西山煤電集團北京丹華昊博電力科技有限公司煤礦供電事故應急處置智能系統的研究與實現聯系人：齊鄭電話目研究內容國內外技術現狀與趨勢采用的技術手段系統的功能介紹2341背景和意義創新及應用情況5①典型的綜合自動化變電站②微機型保護裝置系統投運前的情況1、35kV沒有單相接地故障選線功能，發生單相接地故障后容易造成嚴重的后果。不足基本情況2、發生故障后，自動化后臺會涌現大量的報文信息，故障的類型和區域不清晰、不直觀，容易使運行人員判斷錯誤，發生誤操作情況，導致故障擴大。3、對電能質量的監視不足。背景和意義背景和意義串聯諧振過電壓(linearresonanceovervoltage)煤礦供電系統的各類故障斷線故障(open-linefault)鐵磁諧振過電壓(ferroresonanceovervoltage)弧光接地過電壓(arcinggroundingovervoltage)其它異常過電壓(otherabnormalovervoltage)異常低電壓(abnormalovervoltage)短路故障(short-circuitfault)單相接地故障(single-phase-groundfault)消弧線圈的電感參數和線路對地電容參數匹配系統的電感參數和線路對地電容參數匹配發生單相不穩定的接地故障時，在接地點處會發生電弧線路分合閘，儲能元件釋放能量，突然甩負荷電源消失或突然增加負荷某相線路斷開變電站內部或者外部發生短路故障變電站內部或者外部發生單相接地故障背景和意義頻率偏差(friquencydeviation)電壓偏差(voltagedeviation)煤礦供電系統的電能質量電壓三相不平衡(unbalance)諧波(harmonics&inter-hamonics)電壓波動和閃變(fluctuation&flicker)電壓下跌(電壓跌落)和電壓上升(電壓隆起)的總稱表現為電壓的最大偏移與三相電壓的平均值超過規定的標準對頻率質量的要求全網相同，不因用戶而異，各國對于該項偏差標準都有相關規定電壓波動：在包絡線內的電壓的有規則變動，或是幅值通常不超出0.9～1.1倍電壓范圍的一系列電壓隨機變化電壓閃變：電壓波動對照明燈的視覺影響諧波：含有基波整數倍頻率的正弦電壓或電流。項目研究內容國內外技術現狀與趨勢采用的技術手段系統的功能介紹2341背景和意義創新及應用情況5項目的研究內容與現有系統平行的數字化分布式平臺應急處置智能系統電能質量分析技術故障診斷分析技術智能系統結構示意圖數字化分布式結構的事故應急處置智能系統測量單元光交換機在線監測及故障診斷系統服務器項目研究內容國內外技術現狀與趨勢采用的技術手段系統的功能介紹2341背景和意義創新及應用情況5原始信號小波變換非平穩信號平穩信號HHTFFT電能質量分析小波分析小波同時具有空間域與頻率域的局部性它對信號突變點位置的確定是很有效的，可以通過小波變換來確定信號的奇異點位置。利用小波可分析這種局部奇異性，可以區分穩態信號和動態信號，進而分析穩態電能質量和動態電能質量。電能質量分析HHT變換Hilbert-Huang變換根據信號的特征尺度參數對信號進行分解，得到多個IMF分量，每一個IMF分量都反映了信號不同的尺度特征，對每一個IMF求解瞬時頻率，從而獲得其局部的變化情況，完全可以用來檢測突變信號。突變信號在突變點表現為頻率的急劇變化，根據頻率與特征尺度的關系，這種急劇變化的頻率反映在時域上是特征尺度的顯著變化。信號的突變還表現在位移的急劇變化，而這種變化表現在Hilbert譜上的峰值變化。電能質量分析故障診斷1、單相接地故障2、短路故障3、鐵磁諧振故障5、過電壓故障4、線性諧振故障6、斷線故障單相接地故障(1)金屬性接地零序電壓升高為相電壓，一相電壓降為零，其他兩相電壓升高為線電壓。零序電壓和零序電流諧波含量較少。(2)高阻性接地零序電壓升高但是相電壓，一相電壓降為大于零的某個值，其他兩相電壓升高為但低于線電壓。零序電壓和零序電流諧波含量較少。(3)電弧性接地①零序電壓升高，零序電流升高，發生單相接地故障；②零序電壓出現平定波；③零序電流出現大量諧波；④相電壓出現諧波，電壓超過線電壓。。單相接地故障選線方法：比幅比相法、五次諧波法、首半波法、小波法等選線技術：綜合選線技術、連續選線技術故障區域：單相接地只存在于某段母線，不會擴展到其他母線上，只要準確選出故障線路或者母線就確定了故障區域。短路故障(1)診斷方法相電流增加，而相電壓降低。為了防止電動機反送電導致判斷錯誤，診斷系統檢測到35kV和6kV某條線路出現短路電流時，根據電流的功率方向進行判斷。110kV為中性點直接接地方式，必須分析A、B、C三相電流；35kV和6kV為小電流接地方式，只需分析A、C兩相電流即可。(2)故障區域與單相接地故障不同，發生短路故障后有可能兩個電壓等級電網都會出現很大的短路電流，智能系統通過專家系統的規則進行故障區域診斷。系統線性諧振過電壓6kV系統安裝有消弧線圈消弧線圈的電感參數和線路對地電容參數匹配時，將會發生線性諧振過電壓，導致三相電壓異常。診斷系統實時監測6kV母線三相電壓，當出現如下特征時，即判斷發生線性諧振過電壓。①零序電壓升高，一相電壓降低，兩相電壓升高，且零序電壓與降低相電壓的相位相反。②零序電壓升高，三相電壓都升高，但是三相電壓不對稱。系統鐵磁諧振過電壓倍頻諧振和分頻諧振的判據：檢測零序電壓，當發現零序電壓超過啟動值，而且倍頻或者分頻成分的幅值高于基頻幅值時，則判斷發生倍頻或者分頻鐵磁諧振。基頻鐵磁諧振故障的判據如下：①如果三相電壓都升高，則判斷發生鐵磁諧振；②某相電壓降低，其余兩相電壓升高超過線電壓，則判斷發生鐵磁諧振；③某相電壓升高但不等于額定電壓的1.5倍，且與零序電壓同相，其余兩相電壓降低并相等，則判斷發生鐵磁諧振；④某相電壓降低但不等于0，且與零序電壓反相，其余兩相電壓升高并相等，則判斷發生基頻鐵磁諧振。基頻鐵磁諧振向量圖弧光接地過電壓35kV為中性點不接地系統，因此當電力系統發生單相不穩定的接地故障時，在接地點處會發生電弧。這種間歇性電弧接地系統工作狀態時刻在變化，導致電感電容元件之間的電磁振蕩，形成遍及全系統的過電壓。診斷系統實時監測35kV母線三相電壓、零序電壓、零序電流，當出現如下特征時，即判斷發生弧光接地過電壓：①零序電壓升高，零序電流升高，發生單相接地故障；②零序電壓出現平定波；③零序電流出現大量諧波；④相電壓出現諧波，電壓超過線電壓。其他異常過電壓產生原因：①空載線路分合閘時，由于線路電壓在分合閘先后發生突變，在此變化的過渡過程中會引起空載線路分合閘過電壓；②電力系統中的消弧線圈、并聯電抗器、空載變壓器及電容器等儲能元件，由于被開斷的儲能元件中儲存的能量釋放產生振蕩，將形成過電壓；③當突然甩負荷時，或者上級電源出現異常時，將形成過電壓。當出現如下特征時，即判斷發生異常過電壓：①三相電壓升高；②穩態相電壓基波含量為主；③暫態過程中出現較大直流分量；④三相電壓基波分量基波對稱。異常低電壓產生原因：①外部電源消失；②操作站內開關，導致電源消失；③當突然增加負荷時。當出現如下特征時，即判斷發生異常過電壓：①三相電壓降低；②穩態相電壓基波含量為主；③三相電壓基波分量基波對稱。斷線故障斷線故障將會導致三相電壓和相電流出現不平衡。如果110kV某相電流為零，而另外兩相電流很大，說明該相斷線。如果35kV某相電流為零，而另外兩相電流很大，說明該相斷線。如果6kV某條線路的A、C兩相電流某一相為零，而另一相電流很大，說明該相斷線；如果A、C兩相電流的相位由120度變為180度，則說明B相斷線。項目研究內容國內外技術現狀與趨勢采用的技術手段系統的功能介紹2341背景和意義創新及應用情況5(一)、電能質量監測功能測量三相基波電壓、三相基波電流、三相電壓及電流的不平衡度。可測量三相各次諧波電壓含有率、三相各次諧波電流含有率。系統能夠檢測到最短20ms的動態電能質量問題，比如電壓驟升、電壓驟降、短時諧波等。(二)、故障診斷功能系統對單相接地故障、短路故障、諧振故障、斷線故障進行診斷，確定故障類型和故障區域。(三)、顯示功能裝置面板上帶有大屏幕LCD顯示器，實時顯示電能質量監測指標的數據。(四)、設置功能可對裝置基本參數、越限參數進行設置、修改和查看，并設有密碼保護。(五)、記錄存儲功能服務器具有大容量硬盤，可對基本監測指標和高級監測指標實時保存，保存時間可設置，實時數據在裝置上最長保存時間為一年，之后按“先進先出”原則更新。(六)、統計功能裝置具有對主要監測指標的統計功能。(七)、通信功能服務器提供多種通信接口方式，實現監測數據的實時傳輸或定時提取存儲記錄，可通過工業以太網接口與遠方電能質量管理中心通信，也可通過Web發布的方式與遠方通信。(八)、事件觸發錄波功能可根據客戶要求設定事件觸發條件(手動或自動)，記錄事件觸發前、后實時數據并保存，并保存有事件日志以供查詢。錄波長度可整定，觸發前不少于5個周波，觸發后不少于5個周波。項目研究內容國內外技術現狀與趨勢采用的技術手段系統的功能介紹2341背景和意義創新及應用情況5創新1、建立了與現有綜自系統平行獨立的診斷系統，成為了有力的支持和補充，故障診斷的結論更加清晰、直觀。2、解決了35kV系統的單相接地故障選線的問題，選線正確率達到95%以上。3、實現基于全局電氣量瞬時值的電能質量分析和故障診斷，分析診斷結果正確。應用情況測量單元應用情況1#光纖熔接盒2#光纖熔接盒光纖故障診斷系統控制屏應用情況光纖交換機應用情況應用情況2012年7月28日凌晨3點29分28秒，杜兒坪110kV變電站的6kV煤庫一號線（607）發生A相接地故障，波形如下：應用情況2012年9月19日早晨7點42分02秒，杜兒坪110kV變電站的6kV虎勝街線（621）發生A、C兩相瞬時短路故障。波形如下：應用情況2013年3月1日晚上19點29分31秒，杜兒坪110kV變電站的35kV新華二線（324）發生C相接地故障。波形如下：系統自投入運行以來，運行穩定。杜兒坪110kV變電站發生了多次單相接地故障和短路故障，系統均能夠及時準確判斷，診斷率達到100%，并能夠及時進行自動錄波，取得了非常理想的效果。煤礦供電事故應急處置智