摘要:随着煤矿开采的逐步深入,高功率用电设备的投入增多,煤矿供电结构越来越复杂,供电安全问题越来越突出。
为实现电网故障早期的诊断预测,缩短故障处理时间,减少供电事故的发生,在煤矿井下安装智能电力监控及故障诊断系统。
该系统可实现基于相敏保护特性的短路故障诊断和故障选线,可实现基于G()(SE 快速报文通信机制的防越级跳闸功能。
关键词：电力监控；故障诊断；越级跳闸；故障选线；相敏保护目前，由于高功率用电设备的投入，在用电高峰 阶段，井下非线性大功率负荷的投入使用，造成功率 因素下降、电压波动、谐波产生等问题，还造成大量 的无功功率在电网用电设备间切换，严重影响了电 网的供电安全。
现有煤矿企业采用人工查找问题并 维修的方式，大大影响了煤矿的安全生产，易造成重 大安全事故的发生。
随着开采的逐步深入，煤矿井 下电网结构越来越复杂，由于煤矿井下电网的独特 结构，层级之间距离较短，每层的分支较多，当发生 短路故障时如何快速确定故障位置并及时切断故障 线路，避免故障扩大化是保障煤矿供电安全的重点 也是难点［１－２］。
为实现电网故障早期的诊断预测，缩短故障处 理时间，减少供电事故的发生［３－４］，安 装 了 煤 矿 井 下智能电力监控及故障诊断系统，对系统的电力参数 监测功能、分合闸控制功能、防越级跳闸功能、短路 故障诊断功能和单相接地故障诊断功能进行了实际 试验测试。
１ 系统概述煤矿井下智能电力监控及故障诊断系统对煤矿 井下供电网络及供电设备进行实时在线监测，能实 现远程分合闸控制，实现用电设备的集中管理，对监 测各分支电网数据和故障录波数据进行实时分析， 对电网存在的故障隐患及时发现，并发出预警且提 出处理建议。
系统能够通过智能控制技术，对短路、 漏电等故障及时进行诊断并实现精准选线，然后采 取自动跳闸措施实现故障支路切断，并通过防越级 跳闸机制避免越级跳闸造成大面积停电事故发生， 从而可避免火灾爆炸等安全事故发生。
煤矿井下智能电力监控及故障诊断系统由电力 监控分站、综合保护器、隔离器、摄像头和监测传感 器等设备组成。
系统通过交换机构建井下以太光纤 环网，交换机采用 基 于ＩＰ 广 播 组 的 ＶＬＡＮ 组 网 技 术设计，其他设备通过网线或光纤接入交换机形成 煤 矿 井 下 智 能 电 网 通 信 网 络。
软 件 平 台 基 于 Ｗｉｎｄｏｗｓ操作系统，硬件以 工 控 机 或 高 档 ＰＣ 机 为 主，软件设计中采用 ＭＨ－ＳＣＡＤＡ 组态系 统 开 发 平 台编写，为用户提供可靠、安全、易于操作的监控系 统平台［６］。
电力监控分站实现电网的故障智能识别 和选线，并将数据通过环网上传给电网监控软件平 台，实现电网故障的监控与预警。
综合保护器安装 在高爆开关等电力设备内，用于测量电压、电流、有 功、无功、谐波等电能参数，可测量电网故障特征参 数，并将参数发送给电力监控分站。
综合保护器之 间采 用 ＧＯＯＳＥ 通 信 技 术，实 现 防 越 级 跳 闸 功 能。
摄像头实现高爆开关等设备状态的可视化在线监 测。
绝缘监测传感器采用消噪处理算法提取电缆中 的特征信号，实现电缆的绝缘在线监测。
温度监测 终端可实时监测三相电缆各出线头和进线头的温 度、监测高压触点温度、监测变压器绕组温度等。
闭锁命令后，甲 烷、烟雾等传感器实现变电所环境监测。
２ 系统故障诊断原理 １）防越 级 跳 闸 原 理。
系 统 采 用 ＧＯＯＳＥ 命 令 实现防越 级 跳 闸 功 能，ＧＯＯＳＥ 是 一 种 快 速 报 文 通 信方法，在开关检测正常时，保护器以 Ｔ０ 时间长度 发送握手信 息，当发生短路跳闸故障时，保 护 器 以 Ｔ１ 时间长度发送２次闭锁信息，然后再以 Ｔ２ 时间 长度发送２次 闭 锁 信 息，保 护 器 再 恢 复 Ｔ０ 时 间 长 度发送握手信息［７］。
ＧＯＯＳＥ 命令信息发送时序如图１所示。
图１ ＧＯＯＳＥ命令信息发送时序 防越级跳闸原理如图２所示，工作面配电点某 开关检测到线路发生短路故障，当故障电流达到该 开关保护器定值时，保护器启动跳闸保护动作，同时 向上级的采区变电所、中央变电所和地面变电所的 保护器发送 ＧＯＯＳＥ 闭 锁 命 令，各 级 保 护 器 再 收 到实现跳闸功能闭锁，闭锁有一定的时间 限制，当达到闭锁时间后，即解除闭锁状态恢复正常 保护功能.
