礦山電力保護(hù)裝置數(shù)據(jù)處理與通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究

黃曉婷

（中鋼設(shè)備有限公司，北京 100080）

礦山電力保護(hù)裝置數(shù)據(jù)處理與通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究

黃曉婷

（中鋼設(shè)備有限公司，北京 100080）

在礦山的電力設(shè)施構(gòu)成中，其電力保護(hù)裝置屬于該設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)的中樞控制設(shè)備，保證該保護(hù)裝置運(yùn)行功能的穩(wěn)定性與可靠性，對(duì)于保證礦山電力的安全穩(wěn)定供應(yīng)以及生產(chǎn)的安全性具有重要的作用。因此，面對(duì)當(dāng)前我國(guó)礦山生產(chǎn)蓬勃發(fā)展的發(fā)展現(xiàn)狀，本文以礦山的電力保護(hù)裝置為研究點(diǎn)，分別就其數(shù)據(jù)處理以及通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行全面研究，以期能夠?yàn)槠潆娏ΡＷo(hù)裝置的發(fā)展提供建設(shè)性意見(jiàn)。

礦山電力保護(hù)裝置 數(shù)據(jù)處理 通信系統(tǒng) 設(shè)計(jì)研究

作為人口大國(guó)，煤炭資源是我國(guó)主要的一次性資源，尤其是我國(guó)原煤的產(chǎn)量，更是占據(jù)世界總產(chǎn)量的百分之三十五。雖然我國(guó)的煤礦產(chǎn)量較高，但是，每年我國(guó)因礦難而死亡的人數(shù)也占據(jù)了世界總量的百分之八十，由此可以看出，保證礦山安全生產(chǎn)的重要性。在礦山開(kāi)采的過(guò)程中，其電力保護(hù)裝置對(duì)于保證其開(kāi)采安全具有重要的作用，因此，保證其數(shù)據(jù)處理的準(zhǔn)確性以及通信系統(tǒng)日常工作的穩(wěn)定性，不僅可以對(duì)提高礦山生產(chǎn)的效益具有重要的作用，還具有保證礦井下設(shè)備穩(wěn)定安全工作具有直接的影響。

1　數(shù)據(jù)處理的設(shè)計(jì)方案

1.1硬件的總體設(shè)計(jì)方案

本文對(duì)系統(tǒng)硬件采用的設(shè)計(jì)方案主要是根據(jù)該裝置中涉及到的各類型的保護(hù)原理與相應(yīng)的算法進(jìn)行分析的，該設(shè)計(jì)方案主要由四個(gè)部分構(gòu)成。

第一，測(cè)控板部分。該部分硬件系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)的是采集A、B、C三相的電流、電壓、信號(hào)的頻率以及零序的電壓，通過(guò)對(duì)以上數(shù)據(jù)的采集，使對(duì)信號(hào)的A/D濾波、信號(hào)和變換三個(gè)方面的有效調(diào)理能夠被實(shí)現(xiàn)。

第二，DSP板。該板作為一項(xiàng)專門(mén)用來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的芯片，其主要負(fù)責(zé)的是測(cè)量控制通過(guò)該板采集來(lái)的數(shù)字量以預(yù)定的算法進(jìn)行有效的判斷，從而指導(dǎo)保護(hù)裝置可以進(jìn)行下一步保護(hù)動(dòng)作。

第三，電源模塊。在該模塊中，最主要的因素就是電源的選擇，但是，由于目前電源市場(chǎng)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)十分的成熟，并且，生產(chǎn)出的電源產(chǎn)品的可靠性與兼容性也能夠滿足該裝置的需要，唯一要注意的就是:要根據(jù)裝置實(shí)際的用電情況進(jìn)行直流和交流電的選擇。

第四，人機(jī)界面。該界面主要是通過(guò)紅外線遙控器與鍵盤(pán)進(jìn)行控制的，其主要的工作就是對(duì)查看裝置運(yùn)行的參數(shù)、定值、修改的報(bào)告，并裝置的故障及時(shí)的上傳，保證其運(yùn)行的穩(wěn)定性。

1.2軟件的設(shè)計(jì)方案

與上一點(diǎn)相同，裝置的軟件設(shè)計(jì)也需要按照其實(shí)際的運(yùn)行功能進(jìn)行模塊的劃分。對(duì)此，要想提高裝飾軟件程序的數(shù)據(jù)處理功能，不僅要對(duì)各個(gè)模塊實(shí)際的工作任務(wù)進(jìn)行有效的劃分，還需要設(shè)置一個(gè)專門(mén)用來(lái)處理通信消息的郵箱，使各項(xiàng)命令都能夠達(dá)到相應(yīng)的指示效果。除此之外，還需要設(shè)置CAN現(xiàn)場(chǎng)總線的裝置通信方式，通過(guò)引入嵌入式的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，有效的減少CPU中央管理系統(tǒng)對(duì)于各項(xiàng)任務(wù)的日常管理，分化期管理的任務(wù)量，減少出錯(cuò)率，從而有效的提高系統(tǒng)的工作效率［1］。

2　通信系統(tǒng)剛干擾設(shè)計(jì)

2.1系統(tǒng)抗干擾的設(shè)計(jì)

礦物電力在保護(hù)裝置的正常運(yùn)行的過(guò)程中，對(duì)裝置的可靠性要求非常高，可靠性具體表現(xiàn)在兩個(gè)方面:一是在電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，保護(hù)裝置需要作出正確的相應(yīng)反應(yīng)，如果是保護(hù)范圍內(nèi)的故障則應(yīng)及時(shí)動(dòng)作，不應(yīng)發(fā)生拒動(dòng)的現(xiàn)象。二是如果保護(hù)裝置處于正常的運(yùn)行狀態(tài)，那么將不應(yīng)該發(fā)生錯(cuò)誤的動(dòng)作，具有了一定的抗干擾的能力，在軟件上應(yīng)該具備一定的容錯(cuò)能力。微機(jī)的保護(hù)裝置有四個(gè)基本要素，分別是:選擇性、靈敏性、快速性、可靠性［2］。對(duì)于微機(jī)保護(hù)的基本要求就是可靠性，在系統(tǒng)正常工作時(shí)，裝置應(yīng)對(duì)突發(fā)性的故障或者是不正常的運(yùn)行及反應(yīng)狀態(tài)進(jìn)行可靠操作，而不是發(fā)生拒動(dòng)的現(xiàn)象，并且應(yīng)該記錄下故障發(fā)生時(shí)的相關(guān)信息。在現(xiàn)階段，電力保護(hù)裝置大都采取大規(guī)模的集成電路，使得元器件在數(shù)量上有著明顯的減少。與此同時(shí)，集成保護(hù)的開(kāi)發(fā)板元器件容量加大，使得損壞率得到了很好的控制。在軟件中，通過(guò)軟件自身的檢測(cè)系統(tǒng)就可以看出大多數(shù)軟件的損壞程度并可以自動(dòng)生成補(bǔ)救措施進(jìn)行維護(hù)。

2.2在電源開(kāi)關(guān)等部分提高硬件抗干擾能力

硬件的合理性設(shè)計(jì)是保證裝置具有保護(hù)作用的基礎(chǔ)，在部分硬件上的合理設(shè)計(jì)，會(huì)直接影響系統(tǒng)的抗干擾效果。比如說(shuō)在電源方面，選用小體積的可直貼裝在電路板上的模塊電源，可利用其內(nèi)部的EMI濾波單元、低消耗、高效率、安全隔離、高可靠性等優(yōu)秀特點(diǎn)，減少電網(wǎng)與電源間的相互干擾［3］。在開(kāi)關(guān)輸出量上，通過(guò)多種輸入方式，引導(dǎo)外部端子的觸電使內(nèi)部裝置觸電進(jìn)入輸出狀態(tài)，因?yàn)閺难b置外部經(jīng)由端子到輸入上的不能引入保護(hù)裝置問(wèn)題，同時(shí)運(yùn)用光耦器件分離來(lái)預(yù)防觸電的輸入對(duì)內(nèi)部回路的干擾。

2.3提高軟件抗干擾能力

可以通過(guò)在軟件上設(shè)計(jì)保護(hù)程序來(lái)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)，避免由于干擾突破硬件保護(hù)程序第一道防線時(shí)，對(duì)裝置產(chǎn)生影響影響，有效的消除干擾引起的錯(cuò)誤，提由于裝置自我保護(hù)能力。因此，可以采用以下兩種方法進(jìn)行保護(hù):首先，進(jìn)行參數(shù)采集設(shè)計(jì)。工作人員可以對(duì)每個(gè)不同的電力參數(shù)采集時(shí)刻十六次樣本；然后并對(duì)采集到的參數(shù)進(jìn)行仔細(xì)分析，舍棄在十六次采樣中顯示異常的數(shù)據(jù)；最后，將采集到的這十六次的樣本參數(shù)平均值作為本周期當(dāng)前的穩(wěn)定信號(hào)值。通過(guò)這種樣本采集與排除方法能夠有效的消除本裝置在信號(hào)采集過(guò)程中的干擾［4］。并且，利用參數(shù)估計(jì)的方法，來(lái)判定系統(tǒng)參數(shù)發(fā)生顯著變化時(shí)，還需要為受到的干擾數(shù)值設(shè)定一個(gè)確定的范圍區(qū)間，對(duì)于超過(guò)了這個(gè)區(qū)間的數(shù)值，則判定為受到了干擾。其次，看門(mén)狗的引入。通過(guò)引入看門(mén)狗，可以使裝置在運(yùn)行時(shí)受到干擾后，有效的降低程序跑飛現(xiàn)象。

3　結(jié)語(yǔ)

總而言之，本文以當(dāng)前我國(guó)礦山的電力保護(hù)裝置的基本設(shè)置情況為切入點(diǎn)，分別從硬件與軟件兩方面入手，就該裝置應(yīng)該如何進(jìn)行數(shù)據(jù)的有效處理，保證得出的數(shù)據(jù)能夠使電力裝置保持正常的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行全面的研究。除此之外，本文還從系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)方面就如何保證該裝置通信系統(tǒng)的正常工作，以及其抗干擾的手段進(jìn)行全面的研究。

［1］鄭龍全.礦山電力保護(hù)裝置數(shù)據(jù)處理與通信系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)［D］.魯東大學(xué)，2014.

［2］姚鈺鵬.礦山電力設(shè)備數(shù)字化綜合保護(hù)系統(tǒng)技術(shù)研究［D］.魯東大學(xué)，2013.

［3］董雪源.基于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的電力系統(tǒng)廣域保護(hù)通信系統(tǒng)研究［D］.西南交通大學(xué)，2012.

［4］姚國(guó)國(guó).安全穩(wěn)定控制裝置的通信與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)［D］.華中科技大學(xué)，2007.