探讨煤矿井下低压供电系统的漏电保护措施

Shui Li Shui Dian关于电网调度自动化系统的研究

王　旭　石　杰

国网冀北电力有限公司廊坊供电公司　河北　廊坊　065000

【摘　要】　电网调度自动化系统在实际的运行过程中，由于自身存在一些问题，导致自动化系统出现故障，网络中断以及数据采集通道中断等，就严重影响了调度人员的正常指挥，甚至整个电网的安全运行，造成严重的经济损失。本文对电网调度自动化系统进行了分析。

【关键词】　电网调度；自动化系统；问题研究一、电网调度自动化系统的功能

随着我国工业的快速发展，电力工业的用电量也日益增加，电网调度自动化系统输配电中的作用也越来越明显，尤其是在电网调度领域中的作用更是不可忽视。由于其具有良好的可靠性，为电网安全、优质、经济运行提供了重要的技术手段和方法，本系统的应用已成为电力系统发展的趋势。对于一套成熟的电网调度自动化系统，我们在评价其优越与否时，主要就是依据它是否采用了先进成熟的主流的技术和平台、是否遵循国际标准国家、标准行业标准；是否具备良好的可管理性、可扩充性，是否具备开放性、安全性、灵活性、稳定性、可靠性。首先，在网络传输层，既要保证数据网络的安全，又要向外传输必要的数据，调度生产管理系统与企业办公自动化系统内部之间的有效安全隔离，调度控制系统与调度生产系统之间的信息传输只能采用单向传输的方式。隔离措施有防火墙、采取专用网关、网段选择器等方式。其次，在专用网络的广域网上的调度数据和局域网上的调度数据，要根据不同的业务系统，采取不同的安全机制的网络安全访问控制技术，身份认证技术、加密通信技术、备份和恢复技术。在调度自动化系统应用层面，为采用安全的操作系统、保证数据网络的安全，应用系统对关键的软硬件设备进行冗余备份，同时对重要数据进行热、冷备份等措施，防止其受到病毒的破坏。

二、 电网调度自动化系统的构建

1、电网调度自动化系统传统功能的构建

SCADA系统在电力系统中应用最为广泛，技术也最为成熟，它对提高电网运行的可靠性，提高调度的效率和水平等方面有着不可替代的作用。SCADA系统传统的应用功能主要为SCADA中的数据采集和处理；事故追忆PDR；事件顺序记录SOE；事件及报警处理；数据库管理；报表管理；趋势记录；网络拓扑着色；人机界面；打印输出等功能。在原有调度自动化系统的基础上增加了短信平台报警功能，发送的事项类型、人员以及发送时间等，均可进行灵活的设置。不同类型的报警信息可以区分发给不同的负责人，这大大改善了电网SCADA系统，使得分区负责人能够及时了解电网的运行情况，可以根据信息内容进行指挥布置工作，可以及时消除隐患，使得调度自动化系统运行稳定。

调度自动化系统还增加了语音报警平台，系统报警语音信息可以由软件自动生成（不需预先录播）并根据系统需要自动报出。系统采用自动语音合成技术，报警文字信息自动发送到语音报警服务器上，由语音报警服务器处理成为语音文件流并发送至指定的调度员工作站上，将报警文字信息以语音方式播放出来。事故跳闸等高等级报警信息应能立即优先播放，语音的处理与播放不应影响正常的系统运行性能。

2、电网调度自动化系统新功能的构建

在原有系统功能的基础上主要增加电网分析功能，该功能是建立在SCADA基础之上的重要的电网应用软件，旧的调度自动化系统不具备电网分析功能，电网分析功能主要包括状态估计、调度员潮流、负荷预报、静态安全分析、自动电压控制和调度员仿真等，它可为电网的稳定经济运行提供智能分析决策和经济有效的控制手段。具体功能表现于以下几方面：增强对整个电网运行状态的监视功能；分析电网安全性；提供策略消除或降低电网中存在的不安全因素。整体而言，本电网调度自动化系统采用双网、双服务器主备冗余设计。采用开放分布式体系结构。系统支持IEC61970系列的公用信息模型（CIM）和组件接口规范（CIS），具备了电网模型封装后的XML方式导入及导出能力。系统采用分层构件化设计，参照CORBA规范提供了开放的分布式运行和开发环境，做到了功能和应用的分布。系统分为三层：

第一层为远端的RTU，即各种遥测、遥信、遥调装置。

第二层为变电站通信对象服务一体化平台。主要完成实时数据的采集、判断和处理，将处理结果由通信网络发送至监控中心。

第三层是安全监测和预警系统，系统采用单机、单网的局域网络环境，负责进行综合分析、判断，提取事故特征，分析事故原因，并打印记录，以备查询。系统采用大屏幕显示屏主要完成故障显示，可声光报警，使巡视和检修人员能够非常明显的看到事故发生地点及类型。

三、调度自动化系统的特点及发展方向

针对我国电网调度自动化所存在的问题，我国的电力系统调度自动化部门一直都进行着积极的探索，试图寻找一个更为有效地管理监控方式来有效的实现电力系统调度自动化的监控，从20世纪90年代开始，随着第三代开放分布式的电网调度自动化系统在整个系统中的应用，实现了电网调度自动化上真正的开放性。

调度自动化系统的一大重要任务是：保证电能质量，保持频率、电压、波形合格。这就必须时刻保持发电和用电的顺势平衡，由于电能不易大量贮存，而用户的用电是随机的，是时刻保持供需平衡，就要求调度必须提前预计社会用电需求，并依次进行事前的电力电量平衡，编制不同时段的调度计划和同意安排电力设施的检修和备

用。在实际运行过程中调度一方面要依靠先进的调度自动化通信系统，密切监视发电厂、变电站的运行工况和电网安全水平，迅速处理时刻变化的大量运行信息，正确下达调度指令；另一方面要实时调整发电出力以跟踪负荷变化，满足用电需求。

当前电力系统自动化软件已经发展到。电力系统需求和应用模式也有了很大转变，其发展方向集中体现在以下几个方面。

1、自动化系统的规模日益增大

自动化系统无论接入的信息量、接入的范围、接入的信息种类都比以往大大增加。自动化系统尤其是实时生产管理方面（SCADA/DMS/TMR等）对系统软件提出了更高的要求，尤其是系统的开放性、稳定性、可靠性以及系统的高可用性等方面。系统在规模扩大的情况下，系统的稳定性、可靠性、实时指标等要求并不能降低。

2、自动化系统应用的复杂度日益提高

随着电力自动化系统产品实用化的推进，生产监控、调度、指挥、管理类的自动化应用需求日益实用化、也日益复杂。

3、调度自动化系统的安全防护

1）制定调度自动化系统安全防护策略的重要性

近年来调度自动化系统的内涵有了较快的延伸，由原来单一的EMS系统扩展为EMS、DMS、TMS、厂站自动化、水调自动化、雷电监视、故障录波远传、功角遥测、电力市场技术支持系统和调度生产管理系统等。数据网络是支持调度自动化系统的重要技术平台，一般要求数据网络安全可靠，实时性要求在秒级或数秒级，其中发电报价系统、市场信息发布等电力市场信息系统由于需要与公网连接，因而还要求做加密及隔离处理。

建立调度自动化系统的安全防护体系，首先要制定安全防护策略。应用系统的安全策略位于安全防范的最高一级，是决定系统的安全要素。从大的方面讲，安全策略决定了一个系统要达到的安全级别及可以付出的代价；从小的方面讲，安全策略的具体规则用于说明哪些行为是允许的，哪些行为是禁止的。

2）信息系统的安全分层理论

一个信息系统的安全主要包含五个层面，即物理安全、网络安全、系统安全、应用安全、人员管理。调度自动化系统的安全防护体系应包含上述五个层面的所有内容。物理安全主要包含主机硬件和物理线路的安全问题，如自然灾害、硬件故障、盗用、偷窃等，由于此类隐患而导致重要数据、口令及帐号丢失，称为物理安全。网络安全是指网络层面的安全。由于联网计算机能被网上任何一台主机攻击，而网络安全措施不到位导致的安全问题。系统安全是指主机操作系统层面的安全。包括系统存取授权设置、帐号口令设置、安全管理设置等安全问题，如未授权存取、越权使用、泄密、用户拒绝系统管理、损害系统的完整性等。应用安全是指主机系统上应用软件层面的安全。

4、提高电网的经济运行管理

调度自动化主站也将随着技术的进步得到进一步提升，目前主要是采用先进的IEC61970标准，给系统带来新的变化，并且使得系统可以是不同厂商开发的EMS系统与有关电力系统运行的其他系统之间的集成。IEC61970使EMS的应用软件组件化和开放化，能即插即用和互联互通，使系统集成和信息共享更加容易。对电力系统中的三个最主要的涉众一最终用户、开发商和行业管理者一都具有重要的意义。这种变化使得系统的开发和应用得到了极大的自由空间，和以往相比可以更加开放地融合其他商家的产品。使得接口和模型更加通用，为系统智能化提供了大量可互通的模型结构。

未来的调度自动化系统将是一个庞大的智能化系统，系统将包括基于三维的GIs地理信息子系统，高级智能配网子系统，高级智能输电运行子系统，以及智能机器人巡视子系统等。

四、结束语

配电自动化系统具有实时性好，自动化水平高等特点，能提高供电可靠性和电能质量，改善对用户的服务，具有显著的经济优越性和良好的社会结合效益，配电自动化的建设是一项系统工程，所以要在按照城网建设规划的前提下，因地制宜，积极采用，合理选用，推广应用配电自动化。

参考文献：

[1]厉吉丈，李红梅，等.配电系统自动化实施过程中的几点建议[J].电网技术，2009：70～72.[2]程浩忠，廖培鸿.用线性规划法求解配电系统无功优化配置[J].水电能源科学，1987，（04）[3]魏豫州.04配电系统状态估计[J].电力情报，1995，（04）

探讨煤矿井下低压供电系统的漏电保护措施

王　云

河北中煤四处矿山工程有限公司　054000

【摘　要】　本文分析了煤矿井下低压供电系统发生漏电的危害，漏电保护的基本要求以及煤矿井下低压供电系统的漏电保护分类，最后提出了低压供电系统的漏电保护技术的发展方向。【关键词】　煤矿；低压供电系统；漏电；保护一、引言

漏电保护作为煤矿井下供电系统的重要保护之一，煤矿井下低压系统为中性点不接地系统，而中性点不接地系统中所出现的大多数故障都属于单相漏电故障，尽管对系统的对称运行不会造成破坏，但是要不能及时的处理就会发展为两相短路，尤其是煤矿井下有瓦斯爆炸和人身安全等多方面因素，所以有更大的危害性。漏电保护的目的是通过切断电源的操作来防止人身触电伤亡、避免漏电电流引爆瓦斯煤尘，确保矿井生产和人身安全。漏电保护可以在设备或线路漏电时，通过保护装置的检测机构获得异常信号，经中间机构转换和传递，然后促使执行机构动作，自动切断电源而起到保护作用。总之，采用完善的漏电保护方案是确保煤矿井下供电系统安全的重要措施。

二、煤矿井下低压供电系统发生漏电的危害1、引起瓦斯和煤尘爆炸

目前，我国大部分煤矿都存在着瓦斯和煤尘爆炸的危险，一旦井下空气中的瓦斯或煤尘达到爆炸浓度且存在能量达到0.28MJ的点火源时，便会发生瓦斯或煤尘爆炸。如果电网发生单线接地或设备发生单相碰壳，那么在接地点就会产生电火花，如果此刻的电火花有足够的能量，点燃瓦斯或煤尘就是可能的。

2、引起人身触电事故

如果电气设备因出现因绝缘损坏而使外壳带电的情况，工作人员去接触外壳就必然会导致人身触电事故发生。这时入地电流的一部分要从人体流过，造成人员伤亡。而工作人员触及刺破橡套电缆外护套而暴露在空气中的芯线则是一种更为严重的人身触电，此时入地电流大部分流经人体，因此给人员带来更大的危害性。

3、烧损电气设备，从而引起短路

漏电情况如果长期存在，尤其是两相的过渡电阻因接地而产生的漏电电流，在通过设备绝缘损坏处时会散发出大量的热，进一步损坏绝缘，还会使可燃性材料着火燃烧。长期存在的漏电电流及电火花使漏电处的绝缘加快损坏，破坏相间绝缘而造成短路，形成更大的故障，对矿井安全造成严重威胁。

4、给生产带来严重影响

处理漏电故障需要很长一段时间，发现漏电系统有漏电的情况，就要立即停电处理，否则将给生产带来严重影响，也会降低煤炭企业的经济效益。同时，停电使局部通风机停转，通风恶化，形成了瓦斯积聚，又威胁到矿井的安全。

三、漏电保护的基本要求

作为继电保护范畴的漏电保护，与其他的保护装置是一样的，都要满足安全性、可靠性、选择性的要求。1、安全性指的是漏电保护从最严重的人身触电事故发生到电源被切除的时间乘以流过人体的电流应小于30MA.S；对于单相接地以及其它漏电故障，应保证在切断电源或发生间歇性漏电时，接地点的漏电火花能量小于0.28MJ。

2、可靠性指的是漏电保护装置自身就具有一定的可靠性，对于保护单元内发生漏电故障时，不能拒动；而当保护单元外发生任何故障时，不能误动。

3、选择性指的是漏电保护装置只切除供电单元中漏电部分的电源，而将非漏电部分的电源保留下来。无论是采取放射式供电还是干线式供电，都能尽可能减少故障时的停电范围。

四、煤矿井下低压供电系统的漏电保护分类

井下低压漏电保护装置大致可以分为：漏电闭锁保护、非选择性漏电保护、选择性漏电保护和强制分路接地保护装置等。

漏电闭锁用于低压网络，可以监视合闸前电动机及供电电缆的绝缘水平，当绝缘值降到规定值以下或发生漏

电时，漏电闭锁保护装置动作将控制开关或磁力启动器闭锁，使之不能送电。

漏电闭锁一般只对断电状态下的供电线路进行监视，当主回路带电工作时，它便退出工作。漏电闭锁保护能使故障的供电回路不用投入工作，减少了火花外露的机会，同时还可与自动重合闸装置配合组成选择性漏电保护系统，为寻找故障带来方便。

强制分路接地保护是将发生漏电或人体触电那一相人为地使其直接接地，形成分路，这样就能从根本上减少故障点的电流，从而达到安全的目的。但是要注意，只能用强制分路接地保护装置来保护一相接地，不能在两个相同的时间内接地情况下开展工作，因此，可以设置闭锁电路来防止出现这种情况。

非选择性检漏继电器能对电网的绝缘水平进行连续监视，当电网绝缘降低到某一最小允许值时，那么继电器动作就会使低压电源总开关跳闸；当电网发生人身触电或一相接地故障时，继电器动作，切断电源。

总之，在生产不断发展的情况下，采煤工作面的日产量在逐渐提高，如果该煤矿所使用的是无选择性的漏电保护装置，有一处漏电就会导致总自动馈电开关跳闸，整个电网会处于停电的状态，这一情况下既给生产带来影响，也很难处理好漏电故障。如果因此引起了掘进工作面停电问题，随之也可能还会导致瓦斯积聚，带来瓦斯爆炸的危险。所以，矿井低压电网的漏电保护装置应具有选择性，也就是只将出现漏电故障的部分切除，非故障部分还要继续运行，对供电安全性的提高有重要意义。

五、低压供电系统的漏电保护技术发展方向

目前，煤矿井下低压供电系统的漏电保护技术不能使低压漏电问题得到很好的解决，由于频繁误动和拒动等多种原因的存在，给煤矿井下正常的安全生产带来了一定的隐患。基于这一点，今后的低压漏电保护就逐渐向运用计算机技术，算法现金、高速、合理采用集中控制模式的方向转变，起到了漏电保护的功能，并且动作灵敏、准确。

1、采用集中控制模式：它能将各支路开关的零序电流信号都集中到一个装置内，在改变装置的同时可以对各支路开关和总开关进行控制，此种模式的重点在于分析比较各支路的漏电程度，明显降低了误判几率，从而实现了分散性漏电保护。

2、采用“零序电压修正法”对漏电电阻仔细检测，再采用“零序电压法”采集漏电电阻参数。与此同时，还要自动修正系统电容和系统电压，加快反应速度，提高漏电电阻的测量精度。

3、对分散性漏电保护问题可以采用“漏电电流大者优先”的方式来解决。4、采用多种算法智能选择和转换决策漏电支路。六、结束语

综上所述，我国煤矿井下漏电保护方式多是单一化的，加上制造厂家所制造的产品本身就存在明显的差异。因此，已有的漏电保护系统无法满足继电保护装置特性的基本要求。我们在研究煤矿井下低压供电系统的漏电保护方式时，要结合着现场的供电系统实际情况，对漏电保护原理进行分析，提高保护装置的可靠性和准确度。总之，将多种保护方式进行优化组合，寻求一种综合性的漏电保护方案是当前解决煤矿井下低压供电系统漏电问题的关键。

参考文献：

[1]张铁、陈奎、李斌《浅析煤矿井下电网漏电保护》[J]，《徽电子信息职业技术学院学报》2010年05期第120页.

[2]史丽萍《对煤矿井下低压供电系统保护技术的分析》[J]，《电工技术》2013年04期第61页.