基于epon网络新型煤矿供电防越级跳闸系统的应用

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1、基于EPON网络新型煤矿供电防越级跳闸系统的应用【摘要】基于EPON（EthernetPassiveOpticalNetwork以太网无源光网络）技术，构建全矿井供电信息传输高速无源光网络，实现供电信息的共享和互操作，解决困惑煤矿行业多年的供电越级跳闸难题。【关键词】EPON;越级跳闸；逐级闭锁随着煤矿井下供电容量的不断增大、电网电压的不断升高以及供电距离的不断加长，人们对矿井供电系统的可靠性，安全性和连续性的要求越来越高。目前，在煤矿6kV供电系统中，从地面变电所到井下中央变电所，以及各工作面采区变电所之间，大多采用纵向、多

2、层级、短距离垂直供电模式。该供电模式线路距离短、电缆截面积大、每段电缆阻抗小，加之井下工作环境恶劣、负荷波动大、工况不稳定、瓦斯煤尘积聚、滴水冒顶等事故会使电气设备绝缘强度逐渐降低，同时由于操作人员维护不当或操作错误、输电线路的导线断裂等原因，经常会发生一处短路，上游多级开关同时跳闸，进而引发井下大面积停电的事故，严重时可能造成淹井或瓦斯积聚，严重影响安全生产。分析越级跳闸产生的原因，归根结底是由于井下电气设备的高压保护装置数据封闭，形成供电”信息孤岛”，在下级支路发生短路故障时，末端的短路电流和始端的短路电流在大小上相差无几

3、，各级高压开关同时速断跳间，造成越级跳闸，甚至越过多级跳闸。根据以上问题的分析，本文采用基于EPON（无源光网络）架构的智能防越级跳闸监控系统，很好地满足了供电保护的速动性和选择性，彻底解决了井下供电越级跳闸难题。1.系统组成及工作原理1.1系统组成该系统由EPON（无源光网络）、矿用防越级跳闸微机保护装置、防越级跳闸监控分站组成，分层分布式安装，采用“逐级闭锁”、“快速动态调整跳闸延时”的方法实现信息共享和选择性保护跳闸，避免越级跳闸问题的发生，网络结构如图1所示：1网络结构1.1.1EPON（无源光网络）主要由光线路终端（

4、OLT）、包含无源光器件的光分配网（ODN）、用户端的光网络单元（ONU）组成，每个ODN最多连接6台高爆开关，光分配网中不含有任何有源电子器件及电子电源，真正迗到“本质安全”。1.1.2矿用防越级跳闸微机保护装置防越级跳闸微机保护装置作为EPON的网络终端（ONU），其原理结构如图2所示，除了具有常规的模拟量、开关量的输入、输出接口外，其采用FPGA技术的光纤接口单元可通过EPON快速接收或下发保护事件信息（GOOSE信息），及时闭锁本机或上级微机保护装置的速断跳闸出口，由下级保护装置跳阐切除故障，其工作原理是：电流采集模块

5、采集到短路信号后，判断下级是否有速断保护信息输入，若无，速断保护功能启动出口；若有，则速断保护功能被闭锁，防止系统越级跳间问题的发生。防越级跳闸微机保护装置采用32位CPU,14位A/D信号处理芯片，以完成电流、电压以及开关量信号的采集和处理功能，当线路发生短路故障时，信号处理模块产生速断保护事件信号，同时将事件信号通过EPON网络快速送迗上级保护装置。2矿用微机保护装置原理框1.1.3防越级跳闸监控分站井下变电所多采用单母线分列运行方式，且母线上接一个进线总开关和多个出线分开关，为防止任一出线回路的短路故障引起进线总开关跳闸

6、以及实现变电所供电信息实时监控（遥测、遥信、遥脉、遥控、遥调），每个变电所设置隔爆兼本安型防越级跳闸监控分站一台，分站内安装有光线路终端（OLT）、管理单元（集防越级跳闸逻辑判别和通讯管理于一体），实现各条馈线的防越级跳闸逻辑判别，根据故障点，快速闭锁相应级别的保护开关，防止越级跳闸事故的发生。1.2防越级跳闸原理3所示，当井下采区变电所6kVI段母线上的出线205发生短路故障时，仅靠电流定值根本无法满足选择性的要求，包括出现在内的所有级联线路（205,201，104,101，6131#）的保护装置均流过短路电流，启动速断保护

7、，每级保护装置启动速断保护同时向上一级发出保护事件闭锁信号（GOOSE）,同时检测下级是否有保护事件闭锁信号发出，闭锁信号传递时间&K;3ms，如果检测到下级的保护事件闭锁信号，则闭锁本装置速断保护出口（闭锁时间一般为140ms,作为其下级开关的后备保护），否则经过15ms延时后跳闸，这样各级馈线保护装置无需考虑选择性，只需保证灵敏度即可以防止越级跳闸事故的发生。如果光纤链路出现故障，保护事件闭锁信号不能及时可靠传输，此时本级保护装置经15ms延时跳闸，不会导致事故扩大。另外，保护装置在失电后仍可以正常工作2个小时，此时可以查

8、询故障信息，分析故障原因，实现故障快速定位。1.系统可靠性分析井下供电环境非常复杂，存在各种干扰，各级变电所之间的距离较长，因此，信号传输速度、抗干扰性能和有效传输距离等直接影响防越级跳闸系统的可靠性。(1)变电所与变电所之间、变电所防越级跳闸监控分站与分开关之间的信号传输都