專利名稱：數(shù)字式防越級跳保護測控裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種數(shù)字式防越級跳保護測控裝置。
背景技術(shù)：
由于礦產(chǎn)資源的開采，人們井下作業(yè)也越來越頻繁，因而井下的供電系統(tǒng)也越來越受到重視，但因井下工作環(huán)境的特殊性，使井下供電系統(tǒng)復(fù)雜，并且存在多級采區(qū)變電所且供電線路較短(無法實現(xiàn)距離保護)，線路保護定值難以整定，也不能通過增加時間級差實現(xiàn)各級線路保護的整定配合，線路故障時極易出現(xiàn)越級跳閘，造成大面積停電，無法保證礦井供電系統(tǒng)的正常運行，而且恢復(fù)供電程序復(fù)雜，嚴重影響了礦井的安全生產(chǎn)。國內(nèi)目前解決井下越級跳閘的方法為提高保護的電流保護精度、光纖差動保護等，但都不能徹底解決了煤礦井下供電保護廣泛存在的“越級跳閘”問題?，F(xiàn)在有大量廠家采用光纖差動保護原理來解決“越級跳閘”問題。雖然光纖差動保護在差動區(qū)域內(nèi)具有選擇性、靈敏性很高的特點，但這種保護原理同時具有如下缺點:①當出現(xiàn)區(qū)域外故障時，保護區(qū)域內(nèi)無差流，差動保護不會動作，若下級拒動，上級只能通過反時限動作跳閘中，無法實現(xiàn)速斷。②當區(qū)域內(nèi)裝置或開關(guān)因某種原因拒動時，只有依靠上級保護切除故障，越級跳閘發(fā)生。③組成光纖環(huán)網(wǎng)，投資成本大，同時要將光纖接入隔爆開關(guān)必然要對開關(guān)進行改造，施工復(fù)雜、周期長、干擾正常生產(chǎn)。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于:針對現(xiàn)有的井下配電線路越級跳閘，造成井下供電系統(tǒng)大面積停電問題，提供一種智能電網(wǎng)故障區(qū)域選擇裝置，該裝置能有效地將故障處理限定在本級，實現(xiàn)了保護裝置的選擇性和速動性，同時避免向上級擴大，大大提高井下電網(wǎng)的可靠性，解決了困擾煤礦供電系統(tǒng)的繼電保護的越級跳閘問題，有力地保障了煤礦系統(tǒng)的安全運行。與同類型產(chǎn)品相比，更加安全可靠，經(jīng)濟實用，在數(shù)字化礦井中具有非常廣闊的應(yīng)用前景。本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的:一種數(shù)字式防越級跳保護測控裝置，其特征在于:包括機箱、后備儲能電源模塊、電源模塊、CPU插件、交流模塊和人機對話插件；其中，機箱為數(shù)字式防越級跳保護測控裝置的外設(shè)殼體；后備儲能電源模塊為數(shù)字式防越級跳保護測控裝置的后備工作電源和操作電源；電源模塊為數(shù)字式防越級跳保護測控裝置的內(nèi)部供電；其中，后備儲能電源模塊、電源模塊、CPU插件、交流模塊和人機對話插件都電路連接在所述機箱內(nèi)。在本實用新型中，所述的機箱結(jié)構(gòu)是全封閉金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計，接口采用航空插頭連接，以實現(xiàn)防爆隔爆要求。在本實用新型中，所述的電源模塊設(shè)有濾波器。在本實用新型中，所述的CPU插件包括CPU系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、開關(guān)量輸入及輸出系統(tǒng)、通彳目系統(tǒng)和時鐘系統(tǒng)。[0011]在本實用新型中，所述的CPU系統(tǒng)是由微處理器DSP、大容量的ROM、RAM和FlashMemory 構(gòu)成。[0012]在本實用新型中，所述的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)有16位精度的Α/D轉(zhuǎn)換器和濾波回路組成。[0013]在本實用新型中，所述的開關(guān)量輸入及輸出系統(tǒng)包括輸入的開關(guān)量5路和輸出的開關(guān)量5路；所述的輸出開關(guān)量5路用于驅(qū)動出口及信號繼電器和驅(qū)動告警、呼喚及信號復(fù)歸繼電器。[0014]在本實用新型中，所述的通信系統(tǒng)包括以太網(wǎng)裝置和PC機；其中，以太網(wǎng)裝置設(shè)有以太網(wǎng)絡(luò)芯片和RJ45通信接口，并以UTP5線為通信介質(zhì)。[0015]在本實用新型中，所述的時鐘系統(tǒng)設(shè)有時鐘回路和儲蓄電池。[0016]在本實用新型的優(yōu)點在于，裝置采用雙CPU結(jié)構(gòu)，保護主CPU采用高速32位DSP芯片，電流電壓采樣顯示模塊選用專用CPU，使產(chǎn)品的穩(wěn)定性和運算速度得到充分保證。保護模塊采用16位的Α/D轉(zhuǎn)換器，測量模塊采用專用的Α/D轉(zhuǎn)換器、精度高達24位。配備高速以太網(wǎng)絡(luò)通信接口，并集成了 IEC870-5-103標準通信規(guī)約。適應(yīng)寬范圍的工作電壓(35V-180V正常工作)，同時配置后備蓄能電源元件，保證裝置在TV失壓時能夠工作3秒以上，防止系統(tǒng)電壓波動時開關(guān)跳閘，該裝置能保證在井下終端用電設(shè)備發(fā)生短路故障時，保護動作跳閘不越級到地面變電所。裝置采用紅外遙控器操作，在井下可安全方便的設(shè)置運行參數(shù)，查看設(shè)備運行狀態(tài)，裝置還具有通訊接口，與后臺設(shè)備聯(lián)網(wǎng)可構(gòu)成煤礦供電系統(tǒng)的遠程測控，可快速將井下電氣設(shè)備的電氣參數(shù)、運行參數(shù)、電度量、故障信息等數(shù)據(jù)傳給地面調(diào)度主站，同時也可以接收地面中心站發(fā)出的控制命令，遠程控制合分閘。實現(xiàn)煤礦電網(wǎng)系統(tǒng)的數(shù)字化管理，同時保證礦區(qū)電網(wǎng)的安全運行。


[0017]圖1是本實用新型的基本結(jié)構(gòu)示意圖；[0018]圖2是本實用新型的機箱結(jié)構(gòu)示意圖；[0019]圖3是本實用新型的CPU模件原理示意圖；[0020]圖4是本實用新型的電源模塊原理示意圖；[0021]圖5是本實用新型的具體實施例圖。
具體實施方式
[0022]由圖1、圖2、圖3和圖4可見，本實用新型一種數(shù)字式防越級跳保護測控裝置，包括機箱、后備儲能電源模塊、電源模塊、CPU插件、交流模塊和人機對話插件；[0023]其中，機箱為數(shù)字式防越級跳保護測控裝置的外設(shè)殼體；后備儲能電源模塊為數(shù)字式防越級跳保護測控裝置的后備工作電源和操作電源，正常工作時，裝置的電源由PT二次電壓整流獲得，即電壓互感器二次三相交流100V電壓經(jīng)三相整流輸出直流135V電壓作為開關(guān)的操作電壓，在PT 二次無輸出電壓或在開關(guān)出口短路時可能造成電壓偏低至35V時，此時由后備工作電源和后備操作電源來保證裝置至少再工作3S以上(用來進行邏輯出口和存儲故障信息)和保證開關(guān)至少跳開一次；電源模塊為數(shù)字式防越級跳保護測控裝置的內(nèi)部供電，本模塊為交流開關(guān)電源模塊，交流IOOV電壓輸入經(jīng)抗干擾濾波回路后，利用穩(wěn)壓濾波原理輸出本裝置需要的直流電壓，有5V，24V(1)和24V(2)，2組24V與+ 5V電壓均不共地，且采用浮地方式，同外殼不相連。電源模塊適應(yīng)寬范圍工作電壓，在35疒180V之間可保證保護正常工作。a) +5V為用于CPU的工作電源；b) 24V(1)為用于驅(qū)動繼電器的電源；c) 24V(2)為用于外部開入的電源；為增強電源模件的抗干擾能力，本模件的直流輸入及引出端子的24V電源皆裝設(shè)濾波器；(PU插件為數(shù)字式防越級跳保護測控裝置的程序的穩(wěn)定和運算；交流模塊為數(shù)字式防越級跳保護測控裝置的電壓和電流的輸入容量；人機對話插件為數(shù)字式防越級跳保護測控裝置的顯示和傳送信息，對保護CPU而言，人機對話插件相當于是它的一個外設(shè)，保護CPU與人機對話插件之間通過SPI接口進行通信，其通信速率高達2Mbps，且具有高度的可靠性；其中，后備儲能電源模塊、電源模塊、CPU插件、交流模塊和人機對話插件都電路連接在所述機箱內(nèi)。由圖5可見將本實用新型數(shù)字式防越級跳保護測控裝置安裝在防爆高開中(如圖例中PBG-10)。當4#高開所連的負載發(fā)生短路故障，數(shù)字式防越級跳保護測控裝置速斷保護動作時，4#保護發(fā)出區(qū)域閉鎖信號線給上一級保護(3#)使之速斷保護不動作，以此類推，上一級再閉鎖前一級，此時離故障點最近的開關(guān)(4#高開)跳閘，其余開關(guān)不動作；當4#高開拒動時，利用數(shù)字式防越級跳保護測控裝置，3#保護開放速斷保護，此時上一級保護開關(guān)3#高開保護動作，3#保護發(fā)出閉鎖信號給它的一級，前面所有保護都不動作，減小故障范圍。以上對本實用新型的具體實施方式
進行了描述，但本實用新型并不限于以上描述。對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，任何對數(shù)字式防越級跳保護測控裝置進行的同等修改和替代都是在本實用新型的范圍之中。因此，在不脫離本實用新型的精神和范圍下所作出的均等變換和修改，都應(yīng)涵蓋在本實用新型的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種數(shù)字式防越級跳保護測控裝置，其特征在于:包括機箱、后備儲能電源模塊、電源模塊、CPU插件、交流模塊和人機對話插件； 其中，機箱為數(shù)字式防越級跳保護測控裝置的外設(shè)殼體；后備儲能電源模塊為數(shù)字式防越級跳保護測控裝置的后備工作電源和操作電源；電源模塊為數(shù)字式防越級跳保護測控裝置的內(nèi)部供電；其中，后備儲能電源模塊、電源模塊、CPU插件、交流模塊和人機對話插件都電路連接在所述機箱內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種數(shù)字式防越級跳保護測控裝置，其特征在于:所述的機箱采用全封閉金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計，接口采用航空插頭連接，以實現(xiàn)防爆隔爆要求。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種數(shù)字式防越級跳保護測控裝置，其特征在于:所述的電源模塊設(shè)有濾波器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種數(shù)字式防越級跳保護測控裝置，其特征在于:所述的CPU插件包括CPU系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、開關(guān)量輸入及輸出系統(tǒng)、通信系統(tǒng)和時鐘系統(tǒng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種數(shù)字式防越級跳保護測控裝置，其特征在于:所述的CPU系統(tǒng)是由微處理器DSP、大容量的ROM、RAM和Flash Memory構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種數(shù)字式防越級跳保護測控裝置，其特征在于:所述的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)有16位精度的Α/D轉(zhuǎn)換器和濾波回路組成。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種數(shù)字式防越級跳保護測控裝置，其特征在于:所述的開關(guān)量輸入及輸出系統(tǒng)包括輸入的開關(guān)量5路和輸出的開關(guān)量5路；所述的輸出開關(guān)量5路用于驅(qū)動出口及信號繼電器和驅(qū)動告警、呼喚及信號復(fù)歸繼電器。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種數(shù)字式防越級跳保護測控裝置，其特征在于:所述的通信系統(tǒng)包括以太網(wǎng)裝置和PC機；其中，以太網(wǎng)裝置設(shè)有以太網(wǎng)絡(luò)芯片和RJ45通信接口，并以UTP5線為通信介質(zhì)。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種數(shù)字式防越級跳保護測控裝置，其特征在于:所述的時鐘系統(tǒng)設(shè)有時鐘回路和儲蓄電池。
專利摘要本實用新型提供了一種數(shù)字式防越級跳保護測控裝置，包括機箱、后備儲能電源模塊、電源模塊、CPU插件、交流模塊和人機對話插件；其中，機箱為該裝置的外設(shè)殼體；后備儲能電源模塊為該裝置的后備工作電源和操作電源；電源模塊為該裝置的內(nèi)部供電；CPU插件為該裝置的穩(wěn)定和運算；交流模塊為該裝置的電壓和電流的輸入容量；人機對話插件為該控裝置的顯示和傳送信息；其中，后備儲能電源模塊、電源模塊、CPU插件、交流模塊和人機對話插件都電路連接在所述機箱內(nèi)。該裝置有效地將故障處理限定在本級,避免向上級擴大，解決了煤礦供電系統(tǒng)的繼電保護的越級跳閘問題，保障了煤礦系統(tǒng)的安全運行。
文檔編號H02H7/26GK202997532SQ201220444030
公開日2013年6月12日 申請日期2012年9月3日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月3日
發(fā)明者蔣海軍, 車紹軍 申請人:南京尚寬科技發(fā)展有限公司, 江蘇威信電氣科技有限公司