煤矿防越级跳闸XXXX813.pptx
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矿用光通讯接口（一）
将来自矿用智能保护器的数据合并打包后通过光缆送
往地面控制中心的集成保护测控装置，接受集成保护测控
装置下发的控制命令并转发给相应的矿用智能保护器。
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矿用光通讯接口（二）
矿用光通讯接口工作电源由采区变电站所变提供（127V 交流），配备储能电容盒，在失去工作电源的情况下能 继续工作。
煤矿6KV供电防越级跳闸 数字化保护系统介绍
南京磐能电力科技股份公司 2010年8月
内容概括
1.目前厂矿企业、煤矿井下存在的越级跳闸问题 2.越级跳闸原因分析 3.数字化变电站系统概述 4.煤矿6KV供电防越级跳闸数字化保护系统 5.煤矿6KV供电防越级跳闸数字化保护系统成果展示 6.与传统常规保护的对比 7.煤矿6KV供电防越级跳闸数字化保护系统应用方案（一） 8.煤矿6KV供电防越级跳闸数字化保护系统应用方案（二） 9.常村矿示范系统 10.主要业绩
基于最新超大规模FPGA和多DSP内核并行处理技术 ，研发 了计算能力相当于100余台微机保护装置的保护主机。在 常村矿示范系统中，单台即实现了8条线路光差，50条线 路的保护和测控运算。
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光纤纵差保护软件
1）保护动作速度快，平均动作速度小于25ms，大大小 于36ms的科技立项目标。
断保护的保护范围是N3采区2＃变电所2＃负荷馈出线。
由于线路较短，N3采区2＃变电所2＃负荷馈出线靠近母线处故障时的
故障电流和N3采区1＃变电所2＃高开出线故障时的故障电流基本相同，这导
致速断保护定值难以整定，往往导致N3采区2＃变电所2＃负荷馈出线故障时，
N3采区2＃变电所2#高开、705保护动作，即“越级跳闸”，导致整个N3
容，在失去工作电源的情况下能继续工作，确保失压保护
可靠动作。
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矿用智能保护器（二）
wk.baidu.com
就地实现测控功能，并能在地面的保护主机实现遥测、
遥信、遥控及防误操作等，遥测、遥信数据实时刷新，在
地面即可完成井下高爆的分、合操作，成功率100%。
在地面保护主机上即可查阅、修改矿用智能保护器就
地保护定值；保护定值采用标准文件输出，能使用U盘方
解决煤矿供电系统广泛存在的“越级跳闸”问题，大大提高了煤矿供
电系统的供电可靠性。
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线路差动原理
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母线差动原理
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煤矿6KV供电防越级跳闸数字化保护系统
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煤矿6KV供电防越级跳闸数字化保护系统成果展示
最新研究成果： 1、光纤通讯的矿用智能保护器 2、低功耗矿用隔爆型光通讯接口 3、功能强大的集成保护测控装置（保护主机） 4、基于实时嵌入式操作系统的保护系统软件 （含光纤纵差保护软件） 5、基于实时嵌入式操作系统的电度计量软件 6、新型大容量点对点光纤数字通信网
每台矿用光通讯接口有：
• 两对上行单模光纤以太网口（一对和集成保护测控装置通讯、 一对和集成电度计量装置通讯）
• 一芯和GPS时钟服务器对时的单模光口、 • 一对和其他矿用网络接入器同步的单模光口。
矿用光通讯接口安装于井下采区变电所内，通过矿用阻 燃光缆和矿用智能保护器通讯。
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集成保护测控装置（保护主机）
便的拷贝、下载定值。
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矿用智能保护器就地保护功能
矿用智能保护器能具有保护功能，光纤网络通讯正常时该保护功 能不启用，由地面的保护主机实现全系统保护功能；光纤网络中断时， 矿用智能保护器自动启动以下保护功能： 三段式电流保护：速断、限时速断、定时过流 反时限过流保护 二段零序电流保护（漏电） 三段式低电压保护 三段式过电压保护 零序过电压保护 负序过流保护 电缆绝缘监视。 非电量保护（瓦斯闭锁，风电闭锁）
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目前厂矿企业、煤矿井下存在的越级跳闸问题
供电系统复杂，线路短，存在3端线路，线路保护电流定 值难以整定，尤其是煤矿井下存在多级采区变电站级联的 情况，也不能通过增加时间级差实现各级线路保护的整定 配合，线路故障时极易出现越级跳闸，导致大面积停电， 严重影响安全生产。
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越级跳闸原因分析
采区1＃变电所I段母线和N3采区2＃变电所I段母线全部停电。
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数字化变电站系统概述
“数字化变电站”是以变电站一、二次设备为数字化对象，以高速网 络通信平台为基础，通过对数字化信息进行标准化，实现信息共享和互操 作，并以网络数据为基础，实现数据测量监视、控制保护、信息管理等自 动化功能的变电站。 “数字化变电站”具有以下优势：
常规系统以速断过流保护为主保护，每一个小蓝色块代表一个速断过流
保护。由于无时间级差，导致速断保护必须保护线路全长，705＃线速断保
护的保护范围是705＃开关到N3采区1＃变电所1＃进线高开之间的线路；
N3采区1＃变电所2＃高开速断保护的保护范围是N3采区1＃变电所2＃
高开到N3采区2＃变电所1＃高开之间的线路，N3采区2＃变电所2＃高开速
➢ 采用IEC61850标准，实现互操作；
➢ 全站同步采样、数据共享大大简化了现场接线，使实现以整个变电站为考 虑对象的保护控制等功能成为可能。
➢ 二次设备网络化，通信网络取代复杂的控制电缆，消除了电缆带来的电磁 兼容等问题；
➢ 采用电子式互感器，消除了电流互感器二次开路及饱和、电压互感器二次 短路及铁磁谐振现象，具有低功耗、安全环保等功能；
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数字化变电站特殊应用 --煤矿6KV供电防越级跳闸数字化保护系统
应用最新的基于全站网络数据共享的数字化变电站技术，运用高
速光纤通讯和纳秒级同步采样专利技术，将精确同步采样的井下各高
爆的电流、电压数据上送位于地面控制中心的保护主机。
保护主机上配置差动保护模块取代传统过流速断保护作为线路的
主保护，差动保护范围固定，实现全系统零时限全线速动，从而彻底
完全解决煤矿供电系统广泛存在的越级跳闸的问题， 提高煤矿供电系统的供电可靠性。
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矿用智能保护器(一)
安装于井下采区变电所高压防爆配电开关内的矿用智
能保护器将就地采集到的模拟量、开入量等信息数字化后
通过光纤网络上送给矿用光通讯接口，接受跳闸命令，实
现保护跳闸。
矿用智能保护器由PT（100V）供电，并且配备储能电
矿用光通讯接口（一）
将来自矿用智能保护器的数据合并打包后通过光缆送
往地面控制中心的集成保护测控装置，接受集成保护测控
装置下发的控制命令并转发给相应的矿用智能保护器。
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矿用光通讯接口（二）
矿用光通讯接口工作电源由采区变电站所变提供（127V 交流），配备储能电容盒，在失去工作电源的情况下能 继续工作。
煤矿6KV供电防越级跳闸 数字化保护系统介绍
南京磐能电力科技股份公司 2010年8月
内容概括
1.目前厂矿企业、煤矿井下存在的越级跳闸问题 2.越级跳闸原因分析 3.数字化变电站系统概述 4.煤矿6KV供电防越级跳闸数字化保护系统 5.煤矿6KV供电防越级跳闸数字化保护系统成果展示 6.与传统常规保护的对比 7.煤矿6KV供电防越级跳闸数字化保护系统应用方案（一） 8.煤矿6KV供电防越级跳闸数字化保护系统应用方案（二） 9.常村矿示范系统 10.主要业绩
基于最新超大规模FPGA和多DSP内核并行处理技术 ，研发 了计算能力相当于100余台微机保护装置的保护主机。在 常村矿示范系统中，单台即实现了8条线路光差，50条线 路的保护和测控运算。
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光纤纵差保护软件
1）保护动作速度快，平均动作速度小于25ms，大大小 于36ms的科技立项目标。
断保护的保护范围是N3采区2＃变电所2＃负荷馈出线。
由于线路较短，N3采区2＃变电所2＃负荷馈出线靠近母线处故障时的
故障电流和N3采区1＃变电所2＃高开出线故障时的故障电流基本相同，这导
致速断保护定值难以整定，往往导致N3采区2＃变电所2＃负荷馈出线故障时，
N3采区2＃变电所2#高开、705保护动作，即“越级跳闸”，导致整个N3
容，在失去工作电源的情况下能继续工作，确保失压保护
可靠动作。
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矿用智能保护器（二）
wk.baidu.com
就地实现测控功能，并能在地面的保护主机实现遥测、
遥信、遥控及防误操作等，遥测、遥信数据实时刷新，在
地面即可完成井下高爆的分、合操作，成功率100%。
在地面保护主机上即可查阅、修改矿用智能保护器就
地保护定值；保护定值采用标准文件输出，能使用U盘方
解决煤矿供电系统广泛存在的“越级跳闸”问题，大大提高了煤矿供
电系统的供电可靠性。
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线路差动原理
8/38
母线差动原理
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煤矿6KV供电防越级跳闸数字化保护系统
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煤矿6KV供电防越级跳闸数字化保护系统成果展示
最新研究成果： 1、光纤通讯的矿用智能保护器 2、低功耗矿用隔爆型光通讯接口 3、功能强大的集成保护测控装置（保护主机） 4、基于实时嵌入式操作系统的保护系统软件 （含光纤纵差保护软件） 5、基于实时嵌入式操作系统的电度计量软件 6、新型大容量点对点光纤数字通信网
每台矿用光通讯接口有：
• 两对上行单模光纤以太网口（一对和集成保护测控装置通讯、 一对和集成电度计量装置通讯）
• 一芯和GPS时钟服务器对时的单模光口、 • 一对和其他矿用网络接入器同步的单模光口。
矿用光通讯接口安装于井下采区变电所内，通过矿用阻 燃光缆和矿用智能保护器通讯。
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集成保护测控装置（保护主机）
便的拷贝、下载定值。
14/38
矿用智能保护器就地保护功能
矿用智能保护器能具有保护功能，光纤网络通讯正常时该保护功 能不启用，由地面的保护主机实现全系统保护功能；光纤网络中断时， 矿用智能保护器自动启动以下保护功能： 三段式电流保护：速断、限时速断、定时过流 反时限过流保护 二段零序电流保护（漏电） 三段式低电压保护 三段式过电压保护 零序过电压保护 负序过流保护 电缆绝缘监视。 非电量保护（瓦斯闭锁，风电闭锁）
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目前厂矿企业、煤矿井下存在的越级跳闸问题
供电系统复杂，线路短，存在3端线路，线路保护电流定 值难以整定，尤其是煤矿井下存在多级采区变电站级联的 情况，也不能通过增加时间级差实现各级线路保护的整定 配合，线路故障时极易出现越级跳闸，导致大面积停电， 严重影响安全生产。
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越级跳闸原因分析
采区1＃变电所I段母线和N3采区2＃变电所I段母线全部停电。
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数字化变电站系统概述
“数字化变电站”是以变电站一、二次设备为数字化对象，以高速网 络通信平台为基础，通过对数字化信息进行标准化，实现信息共享和互操 作，并以网络数据为基础，实现数据测量监视、控制保护、信息管理等自 动化功能的变电站。 “数字化变电站”具有以下优势：
常规系统以速断过流保护为主保护，每一个小蓝色块代表一个速断过流
保护。由于无时间级差，导致速断保护必须保护线路全长，705＃线速断保
护的保护范围是705＃开关到N3采区1＃变电所1＃进线高开之间的线路；
N3采区1＃变电所2＃高开速断保护的保护范围是N3采区1＃变电所2＃
高开到N3采区2＃变电所1＃高开之间的线路，N3采区2＃变电所2＃高开速
➢ 采用IEC61850标准，实现互操作；
➢ 全站同步采样、数据共享大大简化了现场接线，使实现以整个变电站为考 虑对象的保护控制等功能成为可能。
➢ 二次设备网络化，通信网络取代复杂的控制电缆，消除了电缆带来的电磁 兼容等问题；
➢ 采用电子式互感器，消除了电流互感器二次开路及饱和、电压互感器二次 短路及铁磁谐振现象，具有低功耗、安全环保等功能；
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数字化变电站特殊应用 --煤矿6KV供电防越级跳闸数字化保护系统
应用最新的基于全站网络数据共享的数字化变电站技术，运用高
速光纤通讯和纳秒级同步采样专利技术，将精确同步采样的井下各高
爆的电流、电压数据上送位于地面控制中心的保护主机。
保护主机上配置差动保护模块取代传统过流速断保护作为线路的
主保护，差动保护范围固定，实现全系统零时限全线速动，从而彻底
完全解决煤矿供电系统广泛存在的越级跳闸的问题， 提高煤矿供电系统的供电可靠性。
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矿用智能保护器(一)
安装于井下采区变电所高压防爆配电开关内的矿用智
能保护器将就地采集到的模拟量、开入量等信息数字化后
通过光纤网络上送给矿用光通讯接口，接受跳闸命令，实
现保护跳闸。
矿用智能保护器由PT（100V）供电，并且配备储能电