DMP5000供电数字化防越级跳闸保护系统的应用研究

米春荣，朱俊彦，贾东立

（霍州煤电集团公司李雅庄煤矿，山西 霍州 031400）

0 引言

煤矿井下供电系统普遍存在线路短、多级变电所级联的特点，这种结构不能通过增加多个时间级差来保证保护的选择性，继电保护整定比较困难，因而在线路故障时极易出现越级跳闸。

DMP5000煤矿井下供电数字化防越级跳闸保护系统基于全系统网络数据共享的数字化变电站技术，运用高速光纤通讯和纳秒级同步采样专利技术，将精确同步采样的井下各高开的电流、电压数据上送位于地面控制中心的集成保护测控装置。集成保护测控装置上配置差动保护模块取代传统过流速断保护作为线路的主保护，线路差动保护范围固定，实现全系统零时限全线速动，从而彻底解决煤矿供电系统存在的“越级跳闸”难题，提高供电系统的可靠性。

基于精确的同步测量电流和电压数据，可在地面控制中心配置电度主机实现电度计量，电度数据可送调度中心并形成标准报表输出，同时还可实现遥测、遥信、遥控及防误操作功能。DMP5000系统的光纤通讯网络，矿用隔爆型光传输接口和集成保护测控装置均采用双重化配置，同时具有完善的就地保护功能，在通讯中断时能自动启动就地保护，从而实现了保护的三重化，提高了保护的可靠性[1]。

1 DMP5000供电数字化防越级跳闸保护系统

1.1 系统在李雅庄矿的实施过程

该矿本次将六区中部变电所、六区末端变电所、六轨末端水仓泵房变电所、2#风井井底变电所、六采区强力皮带机头变电所、4#变电所高压开关保护更换为DMP5102B矿用智能保护器，并实现了DMP5000煤矿井下供电数字化防越级跳闸保护系统的功能，系统结构如图1所示。

图1 防越级跳闸系统结构图

1.2 系统改造实施步骤

图2 光缆敷设示意图

1）66台高开改造。主要包括：更换保护器、液晶显示器、零序互感器、终端匹配电阻。

2）光缆敷设安装光纤接入器及穿光缆。如图2所示，配电室之间拉两根光缆，并在光缆两端做好标记[2]；光缆在两端配电室都留有裕量。

3）光缆接续。派遣熔接人员接续，保证熔接质量，提供详细接续记录。

4）光缆接续结束后进行系统调试，将井下高开信号、保护及控制全部转到地面。

5）系统调试结束后，将远动信号接入系统进行实验。

2 实验方案与结果分析

2.1 实验一

模拟馈出线（负荷开关）短路故障，验证目标开关是否准确动作，如图3所示，末端变电所12#高开负荷侧发生短路故障，12#高开可靠切除故障。

图3 馈出线短路故障示意图

2.1.1 试验过程

1）参数设置（基于变压器启动的励磁涌流和启动时间，合理设定各级开关动作整定值），如表1所示。

表1 实验参数

设置中部变电所14#高开-末端变电所19#高开的光纤差动定值1 A，延时0.0 s。

2）查看光纤差动保护运行情况及闭锁条件设置，确认无误后准备试验。

3）启动末端变电所12#高开所带1 000 kV·A变压器，查看保护动作情况。

2.1.2 试验记录

1）事件记录如图4所示。

图4 第2次试验事件记录

2）故障录波波形如图5所示。

图5 第1次试验故障录波1

由图5可以看出，末端变电所12#高开动作正确，末端变电所19#高开、中部变电所14#高开、中部变电所21#高开可靠闭锁未动作。保护具有良好的选择性，在馈出线故障时能够可靠的切除故障线路，避免了越级跳闸事情的发生[3]。

2.2 实验二

模拟馈出线（负荷开关）短路故障且开关拒动，验证上级开关可靠动作末端变电所12#高开负荷侧发生短路故障且末端变电所12#高开拒动的情况下，由末端变电所II段总开19#高开后备保护动作将故障点切除[4]。

2.2.1 试验过程

1）参数设置（基于变压器启动的励磁涌流和启动时间，合理设定各级开关动作整定值），实验参数如表2所示。设置中部变电所14#高开-末端变电所19#高开的光纤差动定值1 A，延时0.0 s.

表2 实验参数

2）将末端变电所速断保护压板退出，确保速断保护动作之后不能将开关跳开。

3）查看光纤差动保护运行情况及闭锁条件设置，确认无误后准备试验。

4）启动末端变电所12#高开所带1 000 kV·A变压器，查看保护动作情况。

2.2.2 试验记录

1）事件记录如图6所示。

图6 第2次试验事件记录

2）故障录波波形，如图7所示。

由图7可以看出，末端变电所12#高开保护动作正确，在末端变电所12#高开拒动的情况下，上级末端变电所19#高开后备保护将故障切除。在馈线开关拒动的情况下，保护系统同样具备选择性，避免更大面积的越级跳闸事件发生。

3 结 论

图7 第2次试验故障录波

通过实验可以发现，该系统能可靠解决煤矿存在的各种越级跳闸问题，并且能实现采区变电站的无人值守和全系统故障录波，不仅能够满足煤矿供电系统安全性的要求，而且能够在功能及先进性方面远远超越现有保护模式，体现了极大的系统优越性。

[1]朱大新.数字化变电站综合自动化系统的发展[J].电工技术，2001(4)：20-22.

[2]孙一民，李延新，黎强.分阶段实现数字化变电站系统的工程方案[J].电力系统自动化，2007，31（5）:90-93.

[3]彭国文，唐文海.6 kV煤矿配电系统保护防越级跳闸解决方案[J].煤矿机械，2011，32（11）:211-213.

[4]郑新才，周鑫，王素华，等.数字化变电站的GOOSE网络测试[J].电力系统保护与控制,2009,37(24):85-89.