电力自动化及防越级跳闸保护系统
煤矿井下供电监控及防越级跳闸系统的设计
煤矿井下供电监控及防越级跳闸系统的设计煤矿作为重要的能源资源，对于国家的能源保障具有重要意义。
煤矿井下供电系统的安全稳定性一直是煤矿生产中的重要环节。
为了保障煤矿井下供电系统的安全可靠运行，监控及防越级跳闸系统的设计显得尤为重要。
煤矿井下供电系统的特点是工作环境恶劣，通常处于高温、高湿、高灰尘、易爆炸等恶劣环境之中。
煤矿井下供电系统的设计需要考虑到这些特殊环境因素，采取相应的防护措施，确保供电系统能在恶劣环境下安全稳定地运行。
在煤矿井下供电系统的设计中，监控系统是至关重要的一环。
监控系统可以通过实时监测供电系统的运行情况，及时发现供电系统中的问题并进行处理，保障供电系统的安全运行。
监控系统通常包括对供电系统的电压、电流、温度等参数进行实时监测，并能够对监测数据进行分析，发现潜在的故障风险，提前进行预警。
在煤矿井下供电系统的设计中，防越级跳闸系统也是非常重要的。
防越级跳闸系统可以有效防止因短路、过载等原因导致的越级跳闸，确保供电系统的稳定运行。
防越级跳闸系统通常是通过智能电器保护装置实现的，它可以根据监测到的电压、电流等参数实时判断供电系统的运行状态，一旦发现异常情况即可进行及时跳闸，防止事故的扩大。
在煤矿井下供电监控及防越级跳闸系统的设计中，需要考虑到以下几个方面：要根据煤矿井下的实际情况来设计监控系统和防越级跳闸系统。
不同的煤矿井下环境情况可能会有所不同，因此需要根据具体情况来进行设计，确保监控系统和防越级跳闸系统能够适应井下的特殊环境。
要选择合适的监控设备和防越级跳闸设备。
监控设备和防越级跳闸设备是保障供电系统安全可靠运行的重要保障，因此需要选择质量可靠的设备，并且要考虑到设备的适用性和稳定性。
还需要考虑到监控系统和防越级跳闸系统的互联互通。
监控系统和防越级跳闸系统需要能够实现信息的快速传递和互相协调，以实现对供电系统的有效监控和保护。
煤矿井下防越级跳闸保护系统解析
煤矿井下防越级跳闸保护系统解析摘要：井下防“越级跳闸”系统采用光纤差动保护和智能零时限电流保护技术实现。
具有优异的抗干扰性能、强大的主站监控功能等特点，实现了井下电力系统的实时监控和“防越级保护”，保证了井下供电平稳可靠的运行。
关键词：电力监控越级跳闸差动保护零时限电流保护项目的必要性矿井电网目前存在的主要问题矿井电网的保护“越级跳闸”问题，造成供电系统大面积停电目前我国煤炭企业电网普遍存在多级辐射状的供电模式，其特点为：一方面由于延伸级数较多，上级电网给定的配合时限越来越短，以致终端用户的保护时限无法配合；另一方面由于供电系统容量增大、供电线路短，不同级的系统短路电流很接近，以致各级保护的电流定值无法配合，因此，无奈之际只能牺牲选择性而保证快速性，致使矿井电网继电保护普遍存在“越级跳闸”问题，当系统出现短路故障时由于无选择性配合，造成井下供电系统大面积停电，引发停电停风事故，严重影响煤炭安全生产。
矿井电网漏电保护的可靠性问题，影响供电可靠性我国3～35kV矿井电网多采用中性点不接地或经消弧线圈接地方式，这种小电流接地系统漏电保护（接地保护）的可靠性问题一直是困扰煤矿供电安全的技术难题。
过去当系统发生单相接地故障时，只能采用逐线路拉闸停电的办法判断故障线路，影响供电可靠性，后来国内外研究了众多的漏电（接地）故障选线技术，这些技术中的某些方法在中性点不接地系统或采用集中的接地选线装置中应用效果尚好、有些方法在实际应用中可靠性极差，在单装置中实现可靠的漏电保护功能则更加困难，特别是在中性点经消弧线圈接地系统，由于受补偿方式（过补偿、欠补偿和谐振补偿）、消弧线圈脱谐度等因素的影响，造成漏电保护功能不可靠，影响矿井电网的供电可靠性。
项目实施的必要性以上问题已成为制约煤炭安全生产的技术难题，解决这些难题、提高矿井电网的可靠性已势在必行。
传统的电流保护技术采用定值与时限配合的原则实现保护选择性，鉴于上述分析的原因，这种配合原则已无法从原理上解决煤矿电网的保护选择性问题；随着矿井供电容量的增大，越来越多的矿井电网采用消弧线圈接地方式，而现场的许多保护装置仍采用功率方向型原理的漏电保护技术，当系统发生接地故障时，则势必造成系统“误动”现象频繁。
一种煤矿井下供电数字化防越级跳闸保护系统
一种煤矿井下供电数字化防越级跳闸保护系统摘要：随着煤矿生产的不断发展，煤矿井下供电系统的安全问题越来越重要。
本文基于数字化技术，针对煤矿井下防越级跳闸保护问题，提出了一种数字化防越级跳闸保护系统。
该系统由传感器、控制器、数字化保护装置等多个部分组成，并通过数字化技术对井下供电系统进行监测和控制。
该系统能够自动检测井下供电系统的运行情况，并实时判断供电系统的安全性。
当井下供电系统出现异常时，系统可以及时进行跳闸保护，有效保障井下电气设备和矿工的安全。
关键词：数字化技术；防越级跳闸；煤矿井下供电；保护系统正文：随着煤矿生产的不断发展，煤矿井下供电系统的安全问题越来越引起人们的重视。
其中，防越级跳闸是煤矿井下供电系统中比较重要的一项保护措施。
传统的防越级保护系统通常采用机械或电气联锁的方式，但这种方法往往存在一些局限性，如反应速度慢、误动率高等问题。
为了有效解决井下供电系统跳闸保护问题，本文基于数字化技术，提出了一种数字化防越级跳闸保护系统。
该系统由传感器、控制器、数字化保护装置等多个部分组成。
其中，传感器负责采集井下供电系统的电信号，控制器负责数据处理和运算，数字化保护装置则负责对井下供电系统进行监测和控制。
系统的工作原理如下：当井下供电系统电压或电流异常时，传感器会立即采集到信号，并将信号传输到控制器进行处理和运算。
控制器通过数字化技术对信号进行分析和判断，如果判断井下电气设备发生了越级跳闸的风险，则会发出信号通知数字化保护装置进行跳闸保护。
为了保证系统的可靠性和稳定性，数字化保护装置采用了多种保护措施。
例如，装置具有自动复归功能，当井下供电系统恢复正常后，系统会自动开启保护功能。
此外，装置还采用了多级过滤技术，能够有效抑制外界干扰信号，保证系统的准确性。
通过实验结果表明，该系统能够有效地检测井下供电系统的运行情况，并对电气设备进行跳闸保护。
同时，该系统具有反应速度快、误动率低、可靠性高等优点，在煤矿井下供电系统中具有广泛的应用前景。
煤矿供电系统的防越级跳闸保护系统的设计
1002023年3月下 第06期 总第402期油气、地矿、电力设备管理与技术China Science & Technology Overview0.引言煤矿供电系统在整个煤矿开采过程中具有重要作用，是整个煤矿运营的主要能源。
特别在信息化时代背景下，煤矿井下受到巷道延伸长度限制，经常在相同水平面上设置各种多级供电所，让每级变电所线路分级呈现逐渐增加趋势，导致线路长度不断降低，给供电电缆线路阻抗能力带来不同程度的影响。
从目前煤矿供电系统实际情况来看，一旦其出现短路故障时，不同线路的短路电流没有明显变化，继电器保护装置无法准确判断短路故障点，无形中提高保护整定难度系数，造成线路出现越级跳闸、开关误动作等问题，甚至会进一步拓展井下的停电范围，给煤矿生产安全性、开采效率带来严重影响，甚至出现严重的煤矿安全事故。
因此，本文针对煤矿供电系统出现的短路故障问题，如越级跳闸现象、开关误动作等，设计出多样化防越级跳闸保护装置，探究保护装置日常运行原理，制定出保护装置的硬件框图和控制器主程序流程框图，并进行开关量输入单元、微控制器选型、CAN 总线通信单元、线路电参数采集单元等环节的设计工作，从而规范保护装置的程序设计方法[1]。
1.诱发煤矿供电系统出现越级跳闸的主要因素1.1短路保护整定难度提升由于井下煤矿供电系统具有较强的复杂性，在线路零秒速断线路中并未设置保护区域，一旦出现线路故障，相关的开关无法准确掌握线路电路出现的变化，导致开关零秒速断保护器出现大量跳闸现象，无形中给越级跳闸创造有利条件。
主变事故跳闸会对供电的性能产生非常巨大的影响，甚至会导致对外限电的现象，为了能够有效控制变压器，对调度做出以下规定，在变压器保护动作跳闸时，在没有完全弄清楚原因的前提下，不能对其进行送电。
在正常情况下，井下供电系统过流保护整体存在较强困难，只要产生短路故障，就立刻会出现越级跳闸问题，且煤矿收稿日期：2022-09-28作者简介：邢西锋（1985—），男，陕西凤翔人，本科，工程师，研究方向：采矿工程、安全及自动化。
煤矿供电防越级跳闸保护系统
煤矿供电防越级跳闸保护系统随着煤炭的逐步开采，煤矿供电已成为保障矿井正常运行的重要措施之一。
然而，煤矿供电系统也面临着安全隐患，其中最为常见的就是越级跳闸现象，这种现象往往会导致煤矿的停电，影响安全生产。
为了解决这个问题，各地的煤矿已经采用了不同的保护系统，其中最为常见的就是煤矿供电防越级跳闸保护系统。
煤矿供电防越级跳闸保护系统是一种针对煤矿供电系统设计的保护系统，其主要功能是在遇到过电压或过电流时，能够及时地切断电源，避免电力设备的损坏，同时避免煤矿停电，保障煤矿的正常生产。
此外，煤矿供电防越级跳闸保护系统还可以抑制设备电压和电流的波动，降低电气设备的损坏率，提高设备的使用寿命，大大降低煤矿生产成本。
煤矿供电防越级跳闸保护系统一般包括以下几个方面：电力传感器、采集器、控制中心和保护机。
电力传感器广泛应用在电力系统中，其作用是检测电力系统中的电压和电流值，并将其转换为与之相匹配的电信号。
采集器是连接传感器和控制中心的桥梁，它可以将采集到的数据传输到控制中心。
控制中心主要运用电子技术和硬件系统，将采集到的数据进行处理并分析其稳定性，提供电力系统的监测和保护。
保护机是煤矿供电防越级跳闸保护系统的核心部分，通常采用数字信号处理器和控制单元芯片，它能够根据采集到的数据进行分析并进行控制操作，否则就会对电力系统进行保护。
在煤矿供电防越级跳闸保护系统的设计过程中，需要考虑如何提高系统的安全性和可靠性。
一方面要提高系统的智能化和自动化，通过数字信号处理器、控制单元芯片、人机界面和网络通讯等技术手段，不断提高保护机的性能和控制能力，提高煤矿供电系统的可靠性和自动化水平。
另一方面，还需要精心设计系统的硬件组件和软件程序，充分考虑系统的可靠性和优化性能。
总的来说，煤矿供电防越级跳闸保护系统是煤矿保障生产安全和提高生产效率的重要手段。
通过采用前沿的技术手段，完善保护体系，提高系统的自动化水平和可靠性，煤矿供电防越级跳闸保护系统能够有效解决越级跳闸问题，保障煤矿的正常生产，进一步确保了安全生产的目标。
《防越级跳闸》课件
目录
• 防越级跳闸概述 • 防越级跳闸的原理与技术 • 防越级跳闸的应用场景与案例 • 防越级跳闸的未来发展与展望 • 结论
01
防越级跳闸概述
定义与特点
定义
防越级跳闸是一种防止因故障电流或 故障电压而导致的上级断路器误动作 的继电保护技术。
特点
具有快速性、选择性、可靠性和灵敏 度高等特点，能够在电力系统发生故 障时迅速切断故障线路，减小停电范 围，保障电力系统的稳定运行。
防越级跳闸的技术
电流识别技术
通信技术
通过电流传感器实时监测系统中的电 流状态，并识别故障电流的来源和方 向。
实现各级开关之间的信息交互和指令 传输，确保选择性跳闸的准确执行。
智能控制技术
基于预设的控制逻辑和算法，对监测 到的电流数据进行快速处理和分析， 判断是否发生故障以及故障的类型。
防越级跳闸的优缺点
优点
能够快速隔离故障区域，防止故 障扩大，减少停电范围和损失； 提高供电系统的稳定性和可靠性 。
缺点
技术复杂，实施难度较大，需要 投入较高的研发和设备成本；可 能存在误判和误跳闸的风险，影 响正常供电。
03
防越级跳闸的应用场 景与案例
防越级跳闸的应用场景
电力系统
在电力系统中，防越级跳闸主要用于防止因设备故障或误操作导 致的越级跳闸，保障电网的稳定运行。
防越级跳闸的重要性
保障电力系统安全
防越级跳闸能够有效地防止因故 障电流或故障电压导致的上级断 路器误动作，从而保障电力系统
的安全稳定运行。
提高供电可靠性
通过快速切断故障线路，减小停电 范围，提高供电的可靠性，减少因 故障导致的生产和生活影响。
降低经济损失
煤矿供电系统防越级跳闸保护系统的研究与应用
煤矿供电系统防越级跳闸保护系统的研究与应用摘要：煤矿供电网在出现短路故障时容易发生越级跳闸事故，导致井下大面积停电，引起瓦斯积聚，威胁矿井安全。
本文分析了矿井供电系统的特点以及越级跳闸事故的原因，在深入研究防越级跳闸工作原理及特性的基础上，提出一种煤矿供电防越级跳闸保护系统的应用方案解决了煤矿供电系统广泛存在的越级跳闸技术难题，能有效保障煤矿供电系统的可靠性和矿井的安全性。
关键词：智能型煤矿电网；防越级跳闸；保护系统引言随着煤矿井下供电量不断增大，电网电压的不断升高以及供电距离的不断加长，对矿井供电系统的可靠性、安全性和连续性的要求越来越高，恶劣的井下工作环境，使电气设备绝缘强度逐渐降低，同时由于操作人员维护不当或操作错误等原因，经常会发生漏电及单相接地故障，因煤矿供电特点，使得下级支路发生短路故障时，未端的短路电流和始端的短路电流在大小上相差无几，导致上级速断保护启动，造成越级跳闸，甚至越过多级跳闸。
本文基于智能变电站思想，解决越级跳闸问题。
一、越级跳闸原因分析（一）保护定值整定方法不合理。
在一般断路、短路设置上，发生短路后沿线保护均启动，因为速断保护定值按躲过最大负荷电流整定，比按短路电流整定得到的值要小得多。
（二）短线路造成保护定值无法区分。
（1）短线路短路电流的变化平缓，始未端短路电流差值小，按躲过线路未端最大短路电流整定，一般保护灵敏度（2）电力系统规程建议在灵敏度小于1的情况下不适宜装设电流速断保护，但是煤炭规程规定井下必须装设速断保护，不准甩掉不用。
（3）按同一灵敏系数法整定，造成线路在最小运行方式下有保护范围，然而在最大运行方式下可能发生越级跳闸。
（三）尖压脱扣保护导致越级跳闸。
井下高压隔爆开关失压保护为2级，一级是保护装置带的，一般可整定；一级是开关带的失压脱扣线圈，动作值及时间不可整定。
馈线距离母线很近的地方发生短路故障时母线电压短时失压，该段母线上其他开关的失压保护误动作导致“越级跳闸”二、越级跳闸常用解决方案分析（一）电气闭锁防越级跳闸技术方式这种技术目的清晰明确，原理简单，且闭锁系统经济成本小，适合大部分中小型煤矿使用。
煤矿井下供电监控及防越级跳闸系统的设计
煤矿井下供电监控及防越级跳闸系统的设计煤矿是我们能源生产的重要组成部分，而井下供电系统是煤矿生产中至关重要的一环。
为了保障煤矿井下供电系统的安全稳定运行，需要进行严格的监控和管理。
随着科技的不断发展，煤矿井下供电监控及防越级跳闸系统的设计变得越来越重要。
本文将就这一话题展开探讨，介绍该系统的设计原理以及在煤矿实际生产中的应用。
一、井下供电监控系统的设计原理1. 设备选择：在井下供电监控系统的设计中，首先需要选择一些关键的设备，如智能型断路器、传感器、监控控制器等。
这些设备将构成整个井下供电监控系统的核心部分，用于实时监测井下供电系统的运行状态。
2. 网络通信：井下供电监控系统需要具备远程监控的功能，因此在设计中需要考虑如何进行数据的传输和通信。
通常采用无线通信或者有线通信的方式，确保监控数据能够及时传输到地面监控中心。
3. 数据处理：一旦从井下传感器采集到了监控数据，还需要对这些数据进行处理和分析，以便于监控人员及时发现问题并采取相应的措施。
在设计中需要考虑如何对数据进行存储、处理和分析。
4. 远程控制：为了能够及时处理井下供电系统出现的故障，井下供电监控系统还需要具备远程控制的功能。
这样监控人员可以通过远程控制器进行操作，对井下供电系统进行控制和维护。
二、防越级跳闸系统的设计原理1. 设备选择：在煤矿井下供电系统中，防越级跳闸系统是非常重要的一部分。
该系统通常由越级跳闸器、控制器、故障指示器等设备组成，用于防止供电系统在发生故障时造成更大的事故。
2. 故障监测：防越级跳闸系统需要能够及时监测井下供电系统的运行状态，当发生故障时能够及时发出警报。
在设计中需要选择一些高可靠性的传感器和监测设备，确保能够对供电系统的运行状态进行实时监测。
3. 跳闸控制：一旦监测到井下供电系统发生了越级跳闸的情况，防越级跳闸系统需要能够及时采取措施进行跳闸。
在设计中需要考虑如何设计一个可靠的跳闸控制系统，确保能够在最短的时间内对井下供电系统进行跳闸。
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B、漏电越级跳闸原因
现在煤矿进下高压供电系统一般使用功率方向行的漏电检测方法，功 率方向型漏电保护是利用电网对地的分布有电容，接地线路的零序电 流由线路流向母线，零序电流相位滞后零序电压，而非接地线路的零 序电流则由母线流向线路，零序电流相位超前零序电压的原理，通过 检测比较零序电压、零序电流的大小和判断零序方向来判断漏电线路 。由于煤矿井下，机械化程度的不断提高，井下高压供电系统越来越 复杂，电网对地分布电容越来越大，一旦发生单相接地故障，接地电 流较大，难息弧，对电缆的破坏大，还极易容易引起电网谐振。所以 一般采用主变中心点接消弧线圈进行补偿的方式，若系统采用完全补 偿方式，则系统故障线路和非故障线路的零序电流都是本身的对地电 容电流，电容电流的方向均为母线指向线路，因此无法利用稳态电流 的大小和方向来判别故障。当系统采用过补偿方式时，流过故障线路 的零序电流等于本线路对地电容电流和接地点残余电流之和，其方向 和非故障线路的零序电流一样，仍然是由母线指向线路，且相位一致 ，因此也无法利用方向的不同来判别故障线路和非故障线路。所以开 关上原有的漏电检测方式，就不适合中性点经消弧线圈接地的供电系 统，而产生开关漏电越级和误动作。
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数字化变电所电力监控系统概述
1、矿用电力保护监控系统是将煤矿电力系统保护、计量、检测、控制与计算 机通信，控制技术完美结合开发出的新型矿用电力自动化系统。它由各类高低 压开关智能保护器（包括高爆开关保护器，馈电开关保护器，磁力起动器保护 器，照明信号综保保护器，移变高低压头保护器，组合开关保护器等），监控 通讯分站，矿用通讯传输接口，监控主机与备用机，传输光缆，RS485总线， 打印机等多种设备组成。
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越级跳闸原因分析
越级跳闸的主要原因有以下几个方面：
（1）井下保护器基本上是半模拟半数字保护，出现定值 飘移现象，造成保护误动或拒动，同时保护器精度差，定 值不能连续调整，只能按倍率调整，无法实现上下级变电 所的保护配合，导致越级跳闸；
（2）保护没有解决低电压问题，由于电网系统的电压波 动而造成大面积停电；
保护装置收到下级开关的闭锁控制信号时，上报“下级闭锁”， 同时闭 锁本级开关保护器的速断功能，以防止越级跳闸，造成大面积停电事 故；同时启动下级保护速断后备功能。当闭锁控制信号消失后，保护 装置将上报“下级闭锁返回”，同时开放本级开关保护器的速断保护功 能，撤销下级保护速断后备功能。
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煤矿供电漏电检测防越级跳闸原理原理
煤矿供电自动化及防越级跳闸 数字化保护系统介绍
2012年10月 电光防爆科技股份有限公司
内容概括
1.目前煤矿井下存在的越级跳闸问题 2.越级跳闸原因分析 3.数字化变电所电力监控系统概述 4.煤矿供电短路防越级跳闸原理 5.煤矿供电漏电检测防越级跳闸原理 6.电力监控及防越级跳闸系统组成 7.煤矿供电自动化及防越级跳闸保护系统设备介绍 8.电力监控系统功能 9.电力监控系统软件功能
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目前煤矿井下存在的越级跳闸问题
随着矿井开采的延伸，井上下供电系统越来越庞 大、复杂。矿井井下有多个变电所，具有分布区 域广、设备多、距离远等特点。供电事故屡次发 生，多次出现开关越级跳闸现象造成大面积停电 ；在事故处理方面由于缺乏电网的监测监控系统 ，对事故发生的地点和原因不详很容易造成供电 的二次事故，且恢复供电系统需要很长时间，影 响矿井安全生产。
2、矿用电力保护监控系统能够实时检测煤矿供电系统电力线路的运行状态和 各种技术参数，对电力系统自动进行各种保护，超限报警，停、送电控制等， 并能将电力系统的运行状态和各种技术参数的实时数据上传至井上计算机和矿 局域网，供有关部门对电力系统进行监控、检测和供、用电统计，合理制定电 力系统运行计划和设备维护维修计划。
3、矿用电力保护监控系统适用于煤矿井上、井下变电所高低压供电系统中实 时过程测量、监视及控制，实现连续监测电力系统运行状态及参数，及时发现 故障，能够防止事故扩大和缩短停电时间；有助于合理调配电力负荷，提高电 网运行质量，减轻电费支出，实现变电所无人值守。
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煤矿供电短路防越级跳闸原理
高爆保护器配有专门的防止短路引起越级跳闸设计和电路。保护器速 断功能不设置延时，通过下级开关保护短路监测闭锁信号对上级开关 保护速断功能闭锁和上级开关保护对下级开关保护速断后备保护的配 合来保证保护的选择性，既彻底避免发生短路越级跳闸，又使各级开 关下直接连接线路短路时可以速断跳闸，不因速断保护延时使跳闸速 度变慢，而且上级开关保护作为下级开关的后备保护，即使下级开关 拒动也不会失去速断保护。
（3）保护配备不具有选择性漏电保护、故障录波、PT断 线等保护功能。
目前煤矿井井下所用高压开关来自多个不同的厂家，单单 依靠整定电流的大小和延时很难实现系统在发生短路、过 载等事故时不发生越级跳闸现象，而防越级跳闸系统能够 很好的解决这一问题，对提高煤矿井下供电的可靠性，对 煤矿安全生产具有重大意义。4/38具体越级跳源自原因分析A、短路越级跳闸原因
目前井下使用的高压真空配电装置与地面变电所的开关柜没有合理配 套，特别是保护动作时间上全部小于0.1S的要求，在这样的时间范围 内实现时间上的配合无论是理论上还是现有设备的加工水平上都是很 难实现的。
由于煤矿高压线路较短，电缆容量大，线路末端短路与出口短路产生 的短路电流几乎相同，靠电流定值配合保证不了保护的选择性，避免 不了发生短路越级跳闸。以上图为例，当7号开关负载侧出线短路故 障时，假设短路电流5000A,1号到7号开关的短路设定值分别 4800A/4000A/3500A/3000A/2500A/2000A/1500A.而流经7 台开关的短路电流相同，并同时超过了他们的短路整定值，并且7台 开关的动作时间全部都是小于0.1S，这时7台开关中动作较快的开关 就先动作，造成了短路越级跳闸。