矿山电力保护装置数据处理与通信系统设计研究

2015-12-10黄晓婷

中国科技纵横 2015年14期

关键词：保护装置数据处理可靠性

黄晓婷

（中钢设备有限公司，北京 100080）

矿山电力保护装置数据处理与通信系统设计研究

黄晓婷

（中钢设备有限公司，北京 100080）

在矿山的电力设施构成中，其电力保护装置属于该设计机构的中枢控制设备，保证该保护装置运行功能的稳定性与可靠性，对于保证矿山电力的安全稳定供应以及生产的安全性具有重要的作用。因此，面对当前我国矿山生产蓬勃发展的发展现状，本文以矿山的电力保护装置为研究点，分别就其数据处理以及通信系统的设计进行全面研究，以期能够为其电力保护装置的发展提供建设性意见。

矿山电力保护装置数据处理通信系统设计研究

作为人口大国，煤炭资源是我国主要的一次性资源，尤其是我国原煤的产量，更是占据世界总产量的百分之三十五。虽然我国的煤矿产量较高，但是，每年我国因矿难而死亡的人数也占据了世界总量的百分之八十，由此可以看出，保证矿山安全生产的重要性。在矿山开采的过程中，其电力保护装置对于保证其开采安全具有重要的作用，因此，保证其数据处理的准确性以及通信系统日常工作的稳定性，不仅可以对提高矿山生产的效益具有重要的作用，还具有保证矿井下设备稳定安全工作具有直接的影响。

1　数据处理的设计方案

1.1硬件的总体设计方案

本文对系统硬件采用的设计方案主要是根据该装置中涉及到的各类型的保护原理与相应的算法进行分析的，该设计方案主要由四个部分构成。

第一，测控板部分。该部分硬件系统主要负责的是采集A、B、C三相的电流、电压、信号的频率以及零序的电压，通过对以上数据的采集，使对信号的A/D滤波、信号和变换三个方面的有效调理能够被实现。

第二，DSP板。该板作为一项专门用来进行数据处理的芯片，其主要负责的是测量控制通过该板采集来的数字量以预定的算法进行有效的判断，从而指导保护装置可以进行下一步保护动作。

第三，电源模块。在该模块中，最主要的因素就是电源的选择，但是，由于目前电源市场相关技术的发展已经十分的成熟，并且，生产出的电源产品的可靠性与兼容性也能够满足该装置的需要，唯一要注意的就是:要根据装置实际的用电情况进行直流和交流电的选择。

第四，人机界面。该界面主要是通过红外线遥控器与键盘进行控制的，其主要的工作就是对查看装置运行的参数、定值、修改的报告，并装置的故障及时的上传，保证其运行的稳定性。

1.2软件的设计方案

与上一点相同，装置的软件设计也需要按照其实际的运行功能进行模块的划分。对此，要想提高装饰软件程序的数据处理功能，不仅要对各个模块实际的工作任务进行有效的划分，还需要设置一个专门用来处理通信消息的邮箱，使各项命令都能够达到相应的指示效果。除此之外，还需要设置CAN现场总线的装置通信方式，通过引入嵌入式的实时操作系统，有效的减少CPU中央管理系统对于各项任务的日常管理，分化期管理的任务量，减少出错率，从而有效的提高系统的工作效率［1］。

2　通信系统刚干扰设计

2.1系统抗干扰的设计

矿物电力在保护装置的正常运行的过程中，对装置的可靠性要求非常高，可靠性具体表现在两个方面:一是在电力系统出现故障时，保护装置需要作出正确的相应反应，如果是保护范围内的故障则应及时动作，不应发生拒动的现象。二是如果保护装置处于正常的运行状态，那么将不应该发生错误的动作，具有了一定的抗干扰的能力，在软件上应该具备一定的容错能力。微机的保护装置有四个基本要素，分别是:选择性、灵敏性、快速性、可靠性［2］。对于微机保护的基本要求就是可靠性，在系统正常工作时，装置应对突发性的故障或者是不正常的运行及反应状态进行可靠操作，而不是发生拒动的现象，并且应该记录下故障发生时的相关信息。在现阶段，电力保护装置大都采取大规模的集成电路，使得元器件在数量上有着明显的减少。与此同时，集成保护的开发板元器件容量加大，使得损坏率得到了很好的控制。在软件中，通过软件自身的检测系统就可以看出大多数软件的损坏程度并可以自动生成补救措施进行维护。

2.2在电源开关等部分提高硬件抗干扰能力

硬件的合理性设计是保证装置具有保护作用的基础，在部分硬件上的合理设计，会直接影响系统的抗干扰效果。比如说在电源方面，选用小体积的可直贴装在电路板上的模块电源，可利用其内部的EMI滤波单元、低消耗、高效率、安全隔离、高可靠性等优秀特点，减少电网与电源间的相互干扰［3］。在开关输出量上，通过多种输入方式，引导外部端子的触电使内部装置触电进入输出状态，因为从装置外部经由端子到输入上的不能引入保护装置问题，同时运用光耦器件分离来预防触电的输入对内部回路的干扰。

2.3提高软件抗干扰能力

可以通过在软件上设计保护程序来对系统进行保护，避免由于干扰突破硬件保护程序第一道防线时，对装置产生影响影响，有效的消除干扰引起的错误，提由于装置自我保护能力。因此，可以采用以下两种方法进行保护:首先，进行参数采集设计。工作人员可以对每个不同的电力参数采集时刻十六次样本；然后并对采集到的参数进行仔细分析，舍弃在十六次采样中显示异常的数据；最后，将采集到的这十六次的样本参数平均值作为本周期当前的稳定信号值。通过这种样本采集与排除方法能够有效的消除本装置在信号采集过程中的干扰［4］。并且，利用参数估计的方法，来判定系统参数发生显著变化时，还需要为受到的干扰数值设定一个确定的范围区间，对于超过了这个区间的数值，则判定为受到了干扰。其次，看门狗的引入。通过引入看门狗，可以使装置在运行时受到干扰后，有效的降低程序跑飞现象。