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礦用數字式電動(dòng)機綜合保護器的研究與應用
點(diǎn)擊次數:1250 發(fā)布時(shí)間:2018/6/22 13:40:06

礦用數字式電動(dòng)機綜合保護器的研究與應用

 摘 要 本文主要介紹了礦用數字式電動(dòng)機綜合保護器的研究與應用,重點(diǎn)闡述了礦用數字式電動(dòng)機綜合保護器的總體設計方案及實(shí)現功能;針對目前鶴煤公司各礦在用的JDB和ABD8系列電動(dòng)機保護器存在保護性能差、工作可靠性低等缺陷,我們研究采用了SDB-3250礦用數字式電動(dòng)機綜合保護器解決了此類(lèi)難題,滿(mǎn)足了現代煤礦對電磁啟動(dòng)器功能全方位的需求。
  關(guān)鍵詞 礦用;電動(dòng)機;保護器
  中圖分類(lèi)號TM3 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708(2013)98-0199-02
  0 引言
  據不完全統計,目前鶴煤公司各礦在用電磁啟動(dòng)器的電動(dòng)機保護器總共約有5000余臺,類(lèi)型大多為JDB和ABD8系列產(chǎn)品,該系列保護裝置為分立元件,模擬電路,功能單一,只能分檔整定,存在整定不準確、保護功能少、保護性能差、工作可靠性低等缺陷,難以實(shí)現對電動(dòng)機的可靠保護,其自身還常出故障,返修頻繁;另外,沒(méi)有通訊、顯示和故障事件記憶功能,因此不能接入礦井網(wǎng)絡(luò )實(shí)現遠程遙測和遙控,無(wú)法顯示電動(dòng)機運行數據和狀態(tài),當發(fā)生故障并保護動(dòng)作后,無(wú)從得知故障發(fā)生的原因。同時(shí)在實(shí)際運轉中發(fā)現,在用的JDB、ABD8等系列電動(dòng)機保護器常常不能正常使用,有時(shí)為了生產(chǎn),不得不把保護器短接,使電動(dòng)機在無(wú)保護的狀態(tài)下運轉,給生產(chǎn)設備的運轉帶來(lái)了安全隱患。顯然,當前在用的電動(dòng)機保護器存在的問(wèn)題和所處的現狀,已不能滿(mǎn)足煤礦安全生產(chǎn)和適應煤礦現代發(fā)展的需求,迫切需要一種集采集、顯示、控制、保護、通訊等多種功能于一體的保護可靠、動(dòng)作靈敏的數字式電動(dòng)機綜合保護裝置。
  1 總體方案概述
  為解決老式電動(dòng)機保護裝置存在的缺陷,礦用數字式電動(dòng)機綜合保護器將采用現代繼電保護電子技術(shù)進(jìn)行設計,將三相交流電流信號進(jìn)行低通濾波和調理后,直接送入ADC(模擬信號―數字信號轉換器)進(jìn)行交流采樣,單片機則將實(shí)時(shí)交流采樣序列先經(jīng)過(guò)數字濾波后采用均方根算法轉換為有效值,再經(jīng)過(guò)比較和保護判斷,最后將判斷結果輸出到繼電器使其進(jìn)行相應的動(dòng)作,實(shí)現電動(dòng)機的綜合保護和控制。本項目?jì)热莅布O計、軟件設計、結構與外形設計三部分:
  1) 硬件部分以高性能的ATMEL ATmega32L單片機為核心,負責全面的管理和計算控制,人機界面采用128×64點(diǎn)陣的LCD液晶顯示器,顯示信息豐富,顯示界面更加人性化;電源部分采用高效的開(kāi)關(guān)電源,在很寬的電源電壓波動(dòng)范圍內保證保護器的正常工作;信號調理電路對三相電流信號進(jìn)行濾波和電平轉移,送入ADC進(jìn)行交流實(shí)時(shí)采樣,避免了采用先整流再濾波方式造成的非線(xiàn)性失真,獲得較高的采樣和保護精度,保證了本保護器的性能指標;
  2) 軟件部分功能采用模塊化設計,分為采樣中斷服務(wù)程序、主程序、通訊中斷服務(wù)程序三個(gè)模塊。采樣中斷服務(wù)程序模塊用于對各種信號進(jìn)行采樣、變換、濾波、比較和判斷,實(shí)現短路、堵轉、長(cháng)時(shí)起動(dòng)、缺相、三相不平衡、過(guò)載、漏電閉鎖、過(guò)壓、欠壓等各種保護功能;主程序模塊則用于非實(shí)時(shí)性的處理工作,如菜單處理、按鍵事件處理、電池充電管理、超溫報警判斷、LCD顯示和LED狀態(tài)顯示等;通訊中斷程序模塊則負責通訊請求的接收、校驗、解析、應答信息的整理、應答處理等;
  3)結構與外形設計。滿(mǎn)足兼容性與通用性要求,在外形結構與尺寸上,與老式保護器完全保持一致,并采用通用的接線(xiàn)方式,以獲得廣泛的適應性。
  2 實(shí)現功能
  礦用數字式電動(dòng)機綜合保護器將采用數字電路和單片機技術(shù)設計,內置高精度數據處理和先進(jìn)的保護算法,配合礦用隔爆型電磁啟動(dòng)器,實(shí)現對井下隔爆型電動(dòng)機的短路、堵轉、長(cháng)時(shí)起動(dòng)、過(guò)載、缺相、三相不平衡、漏電、過(guò)壓和欠壓等全功能保護;配備多點(diǎn)陣LCD顯示屏,中文多層菜單,顯示信息齊全豐富;配備MODBUS RTU通訊接口,可方便地組網(wǎng)通訊;內置48條帶時(shí)間刻度的事件記錄功能,可方便地查詢(xún)和分析;并實(shí)現完全兼容JDB和ABD8等老式保護器,可直接換代,方便升級和改造。
  3 經(jīng)濟及安全效益分析
  3.1 經(jīng)濟效益分析
  1)老式JDB系列電動(dòng)機保護器由于功能單一、可靠性差、保護精度差、故障率較高等弊病,在實(shí)際使用過(guò)程中造成了很大的浪費。鶴煤各礦在用的JDB系列電動(dòng)機保護器按5000臺計算,JDB保護器的進(jìn)價(jià)約200元,修復的材料費按進(jìn)價(jià)的30%計算,消耗費用達30萬(wàn)元;返修1臺按0.5個(gè)工時(shí)計算,則需要約2500個(gè)工時(shí),地面人員的平均日工資為60元,則工資支出15萬(wàn)元;總費用為45萬(wàn)元;
  2)新型SDB-3250礦用數字式電動(dòng)機綜合保護器具有很高的工作穩定性,年返修率可大幅降低到10%以下,修復1臺的費用按300元計算,則一年的修復材料費用為15萬(wàn)元;
  3)礦用數字式電動(dòng)機綜合保護器應用后,年維護費可節省30萬(wàn)元。
  3.2 安全效益分析
  1)SDB-3250礦用數字式電動(dòng)機綜合保護器的高可靠性、高穩定性避免了設備漏電的漏報現象,從而基本上杜絕了設備漏電給設備安全運行和人身安全帶來(lái)的隱患;
  2)全功能的電動(dòng)機綜合保護功能完善解決了電動(dòng)機的全方位保護,避免了電動(dòng)機長(cháng)期處于非正常運行狀態(tài)而導致的不必要損壞,有效保障了電動(dòng)機的安全運轉。
  4 結論
  作為新型礦用數字式電動(dòng)機保護裝置,該系列保護裝置集電動(dòng)機全功能保護、網(wǎng)絡(luò )通訊為一體,以其全功能的電動(dòng)機保護、豐富的顯示信息、中文多層菜單操作、MODBUS RTU通訊接口、多條事件記錄等亮點(diǎn),不僅解決了JDB和ABD8等老式保護器存在的諸多問(wèn)題,而且滿(mǎn)足了現代煤礦對電磁啟動(dòng)器功能全方位的需求,為煤礦的數字化、網(wǎng)絡(luò )化建設提供了設備層的解決方案,為實(shí)現全礦井最底層設備實(shí)現監控奠定了硬件基礎,成為多種礦用真空電磁啟動(dòng)器中老式電動(dòng)機保護器最為理想的替代品。
  參考文獻
  [1]李璇華,黃益莊,唐曉泉,張楠.電動(dòng)機故障分析和綜合保護配置.繼電器,2001.
  [2]張池,詹耀輝,許興廣.低壓電動(dòng)機單片機智能保護裝置的設計.現代電子技術(shù),2001.

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