專利名稱：一種煤礦井下供電系統連鎖保護智能控制裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種供電系統的保護裝置，具體地說是涉及一種應用在煤 礦井下供電系統的防止越級跳閘的控制保護裝置。
背景技術：
在煤礦井下供電系統中，由于供電系統的各級線路距離都較短，當末端發 生故障后，各段故障電流幅值相差較小，在發生短路故障時，有可能出現短路 電流超過故障點上方兩級甚至三級斷路器的瞬動整定值，使速斷保護同時進入
瞬動狀態，從而可能發生無選擇性的越級跳閘現象。甚至引起地面的6kV或10kV 下井電纜開關跳閘現象，造成井下大面積停電，嚴重時引起井下瓦斯急劇積聚， 直接烕脅到礦井生產和礦工人身的安全。這樣在發生短路短延時故障時，故障 點上方的配電系統在短延時期間不可避免將受到短路電流的沖擊；另一方面， 由于供電系統的級數多，由于時限設定受到上級變電所的限制，不能任意擴大， 難以采用時限來實現配合；再一方面，采用時限配合，也會造成在發生短路故 障時，故障點上方的配電系統在保護的短延時期間不可避免將受到短路電流的 沖擊。傳統的保護模式無法解決上述問題，而區域選擇性聯鎖技術既可以實現 配合的完全選擇性，又能夠將短路電流對系統的影響降低到最低。因此，采用 區域選擇聯鎖保護，解決煤礦井下供電的越級跳閘等問題，具有現實意義和必 要性。
由于煤礦井下供電系統的區域選擇聯鎖保護技術復雜，涉及到供電、計算 機、通信、電子、煤礦安全等技術，同時，由于煤礦井下環境惡劣，濕度和污 染比較大等等原因，需要解決防潮、防爆、防污染以及隔離等關鍵技術，造成 適用于煤礦井下供電系統的聯鎖保護裝置的研制相對滯后。因此，目前，煤礦 井下供電系統的職能聯鎖保護裝置在國內外還沒有研究成果和相應的產品出 現。
發明內容
本實用新型的目的是提供一種應用在煤礦井下供電系統中防止越級跳閘、 提高供電系統可靠性和安全性的連鎖保護智能控制裝置。 為實現上述目的，本實用新型采用以下技術方案
本實用新型在煤礦井下供電系統中設置至少三級控制線路，每級線路中設 置至少一個智能控制模塊，且各個智能控制模塊之間通過光纖進行連接。
在煤礦井下供電系統的第一級設置一個智能控制模塊，在第二級設置兩個智能控制模塊，在第三級設置三個智能控制模塊，下一級的智能控制模塊數量 比上一級的智能控制模塊數量至少多一個，各個智能控制模塊之間通過光纖進 行連接。
上述的智能控制模塊包括單片機，單片機的輸入端通過至少一個濾波放大 電路與分波器相連接，其輸出端連接頻率發生器，頻率發生器的輸出端通過至 少一個電光轉換器與光纖耦合器相連接，光纖耦合器與分配器相連接。
上述的智能控制模塊包括單片機，單片機的輸入端通過四個濾波放大電路 與分波器相連接，其輸出端連接頻率發生器，頻率發生器的輸出端通過四個電 光轉換器與光纖耦合器相連接，光纖耦合器與分配器相連接。
上述的濾波放大電路為帶通濾波電路和放大電路。
采用上述技術方案的本實用新型，具有以下優點
1、 該模塊的應用可以解決越級跳閘問題，保證煤礦井下供電系統安全可靠 運行。
2、 解決了多點復合性故障的處理問題，保證了故障發生支路優先切除。
3、 利用光纖實現模塊之間的通信，無火花，安全可靠，通信距離長。
4、 本質安全型電路設計，并具有防潮、防爆、防污染以及隔離特點;
5、 智能控制器與礦用配電開關的接口，安裝維護方便。
6、 結構簡單，性價比高，功能強大。
圖1為本實用新型的整體結構示意圖2為本實用新型中智能控制模塊的結構示意圖。
具體實施方式
在煤礦井下供電系統中設置至少三級控制線路，可根據需要設置三級、五 級、十級、十五級中的任意一種。每級線路中設置至少一個智能控制模塊，且 各個智能控制模塊之間通過光纖進行連接。具體地說，可以在每級控制線路中 均設置一個智能控制模塊，也可以在每級控制線路中設置不同數量的智能控制 模塊。
下面以煤礦井下供電系統采用三級控制線路為例說明本實用新型的實施方式。
如圖1所示，本實用新型在煤礦井下供電系統的第一級設置一個智能控制 模塊QL1，在第二級設置兩個智能控制模塊QL21， QL22,在第三級設置三個智 能控制模塊QL31， QL32， QL33,即下一級的智能控制模塊數量比上一級的智能 控制模塊數量多一個，且各個智能控制模塊之間通過光纖1進行連接。
4上述的智能控制模塊包括單片機，單片機的輸入端通過四個濾波放大電路 與分波器相連接，其輸出端連接頻率發生器，頻率發生器的輸出端通過四個電 光轉換器與光纖耦合器相連接，光纖耦合器與分配器相連接。在本實用新型中， 濾波放大電路為帶通濾波電路和放大電路。
單片機主要完成信號輸入輸出、對通信信號進行分析，并發出自鎖和跳閘 控制信號。頻率發生器是把單片機發出的信號轉換成不同頻率的電信號，然后 通過電/光轉換元件轉換成光信號通過光纖進行傳輸，光纖耦合器再把四路光信 號耦合在一起，通過一條光纖1進行傳輸，送給上級智能控制模塊。下級智能 控制模塊送來的信號通過分波器分成四路光信號，然后利用濾波放大電路分別 檢出不同頻率的電信號，送至單片機I/O 口進行處理。智能控制模塊利用分配 器構建總線式通信網絡，分別與上級和下級進行通信。即在現有的礦用開關上 裝一個智能控制模塊與現有的保護裝置的速斷保護配合工作，實現區域選擇性 聯鎖保護，智能控制模塊串聯在傳統速斷保護的脫扣信號回路，不改變傳統保 護裝置的功能。速斷動作信號是速斷保護發來的脫扣信號，通過單片機系統的
1/0端口輸入系統，而跳閘信號或分勵信號則是通過單片機系統的1/0輸出端口
輸出，控制分勵線圈回路的通斷，以此來實現跳閘動作。
本實用新型的閉鎖工作原理是
為了保證各級保護之間的能夠可靠通信聯絡，傳遞信息，利用智能控制模 塊對各級保護裝置的速斷保護進行10ms的延時閉鎖。上述10ms的延時在智能 控制模塊的單片機中通過軟件控制方式來完成，為本領域普通技術人員所熟知 的技術。當A點或B點或C點發生故障后，智能控制模塊接到速斷保護動作信 號后，在10ms延時時間，進行聯絡閉鎖通信，各模塊根據接收到的不同信號， 安排各級保護的動作時間。如果某一保護裝置在10ms內未接到下級保護裝置的 智能控制模塊發來的帶有延時時間標志的連鎖信號，在10ms后，就解除本保護 的閉鎖信號，由本級保護速斷保護動作跳閘。對于末端斷路器的智能控制模塊 不需要加10ms延時。
上面以煤礦井下供電系統采用三級控制方式為例說明了本實用新型的實施 方式。但本實用新型并不局限于此。在本實用新型中，供電系統的級數可達到 15級，只要每下一級的智能控制模塊數量比上一級的智能控制模塊數量至少多 一個即可。另外，本實用新型的工作電壓為12V，其通信距離不小于5km，可傳 輸頻率4.25kHz、 6.75 kHz、 9.6 kHz、 11.2 kHz的信號；并且每一級中智能控 制模塊的數量可大于50個，且符合MT/T209-1990煤礦通訊、檢測、控制用電 工電子產品通用技術標準。
權利要求1、一種煤礦井下供電系統連鎖保護智能控制裝置，其特征在于在煤礦井下供電系統中設置至少三級控制線路，每級線路中設置至少一個智能控制模塊，且各個智能控制模塊之間通過光纖進行連接。
2、 根據權利要求1所述的一種煤礦井下供電系統連鎖保護智能控制裝置， 其特征在于在煤礦井下供電系統的第一級設置一個智能控制模塊，在第二級 設置兩個智能控制模塊，在第三級設置三個智能控制模塊，下一級的智能控制 模塊數量比上一級的智能控制模塊數量至少多一個，各個智能控制模塊之間通 過光纖進行連接。
3、 根據權利要求2所述的一種煤礦井下供電系統連鎖保護智能控制裝置， 其特征在于所述的智能控制模塊包括單片機，單片機的輸入端通過至少一個 濾波放大電路與分波器相連接，其輸出端連接頻率發生器，頻率發生器的輸出 端通過至少一個電光轉換器與光纖耦合器相連接，光纖耦合器與分配器相連接。
4、 根據權利要求3所述的一種煤礦井下供電系統連鎖保護智能控制裝置， 其特征在于所述的智能控制模塊包括單片機，單片機的輸入端通過四個濾波 放大電路與分波器相連接，其輸出端連接頻率發生器，頻率發生器的輸出端通 過四個電光轉換器與光纖耦合器相連接，光纖耦合器與分配器相連接。
5、 根據權利要求3或4所述的一種煤礦井下供電系統連鎖保護智能控制裝置，其特征在于所述的濾波放大電路為帶通濾波電路和放大電路。
專利摘要本實用新型公開了一種煤礦井下供電系統連鎖保護智能控制裝置，在煤礦井下供電系統中設置至少三級控制線路，每級線路中設置至少一個智能控制模塊，且各個智能控制模塊之間通過光纖進行連接。采用上述技術方案的本實用新型具有以下優點1.該模塊的應用可以解決越級跳閘問題，保證煤礦井下供電系統安全可靠運行。2.解決了多點復合性故障的處理問題，保證了故障發生支路優先切除。3.利用光纖實現模塊之間的通信，無火花，安全可靠，通信距離長。4.本質安全型電路設計，并具有防潮、防爆、防污染以及隔離特點；5.智能控制器與礦用配電開關的接口，安裝維護方便。6.結構簡單，性價比高，功能強大。
文檔編號H02H7/26GK201332264SQ20092008802
公開日2009年10月21日 申請日期2009年1月5日 優先權日2009年1月5日
發明者劉群坡, 王福忠 申請人:河南理工大學