新型矿用隔爆馈电开关智能保护器研究

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1、维普资讯http://www.cqvip.com《电气应用》2005年第24卷第11期新型矿用隔爆馈电开关智能保护器的研究李鑫郭凤仪王国强蒙杰成刘雨刚(辽宁工程技术大学电气工程系123000)摘要介绍一种应用于煤矿井下供配电系统的新型隔爆馈电开关智能保护器，该馈电开关的智能保护器以PIC16F877A单片机为核心，设置了过负荷、缺相、漏电闭锁、短路等多种保护功能，而且具有液晶显示和通信功能。该装置可大大提高煤矿供电系统的安全可靠性。关键词PIC16F877A单片机隔爆馈电开关智能保护器5V的电压信号送入微控制器进行A

2、／D采样。单片1引言机每周波采样12个点，然后对采样的电压信号进矿用隔爆馈电开关适用于含有瓦斯或煤尘等爆行运算滤波，计算电压结果大于1．15倍额定电压炸危险环境的矿井中，作为配电开关使用，是煤矿时自动显示过压，过压保护动作；计算电压结果小井下配电系统的关键设备，其性能好坏直接影响着于0．75倍额定电压时自动显示欠压。微控制器同煤矿井下的生产安全和生产效率。随着电子信息技时对采样的三相电流信号进行运算滤波，计算电流术的发展，隔爆馈电开关趋向智能化。而我国目前结果任何一相大于8倍额定电流时，自动显示短大部分矿井馈电开关仍

3、然是早期非智能化产品，随路，并在200ms内断开馈电开关；计算电流结果着我国对煤炭需求量的增大，矿井供电安全可靠性任何一相大于1．2倍以上额定电流时，依据反时限与提高煤炭生产效率的矛盾越来越突出，因此研发原则，自动显示过载，并断开开关，从而达到保护高水平、高性能的智能开关已势在必行。的目的。目前，国产隔爆馈电开关主要采用继电器控制2．2硬件系统的设计和熔断器保护。这两种保护元件因本身的离散性，本智能保护器集测量、保护、控制、通信、故加之整定、更换和检修不便，可靠性较低，而且监障记录及查询等功能于一体，对电压、电流等模

4、拟控装置体积大，线路复杂，当被保护系统发生短量进行实时采样，及时采集开关的工作状态并显示路、断相、过载及接地等故障时，其有效保护的结各种控制和故障信号。同时，可以和上位机进行通果都将作用于跳闸、切断电源，而不能准确地判断信，而且具有良好的人机交互功能。此系统硬件部出故障类型，给技术人员带来了诸多不便，难以适分采用模块化设计思想，分为模拟量输入模块、应煤矿生产的需要本文结合开滦矿业集团钱家营CPU最小工作系统模块、开关量输入输出模块、矿业分公司煤矿井下隔爆馈电开关(QJz一300／I／0扩展模块(包括键盘、液晶显示器)

5、、通信模1140)老化以及监测系统保护功能不能满足自动化块，系统硬件框图如图1所示。生产要求的实际情况，研究开发了新型隔爆馈电(1)模拟量输入模块模拟量输入包括电流、开关智能保护器并在实验室试验取得较好的效电压、甲烷信号，因此该模块主要是对主回路的电果。压、电流和甲烷检测信号的采集，采用S3一AD电流变送器采集电流信号，采用YwL—u电压变送2智能保护器的工作原理及总体结构器采集电压信号，采集的电流、电压信号直接经过2．1智能保护器的工作原理变送器变成0—1V的电压信号，经过测量放大送电流变送器和电压变送器将采集来的

6、电流和电往微处理器进行处理；同时还可以对甲烷含量进行压信号都转换成0—1V的电压信号，经过多路模检测，将检测值转变成电压信号送往CPU，对现拟开关CD4051送至仪用放大器AD620，产生0—场的甲烷含量进行监测。一53—维普资讯http://www.cqvip.com《电气应用》2005年第24卷第11期新型矿用隔爆馈电开关智能保护器的研究(5)通信模块通信部分选用可远故障存储羹Il薯距离传输数据的RS485，通过RS485将模拟通道TATV现场参数送往矿局域网，网内用户可以H仪用放大在任意时刻浏览电气设备的运行情

7、况。甲烷检测2．3软件设计噩根据智能保护器的控制要求，在软件实现过程中，把任务分成内部任务和外部任务两种。内部任务包括：图1馈电开关智能保护器的硬件原理框图A＼D转换部分、漏电闭锁、电流保(2)CPU最小工作系统模块CPU最小工作护、电压保护、远控线路检测和开关量输入。外部系统包括CPU、串行时钟部分和故障存储部分，任务包括：键盘操作、显示和通信。对电流和电压CPU选择微芯公司生产的PIC16F877A芯片，这采样时，每周波采样12点，即两个采样点之间间种单片机能够充分满足设计要求的精度和处理速隔1．67m8，在此时

8、间段可安排一组任务。外部任度。PIC16F877A单片机内含10bit的A／D转换务具有优先级且有相应的标志位，在主程序中首先器，外围电路简单，转换精度高。另外，执行优先级最高的外部任务，执行后就把该任务标PIC16F877A的存储器组织体系结构为“哈佛”结志位清零，在执行外部任务过程中，定时器计时构。其程序存储器和数据存储区在物理空间上完全1