一种煤矿系统小电流接地装置间的时间同步方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电力系统继电保护领域，涉及煤矿系统小电流接地故障检测方法。
【背景技术】
[0002]小电流接地系统一般是指35kV及以下配电网络。当发生单相接地故障时，为降低对系统绝缘和设备运行影响，必须尽快确定故障线路并予以切除，因此提出了小电流接地故障选线问题。为确定故障线路，需要就地智能零序互感器采集故障数据并上传给故障选线平台用于故障算法的计算。小电流接地故障选线平台是一个集数据传递、处理以及存储于一体的软件平台，应用于监控室里的PC机上，与就地智能零序互感器采用主从结构配合使用，故障选线平台作为主机，就地智能零序互感器作为从机。对于应用在煤矿系统的小电流接地网络，其特点是线路较长且出线数较多，因此故障数据传输量大，所需时间长。若就地智能零序互感器以接收到故障选线平台命令的时刻作为故障时刻，则其与真实故障时刻间存在延时误差，各就地智能零序互感器对故障点的定位不准确，采集到的数据时间不同步，如果时间相差太大会影响故障处理算法所得到的选线结果。
【发明内容】
[0003]为保证各小电流接地装置间故障定位的一致性，本发明提出一种煤矿系统小电流接地装置间的时间同步方法，用于就地智能零序互感器间时间同步的方法，以适应煤矿系统中线路较长以及出线数较多的情况，解决其带来的故障时刻定位不准确、采样时间不同步的问题，使得各就地智能零序互感器采集的数据可以用于故障选线算法，提高故障选线方法的可靠性。本发明可通过以下技术方案实现:
[0004]—种煤矿系统小电流接地装置间的时间同步方法，该方法的应用场景为:建立有故障选线平台，智能零序电压互感器和智能零序电流互感器安装在就地母线和出线上，采用主从结构，故障选线平台作为主机，负责下发命令，就地智能零序电压互感器和智能零序电流互感器作为从机，在接到主机命令后传送所需故障数据，每个智能零序电压互感器和智能零序电流互感器内部设有故障时间计数器用于定位故障时刻，包括以下步骤:
[0005](1)就地智能零序互感器上电，初始化所有就地智能零序互感器的故障时间计数器和故障数据存储单元；
[0006](2)启动故障选线平台，智能零序电压互感器采集母线上的电压；
[0007](3)故障选线平台向所有就地智能零序互感器发送时间同步命令，就地智能零序互感器接收到命令后将故障时间计数器清零并重新计数；
[0008](4)智能零序电压互感器判断出现故障之前，每隔一段时间执行步骤(3)广播时间同步命令；
[0009](5)智能零序电压互感器检测到零序电压大于其门限值，即为出现故障时，向故障选线平台发送“检测到故障”命令，同时也将故障时间计数器的值发送给故障选线平台；
[0010](6)故障选线平台接收到“检测到故障”命令，向此故障段母线上所有就地的智能零序电流互感器和智能零序电压互感器发送“上传数据”命令，并同时广播接收到的故障时间计数器的值；
[0011](7)就地智能零序互感器接收到“上传数据”命令后将以故障时间计数器定位的故障点前的几个周波数据和后几个周波数据上传给故障选线平台。
[0012]本发明相对于现有的技术有以下优点:
[0013]考虑到煤矿行业小电流接地系统线路较长，通信速率选用250Kbps ;智能零序互感器采样点数满足最小选线算法要求，每周波128点。通过计算发现，若不采用时间同步方法，定位的故障时刻比实际值延迟大概4个采样点。如果再加上数据传输的帧头和校验位，则传输数据量更大，传输速率更低，不使用时间同步造成的时间延迟将更长。应用时间同步方法可以使故障母线所带出线上智能零序互感器间故障时刻定位相同，采集到的故障数据时刻相同，有效提高了选线算法的准确性。本发明解决了煤矿系统由于线路较长以及出线数较多造成的数据传输延迟问题，以及由此引发的就地装置故障定位不准确，采集数据时间不同步问题。
【附图说明】
[0014]图1为煤矿系统小电流接地选线平台与就地智能零序互感器间的接线图；
[0015]图2为出现故障之前小电流接地选线平台与就地智能零序互感器间的命令传输示意图；
[0016]图3为发现故障后小电流接地选线平台与就地智能零序互感器间的数据传递示意图；
[0017]附图中及文字中各标号的含义:
[0018]零序PT为安装在母线上的智能零序电压互感器；
[0019]零序CT1、零序CT2、零序CT3为安装在各出线出口处的智能零序电流互感器；
[0020]粗线为电缆或架空线；
[0021]细线为通信接线；
[0022]向上箭头方向为就地智能零序互感器上传到故障选线平台；
[0023]向下箭头方向为故障选线平台广播命令到各就地智能零序互感器；
[0024]零序PT和零序CT旁的方框为其内部数据存储结构示意图，数字为故障计数器示意图；
【具体实施方式】
[0025]下面将结合实施例及参照附图对该发明的技术方案进行详细说明。
[0026]本实施例以图1所示的参考系统结构图为例，故障选线平台应用在PC机上，智能零序电压互感器安装在母线上，智能零序电流互感器安装在每条出线上，这里以3条出线为例，即装有三个智能零序电流互感器，每个就地智能零序互感器内都安装一个故障时间计数器。选线平台与就地智能零序互感器间通过CAN总线相连，图中细线为通信接线。
[0027]采用本发明的煤矿系统小电流接地故障选线平台时间同步方法，如图1所示。包括以下步骤:
[0028](1)就地智能零序互感器上电，初始化所有就地智能零序互感器的故障时间计数器和故障数据存储单元。
[0029](2)启动故障选线平台，智能零序电压互感器采集母线上的电压并判断其是否越限。
[0030](3)如图2箭头方向所示，故障选线平台向所有就地智能零序互感器发送时间同步命令，就地智能零序互感器接收到命令后将故障时间计数器清零并重新计数，即图2中的实心方块所示。
[0031](4)智能零序电压互感器判断出现故障之前，每隔一段时间执行步骤(3)广播时间同步命令。间隔时间依据具体线路长短、智能零序互感器晶振频率等参数设置。
[0032](5)智能零序电压互感器检测到零序电压大于其门限值，即为出现故障时，按照图3中向上的1号箭头方向所示，由智能零序电压互感器向故障选线平台发送“检测到故障”命令，同时也将故障时间计数器记录值(此例中为6)发送给故障选线平台。
[0033](6)故障选线平台接收到“检测到故障”命令，按照图3中向下的2号箭头方向所示，由故障选线平台向此段母线上所有就地的智能零序电流互感器和智能零序电压互感器发送“上传数据”命令，并同时广播接收到的故障时间计数器的值(此例中为6)。此时，所有就地装置统一定位了故障点时刻(故障计数器6所指时刻，图3中虚线框所指时刻)。
[0034](7)就地智能零序互感器接收到“上传数据”命令后将以故障时间计数器定位的故障点前3个周波数据和后5个周波数据上传给故障选线平台。这样得到的数据是同一时刻数据，就可以用于故障算法。
[0035]理论与实际表明，本发明应用在煤矿行业的小电流接地故障选线平台上，可以解决由于线路较长和出线数较多引起的时间不同步问题，使得就地智能零序互感器能够准确定位故障点，保证采集到的数据为同一时刻数据，有效提高故障选线算法的准确性，在工程实际中具有较强的实用价值。
[0036]以上内容仅为本发明的实施例，其目的并非用于对本发明所提出的系统及方法的限制，本发明的保护范围以权利要求为准。在不脱离本发明的精神和范围的情况下，本领域技术人员在不偏离本发明的范围和精神的情况下，对其进行的关于形式和细节的种种显而易见的修改或变化均应落在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种煤矿系统小电流接地装置间的时间同步方法，该方法的应用场景为:建立有故障选线平台，智能零序电压互感器和智能零序电流互感器安装在就地母线和出线上，采用主从结构，故障选线平台作为主机，负责下发命令，就地智能零序电压互感器和智能零序电流互感器作为从机，在接到主机命令后传送所需故障数据，每个智能零序电压互感器和智能零序电流互感器内部设有故障时间计数器用于定位故障时刻。包括以下步骤: (1)就地智能零序互感器上电，初始化所有就地智能零序互感器的故障时间计数器和故障数据存储单元； (2)启动故障选线平台，智能零序电压互感器采集母线上的电压； (3)故障选线平台向所有就地智能零序互感器发送时间同步命令，就地智能零序互感器接收到命令后将故障时间计数器清零并重新计数； (4)智能零序电压互感器判断出现故障之前，每隔一段时间执行步骤(3)广播时间同步命令； (5)智能零序电压互感器检测到零序电压大于其门限值，即为出现故障时，向故障选线平台发送“检测到故障”命令，同时也将故障时间计数器的值发送给故障选线平台； (6)故障选线平台接收到“检测到故障”命令，向此故障段母线上所有就地的智能零序电流互感器和智能零序电压互感器发送“上传数据”命令，并同时广播接收到的故障时间计数器的值； (7)就地智能零序互感器接收到“上传数据”命令后将以故障时间计数器定位的故障点前的几个周波数据和后几个周波数据上传给故障选线平台。
【专利摘要】本发明涉及煤矿行业中的小电流接地故障选线技术领域，提供煤矿系统小电流接地装置间的时间同步方法，该方法建立有故障选线平台，智能零序电压互感器和智能零序电流互感器安装在就地母线和出线上，采用主从结构，故障选线平台作为主机，负责下发命令，就地智能零序电压互感器和智能零序电流互感器作为从机，在接到主机命令后传送所需故障数据，每个智能零序电压互感器和智能零序电流互感器内部设有故障时间计数器用于定位故障时刻。本发有效提高了故障选线算法的准确性，在工程实际中具有较强的实用价值。
【IPC分类】G01R31/08
【公开号】CN105301448
【申请号】CN201510800105
【发明人】李永丽, 石峥, 刘勇
【申请人】天津大学, 天津市天变航博电气发展有限公司
【公开日】2016年2月3日
【申请日】2015年11月19日