选煤厂漏电保护系统设计与试验_王泽斌.pdf

江西煤炭科技2023年第1期摘要：针对阳煤集团寿阳景福煤业有限公司罕山选煤厂漏电保护系统存在的故障信号检测困难的问题，设计了基于STM3 2微控制器的选煤厂漏电保护系统。重点介绍了漏电保护系统软硬件设计并完成系统动作特性、动作时间试验测试。测试结果表明，采用STM3 2微控制器方案的选煤厂漏电保护系统满足设计要求，提升了选煤厂配电系统的安全性和智能化水平。关键词：选煤厂；漏电保护；STM3 2微控制器；设计与试验中图分类号：TD6 1 2；TD9 2 8文献标识码：A文章编号：1 0 0 6-2 5 7 2（2 0 2 3）0 1-0 2 2 0-0 2Design and Experiment of Earth Leakage Protection System in Coal Preparation PlantWang Zebin(Shouyang Jingfu Coal Industry Co.,Ltd.,Yangquan Coal Industry Group Co.,Ltd.,Jinzhong,Shanxi 045400)Abstract:Aiming at the difficulty of fault signal detection of earth leakage protection system in Hanshan Coal Preparation Plantof Shouyang Jingfu Coal Industry Co.,Ltd.,the paper introduces an earth leakage protection system based on STM 32 micro-controller,including its software and hardware design and experimental testing of operating characteristic and time,whose testingresults show that the scheme can meet the design requirements and improve the safety and intelligentization of power distributionsystem in coal preparation plant.Key words:coal preparation plant;earth leakage protection;STM 32 micro-controller;design and experiment选煤厂漏电保护系统设计与试验王泽斌（阳煤集团寿阳景福煤业有限公司，山西晋中0 4 5 4 0 0）选煤厂配电系统采用A C6 6 0 V供电后，以三相对称电力低压负荷为主，一般采用电阻接地系统，并分散设置干式6 6 0/3 8 0/2 2 0 V照明变压器。选煤厂低压配电以主厂房为中心，主变电所设在主厂房内，在原煤系统、浓缩车间、装车仓及压滤车间等处还设有车间变电所或配电室1-2。罕山选煤厂实际运行过程中，漏电保护系统存在故障信号检测困难的问题，无法满足安全生产要求。因此，优化选煤厂漏电保护系统很有必要。采用S T M 3 2微控制器技术，能够为选煤厂漏电保护系统的高效、智能化运行带来便利，达到漏电保护系统智能、安全运行的目的。本文详细介绍了系统设计并通过试验测试验证了设计的漏电保护系统的适用性和正确性，对提升选煤厂运行安全系数和运行效率具有重要意义。1系统功能1）漏电保护功能，包括漏电故障检测、人身触电保护、接地选线、绝缘参数自测以及漏电保护自适应等。2）通信功能，能实现故障信号的上传和下传，并能为选煤厂集中控制系统及时提供故障信息。3）测量显示与人机接口功能，采用数码管和打印机等可显示故障支路、故障时间、故障动作状态以及各相对地电压、故障动作状态记忆、追忆等功能。4）自检功能，具有开机自检和键盘自检的功能。漏电保护系统如图1所示，采用主、分控制模式，以C A N总线通信实现主机与分机间的数据传送3。该系统采用主、分二级漏电保护装置组成，主厂房漏电保护装置设为主机，每个低压配电子系统（如准备车间配电室、浮选车间配电室、浓缩车间配电室、装车站配电室以及筛分破碎车间变电所等）漏电保护装置均设置为分机。图1选煤厂漏电保护系统框2系统组成选煤厂漏电保护系统流程如图2所示，由数据采集系统、微控制器处理系统、装置输出系统、2 2 0江西煤炭科技2023年第1期傍路接地系统以及通信系统五部分组成。图2选煤厂漏电保护系统流程（1）数据采集系统：装置所需的零序电压u 0 1、u 0 2、u 0 3，各段母线对地电压u a 1 u c 1、u a 2 u c 2，u a 3 u c 3，零序电流i 0 i 6 4信号分别取自各条母线零序电压互感器的开口三角、三相电压互感器的二次侧以及各条出线上的零序电流互感器二次侧4。零序电流输入信号经输入电路、滤波与保护电路、多路开关、采样保持电路处理后其输出送入模数转换器A/D，将模拟量转化为数字量后送给装置的C P U进行处理。而取自零序电压互感器开口三角的零序电压等信号则首先进入电流型电压互感器，变换成微机装置所需的电压值。（2）微控制器处理系统：采用S T M 3 2 F 1 0 7 V C T 6微控制器，并配以合适的外围电路，来实现多种功能，是漏电保护系统的核心5-6。该微控制器采用I n t e l高可靠性、低功耗的C H M O S工艺制造，满足漏电保护系统要求。（3）输出系统：可实现键盘、显示、打印以及报警功能；采用八段L E D共阴极发光二极管显示器并选用了一台智能点阵式串行击打式打印机。（4）旁路接地系统：旁路接地电路由固态继电器和集电极开路输出的六组反相驱动器等器件组成，在配电室的三条母线上各接一路，并分别接至单片机系统的P B 0-P B 7和P C 0。（5）通信系统：采用C A N 2.0 B通信协议实现主机与分机间的数据传送。3软件设计选煤厂漏电保护系统软件设计基于K e i l软件平台，采用C语言加M C S-5 1汇编语言混合编程实现。根据系统设计以及需完成的功能，漏电保护系统软件模块流程如图3所示，依次调用初始化及自检模块、主控制模块、电压数据采集处理模块、绝缘参数测量模块、接地分流模块、故障线路判断模块、显示报警打印模块、键盘接收中断模块，完成漏电保护功能。图3选煤厂漏电保护系统软件模块流程4试验测试4.1动作特性测试选煤厂漏电保护系统动作特性测试接线如图4所示。零序电压U0取自中性点，调压器输出接到可调电阻器W1，用来模拟零序电流。A相接一个1 K 的电阻，用来模拟单相接地。另外，分别在模拟线路的三相上接固态继电器和旁路接地电阻，模拟接地分流电路。根据选煤厂的实际情况，将零序电流整定到4 0 0m A，调节调压器和W1的值，得到设置的零序I0值。先调节I0大于零序电流整定值，然后调节I0小于零序电流整定值，并依次把模拟零序电流与装置各路零序电流采集口连接，再把模拟零序电压依次与装置各段母线零序电压入口连接。按下按钮T，模拟漏电故障，得出以下试验结果：当I0大于零序电流整定值时，装置均能准确、可靠地动作；当I0小于零序电流整定值时，装置均不动作。4.2动作时间测试选煤厂漏电保护系统动作时间测试试验接线如图4所示。零序电流调整到动作值，按下按钮T，直到装置发出傍路接地的报警声，测得的时间为装置的傍路接地时间。从傍路接地的报警声结束，到装置发出故障线路的报警声，测得的时间称为图4动作特性测试试验（下转2 2 4页）2 2 1江西煤炭科技2023年第1期装置的接地选线时间。设计的选煤厂漏电保护系统动作时间测试结果如表1所示，旁路接地动作时间和接地选线时间测量值均小于理论值，满足漏电保护系统设计要求。表1动作时间试验结果试验条件试验次数傍路接地动作时间/ms接地选线时间/ms理论值测量值理论值测量值I0=1 0 0mA15 03 9.8不动作不动作24 2.1不动作33 8.9不动作I0=4 5 0mA15 03 8.35 04 1.623 9.44 7.234 2.94 5.4I0=7 0 0mA15 03 9.55 04 8.024 0.64 2.134 0.84 3.05结语以S T M 3 2微控制器为核心的漏电保护系统实现了选煤厂漏电保护系统主机、分机控制，并经C A N总线通信实现了数据传送。基于S T M 3 2微控制器的选煤厂漏电保护系统针对阳煤集团寿阳景福煤业有限公司罕山选煤厂漏电保护系统存在的故障信号检测困难的问题进行设计并在该选煤厂完成漏电系统动作特性测试和动作时间测试。测试结果表明，系统满足设计要求，提升了漏电保护系统的智能化水平，有助于提升选煤厂运行的安全性和效率。参考文献：1 郑庆乐，荣相，杨帆，等.一种矿用低压漏电保护装置设计J.常州：工矿自动化，2 0 2 0，4 6（2）：1 2-1 7.2 韩涛.选煤厂漏电保护系统研究J.重庆：自动化应用，2 0 2 0（1 0）：1 0 9-1 1 1.3 赵海斌.漏电保护器在洗煤厂的安装使用探讨J.北京：煤炭工程，2 0 1 9，5 1（S2）：1 2 4-1 2 6.4 杨晓莉.选煤厂高阻接地系统漏电保护技术研究J.广州：机电工程技术，2 0 1 8，4 7（5）：1 1 7-1 1 9.5 孙苏领.矿井供电系统综合选择性漏电保护装置的设计D.西安：西安科技大学，2 0 1 6.6 朱开云，张潮海，刘景福.智能防漏电保护系统在油田作业施工现场的推广及应用前景J.北京：石油化工安全环保技术，2 0 1 8，3 4（1）：3 9-4 2，7.作者简介：王泽斌（1 9 8 9），男，山西运城人，2 0 1 0年毕业于山西煤炭职工联合大学机电一体化专业，专科学历，机电助理工程师，现从事安全管理和技术工作。收稿日期：2 0 2 2-0 5-0 6编辑：许敦昂3实际使用效果在完成对E B Z-2 0 0 A型掘进机的改造后，利用现有设备进行辅助适配，并新增远程集控系统等，整个改造流程注重全面设计，分步实施建设。实际使用过程中，主要有以下三点实际意义：1）经济效益。加快了掘进巷道的推进速度，对解决接替紧张有显著作用。2）安全方面。智能化掘进设备的投入降低了人力成本，减少了井下恶劣环境对人员产生的影响。3）社会方面。在智能化掘进工作面的智能操控技术方面取得了突破，为实现同类矿井的减人增效提供了供借鉴经验。4结语智能化设备在掘进工作面的合理应用对于提高巷道掘进的生产效率起到了至关重要的作用。唐安煤矿根据巷道本身的复杂环境对掘进机进行了智能化升级改造，将掘进机位姿检测与纠偏技术、自动截割和可视化远程监控系统应用到掘进系统中，显著地提升了巷道掘进的智能化水平和控制水平，为下一步实现矿井的智能化生产提供有益经验和基础。参考文献：1 张兴国.智能化技术在煤矿巷道掘进机中的应用及发展趋势J.太原：能源与节能，2 0 2 2（4）：1 9 7-2 0 2.2 唐恩贤，张玉良，马骋.煤矿智能化开采技术研究现状及展望J.北京：煤炭科学技术，2 0 1 9，4 7（1 0）：1 1 1-1 1 5 3 石盼.综掘工作面智能化综合防尘系统的应用J.江西煤炭科技，2 0 1 9（2）：1 6-1 8.4 刘志强，雷洪华，万江斌，等.浅谈掘进机在大运煤矿的应用J.江西煤炭科技，2 0 2 1（2）：6 4-6 5.5 葛世荣，郝尚清，张世洪，等.我国智能化采煤技术现状及待突破关键技术J.北京：煤炭科学技术，2 0 2 0，4 8（7）：2 8-4 6.6 刘送永，张德义.巷道掘进机智能化技术研究现状及展望J.常州：工矿自动化，2 0 1 9，4 5（1 0）：2 3-2 8.7 赵勇伟.三交河煤矿EBZ-2 0 0 A型掘进机截割头优化与验证分析J.石家庄：煤炭与化工，2 0 1 9（1 0）：7 6-7 9.作者简介：许 钊（1 9 8 8），男，山西高平人，2 0 1 5年毕业于东北大学采矿工程专业，助理工程师，现从事机电运输工作。收稿日期：2 0 2 2-0 6-0 4编辑：项元海（上接2 2 1页）2 2 4