新型矿用磁力启动器数字控制器的研制及应用.pdf

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1、2011年第5期中州煤炭总第185期新型矿用磁力启动器数字控制器的研制及应用王光超，马星河，张根现(1．义煤集团公司，河南义马472300；2．河南理工大学，河南焦作454003)摘要：51系列单片机用作智能磁力启动器保护装置的中央控制单元时，在运算精度以及故障处理方面存在较多问题。新型磁力启动器采用了DSP微控制器作为其综合保护器的主控单元，并在此基础上设计了高精度、双极性模数转化电路，采用了新的漏电闭锁保护算法。为了适应煤矿井下变电所无人值守及远程监控的需要，为该磁力启动器设计了简化的低压磁力启动器多机通信规约。该启动器采用大电路板整体设计，提高了低压电

2、网供电可靠性、安全性、经济性和电压质量。关键词：磁力启动器；综合保护器；数字控制系统；通信规约中图分类号：TD611．5文献标识码：B文章编号：1003—0506(2011)05—0020—02低压磁力启动器在煤矿井下应用广泛，通过该了因漏电故障停电的时间。装置可对井下低压负荷实施分合闸操作，并对其进目前，低压磁力启动器漏电闭锁一般采用附加行有效保护。目前，智能磁力启动器保护装置均采直流电源检测漏电保护算法，由于保护算法单一且用了51系列单片机作为中央控制单元，但采用51检测精度有限，误动作或拒动作时有发生。为使低系列单片机作为主控单元存在以下问题：由于位数

3、压磁力启动器漏电闭锁保护能准确、可靠动作，采用和速度限制，其采样率只有0．6K，且精度不高；其内了多模式综合漏电闭锁保护算法，即检测零序电压、部自带A／D多为1O位，且是单极性模数转化，使运零序电流和漏电电阻，综合考虑这3种漏电故障电算精度进一步降低。因此，对馈电开关故障判断和气量作为漏电闭锁故障的阈值。其漏电闭锁保护算处理会出现拒动、误动作等故障。法流程如下：为解决以上问题，义煤集团公司研制了一种新(1)零序电压检测。当发生漏电故障后，磁力型的磁力启动器综合保护器；同时，为了适应煤矿井启动器保护器检测零序电压是否达到整定阈值(发下变电所无人值守及远程监控的

4、需要，针对该磁力生漏电故障后零序电压会增大)。如果达到整定阈启动器，还对低压磁力启动器多机通信规约进行了值，则进行故障排队；若未达到，则返回继续检测零简化设计。序电压。(2)零序电流检测。在零序电压达到整定阈值l新型磁力启动器综合保护器的研制并进行故障排队后，继续检测零序电流值是否达到以新的微机保护硬件平台为主线，设计了以整定阈值(发生漏电故障后零序电压也会发生变DSP芯片为主控单元的煤矿井下低压磁力启动器数化)。如果达到整定阈值，则进行故障排队；若未达字控制系统，实现井下低压电网漏电、短路、过载、缺到，则返回继续检测零序电压。相、过压、欠压等故障的智能保护

5、，并对井下低压电(3)漏电电阻值检测。在零序电流达到整定阈网故障进行实时记录、保存，以便进行事故分析。值并进行故障排队后，继续检测漏电电阻值是否达1．1多模式综合漏电闭锁保护算法的应用到整定阈值(根据《煤矿安全规程》规定，额定电压采用多模式综合漏电保护算法，有效提高了井为127V电网，漏电闭锁电阻整定值为4kn；380V下低压磁力启动器漏电闭锁故障的判断精度，缩短电网整定值为7．5kQ；660V电网整定值为22kn，1140V电网整定值为40kO)。如果达到整定阈值，则保护器认为发生漏电故障并对磁力启动器进收稿日期：2011—03—09作者简介：王光超(19

6、63一)，男，河南巩义人，工程师。1987年毕业行漏电闭锁保护；若未达到，则返回继续检测零序电于焦作矿业学院，现从事煤矿机电装备研究工作。压·20·2011年第5期王光超等：新型矿用磁力启动器数字控制器的研制及应用总第185期1．2模数转换设计信规约的校验步骤非常繁琐，不利于程序编写、维新型低压磁力启动器数字保护器设计了高精护。为满足煤矿井下采区变电站无人值守和远程监度、双极性模数转换芯片(A／D)，有效提高了电气控需要，依据103通信规约标准，设计了低压磁力启采集数据的精度；同时，在软件设计部分采用了数字动器简化多机通信规约，通信协议的编码格式为二滤波算法

7、，将井下干扰分量滤除，提高了故障判断准进制代码，其波特率为9600b／s，通信方式为双工确性，减少了故障误动作。工作模式。简化通信规约共发送36个字节，包括3CPU只能对数字信号进行处理，所以测量所得字节字头、2字节字尾验证，1个字节为地址号，1字的各种模拟信号，经过前期处理后，必须要经过采样节的功能判断，其余为功能码。具体规约见表1。和A／D转换。保护装置中数据采集的速度、精度以表1低压磁力启动器简化多机通信规约及动态范围对其性能有着重要的影响。装置选用的模数转换芯片为TLC2578。TLC2578是高性能、低代码含义代码含义代码含义功耗的CMOSA／D转

8、换器。它采用串行接口与DSP1EB14、15有功28