电力监控系统及防越级跳闸系统在煤矿供电系统中的应用分析

郭建军

摘要：在煤矿供电系统中应用电力监控系统、防越级跳闸系统，能够提高供电系统运行的稳定性。基于此，本文从应用方法、应用思路、应用功能这三个方面，分别探讨了电力监控、防越级跳闸系统在煤矿供电系统中的应用，希望能够为煤矿生产水平的发展提供助力。

关键词：电力监控；越级跳闸；煤矿供电

引言：煤矿供电系统负责为所有煤矿生产设施提供电能，这使得供电系统的运行状态可以直接决定煤矿生产能否正常开展，因此，为了维护供电系统良好的运行状态，可以将防越级跳闸系统、电力监控系统嵌入到供电系统中，增强系统自身的运行维稳能力，让煤矿生产供电更加可靠。

1. 电力监控系统在煤矿供电系统中的应用分析

1. 应用思路

在煤矿生产中，掘进、采煤、通风、运输等生产环节均需要依托于机械设备完成，这使得煤矿生产对电力的需求较大，需要设置专门的供电系统，来满足上述设备的作业需求。在此背景下，供电系统一旦出现故障，就会使大量设备停运造成极大的损失，而传统的供电监测系统，不支持实时的供电设备运行状态监测，不能及时进行故障诊断和排除，只能在设备已经瘫痪时，才能实现设备诊断，这在很大程度上为煤矿生产埋下了隐患，不利于生产活动的稳定开展。为此，在电力监控系统的应用中，核心的应用思路应以故障预防为主的应用思路。在此应用思路下，电力监控系统借助传感器、无线通信等高新信息技术，可以实时获取电力设备的运行参数，然后运用计算机技术对这些参数进行分析，由此及时找出故障隐患因素、可能出现的故障类型，使工作者可以基于此，提前采取措施来预防供电系统故障，增强该系统的应用效果。

2. 应用原理

基于上述应用思路，可以将监控系统的应用原理阐释为，在由信息管理层、网络通信层、设备层组成的三层网络架构下，通过借助设备层的硬件设施，如传感器等，实时获取供电设备的运行参数，然后运用网络通信层设施，接收设备层传输来的运行参数信息，并将该信息传输给信息管理层，由信息管理层对所获取的运行参数信息进行运算处理，得到更有价值的供电设备运行状态信息，如运行异常点、可能存在的故障隐患等，最后，再运用网络通信层，将该信息传递给中控系统，为工作者的运维管理决策提供依据，由此即可帮助工作者提前发现和处理事故隐患，及时排除故障，实现电力监控系统的应用。其中，考虑到目前煤矿作业所需的电力较多，甚至能够达到全国总发用电量的70%，使得其的供电系统规模较大，系统中包含的电力设备数量也多，因此，在监测过程中，系统会采集到海量的数据，如果运用常规的数据处理方法，就很难完成信息管理。为此，在应用原理中的信息管理层运行部分，需要引入大数据技术，来有效应对海量的数据运算处理任务，以实现电力监控系统的顺利应用。

3. 应用功能

根据上述论述，在煤矿供电系统中，电力监控系统的应用功能应当包括以下几项：

1. 数据采集记录，采集监测点各类运行参数，同时记录监测点的故障参数：第二，五遥功能，即遥测、遥信、遥控、遥调、遥视，即后台主机可以实时显示上述系统前端所采集的数据，而且能够对电力监控系统进行远程的控制、查看，由此提高电力监控工作的灵活性；第三，预警和报警处理，可以根据所采集到的电力设施运行参数，对故障进行预警，并在发现故障时，立刻将故障参数、故障诊断结果等信息予以显示，为工作者的排故工作提供依据；第四，历史数据和报表处理，将历史数据予以统一的存储处理，支持1min、10min、15min、30min、60min、24h的数据存储，以供工作者随时查询。在此过程中，数据会先被存储在关系数据库中，之后，则可以按照需求，被存储到永久介质中。此外，在查询时，能够自动生成表格，并支持输出、打印。

2. 防越级跳闸系统在煤矿供电系统中的应用分析

1. 应用思路

在煤矿供电系统的运行中，由于运行环境复杂，所以系统的井下线路经常会出现故障问题，导致供电系统保护跳闸，出现大面积停电的现象。而在此背景下，非故障区域可能会受到跳闸的影响，使该区域的煤矿生产活动不能正常开展。而上述跳闸问题主要源于，供电系统的供电半径短、供电层级多，使得其跳闸保护功能的选择性不佳，由此经常会出现越级跳闸的情况，让跳闸保护影响范围更大，不利于煤矿生产活动的高效开展。基于此，应当将防越级跳闸系统的应用思路设置为，通过优化煤矿供电系统的跳闸保护选择性，规避越级跳闸的问题，由此适当缩小跳闸保护范围，保持非故障区域的正常作业状态。在此应用思路下，可以考虑运用越级闭锁信号，来分隔各个跳闸保护层级，以预防越级问题^[1]。

2. 应用原理

根据上述应用思路，可以运用分布式区域保护原理，来应用防越级跳闸系统。其中，该分布式区域保护原理可以被阐释为，通过构建各级保护之间的联系，使跳闸保护系统中任何一个级别部分在检测到故障时，立刻发出闭锁信号，让该级别的上一级保护，能够马上闭锁，不接受，也不执行跳闸信号，由此将故障跳闸范围锁定在故障所在的级别范围内。在此应用原理下，如果断路器失灵，上级保护也会立即动作，针对母线故障，也可以保证跳闸处理的快速实现，因此，基于上述应用原理，进行防越级跳闸系统应用，能够使区域保护能够适应多分支配电网条件，化解保护时间级差无法配合的问题。总体上来说，相较于系统判别、集中式保护等其他的防越级原理，此应用原理下的防越级跳闸系统的使用性能情况如表1，由此可见，按照上述原理运用防越级跳闸系统，能够取得更好的供电系统维稳效果。

表1 防越级跳闸系统性能对比表

	电流差动原理系统	系统判别原理系统	集中式保护原理系统	通信闭锁原理系统	分布式区域保护原理系统
可靠性	★★★★★	★☆☆☆☆	★★☆☆☆	★★☆☆☆	★★★★★
可行性	★★☆☆☆	★★★★☆	★★☆☆☆	★★★★☆	★★★★☆
可维护性	★★☆☆☆	★★★☆	★★☆☆☆	★★★★☆	★★★★☆
经济性	★★☆☆☆	★★★★★	★☆☆☆☆	★★★★☆	★★★★☆

3. 应用功能

按照上述应用原理，在运用防越级跳闸系统时，可以将系统架构设置为如图1所示。在防越级跳闸系统的功能运行中，该架构中主要负责执行防越级跳闸保护功能的部分为间隔层，同时，由GOOSE交换机相连形成的通信网络层，会将越级跳闸保护信息传输给本地监控系统，而通信管理机、调度中心等部分组成的管理层，则负责通过控制上述部分作业，来保持防越级功能运行的稳定性。基于此，防越级跳闸系统的整体应用功能可以被阐释为，通过借助GOOSE交换机，将防越级跳闸闭锁信息，从下机高开保护，传输给上级保护，由此在跳闸时，让站与站之间、站内部的出线、进线之间存在闭锁信号，将跳闸信号与其他无故障线路相隔绝，达到防止越级跳闸的效果^[2]。

图1 防越级跳闸系统图

结论：综上所述，增强供电系统运行的可靠性，可以推动煤矿生产水平的优化发展。在供电系统运行中，通过科学的防越级跳闸系统、电力监控系统应用方案，能够实现快速的供电系统排故、防止故障恶化、提高供电质量，实现防越级跳闸，缩短停电时间及停电范围，从而使煤矿安全生产作业更加稳定，提高煤矿生产力。

参考文献：

[1]任俊卿.现场开关中防越级跳闸保护装置的应用分析[J].当代化工研究,2021(17):89-90.

[2]周建军.矿用供电系统故障模型及诊断方法研究[J].机械管理开发,2021,36(08):153-155.