矿井供电系统线路保护装置设计(共3576字).doc
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1、矿井供电系统线路保护装置设计(共3576字)摘要:基于煤矿供电系统中存在的欠压、过载、漏电、短路、过流等普遍现象,分别在硬件部分和软件部分设计了线路保护装置的硬件框图和保护设备的主程序流程,并在硬件部分提供了微控制器,并制作了CAN总线通讯电路和交流信号采集单元的设计方案。通过研究一个最新的煤矿供电系统线路保护装置,提出了煤矿供电系统线路的保护总方案。研究结果表明:通过投入使用煤矿供电系统线路保护装置,降低了跳闸事故的发生概率,有效地监控了电力线,有较好的应用价值推广性。关键词:CAN总线;线路保护;高效管控;装置;跳闸煤矿生产过程中地下供电系统的可靠性和安全性起着重要作用。当前,中国的煤矿供
2、电系统主要使用6kV或者10kV的供电系统。由于不断扩展和深入的地下综合开采工作面,导致大多数现有的供电系统均采取近距离线路、垂直和多层次供电方式。由于电源线的距离短以及恶劣的煤矿生产环境,电源线时常产生短路现象,以及出现漏电、过流、欠压等电路故障。此外,在供电系统发生短路的情况时,难以区分上下级的短路电流,而且无法形成强有力的纵向选择性短路继电保护,容易造成过电流。单步跳闸事故造成大规模地下停电,从而减弱了供电系统的可靠性,并降低了煤矿的安全和正常生产。结合上述煤矿供电系统线路中存在的问题,提出了一种新型的供电系统线路保护装置和方案。通过总线通讯技术、计算机控制技术和微控制器技术的帮助,继电
3、保护完成了继电保护装置的控制、测量、通讯和保护。1有关线路保护装置的主要功能按照煤矿工作人员的需求和生产需要,线路保护装置应该拥有下列功能:1)远程监控的功能。通过电能计量芯片完成对无功功率和有功功率的计算,将计算内容上传至上位机监控系统,并由微型线路保护装置对电源线上的电流、电压等电气状态量进行实时监控。微型线路保护装置能够远程控制闭合和断开动作的电源线开关断路器。2)保护功能。线路保护装置拥有三级电流保护功能,这一功能是通过保护软压板进行控制,并具有延迟功能,以防止阻塞和过度跳闸。3)故障报警的功能。如果线路上出现故障,保护装置将在检测到故障后以声音和视觉警报的形式警告工作人员。4)故障定
4、位的功能。如果线路某个地方出现故障,故障信息将被保护设备实时上载到主机,并且主机能够利用点位保护设备对故障进行定位。5)参数存储的功能。电源线的操作参数可以通过主机监控系统及时储存。2煤矿供电系统线路保护装置总体方案设计如下页图1所示为煤矿供电系统线路保护的总体方案。煤矿供电系统线路保护总方案采取分布式结构,主要包含多条线路保护装置、CAN总线通信模块,上位机监控系统还有供电系统提供的变压器和断路器。CAN总线通讯模块采取双向通讯,电源系统里内置有双向通信网络,便于提供用于数据信息的通道。主机监控系统能够利用CAN总线通信模块进行各种保护。该设备是远程控制的,与此同时各个线路保护设备能够让其监
5、控的线路数据信息上传到主机,便于实现线路保护设备与主机之间信息的快速交换。电力系统线路监控的终端设备是线路保护设备,能够及时收集汇总电力线上的其他信号、模拟和数据。出现线路故障的时候,还会推送故障信号预警;主机控制系统能够对保护装置作出选择性动作,确认线路故障位置并智能化分析线路保护装置上载的信息,上位机监控系统可以智能分析线路保护装置上传的信息。3线路保护装置的硬件方案分析与设计3.1保护装置的硬件框图分析与设计如下页图2为线路保护装置的硬件设计框图。线路保护装置由继电操作装置、开关量采集单元、电源管理单元、CAN总线收发器单元、交流信号采集单元、液晶显示单元、微控制器、声光报警装置等组成。
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