一种煤矿掘进工作面长距离供电中继级调压系统及方法与流程

本发明属于煤矿井下调压，具体涉及一种煤矿掘进工作面长距离供电中继级调压系统及方法。

背景技术：

1、由于煤矿掘进工作面掘进巷道的长度不断增加，供电电缆长度不断延伸，负载端电压压降现象日益严重。

2、目前，煤矿井下掘进工作面供电电缆以接线盒模式随掘进巷道长度的增加而增加。一般的，煤矿井下供电电缆接线盒由进线管、锁紧螺母、出线管组成，无法解决供电电缆延长后导致的压降问题。

3、针对煤矿井下掘进工作面巷道距离延长导致的负载端电压压降严重的问题，现有解决方案有：1.增大供电电缆截面积，并联同型号供电电缆，但是该方案存在维护工作量大、工作强度高的缺点；2.增加静态无功补偿装置，但是该方案存在工程实现复杂、会引入新的无功/谐波干扰的缺点；3.移动移变提高供电首端电压，但是该方案存在移动移变时工作量大，耗时耗力的缺点。

技术实现思路

1、本发明为了解决现有技术中存在的上述至少一个技术问题，提供了一种煤矿掘进工作面长距离供电中继级调压系统及方法。

2、本发明采用如下的技术方案实现：一种煤矿掘进工作面长距离供电中继级调压系统，包括若干个可动态布置在智能调压装置与掘进成套装备之间的中继级调压装置，中继级调压装置包括控制器、模拟量扩展模块、调压驱动单元、三相调节器、电压电流变送器、电压电流检测模块、触摸屏和接触器；接触器包括旁路接触器、输入控制接触器和调压输出接触器；

3、三相调节器和调压输出接触器的常开触点s4串联形成调压输出支路，调压输出支路两端并联有旁路接触器的常开触点s3；三相交流电经输入保护短路器的常开触点s1、输入控制接触器的常开触点s2连接在并联电路的输入端，电压电流检测模块连接在并联电路的输出端，电压电流检测模块的输出端连接在模拟量控制模块的模拟量输入端端口；

4、模拟量控制模块集成在控制器上，三相调节器的输出端连接有电压电流变送器，电压电流变送器的输出端连接在模拟量控制模块的模拟量输入端端口；控制器的信号输入端设置有控制信号、限位信号和设置参数的输入端口，控制器的信号输出端连接有接触器控制模块和调压驱动单元，调压驱动单元的输出端与三相调节器的输入端连接；接触器控制模块用于控制对应的接触器的线圈的得失电；控制器与触摸屏相连接实现数据交互。

5、优选地，触摸屏能够实时显示中继级调压装置的输入端、输出端的三相电压、三相电流值和三相调节器的温度值，并具有用于设置中继级调压装置输出端的三相电压、三相电流值的触摸按键。

6、优选地，电压电流检测模块包括电压、电流检测传感器，电压电流检测模块通过rs485通讯协议与模拟量扩展模块连接。

7、优选地，输入三相调节器的为ac1140v交流电，三相调节器输出ac800-1350v连续可调交流电，控制器及其模拟量扩展模块根据控制信号、设置参数、限位信号以及电压电流变送器检测值完成调压过程，调压控制采用变频器驱动电动机。

8、本发明还提供了一种煤矿掘进工作面长距离供电中继级调压方法，包括以下步骤：

9、s101：将中继级调压装置系统初始化，进行模式选择，若选择模式1，则转步骤s102，若选择模式2，则转步骤s103；

10、s102：控制输入保护短路器的常开触点s1、输入控制接触器的常开触点s2、旁路接触器的常开触点s3闭合，调压输出接触器的常开触点s4断开，中继级调压装置直接输出ac1140v交流电；

11、s103：控制输入保护短路器的常开触点s1、输入控制接触器的常开触点s2、调压输出接触器的常开触点s4闭合，旁路接触器的常开触点s3断开；根据控制信号、设置参数、限位信号以及电压电流变送器检测值动态调节三相调节器的输出指定电压、电流；同时通过电压电流检测模块获取三相调节器的实际输出电压、电流；

12、s104：将三相调节器的实际输出电压、电流与输出指定电压、电流进行对比，判断是否过压、过流；若是，则系统进行报警，若否，则直接输出电压。

13、优选地，控制信号包括：调压系统启动信号、停止信号、复位信号、急停信号、升压信号以及降压信号6种；设置参数包括:中继级调压系统最终所需输出的电压值、调压驱动单元的工作温度值；

14、限位信号用于检测调压系统是否处于保护状态，为常闭节点，输出为1；当调压系统处于保护状态时，限位信号断开，输出为0，触发调压系统故障报警。

15、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

16、本发明采用中继级调压系统及方法，由控制器、调压驱动单元、三相调节器以及电压电流变送器、电压电流检测模块等组成，检测接线处电压并动态智能调节，满足负载侧端电压设定范围，保证掘进装备末端电压稳定在设定工作范围之内，安装、维护方便，调压效果明显。

17、采用2种模式，根据实际工况，既可以将输入电压直接传送至输出端，也可以将输入电压进行动态调压，解决掘进工作面长距离供电电缆压降问题。

技术特征：

1.一种煤矿掘进工作面长距离供电中继级调压系统，其特征在于：包括若干个可动态布置在智能调压装置与掘进成套装备之间的中继级调压装置，中继级调压装置包括控制器、模拟量扩展模块、调压驱动单元、三相调节器、电压电流变送器、电压电流检测模块、触摸屏和接触器；接触器包括旁路接触器、输入控制接触器和调压输出接触器；

2.根据权利要求1所述的一种煤矿掘进工作面长距离供电中继级调压系统，其特征在于：触摸屏能够实时显示中继级调压装置的输入端、输出端的三相电压、三相电流值和三相调节器的温度值，并具有用于设置中继级调压装置输出端的三相电压、三相电流值的触摸按键。

3.根据权利要求2所述的一种煤矿掘进工作面长距离供电中继级调压系统，其特征在于：电压电流检测模块包括电压、电流检测传感器，电压电流检测模块通过rs485通讯协议与模拟量扩展模块连接。

4.根据权利要求3所述的一种煤矿掘进工作面长距离供电中继级调压系统，其特征在于：输入三相调节器的为ac1140v交流电，三相调节器输出ac800-1350v连续可调交流电，控制器及其模拟量扩展模块根据控制信号、设置参数、限位信号以及电压电流变送器检测值完成调压过程，调压控制采用变频器驱动电动机。

5.一种煤矿掘进工作面长距离供电中继级调压方法，依托于如权利要求1所述的煤矿掘进工作面长距离供电中继级调压系统，其特征在于，包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的一种煤矿掘进工作面长距离供电中继级调压方法，其特征在于：控制信号包括：调压系统启动信号、停止信号、复位信号、急停信号、升压信号以及降压信号6种；设置参数包括:中继级调压系统最终所需输出的电压值、调压驱动单元的工作温度值；

技术总结
本发明属于煤矿井下调压技术领域，解决了煤矿井下掘进工作面巷道距离延长导致的负载端电压压降严重的问题。提供了一种煤矿掘进工作面长距离供电中继级调压系统及方法，模拟量控制模块集成在控制器上，三相调节器的输出端连接有电压电流变送器，电压电流变送器的输出端连接在模拟量控制模块上；控制器的信号输入端设置有控制信号、限位信号和设置参数的输入端口，控制器的信号输出端连接有接触器控制模块和调压驱动单元，调压驱动单元的输出端与三相调节器的输入端连接；接触器控制模块用于控制对应的接触器的线圈的得失电。本发明既可以将输入电压直接传送至输出端，也可以将输入电压进行动态调压，解决掘进工作面长距离供电电缆压降问题。

技术研发人员：布朋生,冯高辉,曹建文,程江涛,王俊秀,索艳春,张婷,李小燕,郭大武,贾曲,段景曦,董孟阳,赵宇阳,贺宇航,崔京港
受保护的技术使用者：中国煤炭科工集团太原研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/11