專利名稱:一種礦山防越級跳閘保護(hù)裝置制造方法
【專利摘要】一種礦山防越級跳閘保護(hù)裝置，包括差動保護(hù)裝置、電壓互感器、電流互感器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、控制器，主線路的兩端安裝有差動保護(hù)裝置、電壓互感器、及電流互感器，分支線路的母線接線端安裝有差動保護(hù)裝置、電壓互感器、及電流互感器。電壓互感器連接有濾波電路，濾波電路連接模數(shù)轉(zhuǎn)換器，模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接控制器；所述電流互感器連接有濾波電路，濾波電路連接模數(shù)轉(zhuǎn)換器，模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接控制器；所述控制器連接差動繼電器。通訊簡單、保護(hù)功能齊全、性價比高的礦山防越級跳閘保護(hù)裝置，對小型礦井的供電保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行簡易改造，實(shí)現(xiàn)出現(xiàn)故障時的可靠動作，有效的防止礦山越級跳閘的事故的發(fā)生，保證礦井最優(yōu)化的安全生產(chǎn)。
【專利說明】一種礦山防越級跳閘保護(hù)裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及繼電保護(hù)領(lǐng)域，尤其是一種礦山防越級跳閘保護(hù)裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，我國的煤礦供電系統(tǒng)中，從地面變電所到井下中央變電所以及各工作面的采區(qū)變電所之間，大多采用縱向、多層級、垂直的供電模式。供電線路長度通常只有l(wèi)_2km，屬于短距離供電。并且，由于線路首端與末端的短路電流相差很小，因而易導(dǎo)致相鄰各級微機(jī)繼保裝置無法按照電流整定值來判別短路故障是否落在本保護(hù)區(qū)域內(nèi)，即下級線路發(fā)生故障時，上級保護(hù)裝置的瞬時速斷保護(hù)可能誤動，從而引起越級跳閘。特別是當(dāng)?shù)V井發(fā)生越級跳閘時，不僅造成大面積停電，影響采區(qū)生產(chǎn)，嚴(yán)重時還會影響井下風(fēng)機(jī)的正常運(yùn)行，從而引起瓦斯積聚，危脅工人生命安全。
[0003]目前國內(nèi)在供電系統(tǒng)復(fù)雜，線路短，存在3端線路，線路保護(hù)電流定值難以整定，尤其是煤礦井下多級采區(qū)變電站級聯(lián)的情況，不能通過增加時間級差實(shí)現(xiàn)各級線路保護(hù)的整定配合，線路故障時極易出現(xiàn)越級跳閘，導(dǎo)致大面積停電，影響安全生產(chǎn)。現(xiàn)在難以解決的問題是數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)過于龐大與龐大網(wǎng)絡(luò)的反饋延時，而預(yù)防越級跳閘的條件之一就是快速檢測，大多數(shù)企業(yè)都沒有很好解決時間問題。
[0004]雖然國內(nèi)的數(shù)字化電路保護(hù)系統(tǒng)開發(fā)已較為成熟，但是若要礦山整體實(shí)現(xiàn)數(shù)字化控制還要有龐大的數(shù)字網(wǎng)絡(luò)支持?？紤]到一些中小規(guī)模礦井的實(shí)際情況，其推行存在一定困難。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提出一種礦山防越級跳閘保護(hù)裝置。該保護(hù)裝置具有通訊簡單、保護(hù)功能齊全、性價比高等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于礦山供電系統(tǒng)中。
[0006]本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案:
[0007]一種礦山防越級跳閘保護(hù)裝置，礦山防越級跳閘保護(hù)裝置安裝在礦山輸電線路上，礦山輸電線路包括主線路、母線、及分支線路，所述礦山防越級跳閘保護(hù)裝置包括差動保護(hù)裝置、電壓互感器、電流互感器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、控制器，所述主線路的兩端安裝有差動保護(hù)裝置、電壓互感器、及電流互感器，分支線路的母線接線端安裝有差動保護(hù)裝置、電壓互感器、及電流互感器；
[0008]所述電壓互感器連接有濾波電路，濾波電路連接模數(shù)轉(zhuǎn)換器，模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接控制器；所述電流互感器連接有濾波電路，濾波電路連接模數(shù)轉(zhuǎn)換器，模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接控制器；所述控制器連接差動繼電器。
[0009]優(yōu)選地，所述電壓互感器為TV31B 2mA/2mA的微型電流型電壓互感器，電流互感器為TA232180A/40mA的初級單匝穿心式微型電流互感器。
[0010]優(yōu)選地，所述電壓互感器的輸出端連接濾波電路的輸入端，濾波電路的輸出端連接有反向并聯(lián)的二極管。
[0011]優(yōu)選地，所述電流互感器的輸出端連接濾波電路的輸入端，濾波電路的輸出端連接有反向并聯(lián)的二極管。
[0012]優(yōu)選地，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器為CS5463模數(shù)轉(zhuǎn)換器。
[0013]優(yōu)選地，所述控制器還通過人機(jī)接口連接有顯示模塊、及按鍵模塊。
[0014]優(yōu)選地，所述控制器通過RS-485通信方式與差動保護(hù)裝置通信連通，差動保護(hù)裝置之間通過RS-485通信方式通信連通。
[0015]采用如上技術(shù)方案取得的有益技術(shù)效果是:
[0016]礦山防越級跳閘保護(hù)裝置通過比較線路兩端的電氣量來判斷短路故障是否位于區(qū)間內(nèi)。若為區(qū)內(nèi)故障，則保護(hù)裝置動作，同時通過RS-485通信向上級線路保護(hù)裝置發(fā)送閉鎖信號，來防止其誤動；若為區(qū)外故障，則裝置不動作。如果出現(xiàn)裝置拒動情況，則由上級保護(hù)裝置加速縱差保護(hù)動作。通訊簡單、保護(hù)功能齊全、性價比高的礦山防越級跳閘保護(hù)裝置，對小型礦井的供電保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行簡易改造，實(shí)現(xiàn)出現(xiàn)故障時的可靠動作，有效的防止礦山越級跳閘的事故的發(fā)生，保證礦井最優(yōu)化的安全生產(chǎn)。

【附圖說明】

[0017]圖1為礦山防越級跳閘保護(hù)裝置安裝示意圖。
[0018]圖2為礦山防越級跳閘保護(hù)裝置結(jié)構(gòu)框圖。
[0019]圖3為電壓互感器與濾波電路連接示意圖。
[0020]圖4為電流互感器與濾波電路連接示意圖。
[0021 ]圖5為CS5463模數(shù)轉(zhuǎn)換器內(nèi)部示意圖。
[0022]圖6為CS5463模數(shù)轉(zhuǎn)換器電能測量電路圖。
[0023]圖7為礦山防越級跳閘保護(hù)裝置動作過程示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0024]結(jié)合附圖1至7對本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】做進(jìn)一步說明:
[0025]礦山輸電線路包括主線路、母線、及分支線路，分支線路可再分支，形成礦山輸電網(wǎng)。礦山防越級跳閘保護(hù)裝置安裝在礦山輸電線路上，采用帶反向閉鎖式的縱聯(lián)差動保護(hù)，可以有效的防止礦山越級跳閘的事故的發(fā)生。
[0026]礦山防越級跳閘保護(hù)裝置包括差動保護(hù)裝置、電壓互感器、電流互感器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、控制器。主線路的兩端安裝有差動保護(hù)裝置、電壓互感器、及電流互感器，分支線路的母線接線端安裝有差動保護(hù)裝置、電壓互感器、及電流互感器。電壓互感器連接有濾波電路，濾波電路連接模數(shù)轉(zhuǎn)換器，模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接控制器。電流互感器連接有濾波電路，濾波電路連接模數(shù)轉(zhuǎn)換器，模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接控制器；所述控制器連接差動繼電器。
[0027]電壓互感器為TV31B 2mA/2mA的微型電流型電壓互感器，電流互感器為TA232180A/40mA的初級單匝穿心式微型電流互感器。
[0028]電壓互感器的輸出端連接濾波電路的輸入端，濾波電路的輸出端連接有反向并聯(lián)的二極管。電流互感器的輸出端連接濾波電路的輸入端，濾波電路的輸出端連接有反向并聯(lián)的二極管。濾波電路將電壓、電流的信號轉(zhuǎn)換為芯片能承受的輸入電壓信號的功能，該濾波電路可以濾掉6次以上的諧波。反向并聯(lián)的二極管防止輸入電壓過大對芯片造成損壞。
[0029]模數(shù)轉(zhuǎn)換器為CS5463模數(shù)轉(zhuǎn)換器。CS5463是一個包含兩個Δ Σ模數(shù)轉(zhuǎn)換器，電能頻率轉(zhuǎn)換器和串行接口的電能測量芯片。該芯片可瞬時采集24數(shù)據(jù)并存入瞬態(tài)電壓、電流寄存器中，其信號輸入通道的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖5所示。電壓輸入引腳VIN土和電流輸入引腳IIN土兩端輸入電壓信號后，經(jīng)濾波后進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換并經(jīng)串口輸出。控制器則可通過SPI總線從串口中讀出采集的數(shù)據(jù)并送顯示。CS5463中的模數(shù)精度高，且CS5463具有帶IIR補(bǔ)償濾波的功能，能夠在濾除內(nèi)部調(diào)制器輸出的高頻噪聲的同時補(bǔ)償濾波后產(chǎn)生的幅值損耗。與此同時，CS5463具有數(shù)字校準(zhǔn)的功能，可以提高內(nèi)部集成模數(shù)轉(zhuǎn)換精度。與其他防礦山越級跳閘裝置的不同之處在于本裝置采用CS5463內(nèi)部的高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換來提高繼電保護(hù)裝置動作的可靠性。
[0030]控制器還通過人機(jī)接口連接有顯示模塊、及按鍵模塊?？刂破鲀?yōu)選C8051F020單片機(jī)。
[0031]控制器通過RS-485通信方式與差動保護(hù)裝置通信連通，差動保護(hù)裝置之間通過RS-485通信方式通信連通。RS-485通信方式具有抗干擾性強(qiáng)、速率高、傳輸距離遠(yuǎn)、能夠?qū)崿F(xiàn)多點(diǎn)傳輸?shù)膬?yōu)點(diǎn)。
[0032]電壓互感器、及電流互感器實(shí)時檢測所在線路的電流信號及電壓信號，并經(jīng)濾波電路濾波后傳輸?shù)侥?shù)轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號傳輸給處理器，處理器將數(shù)字信號做比對，并通過人機(jī)接口送顯示。如果所在線路發(fā)生短路，控制器控制差動繼電器動作，從而使差動保護(hù)裝置動作，切斷該線路。
[0033]反向閉鎖式縱差保護(hù)是指通過比較線路兩端的電氣量來判斷短路故障是否位于區(qū)間內(nèi)。若為區(qū)內(nèi)故障，則保護(hù)裝置動作，同時通過RS-485通信向上級線路保護(hù)裝置發(fā)送閉鎖信號，來防止其誤動；若為區(qū)外故障，則裝置不動作。如果出現(xiàn)裝置拒動情況，則由上級保護(hù)裝置加速縱差保護(hù)動作。在各個差動保護(hù)裝置中均設(shè)有延時1ms的限時速斷保護(hù)(線路末端差動保護(hù)裝置除外，如圖1中的裝置3與裝置3’)。分支線路上一旦發(fā)生故障，該級差動保護(hù)裝置立即通過RS-485自定義協(xié)議將故障信息傳給上級裝置，使上級裝置進(jìn)入等待下級裝置動作與否的狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)各級防越級跳閘保護(hù)裝置間的配合動作，提高礦山供電系統(tǒng)運(yùn)行的安全可靠性。
[0034]如圖1所示，如果K3點(diǎn)發(fā)生短路故障，電壓互感器和電流互感器檢測的電流信號和電壓信號發(fā)生變化，該級差動保護(hù)裝置3動作同時向上級差動保護(hù)裝置2發(fā)閉鎖信號。同理，若K2點(diǎn)發(fā)生短路故障，電壓互感器和電流互感器檢測的電流信號和電壓信號發(fā)生變化，差動保護(hù)裝置2動作的同時也將閉鎖信號傳輸至差動保護(hù)裝置中1，實(shí)現(xiàn)了反向閉鎖的功能。而若該級的差動保護(hù)裝置未動作，則上級裝置在接收到故障信息后自動延時10ms后動作，作為下級差動保護(hù)裝置后備保護(hù)。
[0035]當(dāng)然，以上說明僅僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，本實(shí)用新型并不限于列舉上述實(shí)施例，應(yīng)當(dāng)說明的是，任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本說明書的指導(dǎo)下，所做出的所有等同替代、明顯變形形式，均落在本說明書的實(shí)質(zhì)范圍之內(nèi)，理應(yīng)受到本實(shí)用新型的保護(hù)。
【權(quán)利要求】
1.一種礦山防越級跳閘保護(hù)裝置，礦山防越級跳閘保護(hù)裝置安裝在礦山輸電線路上，礦山輸電線路包括主線路、母線、及分支線路，其特征在于，所述礦山防越級跳閘保護(hù)裝置包括差動保護(hù)裝置、電壓互感器、電流互感器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、控制器，所述主線路的兩端安裝有差動保護(hù)裝置、電壓互感器、及電流互感器，分支線路的母線接線端安裝有差動保護(hù)裝置、電壓互感器、及電流互感器； 所述電壓互感器連接有濾波電路，濾波電路連接模數(shù)轉(zhuǎn)換器，模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接控制器；所述電流互感器連接有濾波電路，濾波電路連接模數(shù)轉(zhuǎn)換器，模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接控制器；所述控制器連接差動繼電器。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種礦山防越級跳閘保護(hù)裝置，其特征在于，所述電壓互感器為TV31B 2mA/2mA的微型電流型電壓互感器，電流互感器為TA232180A/40mA的初級單匝穿心式微型電流互感器。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種礦山防越級跳閘保護(hù)裝置，其特征在于，所述電壓互感器的輸出端連接濾波電路的輸入端，濾波電路的輸出端連接有反向并聯(lián)的二極管。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種礦山防越級跳閘保護(hù)裝置，其特征在于，所述電流互感器的輸出端連接濾波電路的輸入端，濾波電路的輸出端連接有反向并聯(lián)的二極管。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種礦山防越級跳閘保護(hù)裝置，其特征在于，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器為CS5463模數(shù)轉(zhuǎn)換器。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種礦山防越級跳閘保護(hù)裝置，其特征在于，所述控制器還通過人機(jī)接口連接有顯示模塊、及按鍵模塊。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種礦山防越級跳閘保護(hù)裝置，其特征在于，所述控制器通過RS-485通信方式與差動保護(hù)裝置通信連通，差動保護(hù)裝置之間通過RS-485通信方式通信連通。
【文檔編號】H02H7-26GK204290294SQ201420725607
【發(fā)明者】孟令號, 陳帥, 戴忠成 [申請人]山東科技大學(xué)