高压隔爆开关微机保护测控单元的研究与应用

白丽华（同煤集团地煤公司青磁窑煤矿，山西大同037003）

高压隔爆开关微机保护测控单元的研究与应用

白丽华
（同煤集团地煤公司青磁窑煤矿，山西大同037003）

为了提升高压供电系统的稳定性，确保煤矿作业的安全性。根据井下供电系统的保护原理，结合煤矿作业的实际特点，从硬件和软件两个角度讨论了高压隔爆开关微机保护测控单元设计。该高压开关微机保护单元具有较为强大的保护功能和故障数据处理功能，基本上满足了煤矿井下高压供电系统的使用需求，并在实际应用中取得了良好的效果，促进了煤矿企业安全生产能力和经济效益的提高。

高压防爆开关；微机保护；测控单元

0　引言

目前状况下，我国煤矿业取得了飞速的发展，与之相对应的技术也随之不断发展与完善，高压隔爆开关微机保护测控单元便是其中重要的一项。对于高压防爆所控制和保护的线路而言，它是整个煤矿电网线路的终端线路，而高压微机保护测控单元的作用正是对其进行有效的保护，更为确切的说，高压开关微机保护测控单元是对高压电以及变压器进行保护。一般情况下，如果相应的电缆以及变压器等发生了一定程度上的短路、过电流以及漏电现象等，高压隔爆开关微机保护测控单元就会及时作出反应，并对其进行有效的保护，这样一来，整个高压线路供电的安全性与可靠性就能够得到有效的保证。综上来看，高压开关微机保护测控单元有着十分重要的地位与作用，它的好坏能够对矿井下供电的安全性与可靠性起到最为直接的影响。

1　井下供电系统的保护原理分析

1.1电流保护原理

高压防爆控制以及保护的线路在整个线路中有着十分重要的作用，也是整个线路的终端所在。原理如下：首先，它将反时限特性做成固定的表格，然后通过查表方式进行一定程度上的运用，从而对电流进行划分并使其成为若干个空间。这样可以参照实测电流值表来对动作时间进行有效的确定。为了提高反时限过流保护与速断过流保护两者之间的缝隙配合程度，构造了相应的反时限特性，其动作方程式如下：（d-k）tp/k；

在上面的方程式中，主要指的是整定的过载时间常数；d是整定的短路电流倍数；k是过载的电流倍数；I是实际的运行电流；tp则是整定的负载额定电流。在演变的基础上进一步对热积累方程进行构造，然后由这一积累方程对动作时间进行合理的确定；而对于断续过载的确定而言，则需要同时对热积累效应以及散热两个方面进行考虑，并由此来对其动作时间进行有效地确定。

1.2漏电保护原理

在我国的煤矿高压供电网络中，工作方式主要为中性点不接地的。对于中性点不接地系统，零序电流中主要是容性无功电流分量，流过故障支路的零序电流滞后于零序电压90°，而流过非故障支路的零序电流超前于零序电压90°，然后在这一基础之上通过移相的方法促使故障支路零序电流和零序电压反相位，而非故障支路的零序电流和领域电压同相位，这样能够使其形成具有电阻特性的电流。然后再对其方向进行有效的判断，由这一电流的方向确定故障支路。同时，如果发生接地故障时，中性点电阻器上的电流只会经过故障支路，这种情况下其方向正好与零序方向的电压相反。

1.3电压保护原理

目前，主要存在着两种电压保护方式，分别为欠压保护以及过压保护。对于欠压保护而言，如果电网的近线电压比额定值的65%小的时候，欠压保护便可以进行有效的保护；而对于过压保护而言，主要是当进行电压升到额定值的118%时，过压保护便能够对其进行有效的保护。

2　高压开关微机保护单元的软硬件设计

2.1硬件设计

（1）对于本文所研究的高压开关微机保护单元而言，它具有较为强大的保护功能，主要涉及到以下几个方面：短路保护、过流保护、接地保护、监视线保护、过压保护、欠压保护等。除此之外，装置接地保护还具有较为广泛的适用性，主要适用于系统中性点不接地、经消弧线圈接地、经电阻接地等运行方式。

（2）高压开关微机保护单元不仅具有强大而广泛的保护功能，同时它还能够对相关故障的数据进行一定程度上的处理，并对其进行有效的记忆，这样一来当下次发生故障，之前所记忆的相关数据便可取出进行对比分析并提供有效的依据。故障信息主要包含了如下几个方面：保护跳闸次数、累计短路跳闸次数、故障追忆次数等。

（3）高压开关微机保护单元有效实现了高压隔爆开关不开盖参数整定及远方整定运行参数。

（4）在高压开关微机保护单元装置运行之下，保护试验能够与跳闸试验分开进行，这样一来，就能够对跳闸的次数进行一定程度上的降低，相关设备的使用年限便可以得到有效的增长。

（5）除此之外，在高压开关微机保护单元装置之中，包含了RS485以及CAN这两种通信接口，这样一来，便可以在此基础之上对通信协议进行一定程度上的使用，从而达到与上级管理进行有效沟通的目的。一旦能够与上层管理进行有效的互通，那么远程整定、远程遥控以及远程遥信等功能均可以实现。图1显示的主要是微机保护测控单元框架图：

2.2软件设计

对于高压开关微机保护单元的软件设计而言，它与硬件设计有着同样的重要性，因为只有软硬件设计相互配合，才能够促使整个系统实现采集数据、存储数据以及传输数据等功能。同时，软件设计还单独承担了数据处理以及控制结果输出的功能，高压开关微机保护单元的软件设计主要如图2所示。

图2　高压开关微机保护单元的软件设计主程序流程图

2.3高压隔爆开关微机保护测控单元的应用

结合煤矿井下的作业实践，该系统开始运行后，可以在系统初始后实施任务调度，接受外部输入，并处理各种事件。对于该保护测控系统，将采样中断作为原发事件，并根据保护功能处理流程来激活一系列后续任务，从而完成保护功能的任务链。同时，系统还存在完成通讯功能的任务和人机交互任务等。在系统运行的过程中，形成采样终端，CPU在服务程序中断后开启A/D转化，存储数据。在A/D转换结束后，发出信号告知数据预处理任务读取转换结果，并开展相关运算，之后数据预处理任务把信号发给保护判断任务，并进行故障判断。在满足故障判据的前提下，则会触发故障处理任务，执行录波、报警、出口跳闸等操作。在实际应用中，该系统遵循以上基本执行步骤，可以有效处理矿井高压电网常见的故障类型。

3　结束语

本文主要针对高压隔爆开关微机保护测控单元的研究与应用进行研究与分析。首先从电流保护、漏电保护以及电压保护三个方面具体阐述了井下供电系统的保护原理分析，然后在这一基础之上分析了高压开关微机保护单元的软硬件设计，指出了这一装置所提供的功能以及运行的主要流程。该高压开关微机保护单元具有较为强大的保护功能和故障数据处理功能，基本上满足了煤矿井下高压供电系统的使用需求，并在实际应用中取得了良好的效果，促进了煤矿企业安全生产能力和经济效益的提高。

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(编辑：向飞)

Research and Application of Microcomputer Protection and Control Unit for High Voltage Explosion Isolating Switch

BAI Li-hua
（Datong CoalMine Group DimeiCompany Qingciyao CoalMine，Datong037003，China）

In order to improve the stability ofhigh voltage power supply system，to ensure the safety of coalmines，thispaper according to the principle of protection of underground power supply system，combined with the actual characteristics of the coalmine operations，from hardware and software two aspects discusses the high-voltage flameproof switchmicrocomputer protection and control unit design.It hasmore powerful protection and fault data processing function，basically meets the demand for the use of high voltage power supply system ofcoalmineunderground，and hasachieved good results in practicalapplication.

high voltage switch；microcomputer protection；measurementand controlunit

TM564

A

1009－9492(2015)06－0127－03

10.3969/j.issn.1009-9492.2015.06.035

2015－01－07

白丽华，女，1971年生，河南人，大学本科，工程师。研究领域：机电技术。