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煤礦井下采區(qū)無人值守變電所微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)的研究
摘要：在分析目前煤礦井下安全現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，深入實(shí)際地研究了煤礦井下供電系統(tǒng)各種常見故障的特征、相關(guān)保護(hù)原理及算法，研制出一套針對井下采區(qū)變電所的微機(jī)綜合保護(hù)、監(jiān)控裝置，給出了具體實(shí)現(xiàn)方案。實(shí)踐證明，該裝置經(jīng)濟(jì)效益和社會效益顯著，具有良好的推廣應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞：煤礦井下 無人值守變電所 保護(hù)監(jiān)控裝置
相對于傳統(tǒng)的繼電保護(hù)，微機(jī)保護(hù)具有明顯的優(yōu)越性。對于煤礦供電系統(tǒng)，雖然微機(jī)保護(hù)和監(jiān)控系統(tǒng)也得到了應(yīng)用，但主要是針對地面供電系統(tǒng)，井下微機(jī)保護(hù)和監(jiān)控裝置應(yīng)用還不多。由于井下供電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，采區(qū)變電所和工作面配電點(diǎn)供電服務(wù)對象主要為采煤、掘進(jìn)、運(yùn)輸以及排水等主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)，供電負(fù)荷種類繁多、區(qū)域分布廣、負(fù)荷工作場所地質(zhì)條件復(fù)雜，且存在著瓦斯、煤塵、水等有害介質(zhì)，影響供電系統(tǒng)運(yùn)行的不確定因素也較多，事故發(fā)生率高，故障排查、停送電周期長。盡管近年來，煤礦供電管理部門在改進(jìn)井下配電裝備、應(yīng)用新技術(shù)成果的同時，不斷強(qiáng)化人員素質(zhì)的管理，煤礦井下供電系統(tǒng)的可靠性得到了提高，但由于人為因素造成的供電事故時有發(fā)生，影響了煤礦的安全生產(chǎn)，并且導(dǎo)致供電部門每天用于值班和線路維護(hù)的工作人員較多，降低了勞動生產(chǎn)率。因而，對井下供電系統(tǒng)實(shí)施微機(jī)保護(hù)和監(jiān)控也十分迫切。
1 綜合保護(hù)系統(tǒng)的功能及井下常見故障分析
1.1 綜合保護(hù)系統(tǒng)的功能
·測控功能：本系統(tǒng)具有“遙測、遙信、遙控、遙調(diào)”四遙功能。遙測是指本系統(tǒng)能檢測采區(qū)變電所每次出線的電流、電壓、功率、COSΦ、開關(guān)內(nèi)溫度等模擬量。遙信是指本系統(tǒng)能檢測開關(guān)的位置狀態(tài)及實(shí)驗(yàn)按鈕狀態(tài)。遙控是指本系統(tǒng)能對開關(guān)進(jìn)行正常分、合閘操作。遙調(diào)是指本系統(tǒng)能在上位機(jī)對饋電開關(guān)進(jìn)行保護(hù)動作值整定。
·保護(hù)功能：本系統(tǒng)具有漏電保護(hù)、過載保護(hù)、短路保護(hù)、欠壓保護(hù)、斷相保護(hù)等保護(hù)功能。
·絕緣監(jiān)測功能：本系統(tǒng)能對低壓饋電線路絕緣狀況進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測并且具有漏電閉鎖功能。
·故障記憶功能：漏電、過載、短路等故障發(fā)生時，本系統(tǒng)在上位機(jī)或下位機(jī)均可記憶故障發(fā)生的時刻和類型。
·通信功能：所內(nèi)采區(qū)開關(guān)智能監(jiān)控單元采用RS-485現(xiàn)場總線通信方式，并且與采區(qū)工控主機(jī)進(jìn)行實(shí)時通信。
·現(xiàn)場顯示功能：每個開關(guān)均采用帶背光的漢字液晶顯示模塊顯示各種信息。包括監(jiān)測參數(shù)顯示、通信情況顯示(上行、下行)、故障類型、系統(tǒng)正常指示、電源指示及系統(tǒng)自檢情況等。
1.2 井下電網(wǎng)常見故障特性分析
煤礦井下供電系統(tǒng)在運(yùn)行時，可能會出現(xiàn)各種故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)。常見的主要故障是相間短路以及變壓器、電動機(jī)繞組的匝間短路等。不正常運(yùn)行狀態(tài)主要是指過負(fù)荷、斷相、欠電
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