煤矿井下低压电网选择性漏电保护系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及煤矿井下漏电保护系统，特别是涉及一种煤矿井下低压电网选择性漏电保护的系统。
【背景技术】
[0002]煤矿井下环境粉尘大，湿度高，并含有多种易燃易爆气体。漏电约占井下供电系统总故障的70%左右，不但引起人身触电，而且可能导致瓦斯、煤尘爆炸，甚至会提前引爆电气雷管，装设漏电保护装置对矿井安全生产极为重要。
[0003]目前我国井下电网广泛使用的漏电保护装置原理单一，存在着动作无选择性，或易误动作，有的需要足够的零序电流才能使保护动作等许多缺陷。
[0004]目前我国井下低压电网的漏电保护广泛采用根据附加直流电源原理构成的非选择性检漏装置。
[0005]漏电保护检测方法有很多种，零序电流比较法、附加直流源法、零序功率方向法、首半波法、小波分析法、注入信号寻迹法、注入变频信号法和基于模式识别的选线方法等。目前我国井下漏电保护装置大多原理单一，存在着一些缺陷，例如附加直流源检测时动作无选择性；零序电压大小检测时动作电阻值不稳定，单相漏电时动作无选择性；零序电流大小检测时动作电阻值不稳定，支路较少时易误动作。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供煤矿井下低压电网选择性漏电保护系统，本漏电保护系统供电线路通过检测零序电流信号来实现有选择性的关断发生漏电的线路，而不切断整个的供电网络，性能可靠、方便有效、安全稳定且性价比高，实现了供电的最优化。
[0007]本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
煤矿井下低压电网选择性漏电保护系统，所述系统包括择性漏电保护附加直流源法漏电检测系统、零序功率方向型漏电检测系统及选择性漏电保护系统；其附加直流源法漏电检测系统在三相电网与大地之间附加一个独立的直流电源，采样电阻Rl后级加入了多重反馈有源低通滤波器，其截止频率为6Hz ;经过滤波后的漏电信号，通过HCRN200为核心的线性光耦器将被测电路与测试电路电气隔离；零序功率方向型漏电检测系统通过零序电压和零序电流的相位信息判断漏电故障支路；通过三相电抗器上的人为中性点上端接电阻获得零序电压，通过无源、有源滤波衰减，再经移相、整形、光耦隔离与零序电流信号相与，最后送入微处理器的脉宽测量单元；通过三相线上套入零序电流互感器获得的电压信号获取零序电流；该信号经放大、滤波后分为两路，一路通过方波整形、光耦隔离与零序电压信号相与后送入脉宽测量单元；另一路通过整流，线性光耦隔离送入微处理器的A/D采样单元；选择性漏电保护系统选择C8051F040系列单片机，片内集成了一个CAN2.0B控制器，为外部晶体振荡方式，晶振频率为22MHz ;设有人机交互功能通过按键和液晶显不屏、存储芯片、实时时钟芯片；按键分别有合闸、分闸、移位加、移位减、确定和菜单六个键，包括反相保护，光耦隔离，脉冲整形三部分电路；液晶显示屏选用ST7920控制器系列中文图形液晶屏，分辨率为128*64点阵，内置8192个中文汉字、128个字符，与CPU直接接口。
[0008]所述的煤矿井下低压电网选择性漏电保护系统，所述附加直流源法的动作电阻值和零序电流的动作电阻值根据井下现场情况标定。
[0009]所述的煤矿井下低压电网选择性漏电保护系统，所述零序电流互感器在不同负载下输入测电流和输出测感应电压得出当负载为1.98kD时，线性度最好。
[0010]所述的煤矿井下低压电网选择性漏电保护系统，所述存储芯片选择高速8 M bit串行 M25P80。
[0011]所述的煤矿井下低压电网选择性漏电保护系统，所述实时时钟芯片选择低功耗串行计时器M41T0。
[0012]本发明的优点与效果是:
1.本发明改进了一种基于零序电流方向的矿井低压电网漏电保护方法，提出一种基于附加直流源漏电检测与零序功率方向型漏电检测相结合的新型选择性漏电保护检测，实现有选择性的关断漏电线路，不用切断整个供电网络，实现供电的最优化。
[0013]2.本发明电网总开关支路附加直流源法，分开关支路基于零序功率方向法，实现煤矿井下电网选择性漏电保护检测，当电网某一支路发生漏电故障时，能够有选择性发出故障信号或切断故障支路电源，保证非漏电故障支路继续工作，减小了故障停电范围，便于寻找漏电故障，缩短漏电停电时间，有利于提高生产效率和供电可靠性，达到选择性、速动性、灵敏性和可靠性基本要求。
[0014]3.电网的主支路选择附加直流源法，既可以判断对称性漏电，又可以判断非对称性漏电，并解决了由于现场情况不同而导致漏电保护装置无法动作的问题。
[0015]4.电网的分支路选择零序功率方向法，零序电流和零序电压的相位信息由系统判断，零序电流通过系统整流，微处理器只进行直流采样和脉宽测量，使得实现较为简洁，判断迅速。5.C8051RM0单片机的匹配选用，使井下选择性漏电保护得到了实现，当电网发生漏电故障时，能够有选择性的判断出故障支路，并发出故障信号或切断故障支路电源，它可以保证只切除漏电故障支路，减小了故障停电范围，便于寻找漏电故障，缩短漏电停电时间，提高供电的可靠性。
【附图说明】
[0016]图1为附加直流源法漏电检测构成框图；
图2为频率响应曲线图，即二阶低通滤波器频谱响应图；
图3为零序功率方向型漏电检测构成框图；
图4为零序电流互感器线性度测试曲线图；
图5为M41T0内部结构示意图。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图所示实施例对本发明进行详细说明。
实施例
[0018]本发明选择性漏电保护附加直流源法漏电检测系统框图如图1所示，在三相电网与大地之间附加一个独立的直流电源，由于三相电抗器的电阻非常小，采样电阻Rl上的直流电流大小可直接地反应了电网对地绝缘电阻的变化，有效地检测和利用该电流，就构成附加直流电源检测漏电保护。
[0019]电网实际运行中产生的许多杂波分量会影响检测的可靠性，在采样电阻Rl后级加入了多重反馈有源低通滤波器，通过Pspice仿真得到频率响应曲线如图2所示，其截止频率为6Hz，达到了通过直流滤除杂波的效果。
[0020]经过滤波后的漏电信号，通过HCRN200为核心的线性光耦器将被测电路与测试电路电气隔离，减少