蔣莊煤礦創新專案申報表
申報單位( 蓋章)：供電工區申報日期：2023年9月6日
1、專案名稱：
2、專案創新的背景：
煤礦井下電網的安全性對礦井安全生產至關重要，要杜絕供電系統越級跳閘、誤動作等情況的發生，供電保護系統就必須具備防越級跳閘保護功能。煤礦井下巷道狹窄、空氣潮濕，存在大量需要共同工作的裝置，井下供電系統複雜，上下級間供電線路短，線路保護電流定值難以整定，特別是像我礦南
七、南九及南十一這樣存在多級採區變電所級聯的情況，因線路末端計算出的短路電流基本相同、差別很小，更是難以通過調整上下級整定值大小來實現選擇性，另外供電線路如出現漏電、短路等故障時，要求保護必須迅速動作、切除故障，也不能通過增加時間級差來實現各級線路保護的整定配合，因此井下線路故障時極易出現越級跳閘，導致大面積停電，嚴重影響礦井安全生產。
傳統採用的速斷保護在井下應用中，基本上很難做到選擇性動作，供電線路短路越級跳閘成為煤礦安全生產中的一大難題，解決越級跳閘問題也是煤礦供電自動化裝置公司的乙個熱門課題，為此產生了多種設計方案，大致有電流速斷延時法、電流速斷閉鎖法、光纖縱差保**、地面通訊保**、雙口通訊法幾種，電流速斷延時法對於供電系統級數過多時不適用；電流速斷閉鎖法要使用專用保護器或加裝短路閉鎖模組，要額外增加短路閉鎖控制器和閉鎖連線線；採用光纖縱差保**或地面通訊保**建立起的礦井數位化變電所系統準確性高、動作靈敏可靠，但是考慮到投入成本較高，實際推廣應用並不多。
我礦南九變電所10臺低壓饋電開關於2023年8月份，經山東一統電器****改造，採用wzd-757型微電腦自動測控裝置，該保護器採用雙口通訊法真正實現了防越級跳閘功能，改造完成後至今已執行有一年多時間，裝置執行正常，特別是當出現漏電、短路故障時，開關能夠準確動作，未出現越級跳閘情況，有力保障了井下供電系統的安全執行。
3、專案內容
(一)wzd-757型微電腦自動測控裝置防越級跳閘現場引數設定
①防越級跳閘功能的設定：
②通訊功能設定：
③短路保護動作時間：
防越級跳閘啟動後，短路保護實際動作時間為ts，則有如下公式：
ts=(n-m)×t+td
其中本機的「越級延時」為t，本機的短路保護設定動作時間為td，「本機等級」為m，短路故障發生在等級為n的開關的負載側。
(2)wzd-757型微電腦自動測控裝置防越級跳閘原理
通過專用的can口，各開關保護器被相互連線起來，雖然單獨採用can口傳輸短路訊號大大加快了傳輸速度，但線路短路時，上、下級開關同時檢測到短路電流，自身同時啟動速斷跳閘；can口通訊要在開關跳閘前完成上傳短路訊號，比較can匯流排傳來的訊號，篩選出應該跳閘的開關，再下發跳閘指令，這一系列動作瞬間完成是不可能的，因此需要給保護器速斷功能增加延時，以滿足訊號通訊、下發指令的需要，現場因只改造了南九一處變電所，相互間通訊耗時較少，我們全部統一取為20ms，即本機的短路保護設定動作時間為td=20ms。此外，越級延時經除錯，我們全部統一取為100ms。
如左圖所示系統中，對於4#、5#開關保護器處於最低層級，因此保護器本機等級全部調為8（1-8級可調，上級開關等級數值小，下級開關等級數值大），相應的2#、3#開關本機等級為7,1#開關本機等級為6。
若在故障1處發生短路，故障1之上的開關4#、2#及1#通過短路電流，分別開始啟動各自的速斷跳閘（3#、5#不通過短路電流不啟動自身速斷跳閘），同時各保護通過can口迅速傳輸短路訊號，對於保護1#、2#都能收到下一級保護傳上來的短路電流數值，而保護4#無法收到，因此判斷出4#保護負荷側短路，進而跳閘切除故障1處線路,並且：
4#保護跳閘時間為：ts=(n-m)×t+td=（8-8）×100+20=20ms；
2#保護跳閘時間為:ts=(8-7)×100+20=120ms；
1#保護跳閘時間為:ts=(8-6)×100+20=220ms；
若在故障2處發生短路，故障2之上的開關2#及1#通過短路電流，分別開始啟動各自的速斷跳閘（3#、4#、5#不通過短路電流不啟動自身速斷跳閘），同時各保護通過can口迅速傳輸短路訊號，對於保護1#能收到下一級保護傳上來的短路電流數值，而保護2#無法收到，因此判斷出2#保護負荷側短路，進而跳閘切除故障2處線路,並且：
2#保護跳閘時間為:ts=(7-7)×100+20=20ms；
1#保護跳閘時間為:ts=(8-7)×100+20=120ms；
wzd-757型保護器防越級跳閘的基本原理就是：在發生短路故障時，20ms之內把故障資訊上傳到網路的每一節點上，通過保護器間通訊進行邏輯判斷，尋找出故障點迅速切除線路，對於非故障點的保護，依靠開關級差進行自動延時（100ms）作為故障點的後備保護，確保保護動作靈敏、可靠。而對於常規速斷保護而言，保護器接收到短路故障訊號後，立即跳閘，造成越級跳閘事故。
附：現場開關執行圖及wzd-757型微電腦自動測控裝置實物圖
4、專案實施的時間
2023年8月
5、取得的效果：
礦井電網繼電保護的「越級跳閘」問題，保護動作的可靠性、選擇性問題，一直困擾著礦井電網的安全執行，是多年來的行業技術難題。南九變電所採用wzd-757型微電腦自動測控裝置進行改造，很好的解決了供電系統越級跳閘這一難題，並且改造投入成本低，選擇靈活多樣，為我礦井下供電系統防越級跳閘技術的首次嘗試和成功範例，投入使用至今已執行有一年多時間，開關動作準確可靠，未出現越級跳閘情況。該技術理論簡單，改造方便、易行，特別適合在井下電網中推廣使用，具有良好的應用前景。
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