机电队防越级跳闸立项任务书

1、山西新元煤炭有限责任公司科研开发项目立项任务书项目名称： 井下高压防越级跳闸系统的应用 承担单位： 山西新元煤炭有限责任公司 目录一、项目的背景和意义;二、国内外研究开发现状和发展趋势(包括知识产权状况); 三、承担单位的技术优势和条件;四、项目目标、研究内容和关键技术;五、技术路线方案、课题分解;六、经费的预算;七、年度进度和目标;八、预期成果(包括经济效益);九、项目负责人的技术水平和组织管理能力介绍;一、立项的背景和意义新元矿供电系统采用中性点经消弧线圈装置接地后向井下供电，以限制单相接地电容电流，并普遍存在以下特点：线路短、变电所自动化程度低、多级变电所级联导致拓扑结构复杂。因此导致过

2、流保护整定困难，也不能通过增加多个时间级差来保证保护的选择性。在发生两相短路、三相短路故障、单相接地时出现越级跳闸的情况。越级跳闸导致大面积停电、停风，严重时引起井下瓦斯积聚，威胁矿井和矿工人身的安全。因此，必须通过技术研发，采用新技术解决煤矿供电系统中存在的越级跳闸问题，以提高供电系统的安全可靠性，确保矿井生产和人生安全。本项目应用最新的全站数据共享的数字化变电站技术，通过使用高速大容量的最新处理技术及高精度同步时钟的专利技术及基于全站零序电流的漏电保护模块，来解决煤矿供电系统广泛存在越级跳闸的问题，提高煤矿供电系统的供电可靠性。二、国内外研究开发现状和发展趋势(包括知识产权状况)目前，随着

3、电子技术的发展，通信技术和电子技术越来越多的应用于变电站内，数字化的智能装置也逐步增加，数字化变电站系统已经成为变电站的重要组成部分。目前国外已经有数百套数字化变电站系统投运，国内有好几家公司在这方面的研发已取得成果，并且有几十套数字化变电站系统投入运行。本项目基于全站数据共享的数字变电站系统及光纤纵差保护（包括母线差动、线路纵差）,应用到新元矿井下供电系统网络中，来开发研究解决存在多年的因受零时限保护配合限制而造成越级跳闸问题。三、承担单位的技术优势和条件现有的基于数字化变电站的差动保护技术基础完全可满足对地面电力系统的需求并且原理先进、科技含量高，地面现场的实际使用效果也证实了它的优点，但

4、要引入矿井（包括地面和井下）仍需进行技术攻关和论证；为配合井下数字化变电所安装，现用的高压防爆开关已不能满足需要，必须进行改造；地面变电所现有的电气设备不能完全适应数字化供电系统建设要求，必须增加必要的设施和设备。由于全站数据共享，保护的对像由原来单一的线路、变压器、母线上升到基于全站的高度，方便的实现线路纵差、母线差动保护，且不增加硬件投资。通过配置差动保护作为线路和母线的主保护能解决煤矿供电系统广泛存在的因短路等原因引起的越级跳闸的问题。保护软件模块化，能根据现场要求灵活配置所需的保护和测控模块，实现相应的保护和测控功能。双重化的保护配置，提高了保护的可靠性，大大减小了由于保护装置故障导致

5、的保护拒动的可能性。 就地安装矿用智能保护器实现模拟量、开入量的数字化，通过光纤上送至保护装置，取消了传统系统的二次电缆，解决了二次电缆容易受到电磁干扰的问题，大大提高了系统的安全可靠性，且光纤价格低廉，重量轻，施工方便，系统总费用低，节约了用户投资。四、项目目标、研究内容和关键技术消除煤矿供电系统越级跳闸事故，达到煤矿供电系统可以安全、稳定运行，矿井生产可以有序进行的目的。试验内容：1、防越级跳闸试验；2、漏电保护试验；技术关键：1、对井下高压防爆高开按光纤保护要求进行改造，增加专用光纤熔接腔，并在改造后重新进行防爆性能鉴定；2、基于嵌入式实时操作系统，高可靠性和良好实时性的保护软件系统（含

6、适用于煤矿井下动力电缆的光纤纵差保护软件）。3、基于超大规模FPGA和多DSP内核并行处理技术，实现全系统保护和测控功能的保护主机。4、高电磁兼容性能，能在电磁干扰严重的井下高开柜内安全、稳定工作的矿用智能保护器。5、基于高速点对点光纤数字通信网络技术，满足防爆要求的低功耗矿用隔爆型光传输接口。6、实现了基于“海量”存储技术的全系统故障录波功能。7、高精度同步采样技术。技术经济指标：防越级跳闸装置的使用保障了新元矿供电系统的安全可靠性，减少了因短路、小电流漏电导致的大面积停电、停风，为新元矿生产规模的扩展提供了一个很好的保障。五、技术路线方案、课题分解系统由过程层、间隔层、站控层3 个层次构成

7、。过程层与一次设备紧密相连，完成数据采集及执行操作、数据传递；间隔层实现变电站内设备的保护与控制，并实现相关的控制闭锁和间隔级信息的人机交互功能；站控层完成对站内间隔层设备、一次设备的控制及与远方控制中心、工程师站及人机界面通信的功能。系统结构图如图1:高速光纤网络将采样的数据上送至位于地面变电站的集中式保护主机，基于全站数据共享的保护主机按如下原则配置保护和自动装置, 保护配置示意图如图2： 1、在个变电所之间的联络线配置双侧线路差动保护；在各变电所母线配置母线差动保护；在负荷线路配置过流速断保护，由于以上速动保护完全覆盖了整个配电系统且均有明确的动作区，配电系统任一处故障时保护均能按最小停

8、电原则立即动作，因此解决了越级跳闸问题。 2、在各条线路配置基本的线路保护：方向过流保护，低压保护、过压保护，过负荷告警，PT断线告警，CT断线告警，电缆绝缘监视等。3、配置基于全系统零序电流的漏电保护，杜绝由于判断错误导致的越级跳闸。4、矿用智能保护器具有就地保护功能，当矿用智能保护器和保护主机的通讯完全中断时能提供完整的就地保护。5、基于全站的，每周波256点的故障录波，提供相对传统微机保护更全面的故障信息，能进行更加全面的故障分析。六、经费的预算1、预算材料或设备名称规格及型号单位数量单价（万元）金额（万元）生产厂家备注远动主机DMP5108台144 南京磐能保护主机DMP5150台22

9、020 南京磐能可带78路合并单元-线路DMP5211台313 南京磐能矿用智能保护器DMP5102B台31.13.3 南京磐能前置主机HP780台10.80.8美国惠普调度主机HP780台20.81.6美国惠普硬件防火墙ASA5505-K8台111美国思科MOXA卡CP118U台10.50.5台湾MOXA网络交换机KDS-16C台20.51 南京恒达奥克液晶显示器22寸液晶台30.20.6美国惠普激光打印机HP5200LX台10.950.95美国惠普监控软件SE-900套133南京磐能不间断电源（2KVA）STK-C2KS套20.51深圳山特光纤收发器台20.150.3南京百锐设计安装调试费

10、项122南京磐能合计43.05七、年度进度和目标2011年第四季度完成智能配电系统国内外研究状况全面综述报告、到阳煤集团二矿进行详细的调研，充分了解煤矿供电系统的要求、特点以及负荷分类及其特性，并完成详细的调研报告、给出分布式电源的配置与控制技术方案、反越级跳闸的短路电流限制技术方案、本安型谐波、无功、电压波动与闪变综合补偿方案与电缆单相接地损伤选线识别技术方案。2012年第一季度完成方案的理论分析与仿真研究、研制对应方案的物理模拟样机及其控制系统，进行验证。2012年6月开始进行现场安装防越级跳闸保护装置。2012年7月底完成开发对应方案的工业装置及其控制系统，进行现场调试与运行。2012年

11、12月底完成总结与成果鉴定，给出高可靠性煤矿智能供电系统方案与配置并推广应用。八、预期成果(包括经济效益);1.直接经济效益按平均生产原煤按6000吨计算，则原来停一次电需2小时送电周期，影响产量750吨，而按现在停一次电只需5分钟之内完成，影响产量只有几十吨，可为企业挽回经济损失37.5万元（每吨按500元计算）。按历年停电次数统计，平均每年因故障停电8次，则每年可为企业减少300万元的经济损失。在减人提效方面，安装该系统的配电点可以实现远程控制，可以减少12个岗位维护人员，每工按100元计算，一年可以节约工资费用43.8万元。此外，该系统应用之后，可以有效的杜绝越级事故的发生，及造成的设备

12、损失，减少设备及配件的投入，每年可以节省80万元的成本投入。以上有价可计算的经济效益每年约423.8万元。 2.间接经济效益该系统除了保护功能外还实现了全系统故障录波功能。而且基于全站数据共享和强大的保护主机，数据深度加工和挖掘空间大，为实现电网电能质量监视，谐波分析等功能提供了条件，从而减少购买这些昂贵的专用设备，可以产生巨大的附加经济效益。 3.社会效益 1）停电会造成局扇无计划停风。2小时的停电停风会造成瓦斯大量集聚，恢复送电后需要1小时左右排放瓦斯，给安全造成重大隐患，而5分钟的停电不会形成瓦斯集聚，可以迅速恢复生产。 2）发生紧急情况（如瓦斯超限、火灾等）可以在地面操作快速停电，防止事故扩大。 3）安装该系统的配电室可以实现无人值守，解决了岗位人员紧张的局面。九、项目负责人的技术水平和组织管理能力介绍磐能电气控制系统有限公司，主营业务是电力系统自动化、工业控制自动化等，主要产品有：变电站微机保护测控装置、高压线路保护、母线保护、主变保护装置、发电厂微机保护、网控系统、电网调度自动化系统、电力综合监控系统、配网自动化系统、电能质量检测和直流电源系统等，重点经营低压智能配电自动化系统、智能数字化电力仪表、视频监控和工业控