矿用智能化组合开关测控保护系统的研究

论文摘要

随着采煤自动化技术的发展,对矿井供电的连续性、可靠性和安全性提出了越来越高的要求,本文研究的内容是针对我国煤矿井下高产高效采煤工作面电压等级提高、设备容量增大、负荷种类增多、控制方式复杂、信息交换困难等问题提出的。我国配套电气设备的发展相对滞后,工作面3.3kV智能电气设备全部依靠进口,而且进口设备价格昂贵、供货周期长且某些保护动作指标不满足我国矿井供电系统的要求,这种局面大大制约着我国煤炭工业的发展。因此,研究3.3kV组合开关具有重要的现实意义。本文在广泛收集矿井电网微机保护资料、借鉴电力系统继电保护成熟经验的基础上,将微电子技术和微处理器技术应用到保护中,提出了一套更适合井下电气设备运行工况的集保护、控制、显示、整定等功能为一体的智能测控保护方案。论文总体介绍了矿用组合开关的现状与发展,阐述了研究的重要性和必要性。根据3.3kV供电系统的运行特点,分析了在实际运行过程中可能发生的故障原因,以及故障发生后的电气特性,根据不同的电气特性设计了相应的保护电路,并制定了相应的技术指标。系统中所设置的保护主要有:先导控制电路、漏电闭锁、漏电保护、短路保护、过载保护、断相保护和电压保护。设计了硬件电路;根据结构化程序的设计方法,设计了主控程序,功能模块程序;并且分析了可能存在的干扰源,制定了相应的硬件、软件抗干扰措施。其中重点阐述了测控系统的设计思想、工作原理、硬件及软件框图。本文所研究的组合开关测控保护系统通过了实验室模拟试验。试验结果表明:该测控系统能准确、可靠、迅速地判断电网的各种故障并执行相应操作,性能稳定,动作可靠,具有较高的应用价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 组合开关的研究现状和发展趋势
• 1.2 开发3.3kV组合开关的可行性分析
• 1.3 研究组合开关的必要性及意义
• 1.4 组合开关测控保护系统的基本要求
• 1.5 本文主要研究内容
• 2 本质安全型先导电路原理与设计
• 2.1 本质安全电路概述
• 2.2 本质安全型先导电路的设计
• 2.3 本章小结
• 3 漏电故障分析与保护电路设计
• 3.1 漏电故障分析
• 3.2 漏电保护硬件电路设计
• 3.3 保护电路动作值的分析与确定
• 3.4 漏电保护实验结果分析
• 3.5 本章小结
• 4 电压故障分析与保护电路设计
• 4.1 电压故障分析
• 4.2 稳态电压保护电路设计与试验分析
• 4.3 暂态电压保护电路设计
• 4.4 本章小结
• 5 电流故障分析与保护电路设计
• 5.1 电流故障分析
• 5.2 相敏保护电路的原理与设计
• 5.3 负序保护电路的原理与设计
• 5.4 过负荷保护电路设计与实验分析
• 5.5 本章小结
• 6 系统总体设计与硬件实现
• 6.1 CPU的选型
• 6.2 系统总体设计
• 6.3 系统的硬件实现
• 6.4 硬件电路抗干扰措施
• 6.5 本章小结
• 7 系统的软件设计
• 7.1 系统主程序设计
• 7.2 系统功能模块程序设计
• 7.3 软件抗干扰措施
• 7.4 本章小结
• 8 总结
• 致谢
• 攻读硕士期间主要成果
• 参考文献