[发明专利]基于井下5G通讯网络的主从式防越级跳闸保护方法和系统

说明书

本发明公开了一种基于井下5G通讯网络的主从式防越级跳闸保护系统，包括共同接入井下5G无线通讯网络的分布式防越级跳闸主保护装置和集中式防越级跳闸后备保护装置，构建主从式防越级保护网络拓扑结构。本发明的保护方法为：分布式防越级跳闸逻辑设置为主保护，当发生故障时，跳开本级故障开关并通过5G网络发送R‑GOOSE闭锁跳闸信号，闭锁相邻上级保护动作；在主保护跳开故障开关失败时，集中式后备防越级保护通过分析井下全域防越级跳闸网络的R‑GOOSE报文，自适应识别故障线路、定位故障点，跳开故障点相邻上级开关，将故障点快速隔离。本发明通过CPE与井下5G基站通讯，提高了防越级跳闸保护的可靠性和选择性。

技术领域

本发明涉及防越级跳闸保护方法和系统，尤其涉及一种基于井下5G通讯网络的主从式防越级跳闸保护方法和系统。

背景技术

现阶段，基于GOOSE光纤通讯的煤矿井下防越级保护解决方案在煤矿系统被大量使用，这种方案依托电力监控光纤以太网，在上下级微机保护装置中配置GOOSE信号闭锁关系，下级故障闭锁相邻上级，逐级闭锁，形成的“地面+井下”高压供电系统全线速动方案。然而，在实际运行过程中，却存在一些的痛点、难点亟待解决：

(a)井下防越级跳闸保护系统，网络通讯是生命线。但是由于井下作业环境复杂，工程车辆往来运行有损坏线缆的风险。当线缆受损后，一方面微机保护装置间的通讯会发生中断，井下防越级跳闸保护失去作用，如果不投入后备保护，则会越级跳闸；另一方面修复线缆需要花费大量人力，不能及时恢复，井下生产会受到严重影响。

(b)防越级跳闸保护，一般采用分布式网络结构，在每级线路和分段开关上，配置智能防越级跳闸保护装置。当故障发生时，本级保护装置会立刻向上发送跳闸闭锁信号；若故障引起交流供电的最下级综保装置失电，同时一次开关机构由于电压跌落到门槛下，机械开关不能跳开，导致故障不能切除，则防越级跳闸后备保护动作。一般而言，后备保护动作时间采用级差式整定原则，级数越多，有时会超过1000ms，动作时间整定越长，故障存在的时间越久，严重影响煤矿井下生产安全。因此，在没有一种无极差动作时间的后备防越级保护系统来配合切除故障的，则分布式防越级保护并不可靠。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种不依赖物理链路，能实现有效提高防越级跳闸保护系统的可靠性和选择性的基于井下5G通讯网络的主从式防越级跳闸保护方法和系统。

技术方案：一种基于井下5G通讯网络的主从式防越级跳闸保护系统，包括分布式防越级跳闸保护装置、集中式防越级跳闸保护装置、矿用隔爆兼本安5G基站和CPE装置；所述分布式防越级跳闸保护装置和集中式防越级跳闸保护装置分别与井下的矿用隔爆兼本安5G基站连接；所述分布式防越级跳闸保护装置为多级防越级跳闸保护装置，下级防越级跳闸保护装置通过5G无线通讯系统对上级防越级保护装置发送跳闸闭锁信号；所述5G无线通讯系统通过5G终端CPE装置进行无线通讯。

进一步，所述分布式防越级跳闸保护装置和集中式防越级跳闸保护装置分别对上级防越级跳闸保护装置发送的防越级跳闸闭锁信号均为R-GOOSE格式，将在局域网内信息交换的GOOSE报文转换为具有路由功能的R-GOOSE格式，所述R-GOOSE格式报文中包含源地址、目的地址。

进一步，还包括网络拓扑结构，所述网络拓扑结构包括主网络结构和从网络结构；所述主网络结构为分布式拓扑结构，本级的防越级跳闸保护装置与相邻上下级防越级跳闸保护装置通过5G终端CPE装置进行通讯；从网络结构为集中式拓扑机构，各级保护装置均与集中式防越级跳闸保护装置进行通讯，实时传输各级保护装置接收和发送的R-GOOSE报文。

进一步，所述CPE装置为可拔插式的板卡，内嵌到防越级跳闸保护装置中。