山西XX集团蒲XX煤业有限公司井下防越级跳闸及电力监控技术方案

1、山西 XX集团蒲县 XX煤业有限公司井下防越级跳闸及电力监控系统项目西安西瑞控制技术股份有限公司二零二零年七月系统主要特点1、系统具有基于区域保护原理及数字电网技术的防越级跳闸智能逻辑，可以 有效地实现煤矿供电系统防越级跳闸。目前已取得国家电力系统自动化设备权威检 验机构出具的防越级跳闸检验报告。2、全系统采用 IEC 61850 通信协议，支持 GOOSE发布/ 订阅。并且具有国家权 威机构出具的通信协议测试检验报告。3 全系统电磁兼容性能满足：1）能承受 GB/T14598.14 中规定的严酷等级为级的静电放电试验2）能承受 GB/T14598.10 中规定的严酷等级为 A级的快速瞬变干扰

2、试验3）能承受 GB/T14598.18 中规定的严酷等级为级的浪涌抗扰度试验4）能承受 GB/T14598.13 中规定的严酷等级为级的高频电气（ 1MHz脉冲群） 干扰试验5）能承受 GB/T14598.9 中规定的严酷等级为级的辐射电磁场干扰试验 同时具有国家电力系统自动化设备权威检验机构出具的检验报告4、新建防越级跳闸系统与地面变电所微机保护出自同一平台、同一系统，大 大降低了施工难度。5、系统中高开综合保护装置内置基于参数识别原理（发明专利：200410025903.1）的漏电保护智能逻辑，完美准确解决了煤矿供电系统的漏电选线 问题。6、采用 RJ45 以太网接口，不需要更换穿墙端子

3、，简单可靠。7、具有丰富的煤矿供电系统升级改造工程实践经验，现场改造鉴定报告详见 附件。目录1. 概述 31.1. 设计目的 31.2. 设计标准 42. 工程概况 63. 改造方案 64. 改造达到的效果 125. 电力监控系统功能 126. 技术参数及指标 217. 设备清单 321. 概述近年来，政府、社会、企业都十分重视安全生产工作。煤矿作为高危行业，其 安全生产水平一直受到广泛关注。与煤矿瓦斯治理技术的不断提高相比，井下安全 供电技术已明显滞后，供电故障造成的瓦斯超限事故对矿井安全构成了严重威胁。 煤矿的供电安全，关系到正常生产和安全生产的进行。一旦出现井下、地面变电所 或配电室过流

4、、漏电、接地或者失电等事故，轻则造成生产中断，重则可能造成巨 大的的财产损失和人员伤亡事故。国家安全监管总局煤矿安全生产“十二五”规 划中“煤炭科技需求与现状”明确要求： “矿井高效自动化开采”， “中小煤矿 安全高效开采”，“煤矿信息化” 保障煤矿安全高效的生产。国家安全监管总局， 国家煤矿安监局关于加强煤矿机电运输安全管理工作的通知进一步指出： “应建 立煤矿安全生产综合监控系统，实现对矿井供电、提升、运输、排水、压风、通风、 采掘、瓦斯抽放等系统机电设备的远程监测监控，提高设备控制自动化、机电运输 安全管理信息化水平” 。 国家煤矿安监局印发的淮南矿业集团“煤矿电网重大灾 害的监控预警技

5、术”应用情况（摘要） 要求各煤矿企业学习借鉴淮南矿业集团的做 法，切实提高供电安全保障能力。按照用户要求， 为保证井下供电安全可靠运行， 结合后堡煤业供电系统的实际， 拟对后堡煤业井下变电所供电实施防越级跳闸及电力监控系统技术改造。通过改造 将对后堡煤业供电系统建立良好的基于区域保护原理的防越级跳闸技术体系；增强 间隔层继电保护的可靠性，提高综合自动化通信系统的稳定性，对供电异常及时快 速反应，快速故障分析和恢复供电，减少停电时间，防止误操作。按照矿井对供电 可靠性和供电安全性的要求，结合实际生产状况，参考国内外先进电力监控系统， 考虑系统近期先进性和远期适用性 , 做出本技术方案。1.1.

6、设计目的本方案重点在于采用先进继电保护技术、工业控制技术、通信技术、计算机技 术，智能防越级跳闸技术对后堡煤业矿井下两个变电站进行防越级跳闸及电力监控 系统改造。 通过改造，提高变电站高开综合保护的性能，尤其是可靠性；在防越级 跳闸方面实现突出的效果；电力监控系统的整体性能、稳定性将极大提高。1）完善的供电系统保护： 针对井下系统供电的特点，配置专业高开综合保护 装置实现煤矿供电系统的绝对安全。2) 供电系统运行正常时 ：实时进行状态监测， 实现变电站无人或者少人值班， 提高安全运行水平和供电管理水平；3) 供电系统运行故障后： 快速分析，处理并恢复，缩短停电时间。4) 防越级跳闸体系： 基于

7、区域保护原理的防越级跳闸体系，有效防止了越级 跳闸现象的发生。1.2. 设计标准2012版煤矿安全规程G12173-90 矿用一般型电气设备GB 50062-92 电力装置的继电保护和自动装置设计规范GBJ6390 电力装置的电测量仪表装置设计规范GB/T14285 继电保护和安全自动装置技术规程DL/T451 循环式远动规约DL/T478 静态继电保护及安全自动装置通用技术条件DL/T624继电保护微机型式试验装置技术条件DL/T630交流采样远动终端技术条件DL/T645多功能电表通信规约DL/T720电力系统继电保护柜、屏通用技术条件DL/T721配电网自动化系统远方终端DL/T743电

8、能量远方终端DL/T769电力系统微机继电保护技术导则DL/T5002地区电网调度自动化设计技术规程DL/T5004火力发电厂、变电所二次接线设计技术规程GB 3836.1-2000 爆炸性气体环境用电气设备第 1 部分：通用要求GB 3836.2-2000 爆炸性气体环境用电气设备第 2部分:隔爆型“ d”GB 3836.4-2000 爆炸性气体环境用电气设备第 4 部分：本质安全型“ iGB 4208-2008 外壳防护等级( IP 代码)AQ 1043-2007 矿用产品安全标志标识MT 209-90 煤矿通信、检测、控制用电工电子产品通用技术要求MT 210-90 煤矿通信、检测、电源

9、用电工电子产品基本试验方法MT 286-92 煤矿通信、自动化产品型号编制方法和管理办法MT/T 899-2000 煤矿用信息传输装置MT/T 1005-2006 矿用分站GB/T 2887-2000电子计算机场地通用规范GB 3836.1-2000爆炸性气体环境用电气设备 第 1 部分：通用要求GB 3836.2-2000爆炸性气体环境用电气设备 第 2 部分：隔爆型“ d”GB 3836.4-2000爆炸性气体环境用电气设备 第 4 部分：本质安全型“ i ”GB/T 9969-2008工业产品使用说明书 总则GB/T 10111-2008 利用随机数骰子进行随机抽样的方法MT 209-9

10、0煤矿通信、检测、控制用电工电子产品通用技术要求MT 210-90煤矿通信、检测、控制用电工电子产品基本试验方法MT/T 286-1992煤矿通信、自动化产品型号编制方法和管理办法MT/T 772-1998煤矿监控系统主要性能测试方法MT/T 899-2000煤矿用信息传输保护装置MT/T 1004-2006煤矿安全生产监控系统通用技术条件AQ 6201-2006煤矿安全监控系统通用技术要求AQ 1043-2007 矿用产品安全标志标识GB2900.1-92 电工术语 基本术语GB2900.17-94 电工术语 继电器及继电保护装置术语GB/T2900.49 电工术语、电力系统保护GB/T 7

11、261 继电器、继电保护装置的振动（正弦）试验GB/T 7261 继电器、继电保护装置的冲击碰撞试验GB/T 7261-2000继电器及装置基本试验方法GB9254 1998 信息技术设备的无线电骚扰限值和测量方法GB14285-1993 继电保护和安全自动装置技术规程电磁兼容试验和测量技术静电放电抗扰度试验电磁兼容试验和测量技术射频电磁场辐射抗扰度试验电磁兼容试验和测量技术电快速瞬变脉冲群抗扰度试验电磁兼容试验和测量技术浪涌冲击抗扰度试验电磁兼容试验和测量技术射频场感应的传导骚扰抗扰度电磁兼容试验和测量技术振荡波抗扰度试验GB/T 17626.2 1998GB/T 17626.3 1998G

12、B/T 17626.4 1998GB/T 17626.5 1999GB/T 17626.6 1998GB/T 17626.12 1998JB8739-1998矿用隔爆型高压配电装置DL400-91 继电保护和安全自动装置技术规程IEC 60255-22-1 1988 干扰试验 第 1 篇:1MHz 脉冲干扰试验IEC 61850 变电站通信网络和系统2. 工程概况2.1. 存在的问题2.1.1. 高开综合保护装置老化井下 2 个变电站运行多年，存在着不同程度老化。主要原因如下： 高开综合保护装置自身原因：作为一种电力电子设备，在运行中是一个消耗品。 有其自身的寿命周期。国家电网公司规程规定，一

13、般性110kV 及以下变电站综自系统的更换周期为 6 年。煤炭行业井下运行环境更加恶劣， 3 到 5 年一般性的电力电子 产品就会出现不同程度老化。二次接线老化，松动，致使回路异常，也易造成保护拒动、误动。2.1.2. 无通信网络井下继电保护及智能终端没有通信网络，各开闭所三遥信息无法上传至井上调 度中心。2.1.3. 越级跳闸井下线路故障经常导致地面保护跳闸；井下变电站的出线故障经常导致进线跳 闸，这样扩大了停电范围，影响到非故障线路的正常运行。由于煤炭供电系统供电 半径短，层级较多，保护的定值整定很难保证其选择性。因此，越级跳闸几乎是煤 炭供电系统的通病。目前，本工程的 2 个井下变电站均

14、没有防越级跳闸措施，因此， 越级跳闸现象经常发生。为防止越级跳闸，本次改造搭建防越级跳闸智能逻辑体系 包含后堡煤业变电站 2条 10kV下井线路及井下 2个站的所有线路。本方案针对以上问题，提出以下解决方案。3. 改造方案3.1. 改造总体技术原理本次改造主要着眼于整个系统防越级跳闸体系的搭建以及智能漏电保护逻辑的 应用，同时建立完整可靠的煤炭供电安全监控系统，使井上、井下各站达到无人值 守运行水平。3.1.1. 防越级跳闸方案原理越级跳闸在煤矿供电系统中是最常见的事故， 常引起煤矿大面积停电， 严重影响 煤矿安全生产。本方案考虑在后堡煤业井下 2 个站配置带分布式区域保护功能（防 越级跳闸）

15、的高开综合保护装置， 同时配置井上及井下 GOOSE 交换机传输防越级跳 闸闭锁信号，从而为整个供电系统防越级跳闸的实施搭建一个良好的平台。本项目防越级系统分三层：第一层：井下各站出线与进线之间的防越级跳闸；第二层：井下各站之间的防越级跳闸； 第三层：井下与井上各站之间的防越级跳闸。常见防越级跳闸保护原理目前常见的防越级跳闸保护原理主要有以下几种：1） 电流差动差动保护是根据“电路中流入节点电流的总和等于零”原理制成的。差动保护 把被保护的电气设备看成是一个接点，那么正常时流进被保护设备的电流和流出的 电流相等，差动电流等于零。当设备出线故障时，流进被保护设备的电流和流出的 电流不相等，差动电

16、流大于零。当差动电流大于差动保护装置的整定值时，保护动 作，将被保护设备的各侧断路器跳开，使故障设备断开电源。差动保护原理简单、使用电气量单纯、保护范围明确、动作不需延时。电流差 动保护需要专用通道。电流差动保护只适用于少数节点差动，无法解决开闭所多出 线与多进线间的保护配合问题，多层级差动复杂性和成本也过高。2）系统判别法系统判别法的实现以电力监控系统为基础。发生短路故障时，流过短路电流的 节点上报故障信息，由监控系统对运行方式和拓扑结构进行故障点判别，然后再下 发命令使离故障点电源侧最近的开关跳闸。系统判别法依赖于电力监控系统，实现成本较低。但通信实时性难以保证，实现 0 秒（或小于 35

17、ms）速断保护比较困难， 难以满足相关继电保护标准和规程要求。3）集中式保护集中式保护采用数字化变电站技术，系统内各综保通过传输接口实时上送采样 值。由安装于地面的高性能保护器进行采样变换和故障识别。集中式保护需要高覆盖率的高速、专用传输通道，实现成本很高。74) 总线通信法总线通信法采用 CAN等工业总线实现相关节点的故障信息交换，故障时动态决 定跳闸优先级。总线通信法实施成本低。但总线传输速率受限，存在多节点竞争，工业环境下 易受干扰等问题，通信实时性和可靠性缺乏难以保障。分布式区域保护原理本项目方案拟采用分布式区域保护原理 。分布式区域保护的基本思想为：使各 级保护建立信号联系。当任何一

18、级保护在检测到短路故障时，迅速发出闭锁信号， 闭锁其上一级保护，以将故障锁定在最小跳闸范围内。当断路器失灵时，上级保护 可快速动作；母线故障可实现快速跳闸。区域保护适用于分支较多的配电网，解决 保护时间级差无法配合问题。对于同一变电站或开闭所内，区域保护信号传递可采用硬接线开入开出方式实 现，也可采用基于工业以太网的 IEC 61850 GOOSE报文交换方式。前者造价低，设 计施工均简单。后者性能突出，有利于简化电缆，改造时占用喇叭嘴数量、 9 芯端子 数量少，易于实施。分布式区域保护与其他防越级跳闸技术对比，具有成本低，可靠性高，可实施 性强，易于维护等特点。具体如下表：防越级跳闸技术对比

19、表电流差动系统判别集中式保护通信闭锁分布式区域保护可靠性可实施性可维护性经济性分布式区域保护性能分布式区域保护采用突变量作为启动判据，动作灵敏。现以下图为例，对保护动作性能进行分析联络信号t0 ： 出线故障t1 ： 发出闭锁信号t2 ： 进线闭锁t3 ：跳出线( 固有延时)图 1 分布式区域保护正常动作假设出线 1 发生相间短路，记时刻 t0=0。进线和出线保护均感知故障电流，突 变量启动判据成立，发出区域保护信号，耗时 5ms，记 t1=5ms。区域保护联络信号 传送到对侧耗时约 10ms，记 t2=15ms。进线保护在速断出口前，收到出线 1 的故障 联络信号，关闭跳闸出口。由于出线 1

20、保护没有收到任何联络信号，在 t3=35ms 时 刻速断保护出口，切除故障线路。故障切除后，撤除向进线发送的联络信号。分布式区域保护还对出现较频繁的 6/10kV 断路器拒动情况进行了考虑。目前 6/10kV 真空断路器跳闸时间约 5060ms，考虑可靠切除短路电流等因素，动作于跳 闸的保护，在发出跳闸命令 110ms后如果故障电流仍未消失，则认为是断路器拒动， 保护器主动撤除上送的联络信号。收到联络信号的保护，则启动一个 285ms (160+110+15)的联络信号自动解除计时 ,作为后备保护。如图 2 所示。t1t2发出闭锁信号 t4 ： 出线失灵， 跳进线 进线闭锁图 2 断路器失灵分

21、布式区域保护3.2. 高开综合保护装置改造方案为了建立后堡煤业矿井下 2 个站的防越级跳闸体系，方案如下： 井下配电室的高压隔爆开关所配保护进行全部更换，更换为西瑞XRKJ-600（高压型）具有防越级跳闸功能的高开综合保护装置， XRKJ-600（高压型）将安装在老 保护的位置，接线根据新装置的定义重新更换。开关改造时不更换隔爆型接线端子、 隔爆外壳等影响开关隔爆性能的关键部件。井下配电室各配隔爆电力分站（包含 GOOS交E 换机功能）一台用于各间隔高压 综合保护通信传输四遥信息及防越级跳闸闭锁信号交换、传输。井下 2 座变电所建立光纤环网，并连接至井上调度中心。井下各保护装置的防越级跳闸闭

22、锁信号的传输及各站监控信息的传输均通过光纤环网实现。3.3. 井上变电所改造方案本次改造将对后堡煤业地面变电站内的 2 条入井线路保护装置出口处加装西安10西瑞XRKJ-600（简化型）保护装置，增加 1台 GOOSE交换机，实现井下、井上防越 级跳闸闭锁功能。 XRKJ-600（简化型 ）安装在 2 条出线开关柜内，不影响原有保护装 置的性能。3.4. 监控系统结构方案图 监控系统示意图 系统采用分层分布式结构。本项目井下各站高开综合保护装置通过以太网与隔爆电力分站连接，隔爆电力分站将 3 遥信息通过 GOOSE交换机经过光纤环网送至井上调度中心， 各高开综合保11 护装置同时直接通过 GO

23、OSE 交换机将防越级跳闸闭锁信号传至上一级保护装置， 如 此，构成了整个电力监控系统网络。4. 改造达到的效果4.1. 高开综合保护装置及隔爆开关改造效果通过更换高开综合保护装置，将达到以下效果：1) 保护可靠性提高，解决原有保护器整定值漂移引起的开关误动拒动等问题；2) 保护的配置更加的合理；3) 保护装置内含基于区域保护原理的防越级跳闸逻辑，使得本站的防越级跳闸 体系得以建立；4.2. 监控系统改造效果通过对综自监控系统的改造，达到以下效果：1) 采用工业以太网替代 RS-485通信、 CAN 通信，速度和可靠性均大幅提高；2) 数字化变电站 GOOSE 交换机及光纤网络、以太网的混合应

24、用为防越级跳闸 体系的建立奠定了基础；3) 采用分层分布式结构，结构合理，提高了监控系统使用效率。4) 高品质核心设备，提高了系统的可靠性。5) 实现井上、井下各变电所无人值守。4.3. 防越级跳闸改造达到的效果井下各站出线和进线间防越级跳闸以及井上电源和井下负荷之间的防越级跳闸 逻辑的应用，解决了出线故障进线一起跳闸的越级跳闸现象，使各级间保护动作的 选择性得以建立，保证了供电的安全性和可靠性。5. 电力监控系统功能5.1. 四遥功能监控系统对其系统内部所有智能设备进行四遥控制从而达到无人值守水平。1) 遥测功能 ：监控系统后台主机实时显示三相电压、电流、零序电压、零序电 流、视在功率、频率

25、、绝缘电阻、功率因数，有功电量、无功电量、设备温度等12 遥测量数据。系统能显示、查询电路的实时数据、历史数据、事件记录等各种参 数值。2) 遥信功能 ：实时在线监测开关变位、定值变更、风电瓦斯电开入量状态、控制输出状态、各故障报警状态等信号量。3) 遥控功能 ：高低压开关的分合闸控制操作、保护信号复归操作、启动录波操 作和挂接检修牌，提供并实现高低压开关的就地 / 远控两种操作控制方式。在保 护器及系统主机上都可以进行电路的分、 合闸操作， 具有本地控制和远程遥控双 重功能。4) 遥调功能 ：在保护器及系统主机上可就地 / 远程在线进行保护定值整定。5.2. 预警和报警处理报警按其报警原因和

26、性质进行分类， 并按其重要程度分为三级： 重要，次要， 一般。各级报警使用语音及画面提示操作员； 报警清单可以分类显示：如开关、越限、保护动作、 SOE及计算机系统状态 等类型。在 LCD上显示上述列表期间，发生的报警可以自动推出显示画面。 报警总表： 按时间顺序记录未被确认的告警和已经确认的告警。 告警包括告 警点名称、告警内容、告警记录及确认状态；显示和打印报警、事故及 SOE列表。报警顺序记录表可随时或召唤打印； 发生事故时屏幕上开关站接线图及事故报警表对应的信号点闪烁并变色直 到操作人员确认为止；允许在线定义和改变报警状态， 允许在线修改报警限值， 允许在线改变报警 优先级别； 报警时

27、按其重要程度按预设的规则向短信发送平台发送信息。5.3. 控制和调节控制命令指的是从主站系统发出的控制现场设备的命令。调节命令则是指从主站 系统发出的调节现场终端设备参数的命令。控制调节类型数字控制 : 数字控制的输出是一个状态 , 如 0和 1, 用来控制现场设备的状态 , 如开关的合和分 , 指示灯的亮与灭 ,信号的复归；脉冲控制 : 脉冲控制的输出是一个或一组脉冲 , 用来控制设备位置的变化和 输出的变化；13 设点调节 : 设点调节参数的是一个固定的值 (数字或模拟 ), 用来将终端设备 的参数调节到和这个值相同的水平上。控制调节点具有闭琐和互琐功能。当一个控制点有一个运行人员选择以后

28、 , 在控 制过程结束或中断以前它处于闭锁状态 , 其它人不能对它进行控制和操作。另外，常 常一个控制点的状态和其它点的状态有关，如：当一个开关对应的刀闸的状态处于 开的时候，不能对该开关进行合的控制。或者如两条电源线不能同时拉开等。因此， 对一个控制点可以定义它的互锁状态，只有当这些状态满足后才进行对这个控制点 的控制。遥控命令可以在单机上完成 , 也可以在双机实现异席操作。可自动实现旁路 替代。支持双席认证和操作。5.4. 供电运行管理监测供电系统的电气运行参数、曲线，记录供电系统运行过程，监测异常运行参 数，自动判别报警，建立运行参数、曲线、过程、故障报警历史纪录，可分日期、 班次、任意

29、时间段统计查询。1) 监测数据管理显示全矿实时总用电功率、 最大需量， 地面变电所母线电压、主变压器负载 率。显示监测点电参数实时监测数据表，内容有：三相电压，电流，有功功率， 无功功率，视在功率，功率因数，电量、频率、温度等。可按赋予条件追溯分别查询全矿、 任一单位、 任一监测点的任一时段电参数 的历史数据表。2) 供电运行参数曲线 显示监测点电参数的实时数据曲线，有三相电压、电流、有功功率、无功功 率、视在功率、功率因数。显示供电系统中的变压器的负载曲线。 可追溯查询任一监测点的任一时段的电参数数据曲线， 分别有三相电压、 电 流、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数曲线。曲线图形可用鼠

30、标任意放大缩小。3) 供电运行管理记录显示各监测点和供电线路的停送电时刻，供电时间。 记录显示各监测点和供电线路的低功率因数运行起止时刻和运行时间。 记录显示各监测点和供电线路的空载运行起止时刻和运行时间。14 记录显示各监测点和供电线路的超载运行起止时刻和运行时间。记录显示供电系统中的变压器的负载变化率。4）超限报警纪录：自动监测分析过流、 超压、欠压、断相、三相电压不平衡、 三相电流不平衡、 设备超温等故障，实时报警，并记录报警的监测点名称、编号、报警内容、 时间、超限参数、接受人。有声响、图标闪烁、报警窗口等多种报警方式，用户可选择设置，重要事件 报警时，主计算机上显示报警的监测点名称、

31、编号、报警内容、时间、超限 参数、接受人密码确认输入框， 只有经授权获得密码的操作员才能接受报警， 并消除报警信息。主界面上显示当天全矿的超限报警纪录。 报警纪录可追溯查询。显示报警时间，故障设备名称、编号、地点，故障类 型、参数，报警接受人、接受时间。统计任一监测点的任一时间段的全部报警纪录、某一类故障的报警纪录。 具有故障预警、预报功能，供电系统电流、电压、频率等参数有异变时能预 报到各支回路，具有超温预警功能。实时数据分析、设备操作、事故跳闸、参数整定等要有记录，并自动进行备 份，可随时进行查询，并有曲线图、柱状图、饼状图、波形图。 具有数据导出和导入接口和刻录工具，方便数据的长期存储。

32、5.5. 用电计量管理实现用电监测点用电量远程自动抄录，自动统计全矿各用电设备、用电单位、用 电计量点的用电量数据和分时段电量，显示用电量变化曲线和用电量类别构成，可 查询任一时段、任一班、日、月、年的数据和曲线，统计计算电量考核指标完成情 况，自动生成各种用电考核报表，均可打印输出。1）用电量自动抄录统计全矿小时用电量、日用电量、月用电量数据表。 按单位和设备（监测点）分别统计显示班、日、月、年用电量报表。 按单位和设备（监测点）分别统计显示班、日、月、年的峰、谷、平分时段 用电量报表，附饼格图和直方图。按用电类别统计日、月、年用电量报表，附饼格图和直方图。 按用电类别统计日、月、年的峰、谷

33、、平分时段用电量报表，附饼格图和直15 方图。 可追溯查询全矿、任一单位、任一监测点的任一班、日、月、年的用电量和 峰、谷、平分时段用电量。可由用户设置峰、谷、平时段，设置分时段计算电价，日、月电量计算分隔 点。保护器具备现场存储功能， 网络故障时， 不影响保护器工作，电量数据不丢 失。2) 用电量曲线纪录 显示全矿实时用电功率曲线，本日小时用电量曲线，本月份日用电量曲线， 本年度月用电量曲线；也可显示为直方图。显示监测点的本日小时用电量曲线， 本月份日用电量曲线， 本年度月用电量 曲线。可追溯查询全矿、任一单位、任一监测点的任一班、日、月、年的用电量曲 线。3) 用电量考核计算 全矿总用电量

34、、总电费、综合电耗、吨煤电耗统计计算。 测定生产用电负荷，计算和设定各用电单位、用电监测点的用电指标。 计算生成用电单位、 用电监测点的指标用电量、 吨煤电耗、进尺电耗的超余 考核表。5.6. 系统时钟和时钟同步系统提供下列时钟功能：采用 GPS时钟与实现主站网络中的节点对时； 数据及图形服务器周期性地与配电室 / 变电所进行时间同步； 具有人工设置系统时间的手段。5.7. 人机交互1) 画面显示 显示系统网络图； 显示系统地理图； 显示变电所 / 配电室接线图； 系统实时数据显示；16 在网络图和地理图上调阅站 / 所接线图； 在网络和地理图上可进行设备参数显示和查询， 和运行参数的统计查询

35、， 可 调；看设备及现场静态图片、资料； 显示月，日的负荷曲线和电压曲线， 包括实时曲线和计划曲线， 并标明最大， 最小和平均值，以及最大最小值出现的时间； 显示电网自动化系统运行状态图；显示各种实时表格和历史表格； 显示各种棒图和饼图； 显示趋势曲线图； 显示最新报警信息； 显示故障诊断图，辅助快速定位和处理故障。2) 对话和画面操作发送遥控,摇调, 校时等命令；可对每一设备或数据点进行注释 , 也可以取消某点的注释；禁止和恢复功能 : 提供以下禁止和恢复操作：禁止 / 恢复处理采集数据；禁止/ 恢复处理某点的报警处理；禁止/ 恢复对某设备的控制。挂牌挂牌操作对因某种原因退出运行的设备进行。

36、可以设置几种不同的挂牌类型, 如检修、故障、接地等。挂牌的目的是为了给运行人员一个醒目的提示,同时, 系统自动禁止对挂牌设备的操作和控制。可以利用颜色或图形符号显示出设备是否处于挂 牌状态。人工置数 人工置数既可以对模拟量进行也可以对数字量进行，用来修正错误的实时数据和 没有测点的数据。在进行人工置数以前，首先将该点设置为人工置数状态，然后才 能输入相应的值或状态。处于人工置数状态下的动态点不再用实时数据进行刷新。 对人工输入的数据有正确性和相关性校验。报警确认提供在单线图上的和报警一览表上对单个动点或成组进行报警确认的功能。17实时故障处理操作按照故障处理方案，由人工进行确认和操作。3) 模

37、拟操作 在显示带电状态的基础上，可以进行模拟操作。(1) 进入模拟操作后 , 截取当前的实时数据断面，遥信量不再刷新实时数据；(2) 模拟开关分合 , 点击开关、刀闸，改变开关、刀闸的分合状态。系统会 自动分析当前状态，重新进行拓扑计算，改变接线图的带电状态；(3) 防误操作, 在模拟开关分合操作的过程中，可以定义开关、刀闸的操作 顺序。如要合一个开关，必须先合开关高压侧刀闸，再合低压侧刀闸，最后 合开关；分闸的时候先分低压侧刀闸，在分高压侧刀闸，最后分开关。如果 操作顺序不对，系统会禁止操作，并且给出提示；(4) 结束模拟操作 会自动记录、保存模拟操作的过程，并可以打印成操作票。恢复实时数据

38、显示， 重新进行拓扑计算。4) 画面和屏幕的管理提供包括地图 ,接线图, 表格, 曲线及其它所需画面的编辑和修改工具； 支持多窗口，不同窗口可显示不同画面；支持画面的漫游 , 提供图形导航功能； 支持图形的放大和缩小功能 , 支持图形的分层。5) 追忆重演本系统提供事故重演功能如下：运行人员可以通过任意一台工作站进行事故重演。 进行重演的工作站， 可以 同时运行实时画面；运行人员可以通过专门的重演控制画面， 选择已经记录的各个时段中的任何 一个小的时段的电力系统的状态作为重演的对象(局部重演) ； 运行人员可以设定已选定的小的时段中的任意一个时刻做为重演的起始时 间进行重演；运行人员可以设定重

39、演的速度。 (快放或慢放)； 运行人员可以随时暂停正在进行的事故重演； 可以再继续进行， 也可以重新 选定一个小的时段的电力系统状态做为新的重演对象。 重新设定重演的起始 时间及重演速度进行新的重演；18 运行人员可以在已经记录的各个时段的电力系统实时状态中， 选择小的时段 的电力系统实时状态作为典型的事故状态永久存储； 已经记录的各个时段的电力系统实时状态可以通过系统管理员在专门的重 演管理画面上的操作记入磁盘，作为今后的重演之用。5.8. 网络拓扑和动态着色网络拓扑是电网分析软件的基础。它根据 SCADA系统采集的量进行网络分析， 将有电气联接的母线结合为“岛”。其中无电源的岛称之为“死岛

40、”。同时给出各 个设备的状态信息。网络着色则是根据网络拓扑监视出的设备状态信息，以不同的颜色直观的显示 出电网系统各个设备的电气状态（带电与不带电及其相互连接） 。在以往的监控系统中，带电状态是根据数据库中的设置，然后根据拓扑关系进 行计算，最后反映在接线图中。为了在数据库中描述接线拓扑，需要很大的工作量。在本系统中，采用接线图直接描述拓扑关系，即所见即所得。接线图画好了， 接线拓扑也就完成了。参与带电状态显示的图元有：指线、折线、遥信、变压器、 接地符、发电机、电容、电感、电抗等。两个图元必须通过线连接。如果开关与刀 闸在组态图中直接连接，不会有连接关系。5.9. 权限管理系统对每一用户都有

41、操作权限的定义 , 保证系统的安全； 操作员在坐席上的登录需要身份认证； 操作员的任何操作（遥控、人工置数、修改数据参数、修改历史数据等）均 要经过人员与坐席的双重权限认证； 系统对每一个重要操作均可形成操作记录； 遥控操作具备运行人员双席监督功能。5.10. 历史数据和报表处理历史数据的采样和存储在服务器上进行 , 历史数据库存放在商用数据中 , 提供专 门的历史数据库供用户定义所需的历史数据存储结构和采样周期。报表的打印通过 电子表格软件在微机上进行，利用关系数据库提供的标准接口从服务器上的历史数 据库中取出数据，按照定义的格式在微机上打印输出。历史数据处理19实际运行中，历史数据系统按照

42、预先定义的周期从实时数据库中采样，并按照预 先定义的存储模式存放，能存放 1 分钟、 10分钟、 15 分钟、半小时、 1 小时、全天 的数据，历史数据存放在关系数据库的历史数据库中，还可以按照需要将其存入永 久的存储介质中。报表的生成和输出报表的生成和输出在微机上进行 , 电子表格软件提供灵活、方便的表格方式 , 并 有汉字支持。报表管理系统提供非编程的与数据库数据连接的定义方法，同时提供 定义定时打印各种报表的手段，也可以任意时刻召唤打印任何报表。报表主要有以 下几种：报表打印前，可在报表节点机屏幕上显示。并直接进行修改，修改后保存。打印（1）打印分为正常打印和异常打印。 启动方式为定时启

43、动、 人工启动和事件驱 动；（2）具有屏幕彩色拷贝功能；（3）定时打印包括报表和指定画面。可在节点机的界面上进行安排；（4）事件启动的打印内容包括发生时间、设备和内容，可能时包括处理结果；（5）召唤打印在工作站的界面上进行。5.11. 通信管理机通信管理机作为本站综合自动化系统中的总控单元，接收继电保护装置及其他 智能设备的信息进行规约转换、打包处理、信息传输；同时也将本站后台及远方调 度的指令发往继电保护及其他智能设备进行控制。通信管理机通信提供多种通信方式与厂站端通信： 如以太网方式、 RS232/485 串 行数据接口、 CAN接口方式等。通信管理机配有国家标准和电力系统行业的各种常用通

44、信规约，如部颁CDT规约、 DNP3.0、 IEC60870-5-101 、103、 104，能与国产和进口的各种分站接口，实现 信息接入。还可以根据用户要求开发专用规约。通信管理机可以增加其他通信接口，以满足特殊接口需求。5.12. 运行工作站运行工作站（ MMI站）是系统和运行人员的接口，运行人员通过运行工作站实现 供电运行状况监视、事故告警及故障处理、运行操作、信息查询及数据输出打印等20功能运行工作站给运行人员提供友好的人机界面，监视画面、操作控制、信息查询、 报表打印等符合供电系统习惯的操作界面，方便运行人员使用。运行人员通过 MMI 站的 CRT监视画面，可以对监控系统自身的运行状

45、况实现监视、管理。运行工作站与服务器一起共同完成系统的 SCADA功能。MMI向服务器请求获取实 时数据和历史数据，交换信息和命令等，完成实时数据显示，历史数据（曲线、报 表等）显示、查询输出等。 MMI还能完成在线编辑画面、 报表生成、 调试开发程序等。6. 技术参数及指标6.1. 技术参数XRKJ-600（高压型）高开综合保护装置分布式区域保护功能 基于专利技术的“分布式区域保护” ，彻底解决井下越级跳闸问题。 可靠的低电压保护 可靠的低电压保护，可取代失压脱扣器，防止电压波动导致开关误跳。 高性能的硬件采用 32 位高性能的 PowerPC作为主 CPU，计算能力强；采用 16 位高性能

46、的同 步采样 A/D 芯片，采样精度高。高可靠性软件 采用嵌入式实时多任务操作系统，保证软件的实时性和可靠性。软件设计采用 面向保护功能的模块化程序设计结构，功能设计独立，方便调试、便于升级有利于 整体性能的提高。完善的自检功能 实时对数据采集回路、开入开出回路、程序存储区、数据存储区、 TV 断线进行 自检，在装置异常时自动报警或闭锁相关的保护功能。可靠的通信网络 双光纤以太网或电以太网接口，具有自动切换和自恢复功能，可采用光纤冗余 自愈双环网或双以太网，通信可靠性高。支持 103通信规约。采用突变量和稳态量综合启动元件 装置有独立的相电流突变量启动元件和稳态量启动元件作为整机启动元件，动2

47、1作后开放保护装置出口继电器正电源可靠的电源设计即使发生高爆开关出口处短路、电压突降的极端情况，也能快速地发出跳闸命 令并出口，使开关跳闸。完善的事件报告和扰动数据记录 详细记录装置的告警报文、操作事项、事件报文；具有事件触发录波，扰动数 据记录功能，扰动数据与 COMTRADE 格式兼容，方便与分析软件的接口。菜单操作方式多样化可通过红外遥控器操作、也可通过开关门按键进行操作，适用井下各种安装条 件。测量：电流： Ia、 Ic、 3Io；电压：Vab、Ua、Ub、Uc、3Uo；功率： P、 Q；电阻：RL、RI频率：F；功率因数： COS； 在掉电情况下，数据不会丢失。遥信、遥控：开关本身所

48、需信号，测量开关量的状态及变化，并对开关量状态变化进行记录； 断路器分、合。防越级跳闸功能高开综合保护装置基于 100Mbps以上速率的可靠通信网络， 采用快速故障信息报 文交互技术实现防越级跳闸功能。能适应矿井电网多级串联供电和多种运行方式自 动切换选择性要求。开关改造时不更换隔爆型接线端子、隔爆外壳等影响开关隔爆性能的关键部件。 电磁兼容性能要求： 高开保护应通过国家权威电力自动化设备检验机构的电磁兼容检验，性能指标 不低于以下要求：能承受 GB/T14598.14中规定的严酷等级为级的静电放电试验；能承受 GB/T14598.10中规定的严酷等级为 A 级的快速瞬变干扰试验；22能承受

49、GB/T14598.18中规定的严酷等级为级的浪涌抗扰度试验；能承受 GB/T14598.19中规定的严酷等级为 A 级的工频磁场抗扰度试验；能承受 GB/T14598.13中规定的严酷等级为级的高频电气（ 1MHz 脉冲群）干 扰试验保护具备通道检测和通道告警功能（防越级跳闸告警功能） 保护装置具备常规短路保护功能： 具有速断、过流和过负荷三段式电流保护，根据保护定值和时限瞬时或延时跳 闸。过负荷保护具备“告警”和“跳闸”功能选项；满足大电机启动的要求。保护装置具有采用反时限保护元件实现的过载保护功能： 反时限元件采用能量积累及释放方式实现，反时限特性曲线可根据负荷性质选 择。保护装置具有断

50、相及相不平衡保护功能： 根据系统三相电流的不平衡度启动保护功能，瞬时或延时跳闸。 保护装置具有过、欠压保护功能，根据系统过、欠压状况启动保护： 瞬时或延时动作于跳闸或告警，保护具备“告警”和“跳闸”选项。 保护装置具有选择性漏电保护功能： 自适应电网中性点直接接地、非直接接地、不接地方式，根据保护定值和时限 瞬时或延时动作于跳闸或告警，避免漏电保护“误动”造成系统大面积停电，保护 具备“告警”和“跳闸”选项。保护装置具有非电量保护功能： 根据瓦斯闭锁、风电闭锁、温度保护等接点状态启动保护功能，根据保护定值 和时限瞬时或延时跳闸或告警，保护具备“告警”和“跳闸”选项，并能把所有的 信号上传的地面

51、监控主机。保护装置具有电缆绝缘监视功能： 对双屏蔽电缆的回路电阻、绝缘电阻进行实时监视，并实时显示，根据回路电 阻、绝缘电阻的状态启动保护，根据保护定值和时限瞬时或延时跳闸或告警，保护 应具备“告警”和“跳闸”选项。保护装置应具有 TV 断线和跳位异常告警功能：当发生“ TV断线”和“跳位异常”时发送告警信号，并能闭锁与此相关的保护 功能。保护装置可检测系统三相电参数：23三相电压、二相电流、零序电压、零序电流、有功功率、无功功率、功率因数、 绝缘电阻等测量值，并能显示测量值和相关计算值。保护装置具备硬件电度量计量功能和软件电度量计算功能。 保护装置能实现开关的分、合闸操作：具备合闸保护功能。

52、 监控系统可远方对保护装置进行各类遥控操作： 包括：开关分、合闸操作、保护定值召唤和远程修改等。保护装置具有开关量的状态测量功能和事件顺序记录功能： 开关量具有防抖处理能力。保护装置具有保护动作后的闭锁操作功能： 必须手动或远方复位方可操作，且各种保护动作报告作为事件进行记录和查询。 保护装置具备保护定值、保护动作信息、操作记录等数据的存储与管理功能： 保护装置可存储最少 4套保护定值，当供电系统运行方式变化时，可本地或远方 切换保护定值区。保护装置具备软件模拟故障跳闸试验功能，实现保护装置和开关的传动试验。保护装置具有故障录波功能 ,并可通过网络将故障录波数据传输到主站监控系统 进行故障分析

53、。保护装置具备完善的自检功能： 内部模块智能设计，实时自检芯片工作状态、工作温度、网络状态等信息，故 障时发送告警报告并自动闭锁保护功能，确保保护装置能够一直处于正常的工作状 态。保护器软件具有远程升级和维护功能。 保护装置操作界面为中文界面。 系统具有网络自动校时功能；定时自动以系统监控主机显示时间为基础对所有 监控通讯分站、开关保护器等智能设备进行校时，以保证所有智能设备上报的 事件能够记录准确的发生时间和具有正确的时间顺序，便于故障原因分析。KJ579-F 矿用隔爆兼本质安全型电力监控分站1) 分站具有与主机及其他分站等设备双向通信及指示功能。2) 分站具有与配电装置主从、异步、 485

54、 通信及指示功能。分站能轮流显示所挂接 矿用隔爆型智能化真空馈电开关的电压、电流、运行状态、通讯状态等。3) 电力监控分站用于实现综合保护装置与电力监控主站的信息交换。244) 电力监控分站的通信服务器采用嵌入式系统设计： 具有高可靠性和良好的抗干扰 能力。5) 分站具有本地监控功能： 用于采集、 存储和管理本地监控信息， 并可通过分站对 本地保护装置进行各类遥控操作。6) 分站与保护装置的通信规约，符合 IEC 61870 继电保护设备信息接口配套标准。7) 分站软件系统具有远程升级和维护功能8) 分站具有 4 路光以太网接口、 30 路以太网电信号和 5 路 RS485 信号之间的数据 交

55、换，支持冗余以太环网。9) 分站具有自诊断和故障指示功能。10) 分站具有电源、工作状态、通信状态指示功能。 分站具有内部后备用电源支持功能。交流电源停电后能维持不小于 4小时的后备 电源输出。6.2. 主要技术指标XRKJ-600型综合保护装置1) 机械及环境参数环境参数正常工作温度： -10 55 储存及运输温度： -25 70 空气湿度： 95% 海拔高度： 3000m2) 额定电气参数工作电源额定电源电压(线电压) ： AC 100V；允许偏差： -20 %+10 %；额定频率： 50Hz，允许偏差： -5%+5%。交流输入回路交流电压( Un)：100 3 V (相电压)，100V交流电流( In)：5A ，1A频率： 50Hz操作回路电源输出25输出电压（ +KM ，-KM ）：DC 100 2 V 或DC 24V（二者任选其一）。 过载能力电流回路： 2 倍额定电流，连续工作10 倍额定电流，允许 10s电压回路： 1.2 倍额定电压，连续工作1.4 倍额定电压，允许 10s机械性能振动响应和耐久试验： IEC60255-21-1（ GB/T11287）标准， I 级 冲击耐久和碰撞试验： IEC60255-21-2（ GB/T14537）标准， I 级3）电气绝缘性能 绝缘电阻 产品各带电的导电电路对地（即外壳或外露的非带电