电网安全运行评价及可靠性分析

中国矿业大学
6
高压供电系统电能质量分析与评价
ห้องสมุดไป่ตู้
电能质量测试针对煤矿供电的特点，在供电重点位 置利用电能质量分析仪对各种工况进行不间断连续测试， 对测试结果进行分析汇总，给出电网电能质量测试报告。
中国矿业大学
电能质量测试主要内容包括：
因雷电或断路器操作造成的瞬态过电压 (脉冲) 因大负荷启动造成的瞬间性电压下降
中国矿业大学
电网的网络结构直接关系到系统的稳定 性、可靠性和经济性，若煤矿电网扩容或工 作面变迁，就需要改变电网的网络结构。利 用建立的电网仿真模型，对各种煤矿供电系 统变化预案进行比较分析，提出最安全经济 的方案。
中国矿业大学
技术方案
5
高压供电系统继电保护分析与评价
根据具体煤矿高压供电系统保护装置的现状，结合对 网络结构的分析，分别从功能和设置上对地面高压供 电系统继电保护配置和井下高压供电系统保护装置进 行分析和评价，针对现存的问题进行优化设计，具体 提出优化的保护配置方案。 根据煤矿具体的高压供电系统结构，结合具体的保护 配置，根据保护整定规程并结合煤矿的实际情况，计 算常用运行方式下的保护定值，给出整定值建议修改 意见和整定计算书。
在分析基础上找出 系统存在的问题及安 全隐患 ，为进一步改 造或扩容提供建议与 方案 。 同时利用分析 结果确定紧急预案 ， 进一步提高供电系统 可靠性，确保煤矿安 全生产。
中国矿业大学
煤矿电网安全运行评价与可靠性分析流程
准备 现场勘查、 资料收集 安全问题分析、 辨识 事故 影响因素、 事故机制 稳态分析与评价 暂态分析与评价 煤 矿 电 网 安 全 分 析 与 评 价 体 系 单元划分 单相接地电容电流测试分析与评价 谐波含量测试分析与评价 保护设置分析与评价 安全性分析 与评价 选定评价方法 仿真分析 定性定量评价 分析仿真结果 安全对策措施 风险控制 应急预案 典型故障分析 测试 、 查表分析 仿真计算 建立仿真模型 验证仿真模型 仿真计算
安全问题 辨识
中国矿业大学
二
技术方案
中国矿业大学
技术方案
高压供电系统网络建模仿真与计算 高压供电系统供电安全可靠性评估
高压供电系统供电能力评估
高压供电系统供电经济性评估
高压供电系统电能质量分析与评价 高压供电系统中性点接地方式及接地保护分析与评价
中国矿业大学
技术方案
1
高压供电系统网络建模仿真与计算
中国矿业大学
从电网结构、系统各种运行方式角度分析电 网抗故障能力；通过潮流计算结果分析煤矿电网 的运行状态，可以得知各种负荷变化和网络结构 的改变，会不会危及系统的安全，系统中所有母 线的电压是否在允许的范围以内，系统中各种元 件(线路、变压器等)是否会出现过负荷等等。通 过短路计算，可以对电气设备及载流导体的动热 稳定性和开关电器、管型避雷器等的开断能力进 行校验或进行故障分析。
中国矿业大学
（2）短路计算 电气主接线方案的比较与选择，或确定是否需要采取 限制短路电流的措施。
电气设备及载流导体的动热稳定校验和开关电器、管
型避雷器等的开断能力的校验。 继电保护装置的设计与整定。 接地装置的设计。
故障分析。
中国矿业大学
技术方案
2
高压供电系统供电安全可靠性评估
供电可靠性就是供电的连续性和不间断性。随着煤 矿矿井向深部开采，产量不断提高，井下供电线路在 逐渐延伸，供电设备逐渐增多，井下供电的可靠性已 经成为制约安全生产的主要因素之一。因此，研究、 改造供电方式、配电装备，健全管理制度，对预防电 气事故，减小停电范围，提高井下供电的可靠性，具 有十分重要的意义。
因雷电或供电线路开闭造成的电压浪涌 因供电质量或雷电造成的供电瞬间中断
因供电质量或电力电子设备造成的谐波
因供电或负载不平衡造成的电压/电流 相位畸变等不平衡因素等
中国矿业大学
电能质量测试 和分析依据的 标准有：
供电电压的稳定性GB12325-2003 《电能质量 供电电压允许偏差》 电压的跳变和闪变GB12326-2000 《电能质量 电压允许波动和闪变》 谐波水平GB/T14549-93 《电能质量 公用电网谐波》 三相电压不平衡度GB/T15543-1995 《电能质量 三相电压允许不平衡度》 过电压GB/T18481-2001 《电能质量 暂时过电压和瞬态过电压》
中国矿业大学
仿真计算
（1）潮流计算 潮流计算是电力系统非常重要的分析计算，用以研 究系统规划和运行中的各种问题。对规划中的电力系统， 通过潮流计算可以检验所提出的电力系统规划方案能否 满足各种运行方式的要求；对运行中的电力系统，通过 潮流计算可以预知各种负荷变化和网络结构的改变会不 会危及系统的安全，系统中所有母线的电压是否在允许 的范围以内，系统中各种元件(线路、变压器等)是否会 出现过负荷，以及可能出现过负荷时应事先采取哪些预 防措施等。
中国矿业大学
煤矿电网安全评价与分析的方法
煤矿电网安全评价与分析针对煤矿高压电网特点，通 过测试、分析等手段对煤矿高压供电系统的现状进行分析 研究，通过对煤矿供电系统进行仿真建模，可实现从系统 整体角度对煤矿供电系统供电质量及可靠性进行分析与安 全评价。
中国矿业大学
接地系统现状 无功补偿现状
继电保护设置及整定 电能质量水平
煤矿电网安全运行评价 及可靠性分析研究
中国矿业大学电气安全与智能电器 研究所 2009.11
中国矿业大学
目 录
一 二 三 四 煤矿电网安全运行评价及可靠性分析的意义 技术方案 现场培训 项目进度安排
中国矿业大学
一
煤矿电网安全运行评价及 可靠性分析的意义
中国矿业大学
目前，国内煤矿产能提高幅度很大，但地 质条件趋于复杂，为保证安全高效生产，对 矿井供电可靠性、供电质量的要求很高。由 于煤矿电网底子薄弱，随着煤矿电网的迅速 发展，电网结构不尽合理，抵御故障能力很 弱，给电网安全稳定运行带来很大威胁，加 重了供电运行管理人员的工作。
中国矿业大学
负荷情况
保护配置
存在问题
系统建模
建模就是把一个实际系统模型化的过程。建立的 模型主要应用于分析和改善实际系统；预测或预报实 际系统的某些状态的未来发展趋势；对系统实行最优 控制。 运用面向对象的分析方法，利用混合法，采用推 理、统计、实验等手段建立煤矿电网的仿真模型。例 如，通过统计负荷的功率变化，确定负荷的模型，并 计算推理得到负荷的参数；通过查询国家标准 、系 统特征得到交流线的模型和参数。
第二阶段：2个月，建立仿真模型，进行潮流分析、 短路计算、网络结构分析、无功优化分析、继电保护 分析等仿真分析与评价、电能质量测试与分析、电容 电流测试与分析； 第三阶段：1个月，提交各种分析报告、进行 培训、项目结题。
中国矿业大学
谢谢！
中国矿业大学
中国矿业大学
三
现场培训
中国矿业大学
在合作期间，充分利用高校学术优势，确 保先进理论和高新技术的应用。可由专家教授 为现场人员提供以下专题培训：
煤矿供电系统概述 电能质量综述
谐波的产生、危害及治理
中性点接地系统分类及特点 继电保护的设置与配合 无功补偿与优化
中国矿业大学
四
时间安排
中国矿业大学
第一阶段：1个月，进行现场测试、调研，资 料收集、整理；
中国矿业大学
技术方案
4
高压供电系统供电经济性评估
作为企业，在保证供电安全的前提下也要考虑供电的经济性。 在符合煤矿安全规程及保证安全生产的前提下， 选择煤矿电网所有可能出现的运行方式，基于建立的 电网仿真模型，对煤矿供电系统的网损、无功进行计 算。对系统内部现有无功源进行无功优化仿真分析， 合理选取无功优化的控制策略，在保证功率因数满足 要求的前提下使无功功率分配达到最优，降低网损， 同时针对一些网损大的元件给出降损措施及建议。通 过各种运行方式下的网损和无功分析比较，选出系统 最经济的运行方式。
中国矿业大学
技术方案
7
高压供电系统中性点接地方式及接地保 护分析与评价
煤矿高压供电系统中，高压供电系统中性点接地方式 主要取决于系统单相接地电容电流值的大小； 根据测试的系统单相接地电容电流值大小，选择合适 的中性点接地方式对电网的安全运行至关重要； 煤矿电网故障中，单相接地故障比例最高，针对现在 煤矿接地保护的配置情况，根据中性点接地方式的规 划，分析评价接地保护的选择性能否满足要求，并制 定相应整改方案，对电网安全运行具有重要意义。
（1）煤矿电网基础参数的收集 （2）系统建模 （3）仿真计算
中国矿业大学
煤矿电网基础参数的收集
系统参数
供电系统图；进线在各运行方式下的相关参数（系 统进线 的最大及最小短路阻抗、短路容量）；各个 设备的参数及运行情况（发电机、变压器、线路、 断路器、隔离开关、无功补偿装置、消弧线圈及选 线装置、电容或电抗器、CT、PT等）。 各条供电线路一段时间（24小时）的负荷数据（有 功功率、无功功率、功率因数）或正常负荷情况并 附相关系统运行情况。 二次接线图和各个保护的配置情况，现有的继电保 护整定计算书，现在采用的整定值，各个保护装置 的说明书等。 已经发现的问题及故障时的相关材料。
中国矿业大学
技术方案
3
高压供电系统供电能力评估
对煤矿电网，综合比较电源情况、主网架结构和负荷水 平三个方面，通过仿真计算，从电源功率分担、变压器负载 率角度对其进行供电能力评价。
供电能力是否满足现有负荷的需要； 供电能力是否适应负荷增长的程度； 正常运行时各节点的电压水平及线路的电压损失； 系统的网络损耗； 线路和变压器的负荷情况。
中国矿业大学
对煤矿供电系统来说，电能质量最突出 和普遍的问题是谐波； 主要的谐波源有各种大功率绞车电控设备、 整流设备、晶闸管变流设备和一些用于节能的 电子控制装置； 谐波会给各种用电设备带来有害影响，轻 则增加能耗，缩短设备寿命，重则造成严重的 用电事故，直接威胁到煤矿企业的安全生产；同 时由于煤矿存在大型负荷中心，大设备的启动造 成一系列问题。
中国矿业大学
煤矿电网普遍存在的问题
1 设计生产能力小，经过多次扩容改造，使得电网结构复杂； 2 对供电系统缺乏整体性的规划，使得运行管理混乱；
3 保护的越级和无选择性跳闸；
4 单相接地电容电流的治理； 5 电能质量的改善。
中国矿业大学
煤矿电网安全评价与分析的意义
为适应电网的快速发展，贯彻“安全第一，预防为 主”的安全生产方针，进一步提高煤矿的供电质量、供 电可靠性，有必要针对煤矿高压电网特点，通过煤矿电 网安全分析与评价体系对煤矿电网的安全现状进行分析 研究，安全管理从传统管理向现代化管理转变，安全工 作的侧重点也应从事后处理向过程控制转变，真正做到 预防为主，将安全问题和事故隐患解决在萌芽时期，确 保煤矿安全可靠供电，因此针对煤矿电网系统进行整体 安全评价与分析意义重大。