浅谈数字化变电站在煤矿供电防越级跳闸系统中的应用 摘要:本文讨论了数字化变电站的技术和基本的功能配置,结合冀中能源显德汪矿供电系统的现状,对数字化变电站在煤矿供电防越级跳闸的应用进行了探讨,并提出相应的理解及认识。

关键词:数字化变电站 井下高压供电防越级跳闸 IEC61850 光纤差动 故障录波 小电流接电选线

我矿井下高压供电系统由多个变电所组成,因此存在多层级差现象,因井下高压供电以速断过流保护作为保护的主保护,而井下各变电所之间的线路很短,速断过流保护定值很难整定,且井下环境复杂,干扰源较多,导致井下供电越级跳闸情况时有发生,给我煤的安全生产带来了隐患,急需一种解决井下供电越级跳闸的技术。

1 数字化变电站技术原理

数字化变电站是应用IEC61850进行建模和通信的变电站,数字化变电站体现在过程层设备的数字化,整个站内信息的网络化,以及开关设备实现智能化。系统采用分层采集、集中控制的架构体系,对变电站系统模型、二次功能模型进行描述,对应用与通信技术进行分层处理,将模拟量、开关量的信息采集和信息的计算、逻辑判断分层实现。各智能电气设备的模拟量、开关量信息就地采集,数字化处理后通过光纤网络送往保护测控装置;保护测控装置安装于主控室,综合全站信息实现保护、测控、自动装置功能,各功能相对独立、分时运行,即保

证了保护功能的选择性、快速性、安全性、可靠性,又保证了测量、计量功能的高精度要求。

2 供电防越级跳闸系统构成及功能

将数字化变电站的原理应用到井下高压供电系统系统,采用数字化变电站的光纤差动原理来实现井下供电系统的防越级功能。

(1)系统构成。系统由过程层、间隔层、站控层3个层次构成:①过程层是承担全站数字化采集、接收和执行控制指令,将一次设备接入过程层总线的底层部件设备。过程层由矿用智能保护器、矿用网络接入器等构成。为了提高过程层通信的可靠性,过程层设备合并单元通过双重化的GOOSE网络、SMV采集网、GPS同步对时网与双重化配置的集成保护测控装置以及集成电能计量装置相联接。②间隔层由集成保护测控装置、集成电度计量装置及工业以太网络构成;其中集成保护测控装置采用双重化配置,提高了系统的可靠性,大大降低了由于保护装置故障导致的保护拒动的可能性。每一套集成保护测控装置都可以完成全站所有设备的继电保护功能,同时完成测控功能。在原理上两套集成保护测控装置完全一样,同时运行,可独立投退。一台保护测控装置故障时能及时告警,退出运行,不影响另一台的安全稳定运行,全站的保护功能不受影响。③站控层由远动主机、当地监控及工业以太网络构成。站控层设备通讯基于工业以太网通信,通过规约转换器可以方便地将其他第三方保护或智能装置接入DMP5000系统。

(2)系统特点。①一体化设计:以整个变电站为研究对象,实现全站保护、监控一体化以及电能计量功能,无需外部电缆接线,各个功能通过站内通信网络组合在统一的系统中,信息、功能、应用集成化程度高,间隔层设备大大减少,通信网络结构得到最大简化。②全站数据共享:过程层、间隔层和变电站层设备之间交换的所有信息全部实现数字化,并通过以太网传输。③双重化配置:双重化的变电站集成保护及测控装置通过双重化的GOOSE网络、SMV采集网与过程层的智能终端(合并单元)相连。实现功能及网络的冗余,保证任何单一故障不会引起任何应用功能的缺失。④高度灵活性:采用面向对象的设计思想,根据各变电站的系统情况可自由配置保护、测控、计量等功能模块。特别是未来客户需扩充增值的高级应用功能时,无需额外施工仅需更换软件即可。

(3)实现功能。通过将数字化变电站原理运用井下高压供电系统中能有效的实现了防止了越级跳闸现象的发生,为煤矿的安全生产提高了一个层次。①差动保护实现双重化配置:差动保护实现双重化配置,可靠性大大增强。②实现煤矿漏电保护集中选线功能:采用纤传输技术,将井下开关零序电流、零序电压数据传送至地面保护主机,实现全站数据共享,解决了原漏电保护中各支路只能根据自身支路情况进行判断、而不能与其它支路及上级支路进行比较判断的缺陷,同时解决了抗干扰能力差、传输速率慢及数据处理速度慢的问题。③全系统故障录波:实现全系统数百个模拟量通道和开关量的故障录波,录波通道数大大超过传统故障录波器;支持高达20次谐波分析,大大提高了