關鍵字：饋電開關，漏電保護，智能保護器RPC2701，礦用電器，高可靠保護器
摘要：根據礦用隔爆型真空饋電開關的應用需求和電氣自動化控製技術的發展趨勢，本文介紹了基於智能保護器RPC2701的礦用隔爆型真空饋電開關的技術方案。現場的應用情況表明，智能保護器RPC2701能夠很好地滿足饋電開關對漏電保護快速性和穩定性的要求。
資料提供： 本文涉及方案已在用戶現場實施，技術方案先進 ，運行穩定 。歡迎聯係藍普鋒深入探討、交流。
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1 引言
為了保證煤礦井下安全供電，礦井供電係統普遍采用過流保護、loudianbaohuhejiedibaohudengduozhongbaohucuoshi，qizhongloudianbaohushifangzhirenshenchudiandezhongyaocuoshi。conganquandejiaodulaikaolv，wuluncaiyongnazhongjiedifangshi，gaoyadianwanghediyadianwangdoubixuanzhuangloudianbaohuzhuangzhi。loudianbaohudemudeshitongguoqieduandianyuanlaifangzhirenshenchudianweihaiheloudiandianliuyinfadedianqishigu。woguomeikuanganquanguichengguiding，kuangjingbiandiansuogaoyakuidianxianshangyingzhuangshexuanzexingdejianceloudianbaohuzhuangzhi，jingxiadiyakuidianxianshangyingzhuangshedaiyouloudianbisuodejianceloudianbaohuzhuangzhi。2 智能保護器RPC2701性能介紹
針zhen對dui煤mei礦kuang井jing下xia工gong作zuo環huan境jing惡e劣lie而er且qie電dian磁ci幹gan擾rao較jiao大da的de實shi際ji情qing況kuang，北bei京jing藍lan普pu鋒feng科ke技ji有you限xian公gong司si專zhuan門men為wei煤mei礦kuang井jing下xia低di壓ya電dian力li設she備bei研yan製zhi開kai發fa了le智zhi能neng保bao護hu器qiRPC2701。基於PLC技術的智能保護器RPC2701是集成繼電保護、綜合測控和數據通信等多種功能於一體的高可靠PLC保護器，安裝在電力設備的防爆櫃中，適用於380V、660V、1140V和3300V等各種電壓等級，滿足各種額定電流的饋電開關、啟動器、移動變壓器低壓頭、雙機雙速開關等礦用電力設備的需要。智能保護器RPC2701的控製和保護信號可以直接采樣進入保護器，具有保護精度高、反應速度快和可靠性高的特點，能夠完成過壓、欠壓、過載、短路、漏電、超溫和三相不平衡等保護功能，能夠對電網絕緣電阻進行監測，具有模擬漏電和短路試驗功能，可以進行零序方向角、總有功功率和功率因數的計算，並且還可以進行組網通訊。智能保護器RPC2701的輸入和輸出通道包括8路DI、6路DO和1路電壓型AI，不需要通道擴展，就可以滿足饋電開關的保護功能，不僅成本低，而且穩定性高。智能保護器RPC2701的正麵外觀如圖1所示。
圖1 智能保護器RPC2701的外觀
智能保護器RPC2701可以直接采集三相電壓、三相電流、零序電壓、零序電流、係(xi)統(tong)電(dian)壓(ya)和(he)絕(jue)緣(yuan)電(dian)阻(zu)等(deng)信(xin)號(hao)。在(zai)使(shi)用(yong)時(shi)，不(bu)需(xu)要(yao)將(jiang)交(jiao)流(liu)信(xin)號(hao)轉(zhuan)換(huan)為(wei)直(zhi)流(liu)標(biao)準(zhun)信(xin)號(hao)進(jin)行(xing)采(cai)樣(yang)，而(er)是(shi)直(zhi)接(jie)對(dui)交(jiao)流(liu)信(xin)號(hao)進(jin)行(xing)交(jiao)流(liu)采(cai)樣(yang)，即(ji)直(zhi)接(jie)將(jiang)交(jiao)流(liu)信(xin)號(hao)送(song)入(ru)智(zhi)能(neng)保(bao)護(hu)器(qi)RPC2701的模擬量輸入通道，從而實現交流采樣。智能保護器RPC2701根據采集到的交流信號來控製斷路器的合閘與分閘。智能保護器RPC2701的內部采用DSPxinpian，loudianbaohudongzuoheduanlubaohudongzuotongguogongnengkuaijinxinglijishuchu，zaixinhaocaijiheguzhangfashengshi，dadasuoduanlezhixingbaohudongzuodeshijian，fenzhikaiguanbaohudedongzuoshijianxiaoyu30ms，總開關保護的動作時間小於200ms。係xi統tong還hai增zeng加jia了le根gen據ju電dian網wang分fen布bu電dian容rong的de大da小xiao和he電dian網wang電dian壓ya的de高gao低di來lai自zi動dong整zheng定ding選xuan擇ze性xing漏lou電dian的de保bao護hu特te性xing和he動dong作zuo參can數shu的de功gong能neng，提ti高gao了le保bao護hu係xi統tong的de智zhi能neng性xing。此ci外wai，在zai保bao護hu係xi統tong中zhong，還hai采cai用yong了le工gong業ye觸chu摸mo屏ping技ji術shu，建jian立li了le良liang好hao的de人ren機ji界jie麵mian，提ti高gao了le開kai關guan的de穩wen定ding性xing。在zai工gong業ye觸chu摸mo屏ping上shang，可ke以yi顯xian示shi開kai關guan的de合he閘zha與yu分fen閘zha、電網的絕緣狀態、動dong作zuo整zheng定ding值zhi和he開kai關guan工gong作zuo狀zhuang態tai。在zai故gu障zhang發fa生sheng時shi，可ke以yi及ji時shi記ji錄lu並bing跳tiao閘zha，並bing顯xian示shi故gu障zhang參can數shu和he故gu障zhang狀zhuang態tai，進jin而er實shi現xian人ren或huo設she備bei的de保bao護hu，大da大da提ti高gao了le判pan斷duan故gu障zhang和he排pai除chu故gu障zhang的de效xiao率lv。
漏電保護裝置是智能保護器RPC2701的核心部分，由硬件和軟件兩個部分組成。硬件主要包括各種監測與控製電路，即開關狀態檢測、三相電壓檢測、三相電流檢測、附加直流電源電壓檢測、回路絕緣電阻檢測、斷路器輸出控製功能等。此外，控製電路在軟件的配合下，還可以完成觸摸屏畫麵切換顯示實時信息、按鍵處理、故障記憶和查詢等功能。
weilejiejueloudianbaohuzhuangzhiduixiangyingdekuaisuxinghewendingxingyaoqiu，anzhaoyonghudexuyao，beijinglanpufengkejiyouxiangongsinenggouweiyonghutigongruanjianheyingjiandedingzhifuwu。zairuanjianfangmian，kaifanglezhinengbaohuqiRPC2701程序的源代碼，將漏電保護和短路保護等功能製作成庫文件，直接方便用戶使用。在硬件方麵，省去了信號的變送裝置，智能保護器RPC2701可以直接進行交流采樣，提高了采樣速度，實現了保護動作的快速性和穩定性。智能保護器RPC2701能夠在規定的時間內實現對信號的采集和處理，能夠滿足井下漏電保護裝置保護人身安全的要求，從而達到保護人身安全的目的。3 基於智能保護器RPC2701的礦用隔爆型真空饋電開關
在(zai)煤(mei)礦(kuang)井(jing)下(xia)三(san)相(xiang)中(zhong)性(xing)點(dian)不(bu)接(jie)地(di)的(de)供(gong)電(dian)係(xi)統(tong)中(zhong)，礦(kuang)用(yong)隔(ge)爆(bao)型(xing)真(zhen)空(kong)饋(kui)電(dian)開(kai)關(guan)可(ke)以(yi)作(zuo)為(wei)井(jing)下(xia)配(pei)電(dian)係(xi)統(tong)的(de)總(zong)開(kai)關(guan)或(huo)分(fen)支(zhi)開(kai)關(guan)來(lai)使(shi)用(yong)，也(ye)可(ke)以(yi)作(zuo)為(wei)大(da)容(rong)量(liang)電(dian)動(dong)機(ji)在(zai)不(bu)頻(pin)繁(fan)起(qi)動(dong)時(shi)的(de)控(kong)製(zhi)裝(zhuang)置(zhi)來(lai)使(shi)用(yong)。煤(mei)礦(kuang)井(jing)下(xia)三(san)相(xiang)交(jiao)流(liu)電(dian)的(de)工(gong)作(zuo)頻(pin)率(lv)為(wei)50Hz，額定電壓為660V或1140V，額定電流為50A至1000A。本文采用饋電開關專用智能保護器RPC2701作為礦用隔爆型真空饋電開關的保護器，滿足漏電保護裝置對快速性和穩定性的要求，可以完成礦井低壓電網的二級選擇性漏電保護、對稱短路保護、不對稱短路保護、斷相保護、過載保護和過電壓保護等功能。3.1 礦用隔爆型真空饋電開關的操作界麵
專用智能保護器RPC2701通過RS-232串行通訊口與觸摸屏HMI進行通訊，並預留RS-485串行通訊口與上一級通訊分站進行通訊。礦用隔爆型真空饋電開關的操作界麵如圖2所示。
圖2 礦用隔爆型真空饋電開關的操作界麵
3.2 礦用隔爆型真空饋電開關的電路設計
礦kuang用yong隔ge爆bao型xing真zhen空kong饋kui電dian開kai關guan的de漏lou電dian保bao護hu係xi統tong由you兩liang部bu分fen組zu成cheng，其qi中zhong一yi部bu分fen是shi基ji於yu附fu加jia直zhi流liu檢jian測ce的de總zong漏lou電dian保bao護hu係xi統tong，另ling外wai一yi部bu分fen是shi基ji於yu零ling序xu電dian流liu方fang向xiang判pan斷duan的de分fen支zhi漏lou電dian保bao護hu係xi統tong。該gai漏lou電dian保bao護hu係xi統tong既ji可ke以yi完wan成cheng井jing下xia低di壓ya電dian網wang單dan相xiang漏lou電dian時shi橫heng向xiang選xuan擇ze性xing和he縱zong向xiang選xuan擇ze性xing功gong能neng，又you能neng夠gou保bao證zheng電dian網wang對dui稱cheng漏lou電dian時shi保bao護hu動dong作zuo的de穩wen定ding性xing，使shi饋kui電dian開kai關guan既ji可ke靠kao又you安an全quan。礦kuang用yong隔ge爆bao型xing真zhen空kong饋kui電dian開kai關guan的de電dian氣qi原yuan理li圖tu如ru圖tu3所示。3.2.1 基於附加直流檢測的總漏電保護係統
附加直流電源檢測式漏電保護原理示意圖如圖3所示，主要由三相電抗器及同步變壓器T3、零序電抗器及零序變壓器T2、電阻電容組成的濾波回路、直流電源組成。通過模塊RL通道附加的直流電源檢測電網對地絕緣電阻的變化。當直流電壓一定時，檢測的電阻值變化。當絕緣電阻下降到表1規定的動作值時，PLC程(cheng)序(xu)調(tiao)用(yong)中(zhong)斷(duan)進(jin)行(xing)立(li)即(ji)輸(shu)出(chu)，使(shi)繼(ji)電(dian)器(qi)動(dong)作(zuo)，其(qi)常(chang)開(kai)觸(chu)點(dian)接(jie)通(tong)饋(kui)電(dian)開(kai)關(guan)的(de)分(fen)勵(li)脫(tuo)扣(kou)線(xian)圈(quan)，使(shi)開(kai)關(guan)跳(tiao)閘(zha)，實(shi)現(xian)漏(lou)電(dian)保(bao)護(hu)，並(bing)通(tong)過(guo)液(ye)晶(jing)顯(xian)示(shi)屏(ping)將(jiang)對(dui)地(di)電(dian)阻(zu)值(zhi)直(zhi)觀(guan)地(di)顯(xian)示(shi)出(chu)來(lai)。附(fu)加(jia)直(zhi)流(liu)電(dian)源(yuan)檢(jian)測(ce)式(shi)漏(lou)電(dian)保(bao)護(hu)係(xi)統(tong)具(ju)有(you)保(bao)護(hu)全(quan)麵(mian)和(he)動(dong)作(zuo)無(wu)死(si)區(qu)等(deng)優(you)點(dian)，但(dan)也(ye)具(ju)有(you)動(dong)作(zuo)無(wu)選(xuan)擇(ze)性(xing)和(he)動(dong)作(zuo)時(shi)間(jian)長(chang)等(deng)缺(que)點(dian)。對(dui)於(yu)1140V等級，1K的漏電動作時間不大於30ms。表1 動作電阻值
電壓等級
380V
660V
1140V
動作阻值
3.5kΩ
11kΩ
20kΩ
圖3 礦用隔爆型真空饋電開關的電氣原理圖
3.2.2 零序功率方向式選擇性漏電保護
礦用低壓防爆饋電開關的選擇性漏電保護是指當礦井低壓電網某條支路的某一相發生人身觸電、或單相對地放電、或huo單dan相xiang對dui地di泄xie漏lou電dian流liu時shi，能neng及ji時shi檢jian測ce出chu漏lou電dian故gu障zhang並bing作zuo用yong於yu跳tiao閘zha，有you選xuan擇ze性xing地di隻zhi切qie斷duan故gu障zhang線xian路lu，保bao證zheng非fei故gu障zhang線xian路lu安an全quan運yun行xing的de保bao護hu設she施shi。當dang電dian網wang非fei對dui稱cheng性xing漏lou電dian時shi，由you取qu樣yang電dian路lu分fen別bie從cong電dian網wang中zhong取qu出chu零ling序xu電dian壓yaU0和各支路的零序電流I0信號，如圖3所suo示shi，經jing放fang大da整zheng形xing後hou，由you相xiang位wei比bi較jiao電dian路lu來lai判pan斷duan故gu障zhang支zhi路lu，再zai判pan斷duan是shi否fou達da到dao門men檻kan值zhi，最zui後hou啟qi動dong執zhi行xing電dian路lu，切qie斷duan故gu障zhang支zhi路lu的de電dian源yuan，實shi現xian有you選xuan擇ze性xing的de漏lou電dian保bao護hu。零ling序xu功gong率lv方fang向xiang式shi選xuan擇ze性xing漏lou電dian保bao護hu具ju有you很hen強qiang的de橫heng向xiang選xuan擇ze性xing，即ji有you選xuan擇ze性xing地di進jin行xing漏lou電dian保bao護hu，不bu會hui像xiang檢jian漏lou繼ji電dian器qi那na樣yang，一yi旦dan電dian網wang某mou處chu發fa生sheng漏lou電dian就jiu引yin起qi整zheng個ge電dian網wang總zong停ting電dian、采(cai)區(qu)全(quan)停(ting)產(chan)。但(dan)也(ye)有(you)缺(que)點(dian)或(huo)局(ju)限(xian)性(xing)，它(ta)對(dui)三(san)相(xiang)同(tong)時(shi)漏(lou)電(dian)是(shi)無(wu)法(fa)檢(jian)測(ce)與(yu)保(bao)護(hu)的(de)，不(bu)能(neng)對(dui)三(san)相(xiang)對(dui)稱(cheng)性(xing)漏(lou)電(dian)故(gu)障(zhang)進(jin)行(xing)保(bao)護(hu)。零(ling)序(xu)功(gong)率(lv)方(fang)向(xiang)式(shi)選(xuan)擇(ze)性(xing)漏(lou)電(dian)保(bao)護(hu)的(de)缺(que)點(dian)是(shi)原(yuan)理(li)性(xing)和(he)先(xian)天(tian)性(xing)的(de)，選(xuan)擇(ze)性(xing)漏(lou)電(dian)保(bao)護(hu)設(she)備(bei)本(ben)身(shen)無(wu)法(fa)克(ke)服(fu)。所(suo)以(yi)低(di)壓(ya)饋(kui)電(dian)開(kai)關(guan)的(de)選(xuan)擇(ze)性(xing)漏(lou)電(dian)保(bao)護(hu)都(dou)必(bi)須(xu)與(yu)附(fu)加(jia)直(zhi)流(liu)電(dian)源(yuan)檢(jian)測(ce)式(shi)漏(lou)電(dian)保(bao)護(hu)配(pei)合(he)使(shi)用(yong)。目(mu)前(qian)，煤(mei)礦(kuang)井(jing)下(xia)支(zhi)路(lu)開(kai)關(guan)所(suo)使(shi)用(yong)的(de)智(zhi)能(neng)型(xing)饋(kui)電(dian)開(kai)關(guan)，例(li)如(ru)KBZ12-400，就是利用了零序功率方向式漏電保護原理。
圖4所示為1台總開關和4taifenkaiguandepeizhi。zongkaiguanloudianbaohucaiyongfujiazhiliudianyuanjianceshiloudianbaohuyuanli，shifenkaiguankeyishixianxuanzexingloudianbaohu，erzongkaiguanyoukeyizuoweifenkaiguandehoubeibaohu。ruguomoutaifenkaiguanduididianzuzhidiyuloudiandongzuozhishi，zegaitaifenkaiguanshunshitiaozhadongzuo，erqitafenkaiguanhezongkaiguanrengrannenggouzhengchanggongzuo。
圖4 總開關和分開關的配置
4 結語
基於智能保護器RPC2701的(de)礦(kuang)用(yong)隔(ge)爆(bao)型(xing)真(zhen)空(kong)饋(kui)電(dian)開(kai)關(guan)在(zai)現(xian)場(chang)使(shi)用(yong)至(zhi)今(jin)，達(da)到(dao)了(le)漏(lou)電(dian)保(bao)護(hu)的(de)快(kuai)速(su)性(xing)和(he)穩(wen)定(ding)性(xing)的(de)要(yao)求(qiu)，沒(mei)有(you)出(chu)現(xian)係(xi)統(tong)死(si)機(ji)或(huo)斷(duan)路(lu)器(qi)誤(wu)動(dong)作(zuo)等(deng)故(gu)障(zhang)，得(de)到(dao)了(le)用(yong)戶(hu)的(de)好(hao)評(ping)。智(zhi)能(neng)保(bao)護(hu)器(qi)RPC2701完成了饋電開關的過載保護、短路保護、漏電閉鎖、漏電保護、選擇性漏電保護、欠壓保護、過壓保護、三相不平衡保護、瓦斯閉鎖、風電閉鎖、功率計量、通訊組網等多種功能。在故障發生時，能夠及時記錄故障狀態並切斷電源，保護了人或設備的安全。
參考文獻
