井下供电系统图有哪些要求.doc

井下供电系统图有哪些要求
　　我国煤矿井下高压供电网，因受经济、技术等因素的限制，在多数采用多段短电缆(100～1000m/段)组成逐级控制干线式纵向网络。过电流是煤矿井下电网常见的故障之一，并直接影响着煤矿井下供电的安全性、可靠性。
　　传统的过流保护方法，不能构成有效的纵向选择性过流保护系统，短路故障时常导致越级跳闸是不可避免的，有的矿井甚至越过多级引起地面6～10kV下井电缆开关跳闸，造成井下大面积停电，严重威胁矿井安全。
　　单片机和串行通信技术的飞速发展，为新型过流保护系统的设计提供了新思路，本文由此设计出煤矿井下电网选择性速断过流保护系统的硬件电路和软件框图。
　　2典型煤矿井下6～10kV供电系统分析
　　典型的井下高压供电系统是一个单侧电源三级线路供电系统，如图1所示。

　　图1 井下高压供电系统简化图
　　各处开关分类及作用
　　(1)分段开关，如QF15、QF25、QF35等，将单母线分为两段，不设保护。
　　(2)进线开关，如QF1、QF2、QF3等，作为该段母线的电源开关，不设保护。
　　(3)线路开关，又称出线开关，如QF11～QF14、QF21、QF23、QF31、QF33等，用来保护一条线路，或线路变压器组，应设保护。
　　(4)直配负荷开关，如QF22、QF24、QF32、QF34等，只经过很短的电缆(约几十米)就接到高压端负荷——固定式变压器或高压电动机，此类开关也应设置保护。
　　3 选择性速断过流保护系统整定方法
　　该速断过流保护系统的整定方法较简单，按系统最大运行方式时，躲过线路长时最大工作电流整定：
　　I dz=Kk?Kzq?Ijs
　　式中 I dz——过流保护一次动作电流，kA;
　　Kk——可靠性系数，取1.25;
　　Kzq——电动机自起动系数，取1.5～3;
　　Ijs——线路计算电流，是用需用系数法求得的半小时最大平均负荷电流，kA 。
　　4 系统硬件电路设计
　　该保护系统由若干台分机和一台主机组成，分机根据其开关位置共分三级，每级由若干台(n)组成。如图2所示。第一级分机对应开关是地面变电所各出线开关。第二级分机对应开关是井下变电所各出线开关。第三级分机对应开关是采区变电所各出线开关。三级分机通过串行通信和主机联接。

　　图2系统电路框图
　　4.1 系统分机硬件组成及工作原理
　　选择性速断过流保护系统分机由AT89S51单片机、数据采集系统、开关量输入、开关量输出、显示器、键盘、RS-485串行通信接口电路等组成，如图3所示。

　　图3 分机系统电路框图
　　分机单片机采用51系列中实用的ATMEL公司生产的AT89S51单片机。AT89S51单片机片内4K程序存储器是FLASH工艺，存储器可用电的方式瞬间擦除、改写。缩短设计、开发时间。
　　数据采集系统将现场电流、电压模拟信号经电压形成、采样保持、低通滤波器(ALF)、A/D转换器变成数字信号。系统正常工作时各分机不断地进行数据采集，数字信号通过接口电路传送给AT89S51单片机P0口。
　　AT89S51单片机将采集数据与程序存储器中的整定值进行比较，如果采集数据大于整定值，确认为过流后，分机立即报告主机，并报告分机编码，等待主机进一步确认，如果主机确认该分机对应出线过渡过流故障，分机立即动作;如果主机确认该人机无过流故障，分机不动作。
　　开关量输入、输出接口部分是微机保护系统与外部联系的部分。为提高系统抗干扰能力，开关量输入输出电路经光电隔离芯片与AT89S51单片机P1口连接。如果分机需动作，分机通过开关量输出电路驱动相应继电器，如跳闸出口继电器、信号继电器。
　　串行通信接口将分机与主机联接成一个有机整体。为提高分机、主机可靠性以及抗干扰能力，串行通信接口分别通过光电隔离芯片与分机、主机连接。分机通过串行通信可将本线路过流信息及分机编码传送给主机，使主机能够逻辑判断过流故障。由于AT89S51单片机串行口输出电平是TTL电平，不能进行远距离通信，须进行电平转换。现典型三级供电网是由100～1000m电缆组成，因此通信距离至少满足1000m。目前RS-485最远通信距离为1200m，标准节点数32个，符合设计要求，因而可外扩展RS-485电平转换电路。AT89S51单片机输出的TTL电平通过光电隔离芯片后，由MAX485芯片转换为RS-485电平后与主机通信。
　　4.2 系统主机硬件组成及工作原理
　　选择性速断过流保护系统主机由PC机、RS-485/ RS-232转换器组成。系统主机电路框图如图4所示。

　　图4 主机系统电路框图
　　分机通过串行通信传送的RS-485电平由RS-232/ RS-485转换器转换为RS-232电平，最后输入PC机的RS-232接口。反之PC机通过串行通信将故障反馈信息送给对应分机。为保证主机与各级通信距离不超过1200m，系统设计将主机安装在井上中央变电所。（最专业的安全生产管理-风险世界网）
　　5 系统软件设计
　　系统软件包括分机软件与主机软件两部分，其中分机软件由分机主程序、采样中断服务程序、故障处理程序三部分组成。主程序主要包括初始化和自检循环两部分内容。分机主程序流程图如图5。

　　图5 分机主程序流程图
　　主机软件主要包括主程序、故障处理程序两部分构成。主机主程序与分机主程序类似，自检时增加了故障检查程序，当主机收到分机过流报告后，主机故障程序起动，该程序主要运用了逻辑判断，对各分机分析并分类。首先跳第三级分机，然后逐级分析跳闸。使保护系统具有选择性。从而避免电网越级跳闸。故障处理结束后程序返回主程序。
　　6 结论
该保护系统与10kV户内真空断路器配合使用时，10kV真空断路器固有分闸时间为0.1s，保护系统动作时间(分机数据采集时间、主机程序故障判断时间、分机执行时间)设计为0.1s，因此电网发生短路时保护系统能在0.2s内实现有选择性的快速断电

煤矿电气图专用图形符号最新标准是不是MT/T 570-1996

煤矿井中电气CAD的应用
2012-01-12 17:53  by:广州cad  来源:广州有道有限元
煤矿井中电气CAD的应用

1问题的提出
       煤矿井下条件变化大、设备搬迁频繁，使得井下供电系统十分复杂，客观上增加了井下电气管理的难度。井下供电系统图是井下电气管理的一种重要表现形式，按照传统的绘图步骤绘制井下供电系统图要经过“跑图”(精确收集井下供电信息)、绘制(包括计算)、审批、描图、校核、晒图等环节，等到新图正式出来时，已经过了较长的时间，不能再反映井下的实际供电状况，给井下电气管理及领导决策带来了负面影响。
       由于井下生产的不断变化，造成供电系统图需要频繁修改，通过手工进行的供电系统图的修改是繁琐而效率低下的劳动(因为在新图纸上，即使没有变动的部分也需要重新绘制，另外，对于新图纸，布局和格式也需要重新设置，这也相当繁琐)。
       因此，传统的绘图、出图方法已不能适应煤矿井下供电管理的需要，简化绘图、出图过程、提高绘图质量是迫切需要解决的课题。

2软件的选择
       AutoCAD是Autodesk公司开发的计算机辅助设计软件，该软件绘图功能十分健全，通过该软件可绘制出任何形状的平面图形；绘制圆、椭圆、弧、直线等几何形体时有多种方式可供选择；可对图形任意拉伸、旋转、移动、复制、切割、阵列、镜像；对已绘制的图形可任意改变其特性，包括颜色、线形、图层、大小等。
       经过对该软件性能的认真分析和实际操作测试，我们采用了该软件绘制供电系统图。

3绘图方法与步骤
       煤矿井下按区域划分为若干采区进行生产，与此相对应，煤矿井下供电一般以采区变电所为中心，向采区及其附近区域供电。在绘图时，我们把变电所内、外供电系统分开绘制，在变电所分控开关下用字母指向，再在外部设备绘图区用相同的字母把相应的供电系统展开，这样，通过字母寻找供电系统，既提高了查询效率又便于图形的绘制、修改与排版，使得整幅图整齐、清晰。图1、图2即为使用AutoCAD绘制的实际供电系统图实例。
       绘制一张新的供电系统图时，我们总是以另一张已绘制好的供电系统图为基础，通过对该图的增、删、改形成一张新的供电系统图。用这种方法绘图，图中的文字与图形不需要重新定位，有关动态文字的尺寸数据不需要重新设置；同时，在需要改动和增补的地方，通过复制同一张图中类似的图形或调用以前绘制好而以图元形式存储起来的图形，然后再修改得到，不仅使每一张供电系统图的各部分及多张供电系统图之间形式上十分统一、美观，绘图更加快捷，而且为以后修改提供了方便。
       图1 供电系统图实例(变电所内部分)
       图2 供电系统图实例(变电所外部分)
       修改好的图形通过打印机输出在多层压感打印纸上，输出质量高且一次可出多份图纸，这样就省去了描图、校图和晒图等环节，不仅极大地提高了出图速度，而且大幅度减少了描图员和晒图员的工作量，同时避免了描图时可能产生的错误，这对于经常需要修改、出图量大的煤矿井下供电系统图来说意义很大。随着技术的发展，大幅面打印机的出现和普及为打印更高质量、更大幅面的供电系统图提供了可能。
       使用AutoCAD绘制供电系统图的一般步骤如图3所示。
       图3绘图步骤

4数据提取与管理
       井下电器、电缆的使用情况不仅要以供电系统图的形式直观地反映出来，而且还需要以数据报表的形式反应出来，同时，随着矿井生产的延伸，井下供电系统日益复杂，电器、电缆投入多、分布广，回收和发放频繁，这些反映井下电器、电缆使用状况的庞大数据量以人工方式操作既不明晰，也不利于保证图纸中数据的一致性，可能造成统计报表中的数据与图纸中的数据冲突。
      为了解决数据的提取和管理问题，同时也为了进一步使成图更为规范、统一，我们根据煤矿井下供电系统的实际，制作了多个统一的电器和电缆图块，通过图块迅速“搭建”起供电系统图，同时，这张供电系统图中的设备、电缆信息不是以孤立的图形形式出现的，而是包含于图块的属性之中，它们是图块信息的一部分，这样，就可以提取相应的属性，用于数据库管理(如表一所示)，极大地提高了数据管理的效率，把原来供电设计与绘图、设备管理、电缆管理有机整合，形成了供电信息系统，而不再是简单的供电系统图。
       表1 通过提取供电系统图中的属性整理得到的电器、电缆数据表示例