張俊鵬

摘要：為了實現(xiàn)低壓饋電開關(guān)保護(hù)系統(tǒng)更高的靈敏度以及精準(zhǔn)度，提高低壓供電系統(tǒng)的可靠性，設(shè)計了一種新型低壓饋電開關(guān)保護(hù)系統(tǒng)，并對設(shè)計的系統(tǒng)硬件部分以及軟件部分進(jìn)行設(shè)計，給出了系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、信號處理、驅(qū)動模塊以及報警模塊。設(shè)計的系統(tǒng)具有較強(qiáng)的實用價值。

關(guān)鍵詞：低壓供電;保護(hù)系統(tǒng);漏電;短路

伴隨著科學(xué)技術(shù)的不斷向前發(fā)展，大型礦井建設(shè)日益增加，礦井井下供電距離增大，對礦井整個供電體系的穩(wěn)定性、連續(xù)性及安全性要求也不斷提高[1-2]。低壓饋電反饋開采是礦井井下低壓保護(hù)系統(tǒng)的主要部件，與供電安全、平穩(wěn)及工作人員安全有密切關(guān)聯(lián)。但由于礦井井下環(huán)境十分惡劣，低壓供電電路中時長會出現(xiàn)短路、漏電等情況，且現(xiàn)階段采用的低壓饋電裝置較為復(fù)雜，硬件劫奪多，難以滿足礦井安全供電需求，因此，筆者設(shè)計了一種新型饋電保護(hù)系統(tǒng)，以期能更好的保證礦井低壓供電安全。

1硬件設(shè)計

1.1系統(tǒng)硬件整體設(shè)計

饋電保護(hù)系統(tǒng)中硬件部分是執(zhí)行低壓保護(hù)的關(guān)鍵部件，完成對低壓供電系統(tǒng)中漏電、短路等故障問題的保護(hù)。系統(tǒng)可以采用對供電線路中電流以及電壓信號進(jìn)行監(jiān)測，并通過設(shè)定的邏輯板塊來完成對整個低壓供電系統(tǒng)保護(hù)。保護(hù)系統(tǒng)以PLC為控制中心，采用數(shù)據(jù)處理模塊以及空心互感裝置來完成對監(jiān)測模塊的構(gòu)建，從而實現(xiàn)礦井低壓供電網(wǎng)絡(luò)的實時監(jiān)控保護(hù)。具體的結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。采樣電路通過對供電電網(wǎng)中的電流值、電壓值、漏電模擬數(shù)據(jù)值以及零序值進(jìn)行監(jiān)測，對供電線路中的故障狀態(tài)進(jìn)行判定，通過信號調(diào)制器將監(jiān)測到的模擬信號轉(zhuǎn)換成電壓信號，并隨后傳輸?shù)絇LC中，PLC可以實現(xiàn)對保護(hù)系統(tǒng)控制，當(dāng)出現(xiàn)故障時，向報警電路發(fā)出相關(guān)指令。

1.2硬件邏輯關(guān)系

設(shè)計的低壓饋電開關(guān)保護(hù)系統(tǒng)中的硬件按照邏輯關(guān)系可以劃分成為數(shù)據(jù)輸入模塊、CPU處理模量、通訊模塊、開關(guān)輸入以及輸出模塊、光電隔離模塊等，具體的硬件邏輯關(guān)系如圖2所示。

1.3數(shù)據(jù)采集以及信息處理模塊設(shè)計

系統(tǒng)所采集到的低壓供電線路中的數(shù)據(jù)信息主要包塊供電網(wǎng)絡(luò)中的電流值、電壓值，當(dāng)設(shè)計的饋電開關(guān)保護(hù)裝置作出響應(yīng)之后，能夠?qū)ジ醒b置內(nèi)的電流以及電壓值進(jìn)行探測，通過采用信號放大器對探測到的數(shù)據(jù)進(jìn)行放大，并經(jīng)過A/D（數(shù)/模）轉(zhuǎn)換器之后將模擬數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，并進(jìn)行后續(xù)的相關(guān)計算，設(shè)計的采用電路運(yùn)行框圖如圖3所示。

煤礦采用中性點實現(xiàn)絕緣供電，設(shè)計系統(tǒng)采用A、C兩相，從而采用對A相及C相，電路中的零序電流值采用零相互感裝置進(jìn)行監(jiān)測，通過對母線電壓進(jìn)行互感實現(xiàn)對電壓數(shù)據(jù)的監(jiān)測，從而對形成的電壓保護(hù)進(jìn)行測算。

1.4報警以及驅(qū)動模塊

系統(tǒng)采用的報警模塊采用單片機(jī)進(jìn)行控制，若系統(tǒng)監(jiān)測到電流值以及電壓值均超過設(shè)定的安全值時，報警模塊發(fā)出報警信息;當(dāng)供電線路中出現(xiàn)短路、漏電或者斷相等故障時，監(jiān)測到的信息數(shù)據(jù)值超過設(shè)定的報警區(qū)間時，系統(tǒng)中的控制中心（ PLC）則會向短路器上發(fā)出跳閘指令，從而對供電線路中故障源斷開。同時，將相關(guān)控制指令發(fā)送到光電耦合器之后，通過2n5551三極管將控制指令傳輸?shù)叫盘柪^電器之中，從而實現(xiàn)繼電器動作，完成電源斷開操作。

2軟件設(shè)計

2.1主控程序

設(shè)計的主控程序可以將低壓饋電保護(hù)系統(tǒng)中的各個功能模塊按照相應(yīng)的邏輯關(guān)系進(jìn)行聯(lián)合，以便實現(xiàn)對系統(tǒng)中的各個子代碼進(jìn)行讀取，實現(xiàn)對供電系統(tǒng)短路裝置開閉及其他相關(guān)問題的判定，顯示出現(xiàn)的故障問題，并發(fā)出報警信息，從而實現(xiàn)對低壓供電線路保護(hù)的功能。

2.2 A/D轉(zhuǎn)控制

設(shè)計的低壓饋電保護(hù)的A/D轉(zhuǎn)換采用TLV2548，該裝置是集合了12位設(shè)定數(shù)據(jù)集及4位指令集。在系統(tǒng)初始化過程中將BOOOh編碼錄入到CFR中實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的編碼，并將數(shù)據(jù)設(shè)定成斷電狀態(tài)。當(dāng)設(shè)備完成相關(guān)編碼之后，就從處理器中對串行數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸，讀取錄入在CRF寄存器中指令，判斷其具體狀態(tài)，完成相關(guān)控制質(zhì)量檢驗工作。設(shè)計的系統(tǒng)中關(guān)于TLV2548指令具體表示如表1所示。

2.3液晶顯示

在系統(tǒng)液晶屏內(nèi)部完成10條控制命令的設(shè)定，對控制命令的讀寫、顯示以及光標(biāo)動作均是采用程序編碼進(jìn)行完成，將1設(shè)定成高電平，將0設(shè)定成低電平具體的液晶顯示裝置內(nèi)的控制指令如表2所示。

2.4漏電監(jiān)測動作流程

設(shè)定的低壓饋電保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)參數(shù)測定之后，完成主要供電電路監(jiān)測，對供電系統(tǒng)中是否存在漏電進(jìn)行判定。當(dāng)PLC檢測到有漏電信息之后，對是否存在斷相電流或者短路電流（不對稱）進(jìn)行判定，從而對系統(tǒng)是否出現(xiàn)漏電進(jìn)行判定，決定是否進(jìn)行到保護(hù)自處理狀態(tài)。

3總結(jié)

礦井低壓饋電開關(guān)廣泛的應(yīng)用在低壓配電網(wǎng)絡(luò)之中，是低壓配電系統(tǒng)中重要的保護(hù)設(shè)備，保證井下低壓供電安全，文中設(shè)計的低壓饋電開關(guān)保護(hù)系統(tǒng)與傳統(tǒng)的低壓饋電開關(guān)保護(hù)系統(tǒng)相比具有較高的靈活度及精準(zhǔn)度，可以實現(xiàn)系統(tǒng)漏電閉鎖、過載、過壓以及斷相保護(hù)等功能，具有較強(qiáng)的實用價值。

參考文獻(xiàn)：

[1]鄭艷紅.礦用低壓饋電開關(guān)保護(hù)技術(shù)分析及應(yīng)用方案設(shè)計[J].機(jī)械管理開發(fā)，2018，33（11）：243-245.

[2]王曉峰，基于ARM嵌入式的煤用饋電開關(guān)保護(hù)裝置設(shè)計[J].機(jī)械管理開發(fā)，2018，33（06）：171-172+239.