摘要：煤矿35kV变电站基本上可以视为煤矿配电网络运行体系的重要组成部分，在很大程度上会对煤矿供电质量以及供电可靠性产生重要影响。近些年来，为确保煤矿35kV变电站始终处于高效稳定的运行状态，研究人员需要主动立足于矿井供电系统运行需求，对传统变电站装置系统存在的薄弱问题进行重点改善，尤其是对于变电站微机保护系统而言。针对于此，本文主要结合新技术以及新发展理念，对煤矿35kV变电站保护系统设计优化措施及相关实现方法进行重点研究与分析，以供参考。

关键词：35kV变电站；保护系统；设计优化；措施方法；分析

变电站作为现代电力系统关键性组成部分之一，通过合理配置与高效应用，基本上可以实现对电力系统供应的电能的不断获取，并通过完成变换、分流以及输送等关键步骤流程，高质量实现电能输送目标。客观来讲，如果变电站在运行期间出现故障风险问题，那么往往会对整个电力系统安全运行构成威胁。严重时可能会对人们正常生活以及社会生产秩序造成扰动影响[1]。以煤矿35kV变电站运行管理为例，煤矿35kV变电站运行质量表现在很大程度上会对煤矿正常生产以及用电安全产生直接影响。针对于此，为全面增强煤矿35kV变电站运行效能，相关人员需要深刻意识到35kV变电站运行管理工作的重要性。并主动从升级优化35kV变电站保护系统等要装置系统入手，切实增强系统运行稳定性与可靠性。需要注意的是，在具体设计优化过程中，相关人员应该立足于煤矿35kV变电站保护系统运行需求，利用科学合理的方法措施巩固加强煤矿35kV变电站保护系统运行效能。

1煤矿35kV变电站保护系统设计优化的必要性分析

矿区变电站安全稳定运行在很大程度上可以实现矿区供电系统合理调度过程，利于保障矿区生产生活安全。其中，35kV变电站作为煤矿生产区域常见的变电站形式，通过高效运行可以保障煤矿生产作业以及用电安全作业顺利开展，利于巩固加强煤矿生产生活用电质量安全。而保护系统作为煤矿35kV变电站系统运行重要组成部分，不仅可以实现对电网运行状态的实时监测，同时也可以保障电能质量安全，所表现出的经济性与效益性特点相对明显。然而传统煤矿35kV变电站保护系统所使用的运行管理方式相对粗放，在运行过程中很容易受到干扰因素的影响而出现变电站设备运行故障问题或者异常运行问题。

再加上雷击以及继电保护装置老化问题等因素的影响，导致35kV变电站在运行过程中所面临的扰动因素越来越多。近些年来，为全面提升35kV变电站运行管理水平以及动态监测水平，相关人员主动结合新技术以及新理念内容，对煤矿35kV变电站保护系统进行了全新优化与升级改造。经过优化升级之后，35kV变电站保护系统在监测效能以及调控管理校门方面得到了切实加强，基本上可以有效避免重大电力事故问题出现。由此不难看出，优化设计煤矿35kV变电站保护系统具有重要的社会效益价值以及管理效益价值，必须予以高度重视[2]。

2煤矿35kV变电站保护系统运行原理及特点分析

2.1运行原理

保护系统基本上可以视为保障变电站电气设备高效稳定运行的重要装置系统，主要通过利用计算机构成的保护系统实现对变电站运行全过程的监控管理。近些年来，伴随着计算机技术应用水平的持续提升，计算机技术集成程度明显加大，促使微机保护系统应用优势越来越凸显。与传统继电保护装置相比而言，微机保护系统所表现出的可靠性以及灵敏性相对较强，目前在矿山以及石化等建设领域中得到了广泛推广与应用。

以煤矿35kV变电站为例，常见的微机保护系统在结构组成上主要以微处理芯片、输入输出通道以及通讯接口等重要装置组成。其中，外部电压与电流在转换过程中需要借助专用的电路实现安全转换过程，并以微处理电压信号实现输入输出过程。需要注意的是，信号的输出过程通常需要借助专用的开关控制系统完成控制管理过程，以避免出现信号输出不畅或者其他风险问题[3]。

2.2运行特点

2.2.1计算能力强

煤矿35kV变电站保护系统在中心结构组成上主要以电脑芯片为主，电脑芯片所表现出的计算能力超强特点比较明显，可以为保护系统安全稳定运行夯实基础保障。结合相关电路设计规范来看，相关设计人员可通过利用煤矿35kV变电站保护系统计算能力超强的特点，实现对芯片内部程序的编程优化，最终以设备保护电路形式巩固加强煤矿35kV变电站保护系统运行效能。

2.2.2维护成本低

微机电路保护系统所涵盖的模块内容相对较多，当某一模块出现故障问题时，保护系统可在短时间内完成模块替换操作，并恢复对应模块正常运行功能。与传统电路保护系统相比而言，新时期危机电路保护系统在整体性以及功能性特点方面表现更加突出。

2.2.3方便调试

传统继电保护系统通常需要借助专用的程序模块完成对故障问题的诊断与分析。而微机保护系统内部程序结构相对健全完善，可通过设置自检以及异常反馈等多个功能模块实现对变电站各电气设备运行全过程的监督反馈，及时发现障隐患问题，并加以排查管理[4]。

2.2.4扩展性较强

微机保护系统主要可以分为硬件与软件两大部分。其中，硬件部分与软件部分各包含多个模块。结合以往的管理经验来看，当硬件或者软件部分的多个模块箱完成组合处理之后，基本上可以实现对内部程序的有效调停。同时也可以结合煤矿生产作业实际情况，对相关电路保护方案进行适当调整与优化，确保日常供用电安全。

3煤矿35kV变电站保护系统设计优化措施及实现方法分析

3.1系统硬件优化设计

3.1.1开关量输入电路

开关量输入信号可通过输入高低电平的电压促进电路功能顺利实现，保障煤矿35kV变电站保护系统安全稳定运行。结合以往的经验来看，对于普通5V以下的开关量输入电压信号而言，设计人员可通过利用单片机引实现对电压数据的采集分析。根据分析反馈结果对输入电平高低情况行判断，期间，可在电路结构中增加一个上拉电阻确保输入电平数值符合波动范围要求。

一般来说，上述操作比较适用于按键开关等开关量输入电压信号。除此之外，对于电气结构中的高电压等级而言，在开关量输入信号的优化设计上，可通过隔离电路完成电气隔离过程。结合以往的设计经验来看，这类开关量信号多可围绕断路器信号采集以及切换开关信号判断等重要开关量信号进行优化设计[5]。

3.1.2数字量输入电路

在主控芯片的选型问题上建议相关人员可优先选择msp430单机片的f149系列。究其原因，主要是因为该系列芯片所表现出的管脚功能相对丰富，且功耗问题并不是很明显，比较适用于煤矿变电站运行体系当中。最重要的是，该系列芯片在抗干扰能力方面表现较为突出，可以满足矿井电网保护装置运行稳定需求。

3.1.3电源系统设计

关于主控芯片的选型设计问题，建议相关人员可优先选择msp430单片机中的f5438A系列。应该系列芯片所表现出的管脚功能以及功耗低等优势特点相对明显，比较适用于35kV变电站保护系统当中。最重要的是，该系列芯片所涉及到的休眠功耗相对较低，一般多为1mA。除此之外，在控制系统电源供电电路优化设计过程中，相关人员可通过利用电池串联方式保障直流电压顺利输出，可完成对开关量中间继电器的供电过程。在具体实现过程中，相关人员可利用串联方式对两个12V的电池进行操作处理，产生24V的直流电压之后，可以为开关量的中间继电器提供持续供电操作[6]。

3.1.4存储电路设计

关于储存电路的优化设计建议相关人员可对芯片选型问题进行重点把握。举例而言，可通过优先采用AT24C256芯片作为储存核心芯片，通过利用该系列芯片的高容量数据储存功能将相关数据妥善储存在对应的地址内。其中，当数据储存在不同页码时，数据地址也会随之累积增加。除此之外，在利用该芯片电路时，可通过利用骑的储存管理功能，对继电保护电气测量等相关信息进行定时储存，以期可以有效缓解主控芯片面临的储存负担问题。

3.2主变压器保护优化设计

3.2.1保护优化原理

35kV变电站在主变压器保护选择方面多强调差动保护问题，其中，所表现出的保护原理主要通过基于KCL电流定律实现差动保护过程。结合KCL电流定律来看，流入电路中的节点向量和为零时，可以将电路中的变压器视为一个节点。此时，流入变压器的电流可以视为流出变压器的电流。除此之外，当变压器中的电流发生故障问题时，如比较常见的匝间短路障或者接地短路故障等，此时差动电流将会超过给定值。一旦出现此类问题，差动保护将会立即启动，及时切除电路中变压器的进线。即便是变压器出现损坏问题，电力系统中的另一台变压器也可以发挥运行功能优势，正常带负荷运行工作。

3.2.2二次谐波制动优化

变压器运行期间如果存在突然投切问题，往往就会导致变压器一次侧产生较大的一次电流。一旦出现此类问题，变压器差动保护范围会明显扩增，并促使变压器差动保护启动，及时对变压器进线进行切除处理。其中，为防止变压器存在误切除问题，建议相关人员需要提前对变压器差动保护制动方案进行合理优化与改进设计。举例而言，可通过选择二次谐波制动方案，进一步增强变压器差动保护过程的可靠性与灵敏程度[7]。

通过合理利用二次谐波制动方案，基本上可以进一步增强变压器差动保护效能。举例而言，在变压器保护运行期间，如果有一相中的二次谐波不满足运行条件，那么变压器保护将会开放出口，完成跳闸动作。除此之外，在空投变压器期间，如果变压器自身存在故障缺陷问题，那么故障项的二次谐波电流将无法达定值标准。此时跳闸处开放，完成单相跳闸过程。

3.3变电站施工抗干扰优化设计

客观来讲，煤矿35kV变电站在运行过程中很容易受到不稳定因素影响而出现运行故障或者发生安全事故问题。结合以往的经验来看，煤矿35kV变电站在干扰源的来源上主要以变压器、开关以及变频设备等为主。举例而言，当变压器处于空投状态时，磁路中的饱和现象会产生较大的电流，促使电流互感器进入微机保护，期间容易引发保护误动问题。

或者采煤机以及掘进机使用频率过高，促使变频器在电路中所产生的高次谐波次数明显增多，容易引发供电系统干扰问题出现。为有效减少上述问题出现，建议相关人员在前期部署设计过程中，可通过提前敷设铜排并利用相关支架固定的方式，增强整体结构的稳定性与安全性。在具体实现过程中，配电室开关柜的接地端可通过连接铜线以及铜排，科学构建等电位面。通过不断消除配电室电气设备与大地的电位差，从根本上杜绝线路干扰问题出现。

4煤矿35kV变电站保护系统设计优化注意事项分析

为保障煤矿35kV变电站保护系统设计优化目标得以顺利实现，建议在前期规划设计过程中，相关人员应该主动结合煤矿35kV变电站运行需求，对保护系统运行功能以及运行目标进行合理设定。并结合实际运行环境以及运行需求，对微机保护系统各功能进行合理集成与设计优化。

与此同时，相关人员应该结合新时期保护系统设计优化趋势，明确传统设计方法存在的局限问题。并通过集成应用高效稳定的芯片以及操作方式，保障煤矿35kV变电站各电气设备始终处于高效稳定的运行状态。除此之外，相关人员还应该主动结合智能监测以及故障排查等技术内容，进一步加对队保护系统运行全过程的安全防护[8]。

结论：总而言之，新时期煤矿35kV变电站保护系统应该主动结合新技术以及新理念内容，对传统粗放型设计模式所存在的弊端问题进行全面改造优化。以本文的研究设计为例，通过利用DSP与msp430f149芯片基本上可以实现对主控电路及外围相关电路的优化设计，保障数据采集、逻辑判断以及数据存储的重要功能得以顺利实现。与此同时，通过对煤矿井下母线联络开关以及变压器保护进行合理配置与高效应用，可以进一步增强35kV变电站保护系统运行效能，具有重要的应用价值与实现意义。除此之外，为进一步巩固加强煤矿35kV变电站保护系统运行效能，建议在今后的设计优化过程中，相关人员应该始终站立在质量优先、隐患治理的原则角度，对35kV变电站保护系统设计优化趋势进行动态掌握，并通过采取科学合理的技术手段，从根本上提升35kV变电站保护系统运行水平。

参考文献：

[1]齐亚南，王春素.浅谈煤矿35 kV变电站接地网与独立避雷针接地装置间距要求[J].山东煤炭科技，2021，39（03）：133-134.

[2]申涛.浅谈煤矿35 kV变电站微机监测监控与保护回路[J].能源与节能，2021（04）：148-149.

[3]郝嘉伟.煤矿35kV变电站差动保护及其预防误动研究[J].机械工程与自动化，2021（02）：199-200.