[00118662]矿井采区变电所光纤纵差保护可靠性研究与应用

煤矿井下电网供电距离长、供电级数多,以往采用电缆供电方式,电缆线路单位电阻、电感比较小,导致电缆线路首末端短路时,短路电流相差不大,单靠传统的过流定值加时间延时级差的方法无法区分是下级变电所的下级电缆短路还是本变电所的电缆短路;造成短路、过流保护无法进行配合,导致越级跳闸情况的发生,从而扩大了井下停电范围,对矿井的安全、连续生产造成了威胁。为了消除煤矿井下的越级跳闸现象,我们对《矿井采区变电所光纤纵差保护可靠性研究与应用》进行了研究,研发了采用数字式级联差动动作原理、基于光纤环网作为故障信息传输通道的保护装置,采用光纤高速通道进行两侧相位同步,对故障电流数据进行带同步时钟的数据压缩传输,以最大限度地加速故障电流的传输,计算两侧同相位电流差值作为差动动作激励量实现了联络线间差动保护、母线差动保护、零时延智能后备保护,实现了全网零秒速断,满足井下高开移动大、电网拓扑结构变化大、互感器变差大的特点,获得主要科学技术要点如下： 1)研发了基于光纤传输、分布式智能速断原理的多点差动纵差保护装置。采用抗干扰的光纤传输通道对故障发生时刻两侧开关的故障信息量进行传输,然后进行故障逻辑判断,形成了点对点差动模式以及多级变电所的多点差动模式; 2)设计了开关拒分情况下的零时延智能后备保护,在电网短路故障时采用主保护为光纤纵差保护来实现故障区间的判断和隔离,又设计了零时限的智能后备保护,在电网的任一位置,开关拒动情况下都可以由上一级保护装置零时限的切除故障。 系统主要由光纤数字纵联差动装置、带有光纤引入功能的高压真空配电装置两部分构成。光纤数字纵联差动装置分散安装于井下高压真空配电装置内部,做为故障检测和动作装置,通过采用分布式智能速断原理,能够可靠实现相间故障和母线故障的准确判断和故障隔离。带有光纤引入功能的高压真空配电装置则解决了光纤进出高压开关的问题。 光纤纵差保护系统的成功应用彻底避免了越级跳闸问题的发生,缩小了故障引起的停电范围,保证了其他线路正常运行,减少了查询故障时间,区内故障动作时间不超过70ms, 动作成功率不低于99%,降低了对正常生产的影响率,避免了停电引起的停风及瓦斯积聚,提高了矿井供电安全性、连续性进而保证了矿井安全生产,完成了一个矿井的井下至井上供电系统保护及在线监测。项目的成果实施,提高了煤炭行业安全生产能力和矿井电网的自动化水平具有很好的指导意义。