关于煤矿供电系统中防越级跳闸技术的研究与应用分析

关于煤矿供电系统中防越级跳闸技术的研究与应用分析
摘要：随着我国经济实力不断加强，我国煤矿行业获得良好的发展，煤矿井下
供电系统安全对井下安全生产至关重要，供电系统防越级跳闸又是供电安全的关
键因素，该系统具有基于区域保护原理及数字电网技术的防越级跳闸智能逻辑，
可以有效地实现煤矿供电系统防越级跳闸。

关键词：煤矿；供电系统；防越级跳闸技术；应用
引言
在煤矿正常运行过程中，供电系统的稳定是至关重要的。

为保证井下供电安全可靠运行，拟对某矿供电系统建立良好的基于区域保护原理的防越级跳闸技术体系，即该体系既可增强
间隔层的继电保护可靠性，又可提高综合自动化通信系统的稳定性。

主要采用了参数识别原理，准确地辨别接地线路，并进行隔离，以防故障的扩大。

1煤矿高压供电越级跳闸事故原因
1.1电压波动方面的原因
供电系统运行时若是受到雷击干扰、接地不良等会导致供电系统发生严重扰动现象，继
而引发剧烈的瞬时电压波动，若是瞬时电压波动额度大于额定电压，失压脱扣器则会产生相
应动作导致供电系统开关失压保护装置失去其作用，造成越级跳闸现象，并且开关跳闸出现
的位置随机性较大，难以有效确定。

1.2线路短路造成跳闸
矿井生产环境较为恶劣，且为了保证开采进度，一般矿井的供电网路级数较多，电缆短，阻抗小，造成电缆在首、末两端的短路电流数值无差异性，导致保护开关在短时间内断路，
其保护功能失效，出现越级跳闸现象。

1.3开关控制电源出现问题
煤矿开采的过程中矿井是主要的工作场所，矿井中会存在大量的瓦斯气体，瓦斯气体的
危害较高，并且在矿井出现漏气时也会导致瓦斯爆炸影响开采进度，对于工作人员来说有严
重的生命安全威胁，为了避免这种情况的产生，需要设置防爆开关并且设置专用电源，将防
爆开关接在主线路周边，主线路发生损坏，控制防爆电路开关的电路也会受到影响，严重影
响了保护装置的运行。

煤矿井下供电系统相对比较复杂，缺乏线路的速断保护区，大多数的
安全开关在发生线路故障时，很难进行感知，此时就会诱发多级开关零秒速断保护器跳闸。

2煤矿供电系统中防越级跳闸技术的研究与应用
2.1对防爆开关配置专用的控制保护后备电源
为有效解决线路开关在主电路发生故障时，保护装置缺乏长效稳定电源而失去其保护作
用问题，可通过在防爆开关保护器中装配控制保护专用的、不间断的后备电源，确保在开关
发生故障时保护器的可靠运行，有效避免开关控制保护电源出现问题而造成电路中断，避免
开关控制器失效而造成的开关误动或者失效，进而预防越级跳闸。

除此之外，采用稳定的。

不间断的后备电源配置，对于开关保护装置在电源抗干扰能力方面也有较大幅度提升，有效
减少了电磁干扰引发的误动跳闸现象。

2.2开关动作异常在线监测模块提高开关机构可靠性
该系统采用了针对煤矿井下常用开关动作异常在线监测模块，在供电系统中，确保了保
护开关的动作状态能够被模块实时监控，在故障出现时，模块能够迅速报警，检修人员能在
第一时间接收到报警信息，并进行处理。

其具体运行方式是当开关发生事故跳闸或进行跳闸
试验时，微机保护装置自动记录开关跳闸时间，当开关动作时间大于100 ms时，则判定开关动作异常，并立即向系统提示告警，提醒开关跳闸异常需要更换或检修开关的跳闸机构。

2.3光纤纵差保护技术
光纤纵差保护技术属于差动保护技术的一种，主要是对光纤纵差波保护器进利用，在电
气量的基础上形成相应的数据信息，然后借助光纤来实现双侧通讯，通过对两侧电气量进行
对比来决定是否进行差动保护动作，这种方法主要保护区域就是以信息传输的主要线路，实
现对线路全部长度的保护，保证了供电系统出现故障立刻进行电流速断保护，基本的原理就
是出现问题时下级开关的光纤差动器向上级开关的保护器发送信号来对两端的电流差进行分析。

如果经过分析之后两者的电流差在允许范围内保证电路的正常性，但是如果上级开关中
的电流大于下级开关就需要及时切断上级开关来切断短路线路。

光纤纵差保护技术一般需要
借助专用的光纤纵差保护器来完成相关操作，并把纵差保护当成主保护，此时的电流速断保
护只会在光纤通信出现中断才会进行。

2.4合理应用监控手段
在对煤矿中的供电系统进行保护期间，如果智能保护器中监控数值数出现了偏差，或者
错误，应对设置的监控主机进行合理应用，分析涉及到的各项数值，将各项数值与正常数值
进行对比，然后确定短路线路的具体位置，满足具体应用需求。

在对短路的位置进行明确后，此时，智能保护器将会发出相应的指令，采用合理的措施控制短路线路上的上级开关，避免
发生越级跳闸现象，对供电系统的运行造成不良影响。

监控手段实际就是对通讯技术的的应用，其是一种智能化手段，通过对该项技术的应用，能够在地面上直接控制相应的供电系统。

例如，在启动断速跳闸时，通常需要的时长约20ms，才能完成相应的启动，但是，采用智能保护则需要的时间更长，这主要因为，在具体运行期间，地面上的主机系统在运行期间要先
接收相应的信息，再依据信息完成相应判断，并且针对实际操作，发出相应的指令，整个过
程花费的时间较长，一般时长约为40-120ms，可见，控制指令的发出时间要比过断速跳闸的
时间更长，因此，能够满足具体应用需求。

2.5主要功能
（1）在针对煤矿井上和井下供电系统的一体化管理工作当中，需要有效实现所有线路
的实时性测量工作以及信号的监测工作，通过监控工作可以有效完成所有开关设备的远程调
度以及相关的电力控制工作，完成井上井下的供电系统计量以及远程统计管理工作之后，需
要形成相应的电量报表。

（2）要充分实现电力系统整体的越级跳闸防护功能，通过保护控
制器和通讯网络实现全系统故障的综合分析以及故障的充分隔离，解决系统内部存在的越级
跳闸等不良故障问题。

系统内部的故障需要具有相应的录滤波功能，对故障产生的瞬间以及
产生跳闸瞬间的电流以及电压大小的波形进行准确的记录和分析，以此来为后续的故障判断
打下良好的基础。

（3）在针对电能的质量分析过程当中，需要通过电量的偏差大小以及供
电过程当中的稳定性以及频率偏差来进行判断，对供电系统内部存在的电压不平衡以及存在
的线路斜波电流等影响因素进行综合分析和研究。

2.6为能耗的降低提供必要参考
由于供电监控与防越级跳闸系统具有良好的数据监测、记录功能，其可以对不同状态下的供电系统运行功率因数、有功负荷、无功负荷等电力关键参数进行高效记录，从而为矿井供电系统线路改扩、负荷调配等工作提供指导，实现井下供电电能的最优分配，而在电力故障发生前将隐患消除，实现供电系统的持续、高效运行，为矿井生产效益的提升奠定基础保障。

同时，借由供电监控与防越级跳闸系统的应用，还可实现对矿井供电运行参数的实时记录，便于作业人员随时借助显示终端对任一电路中电压、电流等的当前数据或历史数据进行查询，便于作业人员对整个供电系统运行状态做出客观且真实的评估。

与此同时，防越级跳闸系统还增设了预警功能，在运行中一旦发现存在安全隐患，便会立即发出预警，确保作业人员及时处置，避免问题扩大。

结语
井下各站出线和进线间防越级跳闸以及井上电源和井下负荷之间的防越级跳闸逻辑的应用，解决了出线故障进线一起跳闸的越级跳闸现象，使各级间保护动作的选择性得以建立，保证了供电的安全性和可靠性。

参考文献
［1］王亮亮.矿井供电防越级跳闸监控系统研究［J］.机电工程技术，2019(9)：110-111.
［2］朱刚.井下高压电网继电保护及防越级跳闸技术研究［J］.内蒙古煤炭经济，2019(13)：115-116.。