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基于PLC在矿用隔爆型馈电开关控制系统中的应用

来源:仪表网

2013/5/29 14:57:40 2655
  一、系统概述
  
  矿用隔爆型真空馈电开关(以下简称馈电开关)主要用于煤矿井下,在交流50Hz、电压至1140V,额定电流分别为400A、500A、630A、800A的线路中,作为供电系统的总开关、分支开关,或作为矿用隔爆型移动变电站用馈电开关(打开后盖板与移动变电站对接),也可作为大容量电动机不频繁起动之用。具有过载、短路、欠压、漏电保护(选择性漏电保护)及漏电闭锁等功能。产品可应用在矿用隔爆型真空馈电开关等煤矿安全用电监测系统中。
  
  二、系统配置与功能实现
  
  1、KBZ630Z控制系统硬件配置
  
  显示屏:防护等级达到IP65的4行汉字文本显示屏一块,
  
  可编程控制器:UN200系列CPU224QUN214-1AF23-0XB0一块
  
  扩展模块:三相交流电及漏电监测模块UN231-0BH22-0XA0一块
  
  (注:KBZ800Z型需要两块三相交流电及漏电监测模块)
  
  2、系统架构
  
  该系统由一套UniMATPLC+文本屏构成的控制系统和真空断路器构成的执行系统构成。如图所示。其中CPU进行一些逻辑控制,矿用模块主要是采集AC电压、电流和漏电电阻等信号,从而实现系统监测监控并完成漏电闭锁、过载、短路、断相、欠压和过压等保护功能,具有智能化程度高、性能稳定、动作可靠等优点。
  
  3、系统难点
  
  系统主要是要保证漏电保护动作时间小于50ms和短路保护动作的时间小于100ms,所以要保证CPU的采集处理运行速度很快,UniMATPLC采用高频微处理器,指令处理速度比普通PLC提升3-10倍,采用UniMATUN200PLC的采集与控制周期时间是12ms,加上外围的设备时间30ms,共42ms,达到了设备的标准要求。
  
  4、监控功能设计
  
  采用文本显示屏,配合UniMATUN200系列小型PLC,实现对馈电开关的工作状态、参数和故障类型显示和记忆,并可对具体参数进行修改调整,友好的用户界面,具有良好的人机对话功能,可大大提高判断故障和排除故障的效率。
  
  所有模拟信号全部处理为数字信号,具有抗*力强、接线简洁、信息量大、控制可靠准确等特点。
  
  具有完备的自检、自诊断和故障模拟实验功能,可方便地检查保护和控制系统正常与否。
  
  5、系统功能实现
  
  该馈电开关充分考虑煤矿井下的工作环境,集机械制造、自动化、测控技术与仪器仪表、计算机应用科学技术等学科于一身,其主要技术指标如下:
  
  电压等级:1140V/660V;频率:50HZ;
  
  总额定电流:800A、1200A,单台工作电流可达到400A;
  
  漏电闭锁保护:附加直流检测,1140V-40K欧、660V-22K欧;
  
  漏电保护动作:1140V-20K欧、660V-11K欧;
  
  短路保护:为额定电流的3-10倍;
  
  过压和欠压保护:0.75Ue
  
  超温保护和超限保护;
  
  开关设备有漏电试验和过流试验按钮,可随时检测馈电开关保护功能;
  
  目前国内大多数馈电开关采用西门子+变送器+漏电保护器控制的方案,尽管该方案能达到系统要求,但是在控制功能上有很大局限性。采用此方案替代上述方案后可以对整个馈电开关的工艺参数如电流、电压等参数进行在线检测。降低了客户的成本,保证了工艺条件的稳定、提高了产品的响应速度。采用文本显示屏,利用显示屏反应出来的报警信息,工作人员很容易排除故障。提高了生产效率。
  
  6、系统亮点
  
  该系统所采用的三相交流电及漏电监测模块UN231-0BH22-0XA0是一大亮点,该模块通过交流互感器能够实现对交流电信息的采集,配合CPU的运算和控制,可以实现过压、欠压、过载、短路、漏电、三相不平衡保护等功能;能够对电网绝缘电阻进行监测;具有零序电压和零序电流采集功能。该产品是UN200PLC的一个扩展模块,具体见下图和接线图:
  
  该模块技术指标如下表示:
  
  该模块还可以应用于多种电源监测控制类产品上去,比如各种电气控制的配电系统监测,小型变电站的监测系统以及其他组合开关等。
  
  三、使用效果分析
  
  本控制系统在馈电开关系统中实现了预期目的,根据馈电开关系统在实用中的重要程度选择深圳亿维自动化的UN200系列PLC和三相交流电及漏电监测模块,提高了系统稳定性,达到了系统的响应要求,简化了配线施工,降低了维护难度,由于该系列PLC和西门子S7-200PLC完全兼容,降低了工程师的开发难度,又在一定程度上节省了系统成本。该系统在投入运行后状态良好,还应用于多条自动化控制系统的电源屏监控,有较好的行业应用前景。
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