智能高压开关综合保护器的设计

科技镰擐开发与经济ｓｃＩ－ＴＥＣＨ］ＮＦＯＲＭＡ２ｑＯＮＤＥＶＥＬＯＰＭＥＩＦｆ＆ＥＣＯＮＯＭＹ２００７第Ｊ７巷第２３期支幸缩号：１００５』００３３（２００７）２３－０２６８－０２收硝日期：２００７－－０５—１８

智能高压开菇傍舍保护器钓役针

高宏

（山西焦矮集团东曲矿。山西古交．０３０２００）

摘要：介绍了高压开关综合保护嚣的基本要求。吼８０Ｃ１９６ＫＢ单片机为中央拉制单

元，设计了一种新型智能化高压开关综夸保护器，实现了保护东统数字化。

关键词：智能高压开关综合保护嚣：单片机；选择性漏电保护

中图分类号：ＴＰ３６８．１文献标识码Ｉ＾

在煤矿电气设备运行中，经常搿要监攥４—些参数￡如电斑、电压、嗣

电电漶，短路电流等）以保证设备正常工作。以往高压开美综合保护装置２高压综台僳护器的功能结构设计

多来用模拟电路来监测电流和电压等参数，以实现短路、过载、失压、过ｚｌ保护累蛀的功能

压、橱电等保护，但因其结构复杂、体积大、耗能多．给工作中带来诸多不高压综台保护器是高压开关中的重要组成部分．它应该独立完成对便。为了解决这些问题，我们采用了单片机系统实时监测设备运行的各于６ｋＶ电同中所有物理量的检测、计算、判断和处理．并且与上位机能够种参数．并对其进行分析、计算、处理。保证设备安全、可靠地运行。实现高教可靠的通信，即要实现“计量、监控、保护”的“三统一”功能㈦。其１高压开关综合保护器的基本要求具体功能如下：

（Ｉ）数据采集功能。模拟量采集，即实时测量电同空流电流厦交流电

攫据矿井供电系统在矿井生产中的菝心作用．参考《煤矿安全规压有效值，对三相电压、两相电流殛零序电压进行采样，作为判断故障区程’．安装于高压防攥馈电开关中的特合保护系统应满足以下４项基本域的信息。栗样方式为文藏采样。

要求【１１：第一．选择性保护的动作应具有选择性，即它是有选择地切际电频率量采集．提取军序电压与零序电流的５次谐波分量进行比相，网中发生故障的支路，而保证非故障支路供电的连续性，尽量缩小中断通过单片机ｌＩＩｓ．Ｉ端口采集比相后的频率信号。从而判断是否发生单相供电的范围；第二，可靠性保护系统能准确判断故障．可靠执行命令；但接地故障；监视保护中的取样信号经过压频变换，其频率信号经ＨＩｓ．ｏ端当其他支路发生故障时，本支路保护不应发出跳闸命令，即不产生误动口进Ａ单片机，经过比较判断是否发生短接或断拽故障㈨。

的现象；第三，快速性本支路发生故障后，保护系统应快速动作，防止故（２）人机联系功能。采用拨码盘输入各项参数整定值．可实现无级整障范围扩大，降低电气设备的损坏程度；第四，灵敏度保护系统应具有较定；另外，通过大屏幕液晶显示器实时显示当前电网电压、负荷电流值及强反应放庸的能力，即不论在保护范围的始端还是在保护范围的末喘发发生故障时的故障状态和故障参数。

生故障．保护系统均应准确反应．甚至在后备保护范匿发生故簿对．也应（３）像护功能。对于宅阿中的短路故障．要求遮断保护；对变压器、电具有一定的反应能力。机或其他负载出现过载时，施行反时限延时保护ｉ采用附加直流电源法

鉴于保护系统在矿井供电系统中的重要作用，多年来．广大科拄工●－ａ＿●＾ｍ々●ｏ●＿，●ｏｑ●ｏ●４－＿日●ｏ，●－＿’日‘●ｏ‘４ｏ‘６●ｏ’６ｑ‘对双屏蔽电缆的屏蔽芯线、屏蔽地线实行短路和断路监视保护；提取零作人员都非常重视这一领域的研究，经过了数次更新换代，但从现场运序电压、零序电流５次谐波硬件比相，结合零序电压基波采样值，对单相行的情况看．这些保护系统误动和拒动的现象时有发生，不能完全满足接地故障实行选择性漏电保护；对进线电压不足额定值的６５％时采取欠供电系统保护的四项基本要求。针对这种情况，本文以８０Ｃ１％１（Ｂ单片压保护。对进线电压超过额定值的１１８％时采取过压保护。

机为中央控制单元，设计了一种新型智能化高压开关综台保护器．该系ｏ。…（４）通信功能。通过ＲＳ２３２．１坞４８５接口可与上位机或ｐｃ机进行串统能自动判断短路、过载、漏电等敏库，并对高压电缆的绝缘水平进行实口通信。

时监测。ｏ（５）自柱功嚣。为了发挥微机智能他系统的抚酋性，减少系统出错的

（３）鳍短喷漆链式输送机的长度。链条越长．产生爬行舶可能性越－’ｏ’●ｑ。々●＿‘ｏＨ●‘ｈｏ。々，‘。ｏ，。ｈｏＫ●＿－。，＿一

大。将长度５０ｍ以上的喷漆链尽可能地改为两条５０ｍ以下的对接的等

速链式输送机，爬行现象就会大大减少或消除。

１．４旋转滚床轨道的改进

在滑橇输送系统中，要改变工件的流向。就必须采用旋转滚床。当

Ｉ｝！Ｉ．有旋转滚床就必须有旋转轨道。原设计的旋转轨道为２０叫厚的圆

弧钢板．轨道钢板支撑在可调高度的蜒拴上，螺栓固定在支座上。这种轨

道对于旋转半径不土丈、工佟重量比较轻对，舀ｆ亍是良抒的。但班在壤来

的长度越来越大，常谜６Ⅲ以上．旋转直径４ｍ以上。这种轨道刚性严重

不足，支座用得很多．调整不方便。外形也不美观。针对现实情况．将旋转

轨道改为１４０ｍｍｘ８ｍｍ的方管，中频加热弯成准确半径的圆弧孰道。圆忡改进前（曲改进后

弧轨道下间隔一定距离焊有支板，支板固定在支撵螺栓上，支撵螺栓固圈５旋转轨道截面图（咖丑）

定在基板的螺套内。通过这样的改进．轨道刚度加大．所用支座碱少，支工序的滑橇输送设备都在高温下工作，温度一般高达２００℃一２５０℃。设撑高度降低。旋转滚床在轨道上运行平稳。转接顺利，不会产生大的高备在高温下要产生热胀变形，运行阻力大大增加，设备故障率比常温时差．且外形美观。改造设计见图ｓ。高得多。

）ｊ膏温轴曩和高温滑滑捐的盎用要解决高温设备的问题有两个关键＋一是商温轴承，二是高温润滑在＾车涂装生产线的滑氍输送系统中，常有多处蜞干工序．而这些剂。要解丧谊两个同甩．首先要有赞源。证要有辐当的资（下转第２７２页）

高宏智能高压开关综合保护器的设计本刊Ｅ—ｍ｜ｉ】：ｂｊ陋Ｉｍ址Ｂｘｉ墙ｎｅｔ实践与创新可能性。当硬件发生故障。系统应当能自动发现，及时报警，并进行相应电、绝缘监视等，根据不同的故障类型．采取

处理，避免造成事故。主要的自检对象有：对于ＲＡＭ，ＥＰＲＯＭ，Ａ／Ｄ转换不同的措施。图３为故障分析处理的流程图。

器、接口芯片及拨码盘等硬件进行自检；对于继电器和断路器执行命令

的状况进行自检ｆ．】。４结语

２．２保护器原理结捆设计通过对高压开关综台保护器的研究．以

微机式高压开关综台保护系统的硬停结毒勾是擐据以上对保护静妥ｇＯＣ］９６ＫＢ单片机为中央控箭单元．设计了一

求而设计的，其原理见田１。

母徊罾种新型智能化高压开关综合保护器。恢系统

能自动判断短路、过载、漏电等故庵。并对高

ＡＤＯ—＾Ｄ１１压电缆的绝缘水平进行实时监测，走屏幕液

Ｊ采样ＩＩ回踏Ｉｌ电路ｌ晶显示器实现了电网参数的轮流显示。通过

馨，、圈督拨码盘输人系统各项整定参数，真正实现了

ｍＳｍ保护系统数字化。图２主程序框图

茎腱８０ｃ

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邸

零蓐郦ｌ电路『Ｉ电路ｉＩ提肛Ｈ变换ｂ腿１

图１综合保护器原理框图

图１中，通过电讯电压采样．形成Ｐｒ，ｃｒ．一次电流互感器与一次电

流互感器分别将高压电路中大电流与大电压变换为小电流与小电压．并

将甍匪帮低压电赂礴离．使它们之鲺不存在电鹤直接联系．拣应经过＾ｆＢ

转换，将模拟信号转为数字信号，具体来说整个幕统由以下几部分构成：

（Ｉ臌机控制单元：用于实现数据采集、计算、逻辑判断、定时等功能。

（２）模拟量输入单元：用于采集计算电网Ａ，Ｂ，ｃ三相电压，Ａ。ｃ两

相电流及零序电压。

（３）选择性漏电保护单元：用以提取零序电压、霉序电流５次谐波。

硬件比相对中性点绝缘电网系统或中性点经消弧线圈接地电厢中的接

地故障进行选择性摘电保护。

（４）绝缘监规保护单元：采用附加直流电弹捡蔼ｊ原理。被测信号经压图３故障分斩处理流程凰

额转换完戒对双霹蔽电缆屏蔽线盈接地缝之问断路或短路故障保护。参考空ｔ

（５）开关量输＾、蝻出单元：开关量输人单元取自相应设备的辅助常［１］中华人民共和国能源部膘矿安全规程能源安保［１９９２１０１７］号［ｓ］开接点．用于识别现场开关的状态。需要输人的开关量有真空断路器的北京：蜾炭工业出版杜，１９９２．

台闸、分闸情况。开关置输出单元包括用于控制真空断路器的开关量和［２］李勇，杨玉军，别妹红．等．井下高压电网监控保护系统的设计［Ｊ］．保护发生故障时的报警信号。燃矿机电，２００４，１（１８）：１－３．

（６）人机接口单元：用于定值的输入，操作方式舶确定．电网工作参［３］孙涵芳．Ｉａｔｅｌｌ６位单片机［Ｍ］．北京：北京航空舰天大学出版社，数、工作状态、故障类型的显示等。２００１

（７）电瓶部分：将１００ＶＡＣ电源变为系统所需柏５ｖ．１２Ｖ．２４Ｖ直【４］鬟舍庆，粱韬．ＭＣＳ系列１６位单片搬机实用手册［Ｍ］．北京：电子工流电豫。业出版杜．１螂．

‘８）通信单元。【，］赵秀菊，刘江．单片散机￥Ｘ９１９６原理厦应用［Ｍ］南京；东南大学出

版杜，１９９４．

３保护器软件设计（责任编辑：李敏）３。１苎萎竺ｉ：！！！篙暑，２麓氅主麓婴：。。．故障分析处理子程序框围３ｉ≤嘉ｉ磊蒜赫薹淼茹黼兰蚤；．晷工”７…一”……一…………………ｕ第一作者简介：高宏，男，１９６５年ｌｏ月生，２０００年毕业于太原理

在软件编程过程中最重要的是对故障的判断，包括短路、过载、漏０３０２∞。

ＤｅｓｉｇｎｏｆｔｈｅＩｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔＣｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅＰｒｏｔｅｃｔｏｒｗｉｔｈＨｉｇｈ－ｖｏｌｔａｇｅＳｗｉｔｃｈ

ＧＡＯＨｏｎｇ

ＡＢＳＴＲＡＣＴ：Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｔｈｅｂａｓｉｃｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｏｆｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｐｒｏｔｅｃｔｏｒｗｉｔｈｈｉｇｈ－ｖｏｌｔａｇｅｓｗｉｔｃｈ，ｄｅｓｉｇｎｓａｎｅｗｋｉｎｄｏｆｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｐｒｏｔｅｃｔｏｒｗｉｔｈｈｉｇｈ－ｖｏｌｔａｇｅｓｗｉｔｃｈｂｙｕｓｉｎｇｔｈｅ８０Ｃ１９６ＫＢｓｉｎｇｌｅ－ｃｈｉｐｍｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒ丑８ｔｈｅｃｅｎｔｅｒｃｏｎｔｒｏｌｕｎｉｔｔｏｒｅａｌｉｚｅｔｈｅｄｉｇｉｔｉｚａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ．

ＫＥＹＷＯＲＤＳ：ｉｎｔｃＹｉｉｇｅｎｔｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｐｒｏｔｅｃｔｏｒｗｉｔｈｊｌｊ曲一ｖｏｌｍｇｅｓｗｉｔｃｈ；ｓｉｎｇｌｅ－ｃｈｉｐｍｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒ．ｓｅｌｅｃｔｉｖｅｌｅａｋａｇｅｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ

智能高压开关综合保护器的设计

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被引用次数：高宏， GAO Hong山西焦煤集团东曲矿,山西古交,030200科技情报开发与经济SCI/TECH INFORMATION DEVELOPMENT & ECONOMY2007,17(23)2次

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引用本文格式：高宏. GAO Hong 智能高压开关综合保护器的设计[期刊论文]-科技情报开发与经济 2007(23)