煤矿供电系统防越级跳闸技术应用研究

刘亚伟

摘要：在我国煤矿实际开采过程中很容易受到地理位置、水文条件、技术因素等的限制，导致煤矿开采困难，甚至还有可能对整个煤矿供电系统产生影响，从而导致系统出现越级跳闸现象。如果煤矿在开采时出现越级跳闸问题，就会引发大面积停电或者是局部电缆着火现象，威胁到煤矿井下作业人员的生命安全，因此如何改善煤矿供电系统防越级跳闸问题至关重要。本文通过对煤矿供电系统防越级跳闸原理进行分析，然后研究通讯保护技术、光纤纵差保护技术、分站集中控制防越级跳闸技术三种常见防越级跳闸技术。

关键词：供电系统;越级跳闸;技术

一、防越级跳闸原理

为了便于对煤矿开采过程进行实时监控，在井下都会设计对应的监控系统，但是由于煤矿井下作业环境复杂，为了简化监控系统硬件布置往往会将监控系统与供电系统结合在一起。供电系统主要的功能就是为井下作业人员提供电力安全，但是该系统在长时间使用时很容易发生强冲击电能负荷现象，在冲击负荷的作用下供电系统的驱动继电器会运行在正常工况下，驱动继电器中的主触点处于闭合状态。当系统出现故障，此时在系统中的继电器会接收到保護起动信号，从而快速隔离电路，起到防越级跳闸现象。

煤矿井下作业环境复杂，空气湿度大，因此在供电系统接头处经常会出现短路等安全问题，甚至还与可能存在漏电现象，直接威胁到井下作业人员的安全。再加上供电线路本身比较复杂且数量较多，线路布线间距小、存在交叉点，此时电流之间会产生电磁感应。一旦电路发生故障，此时在供电线路中的瞬时电流会达到数千安。因此为保证井下作业人员安全经常会安装保护装置。保护装置很容易受到电磁等干扰做出误动作，此时在保护装置中还需要增加防越级跳闸装置，对保护装置状态进行控制。

二、煤矿供电系统防越级跳闸技术

（1）通讯保护技术

通讯保护技术需要在煤矿开采的地面上设置对应的监控主机，该主机能够与矿井下的各个监控装置、保护装置进行连接，通过监控主机能够了解保护装置的实时运行参数，以便能够精确掌握各项开关的运行状态。一旦保护装置中的某一个运行参数存在异常状况，在监控主机上就会发出对应的报警信息，并自动对异常数据与系统设置的正常数据进行对比，判断发生问题的线路位置，并自动发出对应的控制指令，控制故障影响范围。

通讯保护技术主要是通过自动化控制指令对保护装置所连接的开关状态进行控制，从而对保护装置的运行状态进行改变，发挥保护功能。但是开关开断状态的变化需要一定的时间，当开关状态发生变化之后所连接的保护装置启动也需要一定的时间间隔，这些间隔共计约20ms。在一般状况下如果地面监控主机在接收到对应的信号，从接收信号、分析信号到做出控制指令，最少需要40ms时间，甚至有可能达到120ms时间，大大延长故障引发时间。通讯保护技术的出现可以在短时间内通过对保护装置运行状态进行控制，从而起到保护作用。

（2）光纤纵差保护技术

光纤纵差保护技术是当前在煤矿系统中最为常见的一种防越级跳闸保护技术，该技术能够利用较为先进的技术实现保护功能，从而大大降低越级跳闸现象的发生。光纤纵差保护装置能够利用光纤纵差保护技术对供电系统中的各项设备进行高效保护，因此被广泛的应用到煤矿供电系统中。当供电系统在运行时受到外界因素的影响从而发生故障时，此时供电系统就会处于非正常工况下，在光纤纵差保护装置会直接进入到电路速度保护中，从而保护系统功能。光纤纵差保护装置主要的工作原理为：当供电系统发生故障时，此时所产生的信号会经过输入端进入到开关纵差保护装置中，然后经过装置的输入端输入到保护装置的上级开关处。上级开关在接受到对应的信号之后会在光纤纵差保护器的作用下对信号进行分析、计算，从而将信号转变为电流差值信号。如果经过转换之后的电流差值信号上下两级数值一样，说明上下级之间不存在电流差值，两者正常供电。相反，如果供电电路中存在故障，此时经过转换之后的上下级之间存在一定的电流差值，此时光纤纵差保护器会在自己控制范围内发挥控制功能，起到线路保护作用。

（3）分站集中控制防越级跳闸技术

分站集中控制防越级跳闸技术是在煤矿供电系统中应用较为广泛的一种技术，该技术在实际的应用中需要安装对应的分站设备，且分站设备与防越级开关之间能够相互连接。在进行实际开采时如果供电系统发生故障，此时防越级跳闸开关会检测到对应的故障信息，然后经过线路的作用将这些故障信息传递给分站系统。分站系统在接受到对应的数据信息之后会对这些信息进行分析、判断，预测发生故障的位置、故障类型，并发送对应的故障诊断和隔离指令，将与故障位置影响区域范围内的所有开关状态改变，隔离故障区域。

虽然分站集中防越级控制系统的应用比较广泛，但是由于分站集中防越级控制系统需要分站与防越级跳闸之间进行数据传递，这样才可以实现控制功能，一旦数据传输中断或者是发生通信故障无法进行数据传输，此时防越级跳闸开关就无法接收对应信息，从而影响到后续的分析、控制功能。

结语

在煤矿中井下供电系统运行稳定性直接关系到整个煤矿的正常运行，从而有效保证井下作业人员的安全，因此在保证供电系统运行稳定性至关重要。但是受限于井下多种因素的影响，供电系统在实际运行时会存在一定的越级跳闸风险，从而影响到井下正常供电。因此本文对供电系统防越级跳闸原理进行分析，然后对通讯保护技术、光纤纵差保护技术、分站集中控制防越级跳闸技术三种常见的防越级跳闸技术进行研究，认为这三种技术在煤矿供电系统中应用能够对系统保护装置运行状态进行有效控制，防止出现越级跳闸现象，从而保护供电系统能够长久安全、稳定运行。

参考文献

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