电力监控系统防越级跳闸功能的研究

王卓

摘 要：以河南平宝煤业有限公司电力监控系统为例，详细介绍了防越级跳闸的实现原理及具体实施情况。测试表明，该电力监控系统的防越级跳闸功能能有效避免越级跳闸故障。

关键词：电力监控系统;防越级跳闸;上位机防越;分站防越

0 引言

在众多电气事故中，开关越级跳闸而导致突发大面积停电事故是较为常见的故障。越级跳闸是指电力系统线路中发生短路、漏电等故障时，应由该级预设保护整定优先跳闸的断路器进行跳闸保护来切除故障，但因该级断路器故障而未跳闸，由其他断路器跳闸来切除故障，造成上级开关跳闸，本级开关不动作，使停电范围扩大，故障的影响扩大。

1 项目背景

经煤科院测定，河南平宝煤业有限公司主采煤层戊、己组煤层为煤与瓦斯突出煤层，由于瓦斯含量大，主要通风设备及局部通风设备必须连续运行，因此，建设一套可靠的矿井电力监控系统也就显得尤为重要。

河南平宝煤业有限公司设计生产能力为2.40Mt/a原煤，矿井双回路分列运行供电。1回35kV电源取自七里店35kV变电站，导线LGJ-150/4.2km，线路电压损失为2.73%;另1回35kV电源取自首山110kV变电站，导线LGJ-150/3.9km，线路电压损失为2.53%。两条供电线路到首山平宝站，由2台20000 kVA 主变压器降压到 10 kV 担负全矿井的供电任务，变电站10kV系统采用单母线分段接线方式。

井下现共有8个变电所。其中，中央变电所 20 台高爆开关、己煤上仓机头变电所 7 台高爆开关、己二采区上部变电所20 台高爆开关、己二采区中部变电所 13 台高爆开关、己一中部变电所 16台高爆开关、 -760 变电所 15 台高爆开关、己二西翼上部变电所 15 台高爆开关、己二西翼中部变电所 15 台高爆开关。由于井下各变电所距离较近，供电距离短，为防止出现过短路、越级跳闸、单回路停电等事故，我公司同鹤壁广大科技有限公司合作，建设了一套矿井电力监测监控系统，可有效解决越级跳闸问题。

2 功能介绍

2.1 上位机防越

结合级联关系设置，综保定值设置，电力监控系统防越服务器通过RS485、UDP通讯模式来实现防越。

2.2 分站防越

用以太网组播模式来实现分站间的防越信息传输，组播模式是由1台分站发送一次信号，多个分站均可通过网络中的路由器和交换机收到该信号，这样可以节省分站间信号的反复接收和发送，提高防越效率。

3 防越级跳闸方案

3. 1 解决短线路供电发生短路时引起的越级跳闸

该电力监控系统采用网络通信方式确定继电保护范围，在保证馈电线路末端故障动作选择性的同时保证线路首端故障的快速性。该方案无论该馈电线路上有多少级保护，只需要一个时间级差用于躲过保护判断时间、继电器出口时间和开关机械机构动作时间就能确定故障范围并及时切除故障，从而保证保护动作的选择性和快速性，保证煤矿供电安全。

3. 2 解决电压波动引起的越级跳闸

取消开关内部无延时的失压脱扣装置，使用具有失压延时的保护装置，设置 0.5 ～ 1 s 的失压延时，解决由于电压波动引起的越级跳闸。采用该方案要求保护装置的后备延时切实可靠，对保护装置内部器件选型有严格的要求。

3. 3 解决干扰引起的保护器误动

提高保护装置的抗干扰性能，要求系统中所配保护装置通过国家四级电磁兼容试验。

3. 4 解决开关拒动引起的越级跳闸

电力监控系统要充分考虑当开关由于机械故障引起拒动时产生的越级跳闸， 当发生这种不可抗拒的原因引起的越级跳闸现象时，系统应能准确、迅速定位故障点，使无故障的开关能及时送电，故障开关送不上电，防止试送电引起二次事故。同时系统应考虑多级开关同时发生拒动时的情况，针对不同的情况采用不同的后备方案。

4 测试

4.1 设置防越级级别关系表

根据实际的供电系统图，确定好上下级关系后，来设置每个开关的上级开关，同时，设置其定值。以己二西翼中部变电所为例，两条回路设置好的防越级级别关系如下表1、表2所示。其中，15级为最末级开关。

4.2 测试方案

以己二西翼中部变电所为例，分四个测试方案进行测试：

1）单链路测试线路

以己二西翼中部变电所一回路下的1-3（1#变压器）为最末级开关，向上依次为己二西翼中部变电所的1-1（1#进线）、己二西翼上部变电所的1-3（己二西翼中部变电所一回路）、己二西翼上部变电所的1-1（1#进线）、己二采区上部变电所的1-17（己二西翼上部变电所一回路）、己二采区上部变电所的1-1（1#进线）、中央变电所的1-7（己二上部变电所一回路）、中央变电所的1-3（1#进线）和中央变电所的1-1（1#进线）。

2）倒链路测试线路

仍以己二西翼中部变电所一回路下的1-3（1#变压器）为最末級开关，向上依次为己二西翼中部变电所的1-15（联络开关）、己二西翼中部变电所二回路下的Ⅱ-2（2#进线）、己二西翼上部变电所的Ⅱ-4（己二西翼中部变电所二回路）、己二西翼上部变电所的Ⅱ-2（2#进线）、己二采区上部变电所的Ⅱ-18（己二西翼上部变电所二回路）、己二采区上部变电所的Ⅱ-2（2#进线）、中央变电所的Ⅱ-16（己二上部变电所二回路）、中央变电所的Ⅱ-4（2#进线）和中央变电所的Ⅱ-2（2#进线）。

3）倒链路测试线路2

仍以己二西翼中部变电所一回路下的1-3（1#变压器）为最末级开关，向上依次为己二西翼中部变电所的1-15（联络开关）、己二西翼中部变电所二回路下的Ⅱ-2（2#进线）、己二西翼上部变电所的Ⅱ-4（己二西翼中部变电所二回路）、己二西翼上部变电所的Ⅱ-16（联络开关）、己二西翼上部变电所的1-1（1#进线）、己二采区上部变电所的1-17（己二西翼上部变电所一回路）、己二采区上部变电所的1-19（联络开关）、己二采区上部变电所的Ⅱ-2（2#进线）、中央变电所的Ⅱ-16（己二上部变电所二回路）、中央变电所的Ⅱ-4（2#进线）和中央变电所的Ⅱ-2（2#进线）。