蒋庄煤矿创新项目申报表
申报单位( 盖章)：供电工区 申报日期：2017年9月6日 项目名称：一种防越级跳闸保护装置在现场开关中的应用 主要完成人员：高月奎、赵强、吴显辉、李哲、胡强、王天伟、贺敬 完成时间及实施地点： 2016年8月 南九变电所 项目简介： 煤矿井下电网的安全性对矿井安全生产至关重要，要杜绝供电系统越级跳闸、误动作等情况的发生，供电保护系统就必须具备防越级跳闸保护功能。煤矿井下巷道狭窄、空气潮湿，存在大量需要共同工作的设备，井下供电系统复杂，上下级间供电线路短，线路保护电流定值难以整定，特别是像我矿南七、南九及南十一这样存在多级采区变电所级联的情况，因线路末端计算出的短路电流基本相同、差别很小，更是难以通过调整上下级整定值大小来实现选择性，另外供电线路如出现漏电、短路等故障时，要求保护必须迅速动作、切除故障，也不能通过增加时间级差来实现各级线路保护的整定配合，因此井下线路故障时极易出现越级跳闸，导致大面积停电，严重影响矿井安全生产。 传统采用的速断保护在井下应用中，基本上很难做到选择性动作，供电线路短路越级跳闸成为煤矿安全生产中的一大难题，解决越级跳闸问题也是煤矿供电自动化设备公司的一个热门课题，为此产生了多种设计方案，大致有电流速断延时法、电流速断闭锁法、光纤纵差保护法、地面通讯保护法、双口通讯法几种，电流速断延时法对于供电系统级数过多时不适用；电流速断闭锁法要使用专用保护器或加装短路闭锁模块，要额外增加短路闭锁控制器和闭锁连接线；采用光纤纵差保护法或地面通讯保护法建立起的矿井数字化变电所系统准确性高、动作灵敏可靠，但是考虑到投入成本较高，实际推广应用并不多。 我矿南九变电所10台低压馈电开关于2016年8月份，经山东一统电器有限公司改造，采用WZD-757型微电脑自动测控装置，该保护器采用双口通讯法真正实现了防越级跳闸功能，改造完成后至今已运行有一年多时间，设备运行正常，特别是当出现漏电、短路故障时，开关能够准确动作，未出现越级跳闸情况，有力保障了井下供电系统的安全运行。 主要创新点： ①投入成本较低，无额外附加配件，仅通过改造开关保护器就能实现防越级跳闸功能； ②保护原理简单、设置方便，通过保护器间通讯进行逻辑判断，寻找出故障点迅速切除线路，对于非故障点的保护，依靠开关级差进行自动延时作为故障点的后备保护，确保保护动作灵敏、可靠； ③单独采用CAN口传输故障电流信号，下达跳闸命令，专线专用，大大加快了传输速度及跳闸动作的可靠性、准确性；而正常情况下的线路检测参数及远控操作指令仍通过传统的RS485串口进行，对原有集控系统不产生任何影响； ④可依据供电系统改造规模、程度相应加装保护器，可只改造一处变电所，同样也可改造多处，选择多样、设计灵活。 经济、社会效益及推广应用情况： 矿井电网继电保护的“越级跳闸”问题，保护动作的可靠性、选择性问题，一直困扰着矿井电网的安全运行，是多年来的行业技术难题。南九变电所采用WZD-757型微电脑自动测控装置进行改造，很好的解决了供电系统越级跳闸这一难题，并且改造投入成本低，选择灵活多样，为我矿井下供电系统防越级跳闸技术的首次尝试和成功范例，投入使用至今已运行有一年多时间，开关动作准确可靠，未出现越级跳闸情况。该技术理论简单，改造方便、易行，特别适合在井下电网中推广使用，具有良好的应用前景。 专业（部门）评审意见： 年 月 日 矿评审委员会评审意见： 年 月 日 类别：四新应用 一种防越级跳闸保护装置在现场开关中的应用
1、项目名称：
一种防越级跳闸保护装置在现场开关中的应用
2、项目创新的背景：
煤矿井下电网的安全性对矿井安全生产至关重要，要杜绝供电系统越级跳闸、误动作等情况的发生，供电保护系统就必须具备防越级跳闸保护功能。煤矿井下巷道狭窄、空气潮湿，存在大量需要共同工作的设备，井下供电系统复杂，上下级间供电线路短，线路保护电流定值难以整定，特别是像我矿南七、南九及南十一这样存在多级采区变电所级联的情况，因线路末端计算出的短路电流基本相同、差别很小，更是难以通过调整上下级整定值大小来实现选择性，另外供电线路如出现漏电、短路等故障时，要求保护必须迅速动作、切除故障，也不能通过增加时间级差来实现各级线路保护的整定配合，因此井下线路故障时极易出现越级跳闸，导致大面积停电，严重影响矿井安全生产。
传统采用的速断保护在井下应用中，基本上很难做到选择性动作，供电线路短路越级跳闸成为煤矿安全生产中的一大难题，解决越级跳闸问题也是煤矿供电自动化设备公司的一个热门课题，为此产生了多种设计方案，大致有电流速断延时法、电流速断闭锁法、光纤纵差保护法、地面通讯保护法、双口通讯法几种，电流速断延时法对于供电系统级数过多时不适用；电流速断闭锁法要使用专用保护器或加装短路闭锁模块，要额外增加短路闭锁控制器和闭锁连接线；采用光纤纵差保护法或地面通讯保护法建立起的矿井数字化变电所系统准确性高、动作灵敏可靠，但是考虑到投入成本较高，实际推广应用并不多。
我矿南九变电所10台低压馈电开关于2016年8月份，经山东一统电器有限公司改造，采用WZD-757型微电脑自动测控装置，该保护器采用双口通讯法真正实现了防越级跳闸功能，改造完成后至今已运行有一年多时间，设备运行正常，特别是当出现漏电、短路故障时，开关能够准确动作，未出现越级跳闸情况，有力保障了井下供电系统的安全运行。
3、项目内容
(一)WZD-757型微电脑自动测控装置防越级跳闸现场参数设置 ①防越级跳闸功能的设置：
②通讯功能设置：
③短路保护动作时间：
防越级跳闸启动后，短路保护实际动作时间为Ts，则有如下公式：
Ts=(n-m)×T+Td
其中本机的“越级延时”为T，本机的短路保护设置动作时间为Td，“本机等级”为m，短路故障发生在等级为n的开关的负载侧。
(二)WZD-757型微电脑自动测控装置防越级跳闸原理
通过专用的CAN口，各开关保护器被相互连接起来，虽然单独采用CAN口传输短路信号大大加快了传输速度，但线路短路时，上、下级开关同时检测到短路电流，自身同时启动速断跳闸；CAN口通讯要在开关跳闸前完成上传短路信号，比较CAN总线传来的信号，筛选出应该跳闸的开关，再下发跳闸指令，这一系列动作瞬间完成是不可能的，因此需要给保护器速断功能增加延时，以满足信号通讯、下发指令的需要，现场因只改造了南九一处变电所，相互间通讯耗时较少，我们全部统一取为20ms，即本机的短路保护设置动作时间为Td=20ms。此外，越级延时经调试，我们全部统一取为100ms。
如左图所示系统中，对于4#、5#开关保护器处于最低层级，