远距离照明信号综合保护装置的研制.pdf

第 4期 2 0 0 5 年 8 月 工矿自动化 I n d u s t r y a n d Mi n e Au t o ma t i o n N0 Au g .. 4 2 0 0 5 文章编号 1 6 7 1 -2 5 1 X 2 0 0 5 0 4 -0 0 6 1 -0 3 远距离照明信号综合保护装置的研制 张传书， 武浩 平顶山煤业 集团 有限责任公司技术中心， 河南 平顶山4 6 7 0 0 0 摘要 介绍了一种新型的井下照明信号综合保护装置， 其保护距离与变压器的容量、 电缆截面大小无关， 仅与线路末端的电压有关。该装置具有漏电、 短路、 断路等多种保护功能， 能有效地保护井下照明线中发生 的各种故障， 保证矿井安全生产和人员的安全。 关键词 照明信号; 综合保护; 漏电闭锁; 短路保护; 断线保护 中图分类号 T D 6 2 5文献标识码 B 0 引言 用 ， 从而达到准确取样 目的。 目前煤矿井下1 2 7 V隔爆型照明信号综合保护 装置 以下简称照明综保 的突出问题是保护距离 短。由于采用短路电流的有效值进行保护， 因此短 路电流大小与变压器和电缆的参数有关。根据计 算， 变压器容量为 4 k V A 、 电缆截面积为2 . 5 m m 时， 短路保护有效距离只有 3 5 0 m。当打铃或者响 电笛时， 某两相电流突然增大， 容易使保护装置误 动。为了使保护装置不误动， 只有增大动作电流值， 这样一来， 短路保护距离就更短， 死区范围增大， 一 旦发生短路， 有可能使电缆过热着火， 引起火灾。由 于未设断线保护， 而在实际应用中， 照明线路被砸 断、 扯断的故障时有发生， 带电的断头裸露在巷道空 间， 严重威胁着工人的生命安全。随着高产高效矿 井的建设， 大中型矿井运输巷都在千米以上。因此 便于管理和使用方便， 具有多种保护功能且保护距 离达到千米以上的综合保护装置， 是煤矿安全生产 所急需的。 图 I 长距离照明综保原理框图 2 电路设计 1 设计思路 为了尽快解决保护距离短这一难题， 采用如 图1 所示的方法。 漏电保护的取样电路和其它照明综保电路一 样; 断线保护的取样是利用断线时网络阻抗变化实 现; 短路保护的取样除与断线保护取样一样外， 还利 用了短路瞬间终端电路反馈电势抵消直流电源的作 收稿日期 2 0 0 5 -0 2 -2 1 作者简介 张传书 1 9 6 6 一 ， 男， 工程师， 1 9 8 9年毕业于河南理 工大学， 现从事煤矿电气产品的开发工作。 2 . 1 终端 电路 终端电路是实现远距离照明短路保护的关键电 路。它的作用是 网络正常时不动作， 保持综合检测 回路的畅通; 当网络发生三相或两相短路时， 终端电 路动作并通过接地线将三相电网与大地断开， 三相 电网对地绝缘电阻突然增大， 该信号传送到装设在 网络首端的综合保护装置， 使执行元件动作切断电 源， 实现短路保护。为了使保护装置在网络对地绝 缘电阻较低情况下仍能可靠动作， 在终端电路中设 置辅助电源 G， ， 在图2中2 J , 断开同时 2 J 短暂接 地， 其极性与原综合检测回路的电源相反， 减少原综 合电源作用， 使保护装置动作更加可靠。 终端电路能在6 0 - 1 4 0 V的电压范围内正常工 作， 所以在打铃时某相电流增大， 终端电压降低， 该 装置仍能可靠动作， 不会造成误动。这种方法称之 为低电压动作原理。 终端电路如图2 所示， 工作原理如下所述。 1 电网未送电时， 终端电路无电， 继电器 2 J 失电， 辅助接点 2 J , 闭合， 主回路中综合检测回路保 持通畅。 6 2工矿 自动化2 0 0 5年 8月 zU， ZV， 2 . 2 综合检测回路 综合检测回路如图3 所示。 9 r 16 ,A 6 ITC 19 R 3 鱿 C 1 5 D W, 图 2 终端电路原理图 2 电网送电后， 终端电路得电 假设网络末端 电压为 1 0 0 V ， 三相交流电经 C 1 1 -C 1 3 降压， 变压 器 B 1 - -3 隔离， 1 D -3 D桥式整流， 8 3 6 - 3 8 X3 4 X1 6 I C 1 7 滤波， 分别输出3 个直流电， 经D 1 6 . D , 8 . D 2 。 整流， 并 向电容 C 1 5 充电， D W 稳压， 得到 1 5 V直流电源。 与此同时， 由R 4 9 , D 2 2 } R 5 0 . R 2 3 A 1 , C , 。 构成两相 整流式直流电源， 其值随末端电压的波动而变化 当末端线电压为 1 0 0 V时， C , 。 两端充电电压约为 1 3 0 V 。 电网正常运行时， N ; 一 ， 的2 端电位为 1 1 . 2 V 由电阻 R 3 。 和 R , 。 分压比所决定 ， N , - 1 的 3端和 N ; 一 的6 端电位为 7 . 5 V， 故N 4 - 1 和 N , - 2 都输出低 电位， 继电器 2 J 失电， 综合检测回路畅通。 一旦电网某处发生任意二相或三相短路时， 整 流桥 1 D-3 D至少有一个输出电压为零 如 b - c 两 相短路， 则 2 D输出为零 ， 电容 C 1 6 通过电阻R 3 7 很 快放电。此时以电容 C 1 5 为电源， N , - , 2端电位由 R 3 。 与R 4 0 / / D 1 9 R 3 7 分压决定， 由于R 3 7 - R a o / 1 0 ， 故N 4 - , 的2 端电位迅速降到 7 . 5 V以下， N 4 - , 输出高电位， 使 N , _ 2 输出高电位， 继电器 2 J 得电， 2 J , 打开综合检测电路， 2 J 闭合， 使已充电C 1 9 上的 高电位与综合检测回路的电源正极相接， 抵制原综 合电源作用， 使 Y的一端电位降低。当Y的“ ” 端 电位高于“ 一” 端电位时， Y输出变为高电位送至后 级比较器， 使之翻转， 继电器 1 J得电， 接点 1 J ， 断 开， 主接触器C J 线圈失电， 主触头C J ， 断开， 切断负 载电源， 同时指示灯 E D , 亮， 发出短路信号。 由于 N 4 、 2 J的电源由电容 C 1 5 提供， 电网在短 路发生后 0 . 2 s 内断开， C 1 5 通过电阻放电， 故 2 J只 能短暂得电， 约 0 . 5 s 后自动失电恢复综合检测回 路的畅通。 附加电源C 1 9 的接人可以保证当电网对地绝缘 电阻较小发生短路 ， 确保保护装置可靠动作。 图3 综合检测回路 利用综合检测回路可方便地检测漏电， 断线和 短路故障， 其中U X 为漏电故障信号电压， 送人具有 负给定的电压比较器X ; U 、 为断线和短路故障的共 用信号电压， 送入另一个具有正给定的电压比较器 Yo 当发生漏电故障 即电网对地绝缘电阻较小 时， 漏电回路电流增大， 漏 电回路为三相半波整流 由 a 相 R , , D, , b 相 R Z , D 2 I C 相 R 3 . D 3 组成 经 R 6 一 R , / / R 5 -R -D ; 一大地一漏电电阻R ‘ 回到 三相电网。由于R B 减少， 检测回路电流增大， 电压 比较器U X 输人信号增加， 使 X输出高电位， 后级比 较器翻转， 输出低电平， 继电器 1 J 得电， i i i 接点断 开， 主接触器 C J线圈失电， 主触头 C J l - 3 断开主电 路， 切断负载电源， 实现漏电保护。 当发生断线时， 终端电路切断， 电网对地绝缘电 阻较大。一旦发生两相或三相短路， 终端保护装置 动作 动作原理如前所述 ， 继电器2 J 动作， 接点 2 J , 断开， 也是断开终端电路， 使电网对地绝缘电阻增 大， 综合检测回路电流减小。电压比较器 Y输入信 号减小， 当U g 3 . 4 V时， Y翻转输出高电位， 送至 后级比较器， 使之翻转， 1 J得电、 1 J ， 断开， 切断 C J 线圈回路， 主触头 C J 1 - 3 断开， 切断 1 2 7 V电源。 3 主要技术指标 1 控制保护距离， 单方向为0 - v 2 0 0 0 m， 且与 电缆截面和变压器容量关系不大， 只与末端的电压 有关。 第 4 期 2 0 0 5 年 8 月 工矿自动化 I n d u s t r y a n d Mi n e A u t o ma t i o n No . 4 A u g . 2 0 0 5 文章编号 1 6 7 1 一2 5 1 X 2 0 0 5 0 4 -0 0 6 3 -0 2 微机配料控制系统 周克良， 肖清 江西理工大学机电工程分院， 江西 赣州3 4 1 0 0 0 摘要 配料系统广泛应用于冶金、 建材、 化工等行业， 文章介绍了基于工控机、 工业控制板卡、 智能仪表、 传感器等硬件及 V i s u a l B a s i c 6 . 0 , A c c e s s 等设计软件研制的微机配料自动控制系统。 关键词 失重秤配料;配料控制; 微机; 管理信息系统 中图分类号 T P 3 9文献标识码 B Mi c r o c o m p u t e r C o n t r o l S y s t e m f o r Ma t e r i a l s B l e n d i n g Z HO U K e - l i a n g ， X I A O Q i n g B r a n c h o f Me c h a n i c - e l e c t r i c a l E n g i n e e r i n g , J i a n g x i Un i v e r s i t y o f S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y , G a n z h o u 3 4 1 0 0 0 ， C h i n a A b s t r a c t T h e ma t e r i a l s b l e n d i n g s y s t e m i s b e i n g u s e d w i d e l y i n me t a l l u r g y , b u i l d i n g ma t e r i a l s , c h e m i c a l e n g i n e e r i n g ，e t c . T h i s p a p e r i n t r o d u c e d a a u t o m a t i c c o n t r o l s y s t e m f o r m a t e r i a l s b l e n d i n g b y w e i g h t l e s s n e s s s t e e l y a r d b a s e d o n h a r d w a r e s u c h a s i n d u s t r y c o n t r o l l e r , i n d u s t r y c o n t r o l c a r d ， i n t e l l i g e n c e a p p e a r a n c e ， s e n s o r a n d b a s e d o n s o f t w a r e s u c h a s V i s u a l B a s i c 6 . 0 ， A c c e s s ， e t c . K e y w o r d s w e i g h t l e s s n e s s s t e e l y a r d b l e n d i n g , b l e n d i n g c o n t r o l ，m i c r o c o m p u t e r , i n f o r m a t i o n ma n a g e me n t s y s t e m 0 引言 配料是冶金、 建材、 化工等行业的典型生产工 艺， 近年来， 采用失重秤配料方式的配料系统逐渐盛 行， 主要是该方式较之传统的胶带秤配料方式具有 计量准确、 维护简便的优点。一般采用S T D总线工 控机或 P C总线工控机对配料秤进行控制。 笔者设计的混凝土搅拌站计算机控制系统是一 套用于生产混凝土的自动化电子配料、 控制装置， 它 由工控机、 操作台及配电柜三部分组成， 能够按照给 定的配方， 自动、 连续地控制各部分物料的称量、 投 料、 搅拌和出料。 1 系统组成 本系统有三个相互独立的装有称重传感器的料 斗， 分别装有不同的料， 可同时下料， 下方的胶带将 物料传送到搅拌机， 搅拌均匀后输出。 实现上述生产控制所需要的系统硬件组成是 2 漏电保护 漏电闭锁动作值 4 1 2 0 0 0 k n 漏电跳闸动作值 2 1 士1 0 k O 漏电跳闸动作时间 单相 1 k n电阻接地， 动作 时间镇0 . 2 5 s o 3 断相保护 断相闭锁 电网未送电前发生断线， 保护装置闭 锁， 不能送电; 断线跳闸 在1 2 7 V电网中发生断线， 保护装置 动作并切断电源， 动作时间簇0 . 2 s o 4 在1 2 7 V侧0 -2 0 0 0 m处， 不管发生三相、 两相短路， 短路保护都能可靠 动作， 动作时 间 0 . 1 s e 4 结语 近几年， 井下已开始使用能在 7 0 额定电压下 正常起动、 在4 0 额定电压下维持发光的防爆节能 型荧光灯， 使 1 2 7 V电压的供电距离达到 1 5 0 0 - 2 0 0 0 m， 因而相应的远距离照明综保成为生产与安 全所必需的产品， 已得到广泛的应用。