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对煤矿线路保护和测控系统的设计及应用

发表时间：2020/3/2 来源：《防护工程》2019年19期作者：崔兆远

[导读] 就当下煤矿矿井通风控制技术的现有状态而言，启用合适的、全方位的、优异的监控系统势在必行。

崔兆远
        淮南矿业集团张集煤矿安徽淮南 232174
        摘要：就当下煤矿矿井通风控制技术的现有状态而言，启用合适的、全方位的、优异的监控系统势在必行。由于在煤矿中，等于及低于110kV的电压等级的中性点非直接接地系统、小电阻接地系统的线路不能被有效保护。故本文就探讨其保护和测控系统的设计方案，运用RCS-9611CS线路保护测控装置，保障煤矿电力系统中的电流得以平稳输送。本测控系统在应用到实际矿井中后，效果显著，有效减少了电力事故的发生。
        关键词：110kV线路保护；测控；设计方案


        0 技术背景
        为了保障煤矿电力系统中的电流得以平稳输送，继电保护装置是供电系统中必不可少的环节，更是其不可或缺的组成部分。伴着科学技术的飞速发展以及时间的流逝，部分煤矿的机器设备开始出现老化现象，曾经炙手可热的电动、电磁、集成电路等各种类型的继电器保护跟不上时代的步伐，渐渐地被时代所淘汰，新型保护装置开始崭露头角。微机型综合保护装置从中脱颖而出，现今已被煤矿业大量应用。微机型综合保护装置可以保护电路、控制电路并能够控制及测量电路，多种功能集于一身，并能够把继电保护、自适应控制技术、人工智能三种技术有机结合，功能强大。它代表了继电保护系统未来的前进方向。
        本文的设计方案所运用的RCS-9611CS线路保护测控装置现今已被众多企业大量运用的原因在于其强大的功能。其设计精密，技术领先，其不只能够对现场今次那个监视、操控以及保护，还含有一系列综合自动化才应该有的功能，如对故障信息以及录波信息功能等高级应用功能。本文的设计方案旨在应用于煤矿通风系统中，利用等于或低于110kV的电压等级非直接接地系统以及小电阻接地系统内的线路保护，除保护以上两种外，还能够使测控和外部通信时的保护工作得以平稳如常运作，以保证线路保护的可靠性和安全性。
        1 对电流以及电压进行测量
        1.1对电压进行测量
        电压以及电流的保护回路图如图1所示。当母线出现电路问题，会导致其线路上大部分电器元件无法正常通过电流，以致大面积停电，破坏系统平稳、安全、正常运行。一旦系统非正常运行，反过来会使原本未断电的电器元件出现故障，以此恶性循环，故障严重性增大。即便母线出现电路问题概率较小，但其会造成的严重危害也不容小觑，故对母线进行一定保护势在必行。由图1可知，经微型断路器 11ZKK 的电压 UA、UB 、UC 、Un 分别接如端子 In101、In102、In103、In104，这些电压的作用是测量及保护。电压从外部输入后到达隔离互感器，经低通滤波器输入A/D变换器，然后经 CPU 采样数字处理以后，得到各种保护继电器的信号。

        图1 电压及电流的保护回路图
        1.2对电流进行测量及保护
        在图1所示的保护回路图中，设置了三段过流保护的装置，即将不同的过电流值设置不同的动作延迟时间，从而能够使出现短路情况时仅最靠近短路故障出现的地方的断路器做出反应，与此同时也避免了工作尖峰时的电流，从而降低断电而引起的不良后果，避免恶性循环的发生。过流I段和过流Ⅱ段被固定为定时限保护，线路各段保护动作被规定为是距电源越远其动作延迟时间越短，即动作延迟时间按照阶梯原则整定。因短路电流的大小并不能对继电保护系统的动作延迟时间产生任何影响，故过电流保护有了更多的选择性。过流Ⅲ段可以选定时限或反时限。反时限按照标准特性有以下三个方程选择：

        2 控制回路
        2.1对母线的过压保护
        对母线的过压保护其原理最重要的就是设置母线过压定值。一旦母线电压超出所设置的过压定值时，就会发生母线过压的保护动作。投退过压保护功能就是从端子In325经过连接片11LP5接到+KM而完成的，能够对是否经电流闭锁的过压保护进行选择。若投入电流闭锁，一旦出现电流高于闭锁定值的情况时，就会出现允许过压保护动作。
        端子In323经过连接片11LP3接入到+KM，完成了对一段零序过压保护功能的投退。正常情况下，在投入一段零序过压保护的功能后，若检测出现不该出现的分量，比如零序或是有幅值的负序分量，就能够从中断定系统发生故障（尤其是单相接地而出现的零序分量），三相因此无法对称。三相电压在被接入保护装置后，自动转为零序电压。
        2.2对母线的低压保护
        对母线设定低压定值较为复杂。若出现母线线电压都要比低压定值要小的时候，则会出现低压保护动作。在此情况下就能够选择是否经电流闭锁的低压保护。一旦投入电流闭锁，若出现电流值低于闭锁定值的时候，低压保护动作就会发生。装置能够自动识别三相PT断线的故障并做到闭锁低压保护。端子In324通过连接11LP4接到+KM，就可以对低压保护功能进行投退。
        3 故障跳闸与报警功能
        母线控制回路中In505和In506表示跳闸保持信号的输出接点。无论本线路出现任一种类的故障，继电保护装置均能够让三相断路器直接跳开。在故障跳闸时，对应的ZJ1辅触点闭合将会出现事故音响信号的声音。使用三相一次重合闸功能，它的跳闸、合闸方式为重合闸起动，在正常状态的情况下并且无闭锁信号的时候，线路会在运行15s后出现充电现象。对回路断线进行控制、并对重合闸开入进行闭锁、在过负荷时进行跳闸动作、线路PT断线、在手跳或者遥跳信号出现时对重合闸进行闭锁。重合闸在充电完成后就能够投入，此时能够设定延时时间。
        4 整定跳闸方式
        跳闸开关能够按需要整定任意一个保护动作。其整定方法如下：在将要动作的出口跳闸继电器所在行以及保护元件所在列之间的交点处空格内输入1，剩下的空格中均输入0，由此就能够创建所需要的跳闸方式。
        5 结束语
        具有测量电路、保护电路并且能够控制电路以及能够通讯等多功能的RCS-9611CS线路保护测控装置，在当今的煤矿通风系统中炙手可热，被煤矿业应用广泛。其多用做保护并测控等于或低于l10kV的电压等级非直接
        （下转第263页）