煤礦負荷控制中心選擇性漏電保護系統及方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于礦用設備三大保護技術領域，且特別一種煤礦負荷控制中心選擇性漏 電保護系統及方法。
【背景技術】
[0002] 隨著煤礦綜合機械化開采技術的高速發(fā)展，井下供電網絡延伸距離的不斷增加， 對煤礦井下電力系統的可靠性和安全性的要求越來越高。由于井下生產環(huán)境潮濕、惡劣，低 壓供電系統中經常發(fā)生漏電故障，若故障不能及時排除會存在巨大安全隱患，比如可能引 起煤塵爆炸、瓦斯爆炸、提前點燃雷管等危及安全生產的事故，直接危及國家財產和井下工 作人員的人身安全。漏電保護與過流保護、接地保護并列為保證煤礦井下安全供電的三大 保護，是防止人身觸電的重要措施。有選擇性的漏電保護是指當電網發(fā)生漏電故障時，能夠 有選擇地發(fā)出故障信號或切斷故障支路電源，而非故障部分繼續(xù)工作。目前煤礦負荷控制 中心選擇性漏電保護系統大部分采用基于零序電流大小及零序電流方向保護技術，這種保 護在放射式供電網絡中當某一支路的長度遠遠大于其他支路的情況下，較難滿足選擇性保 護需求，保護裝置可能發(fā)生拒動現象，不能很好的完成保護的目的。

【發(fā)明內容】

[0003] 發(fā)明目的：
[0004] 為了解決上述現有技術存在的問題，本發(fā)明提出了一種煤礦負荷控制中心選擇性 漏電保護系統及方法，該系統采用附加直流電源法和過零觸發(fā)法相結合的方式對煤礦負荷 控制中心漏電故障進行保護檢測，同時能夠準備判斷漏電支路。
[0005] 技術方案：
[0006] 本發(fā)明是通過以下技術方案來實現的：
[0007] -種煤礦負荷控制中心選擇性漏電保護系統，其特征在于：該系統包括DSP、零序 信號采集電路、信號處理電路、絕緣電阻檢測電路、執(zhí)行單元、操作單元、顯示單元和CAN通 訊單元；其中零序信號采集電路采集零序電壓和零序電流信號，零序信號采集電路的輸出 端與信號處理電路的輸入端相連接；信號處理電路的輸出端和DSP的信號捕捉單元相連 接；絕緣電阻測試電路的輸出端和DSP的模擬信號輸入端相連接；執(zhí)行單元包括漏電繼電 器和脫扣器，執(zhí)行單元的控制信號輸入端和DSP的信號輸出端相連接；操作單元為外界控 制指令輸入單元，操作單元的輸出端和DSP的信號輸入端相連接；顯示單元的驅動輸入端 和DSP的信號輸出端相連接；CAN通訊單元的輸入端和DSP的內部CAN通訊模塊端口相連 接。
[0008] 絕緣電阻檢測電路在三相電網中附加直流電源，直流電源的正端連接電阻R3,電 阻R3與電容C2、C3和電阻R1串聯，三相電網通過三相電抗器L與電阻R1串聯，電阻R1與 電阻R2串聯、電阻R2分別連接直流電源負端和電容C1 ;三相電網通過三相電網絕緣電阻r 接地，三相電網通過三相極性電容CA、CB、和Ce接地。
[0009] 零序信號采集電路包括零序電壓采集電路和零序電流采集電路；零序電壓和零序 電流原始信號經過光耦隔離、施密特觸發(fā)電路整形和電阻、電容移相后發(fā)送給DSP的信號 捕捉引腳反饋到DSP的模數轉換器ADC。
[0010] 零序電壓信號通過電阻R4連接光耦EL814的輸入端，光耦EL814的另一輸入端接 地，光耦EL814的一個輸出端接高電平VCC，另一個輸出端分別連接電阻R6和信號處理電 路的施密特觸發(fā)器74HC37的輸入端；施密特觸發(fā)器74HC37的輸出端分為兩個支路，一個 支路連接反相器74LS19的輸入端，另一個支路通過R8和C4串聯構成的電阻電容移相電路 后連接反相器74LS19的另一個輸入端，反相器74LS19的輸出端連接DSP的信號捕捉引腳； 零序電流信號通過電阻R5連接光耦EL814的輸入端，光耦EL814的另一輸入端接地，光耦 EL814的一個輸出端接高電平VCC，另一個輸出端分別連接電阻R7和信號處理電路的施密 特觸發(fā)器74HC37的輸入端；施密特觸發(fā)器74HC37的輸出端分為兩個支路，一個支路連接反 相器74LS19的輸入端，另一個支路通過R7和C5串聯構成的電阻電容移相電路后連接反相 器74LS19的另一個輸入端，反相器74LS19的輸出端連接DSP的信號捕捉引腳。
[0011] -種如上所述煤礦負荷控制中心選擇性漏電保護系統的漏電保護方法，其特征在 于：絕緣電阻檢測電路在三相電網中附加直流電源，DSP通過實時檢測三相對地電流來判 斷三相對地絕緣電阻的變化；根據電網的實際運行情況，設定絕緣電阻的安全值；當檢測 的絕緣電阻值超出安全值時，判斷發(fā)生漏電故障，然后根據過零觸發(fā)法的反饋信號判斷具 體的故障支路。
[0012] 優(yōu)點和效果：
[0013] 本發(fā)明涉及一種煤礦負荷控制中心選擇性漏電保護系統及方法，具有如下優(yōu)點和 有益效果。
[0014] (1)采用附加直流電源法和過零觸發(fā)法相結合的方式對煤礦負荷控制中心漏電故 障進行保護檢測，同時能夠準備判斷漏電支路。
[0015] (2)系統在煤礦電網總饋電開關處的漏電保護采用附加直流電源原理，在各個支 路的饋電開關處漏電保護采用過零觸發(fā)法，并且采用抗干擾能力強的CAN總線技術實現分 饋電開關與總饋電開關之間的數據通信。
【附圖說明】
[0016] 圖1為本發(fā)明結構示意圖。
[0017] 圖2為絕緣電阻檢測電路圖。
[0018] 圖3為零序信號采集和信號處理電路圖。
[0019] 圖4為本發(fā)明系統工作流程圖。
[0020] 圖5絕緣電阻檢測流程圖。
[0021] 圖6零序信號采集流程圖。
[0022] 其中，1、零序信號采集電路；2、信號處理電路；3、DSP;4、顯示單元；5、操作單元； 6、執(zhí)行單元；7、CAN通訊單元；8、絕緣電阻檢測電路。
【具體實施方式】
[0023] 本發(fā)明采用附件直流電源法和過零觸發(fā)法相結合的方式對煤礦負荷控制中心漏 電故障進行保護檢測，不僅能夠實現漏電電流大小的測量，同時還能夠準備判斷漏電支路， 系統在煤礦電網總饋電開關處的漏電保護采用附加直流電源原理，在各個支路的饋電開關 處漏電保護采用過零觸發(fā)法，并且采用抗干擾能力強的CAN總線技術實現分饋電開關與總 饋電開關之間的數據通信。
[0024] 下面結合附圖對專利的具體實施過程進行詳細說明。
[0025] 煤礦負荷控制中心選擇性漏電保護系統結構圖如圖1所示，系統以DSP為核心，主 要包括DSP3、零序信號采集電路1、信號處理電路2、絕緣電阻檢測電路8、執(zhí)行單元6、操作 單元5、顯示單元4和CAN通訊單元7,其中零序信號采集電路1采集零序電壓和零序電流 信號，零序信號采集電路1的輸出端與信號處理電路2的輸入端相連接；信號處理電路2的 輸出端和DSP3的信號捕捉單元CAP端口相連接；絕緣電阻測試電路8的輸出端和DSP3的 模擬信號輸入端ADC相連接；執(zhí)行單元6為由漏電繼電器和脫扣器，執(zhí)行單元6的控制信號 輸入端和DSP3的信號輸出端XD相連接；操作單元5為外界控制指令輸入單元，操作單元5 的輸出端和DSP3的信號輸入端GPI0A相連接；顯示單元4的驅動輸入端和DSP3的信號輸 出端相連接；CAN通訊單元7的輸入端和DSP3的內部CAN通訊模塊端口CANTXA與CANRXA 相連接。
[0026] 絕緣電阻檢測電路8如圖2所示，采用在三相電網中附加直流電源，直流電源的正 端連接電阻R3,電阻R3與電容C2、C3和電阻R1串聯，三相電網通過三相電抗器L與電阻 R1串聯，電阻R1與電阻R2串聯、電阻R2分別連接直流電源負端和電容C1 ;