煤矿井下供电防越级跳闸调控系统及其递归网络分析方法

摘要

本发明公开了一种煤矿井下供电防越级跳闸调控系统及其递归网络分析方法，该方法包括：将所监控的煤矿供电系统中安装的高压开关保护器进行组网，对所需要监控的电力网络进行建模，形成电力网络支路节点编号，设置节点类型，所述设置节点类型是指设置网络相关节点类型，包括根节点、中间节点及供电节点；将所有根节点压入节点堆栈，并利用堆栈操作处理处理当前搜索节点；取出与当前搜索节点相连的所有支路，将支路压入支路堆栈；利用堆栈操作获取每条支路，并检测其是否越限，根据检测结果形成故障记录，将故障记录压入故障记录栈中，通过本发明，降低了高压开关越级跳闸的故障率，并提高了供电监控工作站故障检测运算速度。

说明书

技术领域

本发明涉及煤矿井下供电防越级跳闸技术领域，特别是涉及一种煤矿井下 供电防越级跳闸调控系统及其递归网络分析方法。

背景技术

众所周知，煤矿的安全生产一直都是国家安监部门和煤炭企业高度重视的 问题，它不仅牵涉到煤炭行业的经济效益，还关系到煤矿一线作业人员的生命 安全，煤矿供电网络的可靠持续工作是保证其安全生产的前提条件，因此电力 系统的安全性和运行状态直接影响着煤矿的生产和安全。煤矿井下巷道狭窄， 空气潮湿，工作环境恶劣，容易发生短路事故。井下高压供电系统线路短、多 级变电所级联，高压供电线路的布线特点使得常规继电保护装置不能通过整定 值和时间级差的方式有选择的跳开故障点开关，出现“越级跳闸”问题，威胁 矿井的安全，因此，解决煤矿井下供电系统短路引起的越级跳闸问题，对煤矿 安全生产非常必要，意义重大。

现有的煤矿供电系统越级跳闸方案主要有：(1)利用时间级差的解决方案： 该方案适用于长距离供电系统，但不适合煤矿供电系统；(2)光纤纵差：需要 两端保护必须严格同步，靠两端电流的矢量差来判断故障是否发生在本段线路 的保护范围之内，煤矿同步比较困难，不适用井下供电场合。

发明内容

为克服上述现有技术存在的不足，本发明之目的在于提供一种煤矿井下供 电防越级跳闸调控系统及其递归网络分析方法，其通过将所监控的煤矿供电系 统中安装的高压开关保护器进行组网，使每个保护器既有本地保护功能，同时 兼具供电监控工作站集中监控功能，当通信网络运行正常时，由供电监控工作 站集中控制，杜绝了保护器误判断的可能，当通信网络运行故障时，由保护器 独立完成保护功能，从而降低了高压开关越级跳闸的故障率，同时，通过一种 网络递归分析方法提高了供电监控工作站故障检测运算速度。

为达上述及其它目的，本发明提出一种煤矿井下供电防越级跳闸调控系统， 包括：

若干高压保护器，该高压保护器安装于高压开关，将采集到的数据信号通 过信号传输信道传送至电力监控分站，并接收电力监控分站下发的来自供电系 统监控工作站的各种命令,根据所接收的各种命令实现各种功能；

若干电力监控分站，接收该高压保护器采集到的数据信号并对所接收到的 实时数据进行解析，将解析好的数据重新组包传输至供电系统监控工作站，同 时，电力监控分站还接收来自供电系统监控工作站的各种命令，并下发给各高 压保护器；

供电系统监控工作站，接收该电力监控分站传送的数据信号，并进行越级 跳闸数据分析，将分析结果予以实时显示，接收倒闸操作指令，并将倒闸操作 指令通过电力监控分站下达到高压开关保护器。

进一步地，该高压保护器能采集的数据信号包括线电压、各相负荷电流、 各相负荷功率、各相电压、零序电压、用电量。

进一步地，该高压保护器根据所接收的各种命令实现的功能包括速断保护、 过流I段保护功能、过流II段保护功能、过载反时限保护功能、零序过流保护 功能、零序过压保护功能、方向型漏电保护功能、欠压保护功能、过压保护功 能、绝缘监视保护功能、风电瓦斯闭锁保护功能、相不平衡保护功能。

进一步地，该信号传输信道包括电缆信道或光纤信道。

进一步地，该电力监控分站包括数据监视机及通讯机，所述电力监控分站 的数据监视用于完成数据的显示，该数据监视机可以多画面数字或者曲线形式 显示监控分站所管辖的多个高压开关的电气量实时数据，所述通讯机负责数据 的收集及下发，收集的数据包括来自所辖的高压保护器的实时数据，该通讯机 首先对所述的实时数据进行解析，然后将解析好的数据重新组包向供电系统监 控工作站传输，该通讯机下发的数据包括来自该供电系统监控工作站的命令， 该命令通过报文的形式进行下发。

进一步地，该供电系统监控工作站的命令包括数据召唤命令以及开关跳闸 命令。

进一步地，该供电系统监控工作站包括一台人机监控工作站、一台通讯机、 一台数据库服务器、一台网络交换机，该通讯机利用以太网通过网络交换机获 取电力监控分站传输的数据，并提供给人机监控工作站，该人机监控工作站用 于调度员监控使用，以图形的形式显示煤矿供电系统的供电主接线，并进行实 时数据显示，并进行越级跳闸数据分析，将分析结果实时显示，并将分析报告 存储于数据库服务器中，调度员通过人机监控工作站监测到煤矿供电系统故障 情况，并根据越级跳闸检测分析报告成倒闸操作指令，并将倒闸操作指令通过 监控分站通讯机下达到高压开关保护器，进行跳闸。

为达到上述目的，本发明还提供一种煤矿井下供电防越级跳闸调控系统的 递归网络分析方法，包括如下步骤：

步骤一，将所监控的煤矿供电系统中安装的高压开关保护器进行组网，对 所需要监控的电力网络进行建模，形成电力网络支路节点编号，设置节点类型， 所述设置节点类型是指设置网络相关节点类型，包括根节点、中间节点及供电 节点；

步骤二，将所有根节点压入节点堆栈，并利用堆栈操作处理处理当前搜索 节点。

步骤三，取出与当前搜索节点相连的所有支路，将支路压入支路堆栈。

步骤四，利用堆栈操作获取每条支路，并检测其是否越限，根据检测结果 形成故障记录，将故障记录压入故障记录栈中。

进一步地，步骤二进一步包括：

步骤2.1，将所有根节点压入节点堆栈；

步骤2.2，判断节点堆栈是否空，如果空，则搜索结束，形成故障报告，如 果不空，转到步骤2.3。

步骤2.3，弹出一个节点，判断该节点是否已经被检测，如是则转步骤2.2， 如否则转步骤2.4。

步骤2.4，弹出节点栈顶节点，将该节点检测过标志置为真。

进一步地，步骤四进一步包括：

步骤4.1，步骤判断支路栈是否为空，如空则转步骤2.2，如否则转步骤4.2；

步骤4.2，从支路堆栈表中弹出一条支路；

步骤4.3，判断该支路是否已经检测过，如是返回步骤4.1，否转步骤4.4；

步骤4.4，置该支路检测标志为真；

步骤4.5，判断支路电流是否越限，如是转步骤4.11，否转步骤4.6；

步骤4.6，取该支路的另外一端节点；

步骤4.7，判断该节点是否已经检测过，如是转步骤4.1，否转步骤4.8；

步骤4.8，压入节点堆栈，转步骤三；

步骤4.9，搜索结束，形成故障报告；

步骤4.10，结束；

步骤4.11，形成故障记录，将故障记录推入故障记录栈。

与现有技术相比，本发明一种煤矿井下供电防越级跳闸调控系统及其递归 网络分析方法，其通过将所监控的煤矿供电系统中安装的高压开关保护器进行 组网，使每个保护器既有本地保护功能，同时兼具供电监控工作站集中监控功 能，当通信网络运行正常时，由供电监控工作站集中控制，杜绝了保护器误判 断的可能，当通信网络运行故障时，由保护器独立完成保护功能，从而降低了 高压开关越级跳闸的故障率，同时，通过一种网络递归分析方法提高了供电监 控工作站故障检测运算速度。

附图说明

图1为本发明一种煤矿井下供电防越级跳闸调控系统的系统架构图；

图2为本发明一种煤矿井下供电防越级跳闸调控系统的递归网络分析方法 的步骤流程图；

图3为本发明较佳实施例中煤矿井下供电防越级跳闸调控系统的递归网络 分析方法的步骤流程图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例并结合附图说明本发明的实施方式，本领域技术 人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明 亦可通过其它不同的具体实例加以施行或应用，本说明书中的各项细节亦可基 于不同观点与应用，在不背离本发明的精神下进行各种修饰与变更。

图1为本发明一种煤矿井下供电防越级跳闸调控系统的系统架构图。如图1 所示，本发明一种煤矿井下供电防越级跳闸调控系统包含：若干高压保护器10、 若干电力监控分站11、以及供电系统监控工作站12。

其中，高压保护器10安装于高压开关中，该高压保护器10将采集到的数 据信号通过信号传输信道传送至电力监控分站11，并接收电力监控分站下发的 来自供电系统监控工作站的各种命令，包括数据召唤命令，开关跳闸命令等， 根据所接收的各种命令实现各种功能。该高压保护器10能采集的数据信号包 括：线电压、各相负荷电流、各相负荷功率、各相电压、零序电压、用电量， 可完成的功能包括：速断保护、过流I段保护功能、过流II段保护功能、过载 反时限保护功能、零序过流保护功能、零序过压保护功能、方向型漏电保护功 能、欠压保护功能、过压保护功能、绝缘监视保护功能、风电瓦斯闭锁保护功 能、相不平衡保护功能。在本发明中，信号传输信道包括电缆信道、光纤信道 等。

电力监控分站11，接收高压保护器10采集到的数据信号并对所接收到的实 时数据进行解析，将解析好的数据重新组包传输至供电系统监控工作站，同时， 电力监控分站11还接收来自供电系统监控工作站12的各种命令，并下发给各 高压保护器10。在本发明较佳实施例中，电力监控分站11包括数据监视机及通 讯机。所述的电力监控分站的数据监视机为一台安装有防爆外壳工业控制计算 机，主要完成数据的显示，该数据监视机可以多画面数字或者曲线形式显示监 控分站所管辖的多个高压开关的电气量实时数据，所述的高压开关的电气量实 时数据包括线电压、各相负荷电流、各相负荷功率、各相电压、零序电压、用 电量以及开关跳闸记录数据，所述的通讯机主要为一台安装有防爆外壳工业控 制计算机，通讯机负责数据的收集及下发，收集的数据包括来自所辖的高压保 护器的实时数据，该通讯机首先对所述的实时数据进行解析，然后将解析好的 数据重新组包向供电系统监控工作站传输，该通讯机下发的数据包括来自供电 系统监控工作站12的数据召唤命令，开关跳闸命令等，所述的数据召唤命令以 及开关跳闸命令通过报文的形式进行下发。

供电系统监控工作站12，接收电力监控分站11传送的数据信号，并进行越 级跳闸数据分析，将分析结果予以实时显示，接收倒闸操作指令，并将倒闸操 作指令通过电力监控分站下达到高压开关保护器，以进行跳闸。在本发明较佳 实施例中，该供电系统监控工作站12包括一台人机监控工作站、一台通讯机、 一台数据库服务器、一台网络交换机，该通讯机利用以太网通过网络交换机获 取电力监控分站11传输的数据，并提供给人机监控工作站，该人机监控工作站 用于调度员监控使用，以图形的形式显示煤矿供电系统的供电主接线，并进行 实时数据画面显示，历史数据曲线、棒图、报表显示，并进行越级跳闸数据分 析，将分析结果实时显示，并将分析报告存储于数据库服务器中，调度员通过 人机监控工作站监测到煤矿供电系统故障情况，并根据越级跳闸检测分析报告 进行判断，形成倒闸操作指令，并将倒闸操作指令通过监控分站通信机下达到 高压开关保护器，进行跳闸，避免了越级跳闸事故的发生。

图2为本发明一种煤矿井下供电防越级跳闸调控系统的递归网络分析方法 的步骤流程图，如图2所示，本发明一种煤矿井下供电防越级跳闸调控系统的 递归网络分析方法，包括如下步骤：

步骤201，将所监控的煤矿供电系统中安装的高压开关保护器进行组网，对 所需要监控的电力网络进行建模，形成电力网络支路节点编号，设置节点类型， 所述设置节点类型是指设置网络相关节点类型，节点类型包括根节点、中间节 点及供电节点。

步骤202，将所有根节点压入节点堆栈，并利用堆栈操作处理处理当前搜索 节点。

步骤203，取出与当前搜索节点相连的所有支路，将支路压入支路堆栈。

步骤204，利用堆栈操作获取每条支路，并检测其是否越限，根据检测结果 形成故障记录，将故障记录压入故障记录栈中。

进一步地，步骤202进一步包括：

步骤2.1，将所有根节点压入节点堆栈；

步骤2.2，判断节点堆栈是否空，如果空，则搜索结束，形成故障报告，如 果不空，转到2.3。

步骤2.3，弹出一个节点，判断该节点是否已经被检测，如是则转步骤2.2， 如否则转步骤2.4。

步骤2.4，弹出节点栈顶节点，将该节点检测过标志置为真。

进一步地，步骤204进一步包括：

步骤4.1，步骤判断支路栈是否为空，如空则转步骤2.2，如否则转步骤4.2；

步骤4.2，从支路堆栈表中弹出一条支路；

步骤4.3，判断该支路是否已经检测过，如是返回步骤4.1，否转步骤4.4；

步骤4.4，置该支路检测标志为真；

步骤4.5，判断支路电流是否越限，如是转步骤4.11，否转步骤4.6；

步骤4.6，取该支路的另外一端节点；

步骤4.7，判断该节点是否已经检测过，如是转步骤4.1，否转步骤4.8；

步骤4.8，压入节点堆栈，转步骤203；

步骤4.9，搜索结束，形成故障报告；

步骤4.10，结束；

步骤4.11，形成故障记录，将故障记录推入故障记录栈。

图3为本发明较佳实施例中煤矿井下供电防越级跳闸调控系统的递归网络 分析方法的步骤流程图。如图3所示，该递归网络分析方法包括：

S1，对所需要监控的电力网络进行建模，形成电力网络支路节点编号，设 置节点类型，所述设置节点类型是指设置网络相关节点类型，节点类型包括根 节点、中间节点及供电节点；

S2，将所有根节点压入节点堆栈；

S3，判断节点栈是否空，如果空，转到S15，如果不空，转到S4。

S4，弹出一个节点，判断该节点是否已经被检测，如是则转S3，如否则转 S5。

S5，弹出节点栈顶节点，将该节点检测过标志置为真；

S6，取出与当前搜索节点相连的所有支路，将支路压入支路堆栈；

S7，判断支路栈是否为空，如空则转S3，如否则转S8；

S8，从支路堆栈表中弹出一条支路；

S9，判断该支路是否已经检测过，如是返回S7，否转S10；

S10，置该支路检测标志为真；

S11，判断支路电流是否越限，如是转S17，否转S12；

S12，取该支路的另外一端节点；

S13，判断该节点是否已经检测过，如是转S7，否转S14；

S14，压入节点堆栈，转S6；

S15，搜索结束，形成故障报告；

S16，结束；

S17，形成故障记录，将故障记录推入故障记录栈。

可见，本发明一种煤矿井下供电防越级跳闸调控系统及其递归网络分析方 法，其通过将所监控的煤矿供电系统中安装的高压开关保护器进行组网，使每 个保护器既有本地保护功能，同时兼具供电监控工作站集中监控功能，当通信 网络运行正常时，由供电监控工作站集中控制，杜绝了保护器误判断的可能， 当通信网络运行故障时，由保护器独立完成保护功能，从而降低了高压开关越 级跳闸的故障率，同时，通过一种网络递归分析方法提高了供电监控工作站故 障检测运算速度。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。 任何本领域技术人员均可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行 修饰与改变。因此，本发明的权利保护范围，应如权利要求书所列。