煤矿变电所高压配电装置技术改造

2019-11-29颜晶晶

商品与质量 2019年18期

关键词：配电装置分闸温度传感器

颜晶晶

淄博王庄煤矿有限公司山东淄博 255400

1 方案设计

1.1 方案内容

1.1.1 断路器在线监测

根据国内外多年的研究经验，断路器在线监测的内容有：①合、分闸线圈回路；②合、分闸线圈电流；③合、分闸时间；④合、分闸状态；⑤合闸弹簧状态。它旨在不影响设备正常运行的情况下，通过各种方法对断路器的机构、电路等进行监测和评估，实时了解设备的运行状态，捕捉异常征兆，并对故障部位、故障发生频次及发展趋势做出分析判断。

1.1.2 温度在线监测

现有井下配电装置主线路为高压带电体，没有温度在线监测功能。本项目研究无线温度传感器的工作原理和实现方法，以及温度异常保护方法。使无线温度传感器测温点与高压带电被测点直接接触，准确报告运行中高压带电体手车触臂易发热部位温度，超过阀值预警[1]。

1.1.3 手车远程控制

主要对断路器手车进出机构和伺服电机控制保护原理进行研究。原有手车通过人工操作，从观察窗观察手车是否插入到位。自动控制原理是通过电机控制模块控制伺服电机的正反转，推动机构使手车进出，同时克服手车插入或退出瞬间强大阻力；另外如不具备电动条件时，如何确保手动仍然有效。

1.2 技术实现方案

系统采用集散型分布控制处理结构。主控模块、电机监控模块、温度检测模块通过RS485组成有机的系统。每个模块均有自诊断功能并通过局域网实现互诊断功能。

控制系统由主控制器、电机控制器和温度接收器组成。主控制器核心采用电机数字化控制专用数字信号处理器（DSP），通过RS485组成全分布控制处理的系统，并实现互诊断功能。主控制器接受按钮合分闸、手车进出、参数查询等操作指令，采集三相电压、两相电流、线路绝缘/回路电阻、断路器合闸线圈电流、分闸线圈电流、零序电压和零序电流等信号，同时可通过RS485或以太网通讯口组成网络，接收上位机合分闸、手车进出等控制命令。主控制器处理后的数据和故障信息送入显示器，供用户查询[2]。

1.2.1 断路器在线监测

主控制器采样断路器合闸和分闸线圈电流，经过信号隔离传感器相应输出0-1V差分信号，经过仪表放大器和电压跟随输出给单片机，单片机经过AD采样模块，每周期采样128点并经过离散FFT计算，算出基波幅值和相位，进而计算有效值和谐波分量。主控制器同时监测断路器辅助触点，发出合分闸指令后，计算断路器的合分闸时间、合分闸线圈电流、电压，超过设定阀值，发出跳闸指令，同时将故障信号和数据发送给显示屏，用作显示和报警。

1.2.2 温度在线监测

采用无线温度传感器和无线接收器组成温度在线监测系统，利用zigbee技术传递温度信息，实现了采集器和被采集对象高压导电体等电位，安全可靠。在隔离插头与断路器输入输出端的连接处安装无线温度传感器。无线温度传感器是由温度传感器、信号调制放大、逻辑控制电路、无线调制接口等组成，内部电路由可拆卸电池供电，可持续供电半年以上。传感器将采集到的温度信号通过无线网络发送到温度接收器，温度接收器将温度值通过通信传输至电机控制器，主控制器分析判断温度绝对值和单位时间内温升变化，发出预警信息。系统通过人机界面将测温点、接点温度运行参数、预告警信息、历史参数等通过文字、曲线等形式直观显示，提最直接可靠的数据，消除隐患，最大限度的减少事故[3]。

1.2.3 手车远程控制

在手车原有手动操作机构基础上，增加伺服电机（含减速机）、电磁离合器及电机控制器，使手车具有电动、远程控制功能。电机控制器采样伺服电机电流、手车位置状态，接收到主控制器手车推进指令，判断手车未在合闸位则进行推进控制，离合器控制点闭合使其连接，伺服电机正转控制点闭合，电机得电带动手车徐徐推进，到达位置后控制器电机和离合器控制点自动断开。因手车隔离插销与插座之间摩擦阻力较大，电机易发生过载、堵转故障，控制器通过电机电流监测发现过载、堵转后，自动转换为点动模式，直到移动到位。断路器在合闸状态下，主控制器即使接收到上位机或本地手车移动指令，也不会向电机控制器发出控制指令。

1.3 应用效果

本项目研制的新型高压配电装置在某煤矿进行工业性试行，装置能监测断路器控制回路、主要监测点温度数据显示及保护，达到了项目预期目标。手车电动控制机构，首次应用于国内煤矿井下高压配电装置，同时具备断路器合分闸、故障复位、参数整定的远控功能，为井下变电所无人化值守做出积极的探索，填补国内同类产品技术空白。

2 高压配电改造原理

2.1 速断保护原理

速断保护是为了防止保护装置在较大电流靠近线路端口附近时保护动作延时，而使用通过提高整定值来限制保护装置动作范围的方法，避免保护时限过长。但是速断保护的动作是按照电流短路时的最大运行方式设置的，因此保护的线路较短，而且受到系统运行方式的影响，无法保护整体线路。对速断保护进行技术改造能够防止配电变压器产生过大电流，造成速断保护的动作失误。