專利名稱：一種煤礦井下供電系統(tǒng)連鎖保護(hù)智能控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種供電系統(tǒng)的保護(hù)裝置，具體地說是涉及一種應(yīng)用在煤 礦井下供電系統(tǒng)的防止越級(jí)跳閘的控制保護(hù)裝置。
背景技術(shù)：
在煤礦井下供電系統(tǒng)中，由于供電系統(tǒng)的各級(jí)線路距離都較短，當(dāng)末端發(fā) 生故障后，各段故障電流幅值相差較小，在發(fā)生短路故障時(shí)，有可能出現(xiàn)短路 電流超過故障點(diǎn)上方兩級(jí)甚至三級(jí)斷路器的瞬動(dòng)整定值，使速斷保護(hù)同時(shí)進(jìn)入
瞬動(dòng)狀態(tài)，從而可能發(fā)生無選擇性的越級(jí)跳閘現(xiàn)象。甚至引起地面的6kV或10kV 下井電纜開關(guān)跳閘現(xiàn)象，造成井下大面積停電，嚴(yán)重時(shí)引起井下瓦斯急劇積聚， 直接烕脅到礦井生產(chǎn)和礦工人身的安全。這樣在發(fā)生短路短延時(shí)故障時(shí)，故障 點(diǎn)上方的配電系統(tǒng)在短延時(shí)期間不可避免將受到短路電流的沖擊；另一方面， 由于供電系統(tǒng)的級(jí)數(shù)多，由于時(shí)限設(shè)定受到上級(jí)變電所的限制，不能任意擴(kuò)大， 難以采用時(shí)限來實(shí)現(xiàn)配合；再一方面，采用時(shí)限配合，也會(huì)造成在發(fā)生短路故 障時(shí)，故障點(diǎn)上方的配電系統(tǒng)在保護(hù)的短延時(shí)期間不可避免將受到短路電流的 沖擊。傳統(tǒng)的保護(hù)模式無法解決上述問題，而區(qū)域選擇性聯(lián)鎖技術(shù)既可以實(shí)現(xiàn) 配合的完全選擇性，又能夠?qū)⒍搪冯娏鲗ο到y(tǒng)的影響降低到最低。因此，采用 區(qū)域選擇聯(lián)鎖保護(hù)，解決煤礦井下供電的越級(jí)跳閘等問題，具有現(xiàn)實(shí)意義和必 要性。
由于煤礦井下供電系統(tǒng)的區(qū)域選擇聯(lián)鎖保護(hù)技術(shù)復(fù)雜，涉及到供電、計(jì)算 機(jī)、通信、電子、煤礦安全等技術(shù)，同時(shí)，由于煤礦井下環(huán)境惡劣，濕度和污 染比較大等等原因，需要解決防潮、防爆、防污染以及隔離等關(guān)鍵技術(shù)，造成 適用于煤礦井下供電系統(tǒng)的聯(lián)鎖保護(hù)裝置的研制相對滯后。因此，目前，煤礦 井下供電系統(tǒng)的職能聯(lián)鎖保護(hù)裝置在國內(nèi)外還沒有研究成果和相應(yīng)的產(chǎn)品出 現(xiàn)。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種應(yīng)用在煤礦井下供電系統(tǒng)中防止越級(jí)跳閘、 提高供電系統(tǒng)可靠性和安全性的連鎖保護(hù)智能控制裝置。 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案
本實(shí)用新型在煤礦井下供電系統(tǒng)中設(shè)置至少三級(jí)控制線路，每級(jí)線路中設(shè) 置至少一個(gè)智能控制模塊，且各個(gè)智能控制模塊之間通過光纖進(jìn)行連接。
在煤礦井下供電系統(tǒng)的第一級(jí)設(shè)置一個(gè)智能控制模塊，在第二級(jí)設(shè)置兩個(gè)智能控制模塊，在第三級(jí)設(shè)置三個(gè)智能控制模塊，下一級(jí)的智能控制模塊數(shù)量 比上一級(jí)的智能控制模塊數(shù)量至少多一個(gè)，各個(gè)智能控制模塊之間通過光纖進(jìn) 行連接。
上述的智能控制模塊包括單片機(jī)，單片機(jī)的輸入端通過至少一個(gè)濾波放大 電路與分波器相連接，其輸出端連接頻率發(fā)生器，頻率發(fā)生器的輸出端通過至 少一個(gè)電光轉(zhuǎn)換器與光纖耦合器相連接，光纖耦合器與分配器相連接。
上述的智能控制模塊包括單片機(jī)，單片機(jī)的輸入端通過四個(gè)濾波放大電路 與分波器相連接，其輸出端連接頻率發(fā)生器，頻率發(fā)生器的輸出端通過四個(gè)電 光轉(zhuǎn)換器與光纖耦合器相連接，光纖耦合器與分配器相連接。
上述的濾波放大電路為帶通濾波電路和放大電路。
采用上述技術(shù)方案的本實(shí)用新型，具有以下優(yōu)點(diǎn)
1、 該模塊的應(yīng)用可以解決越級(jí)跳閘問題，保證煤礦井下供電系統(tǒng)安全可靠 運(yùn)行。
2、 解決了多點(diǎn)復(fù)合性故障的處理問題，保證了故障發(fā)生支路優(yōu)先切除。
3、 利用光纖實(shí)現(xiàn)模塊之間的通信，無火花，安全可靠，通信距離長。
4、 本質(zhì)安全型電路設(shè)計(jì)，并具有防潮、防爆、防污染以及隔離特點(diǎn);
5、 智能控制器與礦用配電開關(guān)的接口，安裝維護(hù)方便。
6、 結(jié)構(gòu)簡單，性價(jià)比高，功能強(qiáng)大。
圖1為本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖2為本實(shí)用新型中智能控制模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
在煤礦井下供電系統(tǒng)中設(shè)置至少三級(jí)控制線路，可根據(jù)需要設(shè)置三級(jí)、五 級(jí)、十級(jí)、十五級(jí)中的任意一種。每級(jí)線路中設(shè)置至少一個(gè)智能控制模塊，且 各個(gè)智能控制模塊之間通過光纖進(jìn)行連接。具體地說，可以在每級(jí)控制線路中 均設(shè)置一個(gè)智能控制模塊，也可以在每級(jí)控制線路中設(shè)置不同數(shù)量的智能控制 模塊。
下面以煤礦井下供電系統(tǒng)采用三級(jí)控制線路為例說明本實(shí)用新型的實(shí)施方式。
如圖1所示，本實(shí)用新型在煤礦井下供電系統(tǒng)的第一級(jí)設(shè)置一個(gè)智能控制 模塊QL1，在第二級(jí)設(shè)置兩個(gè)智能控制模塊QL21， QL22,在第三級(jí)設(shè)置三個(gè)智 能控制模塊QL31， QL32， QL33,即下一級(jí)的智能控制模塊數(shù)量比上一級(jí)的智能 控制模塊數(shù)量多一個(gè)，且各個(gè)智能控制模塊之間通過光纖1進(jìn)行連接。
4上述的智能控制模塊包括單片機(jī)，單片機(jī)的輸入端通過四個(gè)濾波放大電路 與分波器相連接，其輸出端連接頻率發(fā)生器，頻率發(fā)生器的輸出端通過四個(gè)電 光轉(zhuǎn)換器與光纖耦合器相連接，光纖耦合器與分配器相連接。在本實(shí)用新型中， 濾波放大電路為帶通濾波電路和放大電路。
單片機(jī)主要完成信號(hào)輸入輸出、對通信信號(hào)進(jìn)行分析，并發(fā)出自鎖和跳閘 控制信號(hào)。頻率發(fā)生器是把單片機(jī)發(fā)出的信號(hào)轉(zhuǎn)換成不同頻率的電信號(hào)，然后 通過電/光轉(zhuǎn)換元件轉(zhuǎn)換成光信號(hào)通過光纖進(jìn)行傳輸，光纖耦合器再把四路光信 號(hào)耦合在一起，通過一條光纖1進(jìn)行傳輸，送給上級(jí)智能控制模塊。下級(jí)智能 控制模塊送來的信號(hào)通過分波器分成四路光信號(hào)，然后利用濾波放大電路分別 檢出不同頻率的電信號(hào)，送至單片機(jī)I/O 口進(jìn)行處理。智能控制模塊利用分配 器構(gòu)建總線式通信網(wǎng)絡(luò)，分別與上級(jí)和下級(jí)進(jìn)行通信。即在現(xiàn)有的礦用開關(guān)上 裝一個(gè)智能控制模塊與現(xiàn)有的保護(hù)裝置的速斷保護(hù)配合工作，實(shí)現(xiàn)區(qū)域選擇性 聯(lián)鎖保護(hù)，智能控制模塊串聯(lián)在傳統(tǒng)速斷保護(hù)的脫扣信號(hào)回路，不改變傳統(tǒng)保 護(hù)裝置的功能。速斷動(dòng)作信號(hào)是速斷保護(hù)發(fā)來的脫扣信號(hào)，通過單片機(jī)系統(tǒng)的
1/0端口輸入系統(tǒng)，而跳閘信號(hào)或分勵(lì)信號(hào)則是通過單片機(jī)系統(tǒng)的1/0輸出端口
輸出，控制分勵(lì)線圈回路的通斷，以此來實(shí)現(xiàn)跳閘動(dòng)作。
本實(shí)用新型的閉鎖工作原理是
為了保證各級(jí)保護(hù)之間的能夠可靠通信聯(lián)絡(luò)，傳遞信息，利用智能控制模 塊對各級(jí)保護(hù)裝置的速斷保護(hù)進(jìn)行10ms的延時(shí)閉鎖。上述10ms的延時(shí)在智能 控制模塊的單片機(jī)中通過軟件控制方式來完成，為本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所熟知 的技術(shù)。當(dāng)A點(diǎn)或B點(diǎn)或C點(diǎn)發(fā)生故障后，智能控制模塊接到速斷保護(hù)動(dòng)作信 號(hào)后，在10ms延時(shí)時(shí)間，進(jìn)行聯(lián)絡(luò)閉鎖通信，各模塊根據(jù)接收到的不同信號(hào)， 安排各級(jí)保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間。如果某一保護(hù)裝置在10ms內(nèi)未接到下級(jí)保護(hù)裝置的 智能控制模塊發(fā)來的帶有延時(shí)時(shí)間標(biāo)志的連鎖信號(hào)，在10ms后，就解除本保護(hù) 的閉鎖信號(hào)，由本級(jí)保護(hù)速斷保護(hù)動(dòng)作跳閘。對于末端斷路器的智能控制模塊 不需要加10ms延時(shí)。
上面以煤礦井下供電系統(tǒng)采用三級(jí)控制方式為例說明了本實(shí)用新型的實(shí)施 方式。但本實(shí)用新型并不局限于此。在本實(shí)用新型中，供電系統(tǒng)的級(jí)數(shù)可達(dá)到 15級(jí)，只要每下一級(jí)的智能控制模塊數(shù)量比上一級(jí)的智能控制模塊數(shù)量至少多 一個(gè)即可。另外，本實(shí)用新型的工作電壓為12V，其通信距離不小于5km，可傳 輸頻率4.25kHz、 6.75 kHz、 9.6 kHz、 11.2 kHz的信號(hào)；并且每一級(jí)中智能控 制模塊的數(shù)量可大于50個(gè)，且符合MT/T209-1990煤礦通訊、檢測、控制用電 工電子產(chǎn)品通用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。
權(quán)利要求1、一種煤礦井下供電系統(tǒng)連鎖保護(hù)智能控制裝置，其特征在于在煤礦井下供電系統(tǒng)中設(shè)置至少三級(jí)控制線路，每級(jí)線路中設(shè)置至少一個(gè)智能控制模塊，且各個(gè)智能控制模塊之間通過光纖進(jìn)行連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種煤礦井下供電系統(tǒng)連鎖保護(hù)智能控制裝置， 其特征在于在煤礦井下供電系統(tǒng)的第一級(jí)設(shè)置一個(gè)智能控制模塊，在第二級(jí) 設(shè)置兩個(gè)智能控制模塊，在第三級(jí)設(shè)置三個(gè)智能控制模塊，下一級(jí)的智能控制 模塊數(shù)量比上一級(jí)的智能控制模塊數(shù)量至少多一個(gè)，各個(gè)智能控制模塊之間通 過光纖進(jìn)行連接。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種煤礦井下供電系統(tǒng)連鎖保護(hù)智能控制裝置， 其特征在于所述的智能控制模塊包括單片機(jī)，單片機(jī)的輸入端通過至少一個(gè) 濾波放大電路與分波器相連接，其輸出端連接頻率發(fā)生器，頻率發(fā)生器的輸出 端通過至少一個(gè)電光轉(zhuǎn)換器與光纖耦合器相連接，光纖耦合器與分配器相連接。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種煤礦井下供電系統(tǒng)連鎖保護(hù)智能控制裝置， 其特征在于所述的智能控制模塊包括單片機(jī)，單片機(jī)的輸入端通過四個(gè)濾波 放大電路與分波器相連接，其輸出端連接頻率發(fā)生器，頻率發(fā)生器的輸出端通 過四個(gè)電光轉(zhuǎn)換器與光纖耦合器相連接，光纖耦合器與分配器相連接。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的一種煤礦井下供電系統(tǒng)連鎖保護(hù)智能控制裝置，其特征在于所述的濾波放大電路為帶通濾波電路和放大電路。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種煤礦井下供電系統(tǒng)連鎖保護(hù)智能控制裝置，在煤礦井下供電系統(tǒng)中設(shè)置至少三級(jí)控制線路，每級(jí)線路中設(shè)置至少一個(gè)智能控制模塊，且各個(gè)智能控制模塊之間通過光纖進(jìn)行連接。采用上述技術(shù)方案的本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)1.該模塊的應(yīng)用可以解決越級(jí)跳閘問題，保證煤礦井下供電系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行。2.解決了多點(diǎn)復(fù)合性故障的處理問題，保證了故障發(fā)生支路優(yōu)先切除。3.利用光纖實(shí)現(xiàn)模塊之間的通信，無火花，安全可靠，通信距離長。4.本質(zhì)安全型電路設(shè)計(jì)，并具有防潮、防爆、防污染以及隔離特點(diǎn)；5.智能控制器與礦用配電開關(guān)的接口，安裝維護(hù)方便。6.結(jié)構(gòu)簡單，性價(jià)比高，功能強(qiáng)大。
文檔編號(hào)H02H7/26GK201332264SQ20092008802
公開日2009年10月21日 申請日期2009年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月5日
發(fā)明者劉群坡, 王福忠 申請人:河南理工大學(xué)