基于fpga的礦井電網(wǎng)綜合保護(hù)系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型涉及一種基于FPGA的礦井電網(wǎng)綜合保護(hù)系統(tǒng)，包括：數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)通信模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和繼保設(shè)備模塊；數(shù)據(jù)采集模塊包括電壓互感器和電流互感器，數(shù)據(jù)采集模塊中將故障信號(hào)接收送入數(shù)據(jù)處理模塊中A/D模塊處理；數(shù)據(jù)通信模塊包括用于串口通信的RS485總線(xiàn)和RS232總線(xiàn)，數(shù)據(jù)通信模塊中總線(xiàn)是對(duì)采集模塊和處理模塊以及處理模塊和繼保模塊進(jìn)行連接；數(shù)據(jù)處理模塊包括A/D模塊、FPGA、SDRAM、上位機(jī)以及鍵盤(pán)，A/D模塊與FPGA處理芯片相連，F(xiàn)PGA與上位機(jī)之間連接傳輸數(shù)據(jù)，SDRAM是與FPGA連接的外圍電路，鍵盤(pán)與上位機(jī)連接。采用EP2C8QF208系列的FPGA芯片作為微處理器，大大簡(jiǎn)化了保護(hù)裝置的硬件結(jié)構(gòu)，提高了保護(hù)裝置的可靠性、靈敏性、速動(dòng)性。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
基于FPGA的礦井電網(wǎng)綜合保護(hù)系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本實(shí)用新型涉及煤礦安全和智能化繼電保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種基于FPGA的礦井電網(wǎng)綜合保護(hù)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，隨著煤礦采掘深度的不斷增加和開(kāi)采規(guī)模的不斷擴(kuò)大，礦井的電網(wǎng)系統(tǒng)變得越來(lái)越復(fù)雜，當(dāng)前井下低壓電網(wǎng)微機(jī)保護(hù)存在問(wèn)題，主要包括對(duì)稱(chēng)性短路、非對(duì)稱(chēng)性短路以及過(guò)載故障，這些都會(huì)造成煤礦生產(chǎn)中斷、人員傷亡巨大損失，嚴(yán)重制約著礦井產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益的提尚。
[0003]為了保證電力系統(tǒng)的運(yùn)行與維護(hù)，減少誤操作和經(jīng)濟(jì)損失，同時(shí)保障工作人員的生命安全的需要，本實(shí)用新型公開(kāi)了一種更加安全、可靠、智能的基于FPGA的礦井電網(wǎng)綜合保護(hù)系統(tǒng)，將時(shí)序鑒別、相敏檢測(cè)等原理應(yīng)用于井下低壓電網(wǎng)綜合保護(hù)系統(tǒng)中，采用EP2C8QF208系列的FPGA芯片作為微處理器，用FPGA做高速平臺(tái)，并對(duì)傳統(tǒng)保護(hù)系統(tǒng)做了必要改進(jìn)，大大簡(jiǎn)化了保護(hù)裝置的硬件結(jié)構(gòu)，提高了保護(hù)裝置的可靠性、靈敏性、速動(dòng)性，最大程度避免了生命安全和財(cái)產(chǎn)的損失。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型目的是提供一種基于FPGA的礦井電網(wǎng)綜合保護(hù)系統(tǒng)，已解決現(xiàn)有技術(shù)可靠性和安全性上的難題。
[0005]為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型所采取的技術(shù)方案為:基于FPGA的礦井電網(wǎng)綜合保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于包括:數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)通信模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和繼保設(shè)備模塊；數(shù)據(jù)采集模塊包括電壓互感器和電流互感器，電壓互感器作用是采集電壓信號(hào)，電流互感器作用是采集電流信號(hào)，數(shù)據(jù)采集模塊中將故障信號(hào)接收送入數(shù)據(jù)處理模塊中A/D模塊處理;數(shù)據(jù)通信模塊包括用于串口通信的RS485總線(xiàn)和RS232總線(xiàn)，數(shù)據(jù)通信模塊中總線(xiàn)是對(duì)采集模塊和處理模塊以及處理模塊和繼保模塊進(jìn)行連接；數(shù)據(jù)處理模塊包括A/D模塊、FPGA、SDRAM、上位機(jī)以及鍵盤(pán)，A/D模塊是16位AD模塊，其與FPGA處理芯片相連，F(xiàn)PGA與上位機(jī)之間連接傳輸數(shù)據(jù)，上位機(jī)是對(duì)FPGA傳來(lái)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，SDRAM是與FPGA連接的外圍電路，鍵盤(pán)與上位機(jī)連接，進(jìn)行操作程序的輸入，數(shù)據(jù)處理模塊中FPGA處理的信號(hào)經(jīng)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)送入繼保設(shè)備中跳合閘處理模塊;繼保設(shè)備模塊包括LCD顯示屏和跳合閘處理模塊；當(dāng)相應(yīng)的處理程序輸入后傳輸至跳合閘處理模塊進(jìn)行跳合閘處理的同時(shí)LCD顯示屏顯示處理結(jié)果，這樣就完成了故障處理。
[0006]所述的基于FPGA的礦井電網(wǎng)綜合保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于:數(shù)據(jù)采集模塊包括電壓互感器和電流互感器；電壓互感器作用是采集電壓信號(hào)，其型號(hào)為JSGW-0.5，電流互感器作用是米集電流?目號(hào)，其型號(hào)為MSQ-60。
[0007]所述的基于FPGA的礦井電網(wǎng)綜合保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于:數(shù)據(jù)通信模塊包括用于串口通信的RS485總線(xiàn)和RS232總線(xiàn);RS485總線(xiàn)實(shí)現(xiàn)A/D模塊和FPGA的連接，實(shí)現(xiàn)信號(hào)數(shù)據(jù)的傳輸;RS232總線(xiàn)實(shí)現(xiàn)上位機(jī)和FPGA之間的連接，完成人機(jī)數(shù)據(jù)的傳送。
[0008]所述的基于FPGA的礦井電網(wǎng)綜合保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于:數(shù)據(jù)處理模塊包括A/D模塊、FPGA、SDRAM、上位機(jī)以及鍵盤(pán);A/D模塊是16位AD模塊，與FPGA處理芯片連接，F(xiàn)PGA作為微處理器，選用型號(hào)為EP2C8QF208系列，這款芯片適合用于系統(tǒng)控制和通信領(lǐng)域;SDRAM用于存儲(chǔ)大量數(shù)據(jù)信息，上位機(jī)是建立軟件與FPGA之間聯(lián)系模塊;鍵盤(pán)用于處理程序的輸入。
[0009]所述的基于FPGA的礦井電網(wǎng)綜合保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于:繼保設(shè)備模塊包括IXD顯示屏和跳合閘處理模塊;LCD顯示屏是用于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示觀(guān)察;跳合閘處理模塊是經(jīng)FPGA處理后的新的數(shù)據(jù)輸出進(jìn)行跳合閘操作，經(jīng)過(guò)一系列動(dòng)作后可解決礦井電力故障，使礦井電網(wǎng)得到保護(hù)。
[0010]本實(shí)用新型采用電壓互感器和電流互感器將發(fā)生故障的電壓電流信號(hào)接收下來(lái)，然后傳輸給A/D模塊處理后通過(guò)RS485總線(xiàn)送入FPGA中，完成信號(hào)離散量化，F(xiàn)PGA將傳來(lái)的數(shù)據(jù)經(jīng)RS232總線(xiàn)送入上位機(jī)進(jìn)行分析處理，SDRAM用于存儲(chǔ)大量數(shù)據(jù)信息，當(dāng)電壓電流信號(hào)出現(xiàn)異常時(shí)，電網(wǎng)發(fā)生故障，工作人員通過(guò)鍵盤(pán)操作將處理的模擬信號(hào)送入跳合閘處理模塊進(jìn)行跳合閘動(dòng)作，使礦井故障電壓電流信號(hào)得到快速有效處理，此處LCD顯示屏是用于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示觀(guān)察，這樣就可經(jīng)一系列動(dòng)作后解決礦井電力故障，從而使礦井電網(wǎng)系統(tǒng)得到很好綜合保護(hù)，最大程度避免生命危害和財(cái)產(chǎn)損失。
[0011]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是:本實(shí)用新型的電路簡(jiǎn)單可靠、數(shù)據(jù)傳輸可靠、操作簡(jiǎn)單、安全價(jià)值高、便于維護(hù)等許多優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)框圖
【具體實(shí)施方式】
[0013]結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示，基于FPGA的礦井電網(wǎng)綜合保護(hù)系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)通信模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和繼保設(shè)備模塊，其特征在于:數(shù)據(jù)采集模塊中的電壓互感器
(I)和電流互感器(2)將發(fā)生故障的電壓電流信號(hào)接收下來(lái)，然后傳輸給A/D模塊(3)處理后通過(guò)RS485總線(xiàn)(4)送入FPGA(5)中，完成信號(hào)離散量化，F(xiàn)PGA(5)將傳來(lái)的數(shù)據(jù)經(jīng)RS232總線(xiàn)
(7)送入上位機(jī)(6)進(jìn)行分析處理，SDRAM(9)用于存儲(chǔ)大量數(shù)據(jù)信息，當(dāng)電壓電流信號(hào)出現(xiàn)異常時(shí)，電網(wǎng)發(fā)生故障，工作人員通過(guò)鍵盤(pán)(10)操作將處理的模擬信號(hào)送入跳合閘處理模塊(11)進(jìn)行跳合閘動(dòng)作，使礦井故障電壓電流信號(hào)得到快速有效處理，此處LCD顯示屏(8)是用于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示觀(guān)察，這樣就可經(jīng)一系列動(dòng)作后解決礦井電力故障，從而使礦井電網(wǎng)系統(tǒng)得到很好綜合保護(hù)，最大程度避免生命危害和財(cái)產(chǎn)損失。
[0014]原理如圖1所示，此設(shè)計(jì)分為兩部分，第一部分是故障信號(hào)的接收以及傳輸，電壓互感器和電流互感器將發(fā)生故障的電壓電流信號(hào)接收下來(lái)，然后傳輸給A/D模塊處理后通過(guò)RS485總線(xiàn)送入FPGA中；第二部分是故障信號(hào)處理并動(dòng)作，F(xiàn)PGA將傳來(lái)的數(shù)據(jù)經(jīng)RS232總線(xiàn)送入上位機(jī)進(jìn)行分析處理，SDRAM用于存儲(chǔ)大量數(shù)據(jù)信息，當(dāng)電壓電流信號(hào)出現(xiàn)異常時(shí)，工作人員通過(guò)鍵盤(pán)操作將處理的模擬信號(hào)送入跳合閘處理模塊進(jìn)行跳合閘動(dòng)作，使礦井故障電壓電流信號(hào)得到快速有效處理，此處LCD顯示屏是用于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示觀(guān)察，使礦井電網(wǎng)系統(tǒng)恢復(fù)正常運(yùn)行。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.基于FPGA的礦井電網(wǎng)綜合保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于包括:數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)通信模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和繼保設(shè)備模塊;數(shù)據(jù)采集模塊包括電壓互感器和電流互感器，電壓互感器作用是采集電壓信號(hào)，電流互感器作用是采集電流信號(hào)，數(shù)據(jù)采集模塊中將故障信號(hào)接收送入數(shù)據(jù)處理模塊中A/D模塊處理；數(shù)據(jù)通信模塊包括用于串口通信的RS485總線(xiàn)和RS232總線(xiàn)，數(shù)據(jù)通信模塊中總線(xiàn)是對(duì)采集模塊和處理模塊以及處理模塊和繼保模塊進(jìn)行連接;數(shù)據(jù)處理模塊包括A/D模塊、FPGA、SDRAM、上位機(jī)以及鍵盤(pán)，A/D模塊是16位AD模塊，其與FPGA處理芯片相連，F(xiàn)PGA與上位機(jī)之間連接傳輸數(shù)據(jù)，上位機(jī)是對(duì)FPGA傳來(lái)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，SDRAM是與FPGA連接的外圍電路，鍵盤(pán)與上位機(jī)連接，進(jìn)行操作程序的輸入，數(shù)據(jù)處理模塊中FPGA處理的信號(hào)經(jīng)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)送入繼保設(shè)備中跳合閘處理模塊;繼保設(shè)備模塊包括LCD顯示屏和跳合閘處理模塊；當(dāng)相應(yīng)的處理程序輸入后傳輸至跳合閘處理模塊進(jìn)行跳合閘處理的同時(shí)IXD顯示屏顯示處理結(jié)果，這樣就完成了故障處理。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于FPGA的礦井電網(wǎng)綜合保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于:數(shù)據(jù)采集模塊中電壓互感器用于采集電壓信號(hào)，其型號(hào)為JSGW-0.5，電流互感器用于采集電流信號(hào)，其型號(hào)為MSQ-60。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于FPGA的礦井電網(wǎng)綜合保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于:數(shù)據(jù)處理模塊中采用FPGA作為微處理器，其型號(hào)選用EP2C8QF208系列。
【文檔編號(hào)】H02J13/00GK205647031SQ201620423064
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年5月9日
【發(fā)明人】王躍豪, 曹珍貫, 劉駿, 徐牧, 聶然, 張志強(qiáng), 賈文祥
【申請(qǐng)人】安徽理工大學(xué)