電力監控系統防越級跳閘功能的研究

王卓

摘 要：以河南平寶煤業有限公司電力監控系統為例，詳細介紹了防越級跳閘的實現原理及具體實施情況。測試表明，該電力監控系統的防越級跳閘功能能有效避免越級跳閘故障。

關鍵詞：電力監控系統;防越級跳閘;上位機防越;分站防越

0 引言

在眾多電氣事故中，開關越級跳閘而導致突發大面積停電事故是較為常見的故障。越級跳閘是指電力系統線路中發生短路、漏電等故障時，應由該級預設保護整定優先跳閘的斷路器進行跳閘保護來切除故障，但因該級斷路器故障而未跳閘，由其他斷路器跳閘來切除故障，造成上級開關跳閘，本級開關不動作，使停電范圍擴大，故障的影響擴大。

1 項目背景

經煤科院測定，河南平寶煤業有限公司主采煤層戊、己組煤層為煤與瓦斯突出煤層，由于瓦斯含量大，主要通風設備及局部通風設備必須連續運行，因此，建設一套可靠的礦井電力監控系統也就顯得尤為重要。

河南平寶煤業有限公司設計生產能力為2.40Mt/a原煤，礦井雙回路分列運行供電。1回35kV電源取自七里店35kV變電站，導線LGJ-150/4.2km，線路電壓損失為2.73%;另1回35kV電源取自首山110kV變電站，導線LGJ-150/3.9km，線路電壓損失為2.53%。兩條供電線路到首山平寶站，由2臺20000 kVA 主變壓器降壓到 10 kV 擔負全礦井的供電任務，變電站10kV系統采用單母線分段接線方式。

井下現共有8個變電所。其中，中央變電所 20 臺高爆開關、己煤上倉機頭變電所 7 臺高爆開關、己二采區上部變電所20 臺高爆開關、己二采區中部變電所 13 臺高爆開關、己一中部變電所 16臺高爆開關、 -760 變電所 15 臺高爆開關、己二西翼上部變電所 15 臺高爆開關、己二西翼中部變電所 15 臺高爆開關。由于井下各變電所距離較近，供電距離短，為防止出現過短路、越級跳閘、單回路停電等事故，我公司同鶴壁廣大科技有限公司合作，建設了一套礦井電力監測監控系統，可有效解決越級跳閘問題。

2 功能介紹

2.1 上位機防越

結合級聯關系設置，綜保定值設置，電力監控系統防越服務器通過RS485、UDP通訊模式來實現防越。

2.2 分站防越

用以太網組播模式來實現分站間的防越信息傳輸，組播模式是由1臺分站發送一次信號，多個分站均可通過網絡中的路由器和交換機收到該信號，這樣可以節省分站間信號的反復接收和發送，提高防越效率。

3 防越級跳閘方案

3. 1 解決短線路供電發生短路時引起的越級跳閘

該電力監控系統采用網絡通信方式確定繼電保護范圍，在保證饋電線路末端故障動作選擇性的同時保證線路首端故障的快速性。該方案無論該饋電線路上有多少級保護，只需要一個時間級差用于躲過保護判斷時間、繼電器出口時間和開關機械機構動作時間就能確定故障范圍并及時切除故障，從而保證保護動作的選擇性和快速性，保證煤礦供電安全。

3. 2 解決電壓波動引起的越級跳閘

取消開關內部無延時的失壓脫扣裝置，使用具有失壓延時的保護裝置，設置 0.5 ～ 1 s 的失壓延時，解決由于電壓波動引起的越級跳閘。采用該方案要求保護裝置的后備延時切實可靠，對保護裝置內部器件選型有嚴格的要求。

3. 3 解決干擾引起的保護器誤動

提高保護裝置的抗干擾性能，要求系統中所配保護裝置通過國家四級電磁兼容試驗。

3. 4 解決開關拒動引起的越級跳閘

電力監控系統要充分考慮當開關由于機械故障引起拒動時產生的越級跳閘， 當發生這種不可抗拒的原因引起的越級跳閘現象時，系統應能準確、迅速定位故障點，使無故障的開關能及時送電，故障開關送不上電，防止試送電引起二次事故。同時系統應考慮多級開關同時發生拒動時的情況，針對不同的情況采用不同的后備方案。

4 測試

4.1 設置防越級級別關系表

根據實際的供電系統圖，確定好上下級關系后，來設置每個開關的上級開關，同時，設置其定值。以己二西翼中部變電所為例，兩條回路設置好的防越級級別關系如下表1、表2所示。其中，15級為最末級開關。

4.2 測試方案

以己二西翼中部變電所為例，分四個測試方案進行測試：

1）單鏈路測試線路

以己二西翼中部變電所一回路下的1-3（1#變壓器）為最末級開關，向上依次為己二西翼中部變電所的1-1（1#進線）、己二西翼上部變電所的1-3（己二西翼中部變電所一回路）、己二西翼上部變電所的1-1（1#進線）、己二采區上部變電所的1-17（己二西翼上部變電所一回路）、己二采區上部變電所的1-1（1#進線）、中央變電所的1-7（己二上部變電所一回路）、中央變電所的1-3（1#進線）和中央變電所的1-1（1#進線）。

2）倒鏈路測試線路

仍以己二西翼中部變電所一回路下的1-3（1#變壓器）為最末級開關，向上依次為己二西翼中部變電所的1-15（聯絡開關）、己二西翼中部變電所二回路下的Ⅱ-2（2#進線）、己二西翼上部變電所的Ⅱ-4（己二西翼中部變電所二回路）、己二西翼上部變電所的Ⅱ-2（2#進線）、己二采區上部變電所的Ⅱ-18（己二西翼上部變電所二回路）、己二采區上部變電所的Ⅱ-2（2#進線）、中央變電所的Ⅱ-16（己二上部變電所二回路）、中央變電所的Ⅱ-4（2#進線）和中央變電所的Ⅱ-2（2#進線）。

3）倒鏈路測試線路2

仍以己二西翼中部變電所一回路下的1-3（1#變壓器）為最末級開關，向上依次為己二西翼中部變電所的1-15（聯絡開關）、己二西翼中部變電所二回路下的Ⅱ-2（2#進線）、己二西翼上部變電所的Ⅱ-4（己二西翼中部變電所二回路）、己二西翼上部變電所的Ⅱ-16（聯絡開關）、己二西翼上部變電所的1-1（1#進線）、己二采區上部變電所的1-17（己二西翼上部變電所一回路）、己二采區上部變電所的1-19（聯絡開關）、己二采區上部變電所的Ⅱ-2（2#進線）、中央變電所的Ⅱ-16（己二上部變電所二回路）、中央變電所的Ⅱ-4（2#進線）和中央變電所的Ⅱ-2（2#進線）。