[发明专利]一种矿井电力监控系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于矿井井下供电技术领域，具体涉及一种矿井电力监控系统及方法。

背景技术

随着煤矿井下机械化、自动化水平的不断提高，对供电安全的依赖性越来越强，井下供电配电设备的故障往往给井下生产带来严重的安全隐患，因此，迫切需要提高电网运行的合理性和煤矿供电系统的可靠性。然而，由于煤矿井下供电网络建设标准以及环境条件的限制，诸多先进成熟的技术还无法应用于煤矿井下，另外煤矿井下因供电线路短、无功不足、负载冲击、设备移动频繁、电缆容量选择偏大等多种因素导致煤矿井下继电保护经常失去选择性，井下电网质量与安全一直是困扰煤矿生产的难题。并且，煤矿在供电管理方面大多采用传统的三班人员值班看守，自动化和信息化程度不高且效率低，容易引发人为操作错误。所以，迫切需要对井下供电系统建立相对独立的集控系统，实现与其关联系统的协同控制，提高煤矿供电的安全性和可靠性，提升供电管理部门的工作效率和信息化程度。

按照国家继电保护和安全自动装置技术规程规定，35KV及以上的中性点没有直接接地电网中的线路保护，需要设置电流速断保护、限时电流速断保护、定时限过流保护。但电流速断保护不能使全程线路都得到保护，一般情况下能保护电源侧线路的15～70％；限时电流速断保护的整定电流是依据下级开关的下接线路末端三相短路达到最大电流整定，换言之，限时电流速断保护可将其范围延伸到下级开关电流速断保护范围，与本级开关限时电流速断有0.5s的延时；定时限过流保护的整定电流是依据躲开线路中的最大负荷电流来整定，时限整定根据阶梯式时限整定的原则，在相邻元件最大动作时限上加△t＝0.5s的时限阶段。根据三个保护装置的不同特点相互配合，在电网最末端开关采用0时限过流保护，电流按躲开电动机起动最大电流整定，在电网倒数第二级开关采用0.5s过流保护加电流速断保护，在电网倒数第三级开关采用1.0s过流保护加电流速断保护，再加限时电流速断保护，向上采用三段电流保护，构成阶段式电流保护(三段电流保护)如图1所示，当全网任何地点发生短路时，在不发生断路器拒动的情况下都可以保证在0.5s内切除故障。

在地面供电系统中广泛使用的三段式电流保护具有良好的保护效果，但是由于煤矿井下复杂的地质条件，巷道狭窄且空气潮湿，电气设备容易引发过流发热，设备移动中拖拽供电线路等原因，容易引起线路短路。由于煤矿井下电缆容量选择往往偏大，且井下供电距离短，电缆多采用电阻很小的铜电缆，按电流整定无法满足保护的选择性。当线路发生短路时，短路电流可达数千安甚至上万安，都能满足短路点以上各级开关的电流速断保护的跳闸条件，各级开关电流速断跳闸程序都能够开启，当上级开关的跳闸灵敏度优于下级开关的跳闸灵敏度时，上级优先动作，产生越级跳闸。越级跳闸造成井下大面积停电，不仅严重影响生产，而且很容易诱发停电停风事故，严重影响煤炭井下人员、生产安全。

发明内容

针对上述现有技术存在的不足，本发明提供一种矿井电力监控系统及方法。

本发明的技术方案：

一种矿井电力监控系统，包括：

多个电力分控中心、核心交换机和监控中心站；

所述多个电力分控中心分别设置于各变电所中，电力分控中心包括：电力监控站、本安摄像仪、本安型红外线传感器、烟雾传感器、温度传感器、语音报警装置、声光报警器、信号显示牌、门禁开关检测装置、开关设备和环网交换机。

所述本安摄像仪连接环网交换机，信号显示牌、语音报警装置、门禁开关检测装置和本安型红外线传感器和开关设备分别连接电力监控站，烟雾传感器和温度传感器分别通过总线连接电力监控站；电力监控站连接环网交换机。

所述监控中心站包括与核心交换机相连接的服务器、工程师工作站和超级操作员平台。

所述核心交换机和各环网交换机通过工业环网连接。

所述开关设备包括：设置于井下变电所总开关内的矿用智能综合保护器、与变电所内各防爆分开关相连的短路电流采集模块和设置于变电所每段母线上的闭锁控制器，所述闭锁控制器连接监控中心站，并通过闭锁线分别连接短路电流采集模块和矿用智能综合保护器，各级变电所的闭锁控制器相互连接，矿用智能综合保护器连接上一级变电所分开关。

所述短路电流采集模块，用于检测分开关的短路电流信号，并通过闭锁线发送给该短路电流采集模块所在母线的闭锁控制器。

所述闭锁控制器，用于接收到短路电流信号，向本级变电所总开关内的矿用智能综合保护器发送短路闭锁信号。