7-牟龙华-矿山电网防越级保护技术.pdf

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1、同济大学 牟龙华E-mail:矿山电网防越级跳闸保护技术目录CONTENT技术背景12防越级保护方案全适应防越级保护系统34总结与展望 x x.x 技术背景 1.技术背景煤矿电网主要特点：u多级供电系统：井下典型电网采用三级供电系统，普遍采用阶段式电流保护阶段式电流保护。u长距离供电：存在长距离低压供电，末端电压低；电网无自愈功能，故障时供电能力的恢复依赖于设备冗余配置。u井下负荷趋于集中：集约化生产使设备功率大幅增加，设备启停对电网冲击。u井下电网保护不稳定：属公共电网末端公共电网末端，允许的电流保护动作总时限短，且大设备启动电压波动大，易引发保护越级跳闸。u井下电网电能质量较差：电力电子设

2、备大量应用，对电网造成谐波污染，干扰电气设备的正常工作，并造成保护误动。1 煤矿电网典型结构不同管理部门：上级电力公司或供电公司管理关注点！关注点！1.技术背景 x x.x 技术背景理想情况：短路点越远，短路电流越小，电流保护可以根据电流定值实现选择性电流保护的配合。上级电源/变电所留给地面变电所电流保护的时限较短时，可以将时限级差适当缩短以实现保护的纵向选择性。1 煤矿电网典型结构 1.技术背景 x x.x 技术背景问题1:系统容量大、线路较短时，线路始末端短路电流几乎相同，地面变电所的电流I段保护范围基本覆盖全线路，电流定值配合无法满足保护的选择性而发生越级跳闸。问题2:地面变电所下井线路

3、电流保护常整定为短/零延时，远端短路时，各级电流保护可能同时动作，仅当发生经过渡电阻短路、短路电流小于电流定值时保护才可能有效。1 煤矿电网典型结构 1.技术背景 x x.x 技术背景后备保护后备保护保护保护1#的的III段保护区段保护区主保护主保护保护保护1#的的II段保护区段保护区保护保护1#的的I段保护区段保护区IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII全线短路电流变化小、全线短路电流变化小、I段保护区配合失效段保护区配合失效造成越级跳闸 1 煤矿电网典型结构 1.技术背景防越级保护技术集控式防越级：基于集成保护原理，集成全网信息形成一个集中式保护系统，集中判断。差动保护防越级：基于纵

4、联差动保护原理，通常采用光纤纵差保护方案。电气信号闭锁防越级：基于分级闭锁保护原理，下级保护向上级保护发送闭锁信号。010302 2.防越级保护方案 x x.x 技术背景l原理：短路故障时，同一电源线上各级保护均启动，本级保护启动的同时通过继电器接点向上级保护发送闭锁信号、屏蔽上级保护不出口，实现防越级跳闸。l优点：逻辑简单，一定程度可以实现瞬时速断和保护选择性，达到防越级跳闸的目的。l缺点：继电器接点传输距离长，抗电磁干扰差，可靠性低；需敷设大量信号电缆、维护困难。u硬接点闭锁 2.防越级保护方案：电气信号闭锁l线路出现短路故障时，所有识别出故障信号的保护装置从下至上，逐级发送闭锁信号至上级

5、线路保护装置，闭锁上级线路过流保护出口，解决传统电流保护的越级越级跳闸跳闸现象。l保护装置间通过专用光纤实现高速通信，所有保护装置设置为零时限动作。l通过光纤信号闭锁实现防越级保护。u光纤信号闭锁 2.防越级保护方案：电气信号闭锁 x x.x 技术背景l原理：基于点对点、多点差动保护原理，各级变电所级联线路之间、同母线进出线之间配置光纤差动保护，线路外部短路时纵差保护不动作，内部短路时纵差保护动作。l优点：1）上下级线路保护装置的电流定值不需要相互配合；2）能确定故障支路，快速切除故障，原理上可以达到防越级跳闸目的。l缺点：1）光缆多，维护困难；2）开关拒动时，多级后备保护可能 同时跳闸，引起

6、越级。2.防越级保护方案：差动保护 x x.x 技术背景l原理：基于集成式保护原理，每个变电所或全网安装独立的电流保护分站，分站间光纤连接，分站与保护装置通信，汇总保护装置的故障信息，根据级联关系由分站确定故障线路。l优点：采用集中式判别故障线路并下达跳闸指令，原理上可以到防越级跳闸目的。l缺点：1）动作可靠性高度依赖于通信网络；2）分站网络中断或分站故障，整个区 域防越级保护将失效；3）运行方式变化，需更新程序。2.防越级保护方案：集控式集成保护单元集成保护单元 硬件结构的集成化 一台装置实现对多台开关的保护和控制，简化硬件设置。保护功能的集成化 每个