電力監控系統及防越級跳閘系統在煤礦供電系統中的應用分析

煤礦供配電系統是電力系統的一個重要組成部分，是聯系大型電網和煤礦用電設備的橋梁。在煤礦生產中，供電系統的穩定與安全運行是煤礦生產正常開展的根本保障。然而，因為受到一系列因素的制約，煤礦供電系統會存在越級跳閘的現象。所謂的供電系統越級跳閘是指電力系統故障時，應由保護整定優先跳閘的斷路器來切除故障而未實時跳閘，而導致其他開關跳閘切除故障的情況。

　　煤礦供電系統越級跳閘會導致停電范圍的擴大化，從而不利于煤礦安全生產的順利開展。鑒于此，需要在煤礦供電系統中應用電力監控系統及防越級跳閘系統。

　　1   煤礦供電系統存在的問題

　　1.1 煤礦供電系統的監控系統缺失或不健全

　　煤礦供電系統的監控缺失或不健全，使系統運維人員不能實時掌握供電系統的運行狀態，對系統中存在的異常現象不能及時發現和處理，從而導致故障突發，造成停電事故的發生。同時因監控系統缺失或不健全，故障處置過程中難以實現對系統故障點及故障狀態的精準判斷，甚至造成誤判或錯失最佳處置時間，導致事故擴大化。不但增加了應急處置工作處置時間、投入成本，對處置工作的風險性也難以受控，從而對礦井的安全生產形成嚴重影響。

　　1.2 煤礦供電系統存在顯著的越級跳閘情況

　　為滿足礦井大負荷設備的供電需求，且受煤礦環境影響，煤礦電網多選用大容量的電纜，且供電線路較短。門口短路和線路末端短路時，開關感受到的短路電流差距較小，造成上下級變電所短路保護無法進行配合，這樣就造成下級變電所的線路短路，上下級短路保護都啟動，造成越級跳閘的發生，從而導致停電范圍的擴大。

　　1.3 煤礦供電系統存在瞬時失壓跳閘的現象

　　由于供電系統發生局部短路、受雷電干擾等因素導致母線瞬時失壓，從而導致母線連接的開關跳閘停電。由于失壓時間非常短，不會嚴重影響設備與線路，勿需動作跳閘。可是礦井很多開關瞬時失壓情況下跳閘，供電的恢復要求逐臺合閘，這就大大增加了供電恢復時間，不但增加了恢復供電的工作量，對礦井的安全生產造成嚴重影響。

　　1.4 煤礦供電系統存在系統短路故障問題較多

　　供電系統短路是造成越級跳閘的直接原因。由于煤礦井下供電系統工作環境特殊性，存在井下巷道和采掘面空間狹小，井下空氣潮濕，電氣設備容易受潮，加之易受地質條件影響，容易受到擠壓、碰撞，這些不利因素使得礦井電網極易發生短路故障。考慮到電機的正常啟動，工作量的大小，生產效率的高低，一般的企業生產都會選擇在保證電機啟動端電壓和過流保護靈敏度的前提下，盡量延長供電的距離。當這種供電方式使得短路電流值較大時，由于供電設備容量的限制，在選擇性差的供電系統中，越級跳閘事故就會頻繁發生。

　　1.5 煤礦供電系統存在不準確的漏電選線情況

　　我國井工煤礦110kV以下供電系統大部分采用中性點經消弧線圈接地方式，35kV/10kV/6kV系統采用這種方式尤為普遍，中性點經消弧線圈接地系統在發生單相接地故障時故障電流較小。對于礦井供電系統而言，通常接地回路的判斷都結合零序電流值和方向實施故障選線。由于煤礦供電系統的復雜性，供電系統中零序電流存在較大的計算誤差，這樣較易形成開關不動作或誤動作。

　　2   電力監控系統及防越級跳閘系統的煤礦供電系統中的應用

　　2.1 提高煤礦供電系統的穩定性、安全性

　　電力監控系統的應用，可以實現對煤礦供電系統的有關數據信息進行分析和紀錄，真實地反映供電系統整體運行狀態，實時顯示系統中電壓、電流、零序電流及系統功率因數等數據的上傳，有利于運維人員對系統運行狀態及供電質量的實時掌控，從而及時調節系統各類參數，提高供電質量。同時，防越級跳閘系統應用，可有效提高繼電保護裝置動作的可靠性，減少因越級跳閘造成的供電事故擴大現象。同時，電力監控系統與防越級跳閘系統的配合應用，實現對供電系統的遠程遙測、遙信、遙控、遙調功能。運維人員可以通過監控系統實現對故障點的切除和對非故障線路供電恢復，可大大減少故障影響時間，大大提高供電系統的穩定性和安全性。

　　2.2 提高煤礦供電系統維護管理水平，減少人員投入

　　受煤礦生產壓力大、環境安全性要求較高等因素影響，煤礦供電系統運行安全性、穩定性及故障停電后的及時處置和恢復供電工作尤為重要。為此，煤礦主要變（配）電所多采用專人值守，并定期對供電系統進行現場巡檢。同時需配備應急搶修人員負責對系統故障進行及時處理和恢復供電工作，人員投入較大。電力監控系統及防越級跳閘系統在煤礦供電系統中的應用，可實現對供電系統的遠程遙測、遙信、遙控、遙調功能。實現了對供電系統的全面遠程巡檢和故障自檢、自報功能，減少了值班人員的投入和巡檢工作量。同時，通過電力監控系統可實現對故障線路的遠程切除和對非故障線路的遠程恢復供電工作。大大提高了煤礦供電系統維護管理水平，減少人員投入。

　　2.3 促進煤礦供電系統節能減耗工作的開展

　　對于煤礦供電來講，電力資源屬于其運行期間使用的主要能源之一。通過電力監控系統的應用，實現了對電力系統各負荷回路電壓、電流、有功荷載、無功荷載、功率因數等參數的精準統計，實現對礦井各系統用電量的集中監控及考核、分析、統計等功能，為礦井“避峰填谷”、系統優化等節能工作的實施提供可靠的數據支撐。同時電力監控系統可實現對供電系統中無功補償裝置的自動調節，實現對供電系統的動態無功補償。從而提供礦井供電系統功率因數，提高供電質量，減少電能損耗。