一种基于CAN总线的低压智能型配电装置保护器.pdf

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1、2011年第2期煤矿机电·71·一种基于CAN总线的低压智能型配电装置保护器樊平1，李洪亮1，王占胜2(1．内蒙古科技大学，内蒙古包头014010；2．北方创业股份有限公司，内蒙古包头014030)摘要：设计一种适用煤矿井下的基于CAN总线的低压智能配电装置保护器，它具有对供电系统的保护以及故障分析功能、传感器自检功能及通信功能，既能实现现场设备和煤矿监控系统的联网，又能提高煤矿供电系统的安全性和可靠性。关键词：低压配电装置；CAN总线；故障树；保护器中图分类号：TM642+．2文献标识码：B文章编号：1001—0874(2011)02—0071—03

2、LowVoltageIntelligentFeedDistributorDeviceBasedonCAN—BusFANPi昭1，LIHong—lian91，WANGZhan-shen92(1．InnerMongoliaUniversityofScience&Technology，Baotou014010，China；’2．NorthChuang．yeCo．，Ltd．，Baotou014030，China)Abstract：IntroducesthelowvoltageintelligentfeedswitchwhichiscoredbyDSPatund

3、ergroundcoalmine，designstheprotectionofpowersupplysystemandfaultanalysisfunction，sensorself-testingfunctionandcommunicationfunction，whichrealizesthenetworkingofspotequipmentandcoalminemonitoringsystem，improvesthesafetyandreliabilityofcoalminepowersupplysystem．Keywords：lowvoltage

4、distributordevice；CAN-bus；faulttree；protector1智能保护器总体结构(1)工作原理矿用隔爆型低压配电装置，主要由控制变压器、漏电检测组件和智能保护器等组成。其保护器从断路器中的电流互感器提取三相电流信号，经过滤波和光电隔离输入到控制器中作为过载和短路保护的输入信号；从控制变压器提取两相之间的电压，经过滤波和光电隔离输入到控制器中作为欠压保护的输入信号；漏电保护采用附加直流电源检测方式，从直流检测回路中提取电压信号作为漏电闭锁和漏电保护的输入信号。上电初始，保护器对各个输入信号进行自检，若无传感器断线故障，进行漏

5、电检测，无漏电故障，控制器输出断路器合闸信号。合闸后，控制器对电压和电流输入信号进行采样和运算，并与预先设定的门限值进行比较，若超过规定值，在输出接口上输出断路器的脱扣线圈控制信号，使之脱扣实现保护。并且保护器还具有通信功能，通过现场总线与煤矿监控系统相连接，将运行数据实时传送到地面。保护器的总体框图如图1所示。光电隔离光电隔离霉㈣稚啦掣‘∽口型。。NoNn‘∽芝卜液晶显示器通信接口电路帕．_JI．．．．．一糯图1保护器总体结构框图(2)保护功能1)短路保护及鉴别功能。三相电力系统中，常见的短路形式有三相短路、两相短路、单相短路、单相接地短路等，不论哪

6、种短路形式，都可将故障点的电流分解为正序、负序和零序三个分量，并对不同形·72·煤矿机电2011年第2期式的短路这三个分量之间的大小关系不同，可以做出判断，利用相敏电路区分起动时的大电流和短路电流。2)漏电闭锁功能。在断路器合闸之前，对供电线路进行漏电检测，若有漏电故障闭锁断路器，使之不能合闸，实现保护，确保供电系统的安全。(3)通信功能选用适合煤矿井下使用的CAN总线作为通信方式，将配电装置与煤矿的监控系统相连。监控系统可以对其进行设定参数和运行参数查询。CAN接口电路见图2。其中CANH和CANL是CAN总线的两条差分接收／发送复用线路，它们的端点

7、各接一个120Q的总线匹配电阻；采用高速光电隔离器6N137，实现总线上各CAN节点之间的电气隔离；由于煤矿电磁干扰严重，环境恶劣，传输线采用屏蔽双绞线，以减少电磁干扰。5V努翟匪喾U3l≮穗1鋈墨型!PR182C50图2CAN总线收发电路图(4)故障诊断功能故障树分析方法是分析系统可靠性的有效方法，通过对可能造成系统故障的各种因素进行分析，从而确定各种故障因素的组合方式及传播送径。根据这种分析方法，建立了配电装置的跳闸故障的故障树，如图3所示。2模拟信号采样电路X1X2X3X4X5X6X7X8图3故障树分析示意图为了实现短路保护的速断性，需提高采样的

8、实时性和快速性。从采样原理上，对模拟信号的采样主要有两种方式：直流采样法和均方根交流采样法。前