成果簡(jiǎn)介：

礦用電磁起動(dòng)器智能保護(hù)裝置以plc為核心控制器，該保護(hù)裝置運(yùn)用相敏保護(hù)方法，克服了傳統(tǒng)電流幅值保護(hù)方法將大電流電機(jī)啟動(dòng)誤判為短路故障的缺點(diǎn)，提高了短路故障保護(hù)的可靠性。運(yùn)用電流反時(shí)限特性過(guò)載保護(hù)方法，解決了干擾瞬時(shí)過(guò)載的誤判問(wèn)題。運(yùn)用附加直流與零序功率方向角相結(jié)合的漏電保護(hù)方法，實(shí)現(xiàn)了漏電的可靠保護(hù)。系統(tǒng)硬件采用兩級(jí)互感電路，方便保護(hù)裝置硬件的系列化設(shè)計(jì)，運(yùn)用hd2400l文本顯示器作為人機(jī)界面，并通過(guò)rs485總線與plc進(jìn)行通訊，實(shí)現(xiàn)了保護(hù)參數(shù)的靈活設(shè)置和運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)顯示。通過(guò)搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)測(cè)試分析，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：該智能保護(hù)裝置實(shí)現(xiàn)了電磁起動(dòng)器的短路、過(guò)載、斷相、三相不平衡、漏電、欠壓和過(guò)壓等故障的實(shí)時(shí)可靠保護(hù)。

成果內(nèi)容提要：

主要觀點(diǎn)：

目前，礦井仍比較廣泛使用傳統(tǒng)的電磁起動(dòng)器保護(hù)系統(tǒng)，其性能已經(jīng)不能滿(mǎn)足日益復(fù)雜的礦井供電系統(tǒng)的高可靠性、高安全性的要求，嚴(yán)重影響了礦井的安全生產(chǎn)。為了解決傳統(tǒng)礦用電磁起動(dòng)器保護(hù)系統(tǒng)主外圍硬件電路結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜、安裝調(diào)試相對(duì)困難、可靠性和動(dòng)作準(zhǔn)確性較低的問(wèn)題。研發(fā)一種以可編程控制器lm3108k作為核心控制器的礦用電磁起動(dòng)器智能保護(hù)裝置，不僅可以簡(jiǎn)化保護(hù)系統(tǒng)外圍電路設(shè)計(jì)，而且可以提高保護(hù)系統(tǒng)的可靠性，對(duì)降低電氣設(shè)備引起的瓦斯爆炸事故發(fā)生和提高礦用機(jī)電設(shè)備中電機(jī)的使用壽命具有重要意義。

智能保護(hù)系統(tǒng)通過(guò)兩級(jí)三相交流電壓互感器、三相交流電流互感器、零序電流互感器和零序電壓互感器等硬件對(duì)電磁起動(dòng)器供電線路的三相電流、三相電壓、零序電壓和零序電流等信號(hào)進(jìn)行變換。然后，運(yùn)用plc核心控制器lm3108k內(nèi)部的三相交流電壓、三相交流電流、零序電壓和零序電流等信號(hào)采集與處理模塊計(jì)算三相交流電壓有效值、三相交流電流有效值、功率因數(shù)和零序功率方向角等參數(shù)，從而根據(jù)以上計(jì)算參數(shù)對(duì)短路、過(guò)載、三相不平衡、漏電、欠壓和過(guò)壓等故障進(jìn)行判斷，并通過(guò)液晶顯示實(shí)時(shí)顯示參數(shù)和運(yùn)行狀態(tài)。系統(tǒng)可以通過(guò)按鍵和菜單進(jìn)行故障報(bào)警參數(shù)的設(shè)置，一旦檢測(cè)到以上故障，plc控制電磁起動(dòng)器進(jìn)行斷閘保護(hù)。

關(guān)鍵技術(shù)：

相敏短路保護(hù)技術(shù)、電流反延時(shí)過(guò)載保護(hù)技術(shù)、三相交流信號(hào)處理技術(shù)和漏電檢測(cè)技術(shù)等。

主要技術(shù)指標(biāo)：

（1）電流最大相對(duì)誤差為2%；

（2）電壓最大相對(duì)誤差為2%；

（3）功率因數(shù)最大相對(duì)誤差為2%；

（4）保護(hù)供電線路額定電壓380v/660v/1140v/3300v；

（5）保護(hù)系統(tǒng)額定電流最大為1000a。

系統(tǒng)先進(jìn)性及科學(xué)性：

本系統(tǒng)利用可編程控制器lm3108k為核心控制器，其可以直接對(duì)三相交流電壓、三相交流電流、零序電壓和零序電流等交流信號(hào)進(jìn)行直接采集，并且內(nèi)部具有交流電壓和交流電流有效值，零序功率方向角和功率因數(shù)等復(fù)雜參數(shù)計(jì)算模塊，從而簡(jiǎn)化了保護(hù)系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)和降低了軟件開(kāi)發(fā)難度。系統(tǒng)采用相敏保護(hù)方法進(jìn)行短路保護(hù)，克服了傳統(tǒng)電流幅值保護(hù)方法中大電流電機(jī)起動(dòng)誤判為短路故障的缺點(diǎn)，提高了短路故障保護(hù)的可靠性。系統(tǒng)采用電流反時(shí)限特性方法進(jìn)行過(guò)載保護(hù)，避免干擾瞬時(shí)過(guò)載的誤判斷保護(hù)。系統(tǒng)采用兩級(jí)互感電路，對(duì)于不同等級(jí)的電壓和電流的電磁起動(dòng)器，只需更換一級(jí)互感器，方便了保護(hù)裝置硬件的系列化設(shè)計(jì)，并且可以通過(guò)菜單靈活設(shè)置保護(hù)參數(shù)，使該保護(hù)裝置可以滿(mǎn)足不同的工況條件。

創(chuàng)新點(diǎn)：

（1）采用型號(hào)為lm3108k的plc作為核心控制器，利用其內(nèi)部自帶的三相交流電流、三相交流電壓、零序電壓和零序電流等算法模塊，可以較大地降低保護(hù)軟件開(kāi)發(fā)難度、開(kāi)發(fā)周期和提高系統(tǒng)的可靠性。

（2）系統(tǒng)對(duì)短路保護(hù)采用相敏保護(hù)方法，克服了傳統(tǒng)電流幅值保護(hù)方法中大電流電機(jī)起動(dòng)誤判為短路故障的缺點(diǎn)，提高了短路故障保護(hù)的可靠性。

（3）過(guò)載保護(hù)采用電流的反時(shí)限特性來(lái)實(shí)現(xiàn)，避免干擾瞬時(shí)過(guò)載的誤判斷保護(hù)。

（4）采用兩級(jí)互感電路，對(duì)于不同等級(jí)的電壓和電流的電磁起動(dòng)器，只需更換一級(jí)互感器，方便了保護(hù)裝置硬件的系列化設(shè)計(jì)，并且可以通過(guò)菜單靈活設(shè)置保護(hù)參數(shù)，使該保護(hù)裝置可以滿(mǎn)足不同的工況條件。

實(shí)踐意義：

當(dāng)前，我國(guó)仍是一個(gè)以煤炭為主要能源的國(guó)家，產(chǎn)煤量約占全世界總產(chǎn)量的三分之一。對(duì)于每一個(gè)礦井而言，電磁起動(dòng)器是必用的礦用機(jī)電設(shè)備的起?？刂崎_(kāi)關(guān)，其內(nèi)部的智能保護(hù)系統(tǒng)對(duì)礦用機(jī)電設(shè)備供電線路的短路、過(guò)載、漏電等故障進(jìn)行智能保護(hù)，可以有效地降低電氣設(shè)備引起的瓦斯爆炸事故發(fā)生和提高礦用機(jī)電設(shè)備中電機(jī)的使用壽命，對(duì)確保煤礦安全生產(chǎn)和提高煤礦經(jīng)濟(jì)效益具有重要意義，經(jīng)濟(jì)效益顯著，具有廣闊的市場(chǎng)前景。

社會(huì)反映（成果應(yīng)用或采納情況、書(shū)評(píng)情況、成果引用或轉(zhuǎn)載情況等須附相關(guān)材料復(fù)印件）：

已發(fā)表論文4篇（其中2篇被ei收錄，2篇發(fā)表于核心期刊）

已獲批實(shí)用新型專(zhuān)利2項(xiàng)

榮獲第十屆西安高新“挑戰(zhàn)杯”陜西省大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽二等獎(jiǎng)

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