煤矿井下高压开关智能测控及保护装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种煤矿井下高压开关智能测控及保护装置，属煤矿高压电网综合保护装置。由传感器、信号处理电路、主处理器、双端口存储器、辅助处理器、嵌入式实时操作系统和相关控制软件等组成。用于煤矿井下６／１０ｋＶ高压开关柜及其馈出线的短路保护、接地保护、监视线保护，测量、控制、实时向地面控制室提供设备的运行情况和井下线路负载的电流、电压、功率等参数，通过网络还可以实现远程监视和集中控制。优点是系统更安全、可靠，并实现了不开盖参数整定。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种煤矿井下高压开关智能测控及保护装置，是对煤矿高 压电网进行测控和综合保护的装置。特别适用于中性点不接地和中性点经消弧线 圈接地的矿井供配电系统。
技术介绍
公知的传统高压开关保护装置由传感器、信号处理电路、控制单元和信号 输出电路构成。传感器把电网中的高压电流、电压转换成低压、小电流信号，经 信号处理电路滤波整形，由控制单元进行逻辑判断，根据处理结果发出控制指令， 信号输出电路通过控制继电器，使高压开关跳闸，从而起到保护的作用。这样的 高压开关保护装置，采用分离元件构成，功能少，保护装置体积大，保护效果不 理想。从国外引进和目前企业自主开发的保护装置采用单片机代替控制单元，但 仍没有自诊断、人机对话以及远程通信功能，保护原理和信号处理方式没有根本 的改进，致使保护装置的可靠性、灵活性、抗干扰性、系统性等无法得到保证， 特别是通讯功能的缺乏，使矿井电网系统的遥测、遥信、遥控等功能无法实现。
技术实现思路
为了克服现有保护装置的不足，本技术提供一种煤矿井下高压开关智能 测控及保护装置，对煤矿井下高压开关进行智能测控和保护。该装置能实现煤矿井下6/10KV高压开关柜及其馈出线的短路保护、接地保护、监视线保护，测量、 控制、实时向地面控制室提供设备的运行情况和井下线路负载的电流、电压、功 率等参数，通过网络还可以实现远程监视和集中控制。本技术是以如下技术方案实现的 一种煤矿井下高压开关智能测控及保护装置，它包括电流传感器、电压传感器、信号处理电路、控制单元、控制信号输出电路、键盘和显示电路；电流传感器和电压传感器与信号处理电路的入口 端连接，信号处理电路与控制单元连接，控制信号输出电路、键盘和显示电路与 控制单元的对应接口连接；其特征是控制单元为双CPU，即由依次连接的主 控制器、RAM存储器和辅助处理器组成。工作原理是电流、电压传感器把电网中的高压电流、电压转换成低压小电流信号，通过信号处理电路的进一步调理输入到主处理器(嵌入式CPU)，嵌入 式CPU中集成的高性能A/D转换器把模拟信号转换成数字信号，实现各参数的 采集，并对采集的数据进行处理和判断，确定各电网参数和设备运行状态，并根 据运行状态决定是否启动保护。同时主处理器还将相关数据和处理结果存入双端 口RAM中。辅助处理器(单片机)从RAM存储器中读取测量数据并传给地面 控制室的主机，达到遥测、遥控的目的。本技术的有益效果是，在对煤矿井下高压电网进行保护的同时，实现电 网各种参数的循环动态显示并实时向地面控制室提供设备的运行情况和井下线 路负载的电流、电压、功率等参数，从而实现远程监视和集中控制。装置体积小、 结构简单、可靠性高、保护效果好，并能实现参数的不开盖整定。以下结合附图和实施例对本技术进一步说明。附图说明图1是本技术的电原理框图2是电压、电流互感器的原理图3是信号处理电路原理图4是CAN通信电路原理图5是控制信号输出电路原理闺；图6是键盘电路原理图中1、电压互感器，2、电流互感器，2-1、电压互感器的输入端，2-2、 电压互感器的输出端，2-3、电流互感器的输入端，2-4、电流互感器的输出端, 3、信号处理电路，3-1、信号处理电路输入端，3-4信号处理电路另一输入端， 3-2、信号处理电路输出端a， 3-3、信号处理电路控制输入端a, 3-5、信号处理 电路输出端b， 3-6信号处理电路控制输入端b， 3-7、低通滤波电路，3-8、另一 低通滤波电路，3-9、幅值抬高电路，3-10、另一幅值抬高电路，3-11、采样保持 电路，3-12、另一采样保持电路，4、主处理器，5、双端口RAM， 6、辅处理器， 7、 CAN通信电路，4-1、 CAN通信连接线，4-2、另一 CAN通信连接线，8、 控制信号输出电路，5-l控制信号输入端，9、键盘电路，6-1、按键输入端a, 6-2、按键输入端b， 6-3、按键输入端c， 6-4按键输入端d， 6-5、辅处理器输入 端a， 6-6、辅处理器输入端b， 6-7、辅处理器输入端c, 6-8、辅处理器输入端d, 10、显示电路。具体实施方式如图l所示，煤矿井下高压开关智能测控及保护装置由电流传感器2、电压 传感器l、信号处理电路3、控制单元、控制信号输出电路8、键盘9和显示电 路10组成。电流传感器和电压传感器与信号处理电路的入口端连接，信号处理 电路与控制单元连接，控制信号输出电路、键盘和显示电路与控制单元的对应接 口连接；控制单元为嵌入式双CPU,即由依次连接的主控制器4、 RAM存储器 5和辅助处理器6组成。电流传感器2、电压传感器l分别采用电流互感器和电 压互感器，将电网的数据引入控制单元。 一次电流互感器将高压电路中大电流变 换为小电流，并将高压和低压电路隔离，使它们之间不存在电的直接联系。二次 互感器采用小型精密交流电压电流互感器，在额定情况下， 一次电流互感器输出 电流为5A, 二次电流互感器一次侧电流为5A,这样使保护系统和二次回路设备 的设计、制造标准化、系列化。二次回路设备工作于小电流的情况下，不仅造价 降低、维护方便，更重要的是保证了操作人员的安全。同样电压互感器将高压转 换为低压信号，使高压与低压信号隔离，保证安全并降低二次回路体积及造价， 并使电压互感器的二次电压和一次电压成正比，正确反应一次侧系统电压的变 化。如图2、图3所示，本实施例采用了 SPT204A型小型精密电压互感器和 FLH0-1型小型精密电流互感器作为电压形成回路的二次互感器。在图2中，电 压互感器1采用SPT204A型小型精密电压互感器，电压互感器的输入端2-1与 高压配电装置或高压开关柜相连，电压互感器的输出端2-2与信号处理电路3的 输入端3-l连接。电流互感器2采用FLH0-1型小型精密电流互感器，电流互感 器的输入端2-3与髙压配电装置或高压开关柜相连，电流互感器2的输出端24 与信号处理电路3的输入端3-4相连。在精密电流互感器的出口处经过电容接地，在电压的出口处经稳压管接地， 经过了这样的措施就能将窜入模拟通道的高频信号滤除，防止其干扰系统的正常 工作，还能将电路的信号幅度限制在额定输出范围之内，防止输入电压过高而损 坏测控单元后续环节中的电子器件。如图3所示，信号处理电路包括低通滤波电路3-7和另一低通滤波电路 3-8,幅值抬高电路3-9和另一幅值抬高电路3-10、采样保持电路3-ll和另一釆 样保持电路3-12几部分。信号处理电路输入端3-1与电压互感器1的输出端2-1连接，信号处理电 路另一输入端34与电流互感器2的输出端2-3连接，信号处理电路输出端a3-2 和信号处理电路输出端b3-5分别与主处理器的A/D转换输入端连接，信号处理 电路控制输入端a3-3、信号处理电路控制输入端b3-6分别与主处理器的输出端 口连接。为了减少有源滤波电路中放大器的干扰问题，本实施例选用二阶无源低通 滤波器。低通滤波电路3-7对电压互感器l的输出信号滤波、另一低通滤波电路 3-8对电流互感器2的输出信号滤波。当电网出现故障的时候，系统中有很多的 谐波成分，两个低通滤波器电路的作用就是滤除输入信号中髙于1/2采样频率的 高频成分。在本实施例中，对每周波工频信号进本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种煤矿井下高压开关智能测控及保护装置，它包括电流传感器（２）、电压传感器（１）、信号处理电路（３）、控制单元、控制信号输出电路（８）、键盘（９）和显示电路（１０）；电流传感器（２）和电压传感器（１）与信号处理电路（３）的输入端连接，信号处理电路（３）与控制单元连接，控制信号输出电路（８）、键盘（９）和显示电路（１０）与控制单元的对应接口连接；其特征是：控制单元为双ＣＰＵ，即由依次连接的主处理器（４）、ＲＡＭ存储器（５）和辅助处理器（６）组成。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：唐翔，刘建华，刘红玲，
申请(专利权)人：徐州工程学院，
类型：实用新型
国别省市：32[中国|江苏]