矿井供电系统的稳定运行是矿井安全生产的重要前提,其中继电保护对煤矿供电系统的安全运行起着至关重要的作用。由于肥田煤矿供电系统因短路造成的越级跳闸现象屡屡发生,严重影响供电系统的安全稳定,严重危及井下作业人员的生命安全。针对肥田煤矿因短路故障造成供电系统大面积停电事故的问题,结合肥田煤矿供电系统存在的配电级数多、供电线路短、井下环境恶劣等特点,设计了一种以S3C2440AL型芯片为基础硬件的光纤差动保护装置,以此来完善供电系统防越级跳闸保护装置,避免短路造成越级跳闸,提高供电系统安全可靠。本文针对肥田煤矿供电系统存在继电保护选择性差、越级跳闸频发的问题,重点对供电系统继电保护进行了研究,同时对现有应对该问题的继电保护方案进行了研究分析,对光纤电流差动保护、电流数据采样同步、光纤通讯系统等理论进行了阐述和分析,基于上述理论技术的研究和问题分析,将整个供电系统作为防越级跳闸保护系统研究对象,通过分析多种光纤通信模式,设计适用于肥田煤矿供电系统的专用型光纤通道,并对采样时刻调整法受通道改变影响较大的问题予以改进。最后,基于ARM9系列芯片和嵌入式μ C/OS-Ⅱ操作系统对防越级跳闸光纤纵差保护装置进行了软硬件设计,硬件部分包括最小系统和功能模块的设计,软件部分包括保护主程序、数据采集程序、通信程序、故障处理程序以及人机交互程序。本文完成了矿井防越级跳闸保护装置的软硬件设计,完成了可靠的矿用型光纤通信方案设计,同时针对传统的时间同步方案与采样算法开展针对性的优化工作。功能测试结果表明,本文所设计的矿井防越级保护系统能够有效的完成保护动作,在矿井供电系统有着一定的借鉴意义。