將是顯而易見的，或者可以從本發明的實踐中得到教導。本發明的目標和其他優點可以通過下面的說明書和權利要求書來實現和獲得。
本發明的
如下。圖1為本發明實施例的結構示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。一種礦井防越級跳閘方法，包括安裝有配電開關和智能保護模塊的防爆箱，智能保護模塊監測防爆箱負載出線的短路或漏電故障信息，智能保護模塊包括有防越級跳閘保護單元和就地保護單元，防爆箱分層式分布，同級防爆箱內的配電開關接在同一根母線上，同級防暴箱內的智能保護模塊通過通信線路依次串聯，上、下級智能保護模塊通過通信線路連接，防越級跳閘步驟如下
1)智能保護模塊監測所屬防爆箱出線負載的短路或漏電信息，若沒有短路或漏電故障，則繼續監測，若發現短路或漏電故障信息則轉入步驟2)；
2)若所有監測到短路或漏電信息的防越級跳閘單元有上級智能保護模塊，則向上級智能保護模塊發送閉鎖信息，並且監測到短路或漏電故障信息的就地智能保護單元向配電開關發送跳閘指令；
分層式各智能保護模塊的防越級跳閘單元的靈敏度高於就地保護單元的靈敏度，即防越級跳閘單元的故障檢測時間比就地保護單元的故障檢測時間要快t，t為動作時間，上級智能保護模塊的動作時間t大於下級智能保護模塊的動作時間t ；
步驟2)中就地智能保護單元向配電開關發出跳閘指令之前進行以下判斷
在動作時間t以內，就地智能保護單元沒有收到相鄰下級發來的閉鎖信息，並且短路或漏電故障還在，則向配電開關發出跳閘指令；在動作時間t以內，就地智能保護單元收到相鄰下級發來的閉鎖信息，在動作時間t的基礎上再延遲時間U經過t+ Δ 時間，短路或漏電故障還在，則向配電開關發出跳閘指令；
在動作時間t內，就地智能保護單元收到相鄰下級發來的閉鎖信息，在動作時間t的基礎上再延遲時間Δ ，經過t+ Ai時間，短路或漏電故障已消除，則不向配電開關發出跳閘指令。實施例，如圖1所示，以短路為例，智能保護模塊11所接負載出現短路故障，智能保護模塊11的防越級跳閘單元和就地保護單元都監測到電流的變化大於預設電流，確定故障信息。由於礦井下線路短、級數多，在一個負載出載短路的情況下，智能保護模塊11的上級智能保護模塊10、智能保護模塊6、智能保護模塊2和智能保護模塊I均有可能檢測到電流變化大於預設電流。設智能保護模塊11的上級智能保護模塊10、智能保護模塊6、智能保護模塊2和智能保護模塊I均檢測到電流變化大於預設值，均檢測到故障信息。
檢測到故障信息的智能保護模塊的防越級跳閘單元啟動，向上級智能保護模塊發送閉鎖信息。由於防越級跳閘保護單元的靈敏度和啟動時間比就地保護單元的靈敏度高，在智能保護模塊10、智能保護模塊6、智能保護模塊2和智能保護模塊I均收到閉鎖信息，所有智能保護模塊的就地保護單元才檢測到故障信息。就地保護單元檢測到故障信息的時間比同級防越級跳閘保護單元晚t。從智能保護模塊11、智能保護模塊10、智能保護模塊
6、智能保護模塊2和智能保護模塊I檢測到故障信息的時候開始計算，智能保護模塊11的就地保護單元在經過動作時間t後向配電開關發送跳閘信息，智能保護模塊10、智能保護模塊6、智能保護模塊2和智能保護模塊I收到了閉鎖信息，在經過動作時間t+延遲時間ΔΙ後，所屬就地保護單元向配電開關發送跳閘信息，上級智能保護模塊的動作時間t大於下級智能保護模塊的動作時間t，所以從檢測到故障信息到跳閘所需時間為智能保護模塊11 <智能保護模塊10 <智能保護模塊6 <智能保護模塊2 is + 遊- σ , i]是防越級跳閘信息的通訊傳輸
延遲，U是下級開關的分閘時間，是智能保護模塊防越級跳閘單元與就地保護單元對
故障的檢測時間差。需要防越級跳閘模塊和就地保護模塊在算法靈敏度、實現時間配合、通訊速率及通訊相應時間上很好的配合。井下系統採用本發明時，在各就地保護模塊延時為O時，固有動作時間<35ms，可以有效地防止越級跳閘。本發明用於礦井防越級跳閘，在負載出現短路或漏電，並且有2級以上的智能保護模塊監測到短路或漏電故障特徵時，可以有效防止監測到故障的智能保護裝置同時跳閘，有利於事故發生點查找，保證瓦斯排放正常，防止瓦斯聚集威脅井下工人生命安全，避免因生產系統癱瘓，而嚴重影響礦井的安全生產。由於下級智能保護模塊發送閉鎖信息到相鄰上級智能保護模塊需要一個時間延遲，這個延時越小越好，所以防越級跳閘模塊藉助智能電網GOOSE命令發送閉鎖信息，閉鎖信息的傳遞時間小於4ms。所述智能保護模塊均設置有兩個乙太網通訊口，可以分別設置為雙網通訊模式和交換通訊模式進行通信工作，雙網通訊模式是指兩個乙太網通訊口的IP屬於2個不同的網段；交換通訊模式，兩個乙太網埠 I進I出，只有I個IP位址，通過交換模式相接在一起的各智能終端，IP屬於同一網段。智能保護模塊對外提供兩個網口，通過參數設置，這兩個網口可以工作在交換機模式下，也就是說網上的信息從一個網口進入，另一個網口出，構成一個網段，通過IP位址和MAC地址識別後，只接收與本智能保護模塊相關的信息，並進行處理，不和本智能保護模塊相關的信息，直接從一個網口入，一個網口出，不進行處理。採用該接線模式，在煤礦井下網絡布線更為簡單，方便。如果是獨立的雙網口，則必須採用星形接線法，布線多，複雜，還要加獨立的交換機。根據需要，改變設置參數，兩個埠是獨立的兩個網口，可以工作在不同的網段。交換式乙太網口的以上兩種埠工作模式是獨立兩網口不具備的。煤礦井下實際上是多層供電方式，一個礦井涉及的礦用保護裝置很多，若都工作做一個網段下，速度和安全性都無法保證。一般一個變電站間聯絡線保護裝置的兩個網口設置為獨立雙網口方式，而變電站各出線智能保護模塊設置為交換機工作模式，和進線保護裝置的一個網口屬於同網段。變電站進線智能保護模塊的另一個網口和進線上端的智能保護模塊屬於同一網段。這樣設置，同一網段上掛的智能保護模塊不多，一般只有5到6個，有利於充分利用網絡通訊的高速性。這是其他通訊方式不具備的。因為井下保護裝置的防越級跳閘，是需要對井下所有保護裝置一體化考慮的，比如CAN通訊方式，因為掛的節點數量也是有限定的，不可能用一條通訊總線將井下所有的保護裝置連起來，任何總線，同一時刻只可能是傳送一路信息，不可能同時傳送多個裝置的信息。最後說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，儘管參照較佳實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本技術方案的宗旨和範圍，其均應涵蓋在本發明的權利要求範圍當中。
權利要求
1.一種礦井防越級跳閘方法，包括安裝有配電開關和智能保護模塊的防爆箱，智能保護模塊監測防爆箱負載出線的短路或漏電故障信息，智能保護模塊包括有防越級跳閘保護功能單元和就地保護功能單元，防爆箱分層式分布，同級防爆箱內的配電開關接在同一根母線上，同級防暴箱內的智能保護模塊通過通信線路依次串聯，上、下級智能保護模塊通過通信線路連接，其特徵在於，防越級跳閘步驟如下 1)智能保護模塊監測所屬防爆箱出線負載的短路或漏電信息，若沒有短路或漏電故障，則繼續監測，若發現短路或漏電故障信息則轉入步驟2)； 2)若所有監測到短路或漏電信息的防越級跳閘單元有上級智能保護模塊，則向上級智能保護模塊發送閉鎖信息，並且監測到短路或漏電故障信息的就地智能保護單元向配電開關發送跳閘指令； 分層式各智能保護模塊的防越級跳閘單元的靈敏度高於就地保護單元的靈敏度，防越級跳閘單元的故障檢測時間比快於就地保護單元，上級智能保護模塊的動作時間t大於下級智能保護模塊的動作時間t ； 步驟2)中就地智能保護單元向配電開關發出跳閘指令之前進行以下判斷 在動作時間t以內，就地智能保護單元沒有收到相鄰下級發來的閉鎖信息，並且短路或漏電故障還在，延時到後向配電開關發出跳閘指令； 在動作時間t以內，就地智能保護單元收到相鄰下級發來的閉鎖信息，在動作時間t的基礎上再延遲時間Al，經過t+ Al時間，短路或漏電故障還在，則向配電開關發出跳閘指令； 在動作時間t內，就地智能保護單元收到相鄰下級發來的閉鎖信息，在動作時間t的基礎上再延遲時間Al，在時間t+ M內，短路或漏電故障已消除，則不向配電開關發出跳閘指令。
2.如權利要求1所述的一種礦井防越級跳閘方法，其特徵在於智能保護模塊通過智能電網GOOSE命令協議發送閉鎖信息。
3.如權利要求2所述的一種礦井防越級跳閘方法，其特徵在於閉鎖信息的傳遞時間小於4ms。
4.如權利要求1所述的一種礦井防越級跳閘方法，其特徵在於所述智能保護模塊均設置有兩個乙太網通訊口，可以分別設置為雙網通訊模式和交換通訊模式進行通信，雙網通訊模式是指兩個乙太網通訊口的IP屬於兩個不同網段；交換通訊模式，兩個乙太網埠I進I出，只有I個IP位址，通過交換模式相接在一起的各智能終端，IP屬於同一網段。
全文摘要
一種礦井防越級跳閘方法，包括安裝有防爆箱，防爆箱分層式分布，同級防爆箱內的配電開關接在同一根母線上，同防暴箱內的智能保護模塊通過通信線路依次串聯，防越級跳閘步驟如下1)智能保護模塊監測所屬防爆箱出線的短路信息；2)所有監測到短路或漏電信息的智能保護模塊發出跳閘指令，同時向上級保護模塊發送閉鎖信息；3)進行跳閘切除。本發明在負載出現短路，並且有2級以上的智能保護模塊監測到故障信息時，可以有效防止監測到故障的智能保護模塊同時跳閘，有利於事故發生點查找，不會影響井下風機開關送電時間，保證瓦斯排放正常，防止瓦斯聚集威脅井下工人生命安全，避免因生產系統癱瘓，而嚴重影響礦井的安全生產。
文檔編號H02H7/26GK103022995SQ20121055083
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月18日 優先權日2012年12月18日
發明者周大敏, 安文鬥, 王開雲, 任長傑 申請人:中煤科工集團重慶研究院