基于CAN總線的煤礦供電系統(tǒng)線路保護(hù)裝置設(shè)計(jì)

張修太， 張?zhí)禊i， 朱元辰， 束芳芳

(1.安陽工學(xué)院 電子信息與電氣工程學(xué)院 河南 安陽 455000；2.許繼電氣股份有限公司 河南 許昌 461000)

基于CAN總線的煤礦供電系統(tǒng)線路保護(hù)裝置設(shè)計(jì)

張修太1， 張?zhí)禊i1， 朱元辰2， 束芳芳2

(1.安陽工學(xué)院 電子信息與電氣工程學(xué)院 河南 安陽 455000；2.許繼電氣股份有限公司 河南 許昌 461000)

設(shè)計(jì)了一種對煤礦供電系統(tǒng)輸電線路進(jìn)行保護(hù)的裝置.該裝置以32位ARM處理器MB9BF518S為控制核心，以CAN總線為通信網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了對煤礦供電系統(tǒng)輸電線路電壓、電流、有功功率、無功功率等參數(shù)的測量和監(jiān)控，并可以對輸電線路發(fā)生的短路、過電流、低電壓等故障進(jìn)行有效的保護(hù).敘述了保護(hù)裝置的總體功能和基本結(jié)構(gòu)，給出了信號變換電路、CAN總線接口電路和開關(guān)量輸入電路的設(shè)計(jì)方案，分析了電流速斷保護(hù)和反時(shí)限過流保護(hù)的保護(hù)邏輯，并給出了保護(hù)裝置的部分測試數(shù)據(jù).該保護(hù)裝置結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、可靠性高，能夠滿足煤礦供電系統(tǒng)對輸電線路保護(hù)的要求.

煤礦； 供電系統(tǒng)； 線路保護(hù)； 保護(hù)裝置； CAN總線

0 引言

目前，我國煤礦常采用6 kV 或10 kV供電系統(tǒng)，隨著煤礦井下生產(chǎn)工作面的不斷向前延伸，高壓供電電纜及設(shè)備不斷深入供電系統(tǒng)末端，每個(gè)采礦區(qū)有多個(gè)分區(qū)變電站擔(dān)負(fù)工作面供電，具有分布區(qū)域廣、設(shè)備多、距離遠(yuǎn)等特點(diǎn)，造成井下供電系統(tǒng)分級過多，使得煤礦供電系統(tǒng)大多采用縱向、多層級、短距離垂直的供電模式[1-3].在該供電模式下，煤礦井下供電系統(tǒng)線路保護(hù)普遍面臨著速斷保護(hù)定值無法整定、失壓保護(hù)零時(shí)延、保護(hù)器功能不全等問題，導(dǎo)致煤礦井下供電系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)短路、過流、欠壓、漏電等故障，特別是當(dāng)供電線路發(fā)生短路故障時(shí)，不能構(gòu)成有效的縱向選擇性短路保護(hù)系統(tǒng)，引起越級跳閘事故，造成煤礦井下大面積停電，極大影響了煤礦井下供電系統(tǒng)的安全[4-5].

微機(jī)型綜合保護(hù)裝置把繼電保護(hù)與自適應(yīng)控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)等結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)了測量、保護(hù)、控制和數(shù)據(jù)通信的一體化，是繼電保護(hù)裝置的發(fā)展趨勢.本文結(jié)合當(dāng)前煤礦井下供電系統(tǒng)線路保護(hù)的特點(diǎn)，提出了一種基于CAN總線的線路保護(hù)裝置設(shè)計(jì)方案.該方案利用CAN總線通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)各級保護(hù)裝置的信息共享，通過上位機(jī)對保護(hù)信息進(jìn)行綜合判斷和統(tǒng)一控制，實(shí)現(xiàn)上下級保護(hù)裝置的選擇性跳閘，提高繼電保護(hù)的可靠性，從而解決越級跳閘問題，并可以實(shí)現(xiàn)煤礦井下供電系統(tǒng)的遙測、遙信、遙控和遙調(diào)功能，為煤礦井下采區(qū)變電站實(shí)現(xiàn)無人值守創(chuàng)造必要條件.

1 保護(hù)裝置的總體功能

1.1 線路保護(hù)的基本方案

保護(hù)裝置實(shí)現(xiàn)供電系統(tǒng)線路保護(hù)的基礎(chǔ)是構(gòu)建一個(gè)基于CAN總線的通信網(wǎng)絡(luò)，保護(hù)裝置利用CAN總線實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn)或一點(diǎn)對多點(diǎn)的數(shù)據(jù)通信，實(shí)現(xiàn)保護(hù)裝置與監(jiān)控主機(jī)之間的快速信息交換.監(jiān)控主機(jī)根據(jù)各保護(hù)裝置上傳的數(shù)據(jù)信息迅速判斷線路故障的位置，實(shí)現(xiàn)上下級保護(hù)裝置的相互配合，進(jìn)行有選擇性的保護(hù)動(dòng)作，防止越級跳閘事故的發(fā)生，提高供電系統(tǒng)的可靠性，其線路保護(hù)基本方案示意圖[6-7]如圖1所示.

圖1 線路保護(hù)基本方案示意圖Fig.1 The general scheme of line protection

CAN總線數(shù)據(jù)通信具有實(shí)時(shí)雙向的特點(diǎn)，通信網(wǎng)絡(luò)中的任一節(jié)點(diǎn)均可以向網(wǎng)絡(luò)中的其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù).各保護(hù)裝置在數(shù)據(jù)通信時(shí)被配置成不同的CAN總線仲裁級別，同一級別保護(hù)裝置的仲裁級別相同.當(dāng)有多個(gè)保護(hù)裝置同時(shí)向總線發(fā)送傳輸數(shù)據(jù)請求時(shí)，優(yōu)先級別較低的節(jié)點(diǎn)會主動(dòng)退出發(fā)送，優(yōu)先級別最高的節(jié)點(diǎn)可不受其他節(jié)點(diǎn)影響繼續(xù)傳輸數(shù)據(jù).在圖1中，各保護(hù)裝置的CAN總線仲裁級別為：QF6> QF5>QF4>QF3>QF2>QF1，在供電系統(tǒng)中的保護(hù)跳閘級別為：QF6< QF5< QF4< QF3< QF2< QF1，保護(hù)跳閘級別低的保護(hù)裝置在檢測到故障電流時(shí)最先跳閘.假設(shè)當(dāng)供電線路中的K1處發(fā)生短路故障時(shí)，QF4、QF3、QF2、QF1的保護(hù)裝置均可以檢測到短路電流，并同時(shí)向CAN總線網(wǎng)絡(luò)發(fā)出故障信息，根據(jù)CAN 總線網(wǎng)絡(luò)仲裁的標(biāo)準(zhǔn)，QF4的保護(hù)裝置會首先占據(jù)總線并發(fā)出故障信息，監(jiān)控主機(jī)根據(jù)收到的數(shù)據(jù)報(bào)文地址來判斷故障源的位置，并對QF4的保護(hù)裝置發(fā)出跳閘指令，同時(shí)使QF3、QF2、QF1的保護(hù)裝置進(jìn)入保護(hù)延時(shí)(可以整定，設(shè)整定值為100 ms)，延時(shí)結(jié)束后如果故障沒有解除，監(jiān)控主機(jī)向QF3的保護(hù)裝置發(fā)出跳閘指令，并讓QF2、QF1的保護(hù)裝置再進(jìn)入保護(hù)延時(shí).這樣如果QF4的保護(hù)裝置正常工作，則由其本身跳閘切除故障線路；如果QF4的保護(hù)裝置拒動(dòng)，則由QF3的保護(hù)裝置延時(shí)100 ms后跳閘切除故障線路；如果QF4和QF3的保護(hù)裝置均拒動(dòng)，則由QF2的保護(hù)裝置延時(shí)200 ms后跳閘切除故障線路.因此，可以通過合理安排各級保護(hù)裝置之間的保護(hù)動(dòng)作時(shí)限，完成各級保護(hù)裝置之間的保護(hù)閉鎖，從而實(shí)現(xiàn)有選擇性的跳閘動(dòng)作，防止越級跳閘事故的發(fā)生.

1.2 保護(hù)裝置的主要功能

1.2.1 “四遙”功能 保護(hù)裝置能夠?qū)崟r(shí)自動(dòng)檢測供電線路上電流、電壓等電氣量的狀態(tài)，完成電壓、電流、有功功率、無功功率等參數(shù)的測量與計(jì)算，并將結(jié)果上傳給監(jiān)控主機(jī)，實(shí)現(xiàn)“遙測”功能；保護(hù)裝置能夠遠(yuǎn)程檢測斷路器、接觸器、刀閘開關(guān)等的位置信號，實(shí)現(xiàn)“遙信”功能；保護(hù)裝置能夠遠(yuǎn)程控制煤礦井下開關(guān)斷路器或接觸器的分閘與合閘操作，實(shí)現(xiàn)“遙控”功能；保護(hù)裝置能夠遠(yuǎn)程在線進(jìn)行保護(hù)參數(shù)查詢與整定、通信設(shè)置整定、保護(hù)信號復(fù)位等，實(shí)現(xiàn)“遙調(diào)”功能.

1.2.2 保護(hù)功能 保護(hù)裝置配置有三段式電流保護(hù)(電流速斷保護(hù)、限時(shí)電流速斷保護(hù)和過電流保護(hù))、反時(shí)限過流保護(hù)、漏電流保護(hù)、三段式低電壓保護(hù)、三段式過電壓保護(hù)、零序過壓保護(hù)、負(fù)序過流保護(hù)和非電量保護(hù)等保護(hù)功能.每種保護(hù)功能都設(shè)置有保護(hù)軟壓板，通過對保護(hù)軟壓板的控制，可以靈活地投入或退出保護(hù)功能.

1.2.3 故障告警功能 保護(hù)裝置具有故障告警功能，當(dāng)保護(hù)裝置檢測到故障信息后，能夠以蜂鳴器、語音提示、LCD顯示等形式向值班人員發(fā)出故障告警信息，提示工作人員線路發(fā)生故障.如果保護(hù)裝置自身發(fā)生故障，保護(hù)裝置也會發(fā)出故障信息，并閉鎖保護(hù)功能，當(dāng)故障解除后方可重新上電工作.

1.2.4 故障定位功能 保護(hù)裝置能夠?qū)z測到的故障信息上傳至監(jiān)控主機(jī)，監(jiān)控主機(jī)通過分析處理故障信息后,定位故障線路保護(hù)裝置的位置，并通知維修人員，以便準(zhǔn)確查找故障線路，及時(shí)處理故障.

2 硬件電路設(shè)計(jì)

2.1 硬件電路總體結(jié)構(gòu)

保護(hù)裝置的硬件電路設(shè)計(jì)采用插件式結(jié)構(gòu)，主要包括CPU插件、交流信號輸入插件、通信插件、開關(guān)量插件、人機(jī)對話插件和電源插件等，其基本結(jié)構(gòu)框圖[8-9]如圖2所示.

圖2 硬件電路設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)框圖Fig.2 Configuration of the hardware circuit design

CPU插件為保護(hù)裝置的核心，由ARM微處理器(Cortex-M3家族的32位處理器MB9BF518S)、存儲電路、晶振電路、復(fù)位電路等構(gòu)成，主要起數(shù)據(jù)采集與計(jì)算、保護(hù)邏輯判斷、線路故障處理、數(shù)據(jù)通信控制、數(shù)據(jù)存儲等作用.交流信號輸入插件主要由電壓互感器、電流互感器和信號變換電路構(gòu)成，用以采集供電線路上的三相電壓和三相電流信號，并對采集后的信號進(jìn)行電壓變換和濾波處理.通信插件包括RS485通信接口電路和CAN總線接口電路，用于保護(hù)裝置與其他設(shè)備或監(jiān)控主機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信.開關(guān)量插件包括開關(guān)量輸入電路和開關(guān)量輸出電路，開關(guān)量輸入電路用于采集斷路器、接觸器等的位置信號，開關(guān)量輸出電路用于驅(qū)動(dòng)保護(hù)裝置的出口繼電器.人機(jī)對話插件由液晶顯示、按鍵和燈光指示電路等構(gòu)成，主要功能是顯示保護(hù)裝置的輸出信息、設(shè)置保護(hù)裝置的工作狀態(tài).電源插件的作用是為整個(gè)保護(hù)裝置提供合適的工作電壓.

2.2 交流信號輸入電路設(shè)計(jì)

在交流信號輸入電路中，三相電壓輸入信號使用變比為120 V/7.07 V(有效值)的電壓互感器采樣，三相保護(hù)電流輸入信號使用變比為100 A/7.07 V的電流互感器采樣，三相測量電流輸入信號使用變比為5 A/3.53 V的電流互感器采樣，零序電流使用變比為20 A/7.07 V的電流互感器.三相電壓和三相電流經(jīng)過互感器采樣后，變換成幅值為10 V的正弦信號，由于微控制器MB9BF518S內(nèi)部的A/D轉(zhuǎn)換器只能對0～5 V的單極性電壓信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換，因此，需要將-10 ～10 V的正弦信號變換成0～5 V的單極性信號[10].

信號變換電路[11]的設(shè)計(jì)如圖3所示，電壓互感器或電流互感器的輸出信號IN首先經(jīng)過由6.2 kΩ和1 kΩ電阻構(gòu)成的分壓電路，將-10～10 V的正弦信號變換為-1.37 ～1.37 V的正弦信號，然后依次經(jīng)過由精密運(yùn)算放大器TLC4502構(gòu)成的電壓跟隨器、反相求和運(yùn)算電路、反相比例運(yùn)算電路，轉(zhuǎn)變成0.13～2.87 V的單極性信號，并由750 Ω電阻和100 nF電容構(gòu)成的低通濾波電路進(jìn)行濾波，最后送入MB9BF518S內(nèi)部A/D轉(zhuǎn)換器的輸入端進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換.

圖3 信號變換電路Fig.3 Signal transform circuit

2.3 CAN總線接口電路設(shè)計(jì)

保護(hù)裝置的通信插件包括RS485通信接口電路和CAN總線接口電路，由于MB9BF518S內(nèi)部已經(jīng)集成了CAN總線控制器，設(shè)計(jì)電路時(shí)只需外加CAN總線收發(fā)器和簡單的外圍電路就可以組成CAN總線通信電路.CAN總線接口電路如圖4所示，圖中的CTM8251T是一款帶隔離的通用CAN收發(fā)器，內(nèi)部集成了用于CAN通信所需要的CAN隔離及CAN收、發(fā)器件，能夠?qū)AN控制器的邏輯電平轉(zhuǎn)換成CAN總線的差分電平，并具有DC 2 500 V的隔離功能，具有較高的抗電磁干擾性能.CTXD、CRXD表示CAN控制器的發(fā)送端與接收端；CAN_L、CAN_H表示CAN總線的信號連接端.

2.4 開關(guān)量輸入電路設(shè)計(jì)

開關(guān)量輸入電路設(shè)計(jì)采用AC 220直接開入方式，其電路[12-13]連接如圖5所示.DIIN表示開關(guān)量輸入端，DICOM表示公共端，DIOUT表示開關(guān)量輸入電路的輸出端.當(dāng)DIIN端有開關(guān)量輸入信號時(shí)，輸入信號經(jīng)過限流、整流、濾波后送至光電耦合器TLP521的輸入端，TLP521導(dǎo)通，輸出端DIOUT變?yōu)榈碗娖?，?jīng)軟件消抖處理后確定有外部開關(guān)量輸入.

圖4 CAN總線接口電路Fig.4 CAN bus interface circuit

圖5 開關(guān)量輸入電路Fig.5 Switch signal input circuit

3 保護(hù)功能的保護(hù)邏輯分析

3.1 三段式電流保護(hù)

保護(hù)裝置設(shè)有電流速斷保護(hù)、限時(shí)電流速斷保護(hù)、過電流保護(hù)三段式電流保護(hù)功能.保護(hù)功能由保護(hù)軟壓板控制，當(dāng)保護(hù)軟壓板投入時(shí)保護(hù)功能啟動(dòng)，當(dāng)保護(hù)軟壓板退出時(shí)保護(hù)功能禁止，保護(hù)功能啟動(dòng)時(shí)具有防越級跳閘閉鎖延時(shí)功能.電流速斷保護(hù)具有低電壓閉鎖和TV斷線閉鎖功能，其保護(hù)邏輯設(shè)計(jì)[14]如圖6所示，其中Ia、Ib、Ic表示三相保護(hù)電流的測量值，Iset表示電流速斷保護(hù)動(dòng)作的整定值，Uab、Ubc、Uca表示三相電壓的測量值，Uset表示低電壓閉鎖的電壓整定值，Tset表示延時(shí)時(shí)間整定值.在設(shè)計(jì)時(shí)，Iset的整定范圍為0.05 ～200 A，步長為0.01 A；Uset的整定范圍為1 ～200 V，步長為0.01 V；Tset的整定范圍為0～200 s，步長為0.01 s；防越級跳閘閉鎖延時(shí)的整定范圍為0～200 s，步長為0.01 s.

3.2 反時(shí)限過流保護(hù)

反時(shí)限過流保護(hù)包括一般反時(shí)限、非常反時(shí)限和極端反時(shí)限3種形式，用戶可以根據(jù)實(shí)際情況需要選擇一種保護(hù)形式投入使用[15].反時(shí)限過流保護(hù)的特性曲線可以表示為

(1)

(2)

(3)

式中：t表示反時(shí)限過流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間;I表示故障電流采樣值;Ip表示保護(hù)基準(zhǔn)電流整定值;Tp表示保護(hù)時(shí)間常數(shù)整定值.反時(shí)限過流保護(hù)的保護(hù)邏輯設(shè)計(jì)如圖7所示，其中Ip的整定范圍為0.05 ～200 A，步長為0.01 A；Tp的整定范圍為0～200 s，步長為0.01 s.

圖6 電流速斷保護(hù)邏輯圖Fig.6 Logic diagram of current quick-breaking protection

圖7 反時(shí)限過流保護(hù)邏輯圖Fig.7 Logic diagram of inverse-time over-current protection

4 保護(hù)功能測試

為了驗(yàn)證保護(hù)裝置在多級縱向垂直系統(tǒng)供電中保護(hù)功能的正確性，按照煤礦井下三級變電站供電情況搭建如圖8所示的試驗(yàn)電路.圖8中的QF1～ QF6為高壓防爆開關(guān)，其中QF1的電流互感器變比設(shè)置為400/5，電流速斷保護(hù)動(dòng)作延時(shí)時(shí)間整定值設(shè)置為320 ms；QF2、QF3的電流互感器變比設(shè)置為300/5，電流速斷保護(hù)動(dòng)作延時(shí)時(shí)間整定值設(shè)置為160 ms；QF4、QF5的電流互感器變比設(shè)置為200/5，電流速斷保護(hù)動(dòng)作延時(shí)時(shí)間整定值設(shè)置為80 ms；QF6的電流互感器變比設(shè)置為100/5，電流速斷保護(hù)動(dòng)作延時(shí)時(shí)間整定值設(shè)置為0 ms；QF1～ QF6保護(hù)裝置的電流速斷保護(hù)整定值均設(shè)置為100 A.

圖8 試驗(yàn)電路原理圖Fig.8 The diagram of test circuit

假設(shè)實(shí)驗(yàn)電路中的故障點(diǎn)分別發(fā)生在A、B、C處，將電流快速上升至100 A以上，模擬線路發(fā)生短路故障，高壓防爆開關(guān)均正常工作的測試結(jié)果如表1所示.假設(shè)故障點(diǎn)發(fā)生在D處，分別模擬高壓防爆開關(guān)QF3拒動(dòng)和QF3、QF2均拒動(dòng)的測試結(jié)果如表2所示.從測試結(jié)果可以看出，所設(shè)計(jì)的保護(hù)裝置能夠滿足煤礦井下供電系統(tǒng)對電流速斷保護(hù)的要求，且具有防越級跳閘功能.

表1 開關(guān)正常工作的測試結(jié)果

表2 開關(guān)拒動(dòng)的測試結(jié)果

5 結(jié)論

所設(shè)計(jì)的煤礦供電系統(tǒng)線路保護(hù)裝置采用32位ARM處理器MB9BF518S作為控制核心，以CAN總線構(gòu)成數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)，具有硬件電路結(jié)構(gòu)緊湊、軟件功能豐富等特點(diǎn)，能夠?qū)γ旱V供電系統(tǒng)所產(chǎn)生的線路故障進(jìn)行全面保護(hù)，并且線路短路保護(hù)具有防越級跳閘功能，實(shí)現(xiàn)了煤礦供電線路保護(hù)的智能化和網(wǎng)絡(luò)化，提高了煤礦供電系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，具有較高的應(yīng)用價(jià)值.

[1] 許丹,易曉鄭.煤礦井下6 kV 供電系統(tǒng)防越級跳閘方案研究[J].煤炭工程,2013,45(10):24-25.

[2] 董小秋,張偉.基于閉鎖控制的煤礦供電系統(tǒng)防越級跳閘新方案[J].中州煤炭,2012(11):14-16.

[3] 王建文.防越級跳閘在煤礦供電系統(tǒng)的應(yīng)用[J].山西焦煤科技,2014,38(2):51-53.

[4] 李文江,宋莉,張文超,等.基于光纖數(shù)字通信的煤礦供電防越級跳閘保護(hù)設(shè)備應(yīng)用研究[J].電子技術(shù)應(yīng)用,2011,37(4):26-28.

[5] 丁靜波.煤礦供電越級跳閘問題解決方案研究[J].煤炭科學(xué)技術(shù),2014,42(2):63-67.

[6] 盧喜山,張祖濤,李衛(wèi)濤. 煤礦供電系統(tǒng)基于縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)原理的防越級跳閘技術(shù)研究[J].煤礦機(jī)械,2011,32(4):71-73.

[7] 馬星河,馬星煊,王永勝.基于數(shù)字化變電站技術(shù)的煤礦井下防越級跳閘方案研究[J].煤礦機(jī)電, 2013(5):1-4.

[8] 史麗萍,趙萬云,蔣朝明,等.煤礦井下防越級跳閘方案[J].煤礦安全,2012,43(8):115-117.

[9] 陳帥,于群,于夢瑤,等.基于C8051F020的煤礦防越級跳閘保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)[J].煤礦機(jī)電,2014(6):20-22.

[10]張?zhí)禊i,翟亞芳,張修太,等.基于MB9BF618S的高壓電機(jī)微機(jī)保護(hù)裝置設(shè)計(jì)[J].鄭州大學(xué)學(xué)報(bào)(理學(xué)版),2015,47(3):110-115.

[11]張?zhí)禊i,翟亞芳,郝申軍.低壓電動(dòng)機(jī)熱過載保護(hù)裝置的研究與設(shè)計(jì)[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制,2015,43(13):125-129.

[12]張?zhí)禊i,盧青平,吳戰(zhàn)偉. 35 kV光伏就地箱式變電站低壓側(cè)測控裝置設(shè)計(jì)[J].電氣應(yīng)用,2014,33(21):49-53.

[13]賈建華,程志平.電動(dòng)葫蘆運(yùn)行機(jī)構(gòu)專用變頻器設(shè)計(jì)[J].河南科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2013,34(2):52-56.

[14]翟亞芳,吳戰(zhàn)偉,秦長海.風(fēng)電場箱式升壓變壓器低壓側(cè)微機(jī)保護(hù)裝置的研制[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制,2013,41(21):136-140.

[15]李海雯.煤礦110 kV線路保護(hù)及測控系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].煤礦機(jī)電,2012(1):36-39.

(責(zé)任編輯：孔 薇)

Design of Transmission Line Protection Device in Coal Mine Power Supply System Based on CAN Bus

ZHANG Xiutai1, ZHANG Tianpeng1, ZHU Yuanchen2, SHU Fangfang2

(1.SchoolofElectronicInformationandElectricalEngineering,AnyangInstituteofTechnology,Anyang455000,China; 2.XJElectricCO.,LTD，Xuchang461000,China)

The protection device was designed for the transmission line protection in coal mine power supply system. The 32-bit ARM processor MB9BF518S was used as a core component in this device, and the CAN bus was used as the communication network. It could monitor the voltage, current, active power and reactive power, and the device could provide effective protection for the fault of the transmission line such as short circuit, over current, and low voltage. The logic diagrams of current quick-breaking protection, inverse-time over-current protection were analyzed, and test data of the protection device was provided. The overall function and the fundamental structure were discussed and the design schematic diagrams of signal transform circuit, CAN bus interface circuit, and the switch signal input circuit were given. This protection device could meet the requirements of the transmission line protection in coal mine power supply system, and it had higher application value, with the features of simple structure, easy operation, and high reliability.

coal mine; power supply system; line protection; protection device; CAN bus

2015-11-30

張修太(1971—)，男，河南范縣人，副教授，碩士，主要從事自動(dòng)化研究，E-mail:925001334@qq.com；通訊作者：張?zhí)禊i(1980—)，男，河南南陽人，講師，碩士，主要從事電力系統(tǒng)繼電保護(hù)與控制研究，E-mail:zhangtp80@163.com.

張修太，張?zhí)禊i，朱元辰，等．基于CAN總線的煤礦供電系統(tǒng)線路保護(hù)裝置設(shè)計(jì)[J]．鄭州大學(xué)學(xué)報(bào)(理學(xué)版)，2016，48(2)：110-115.

TD611

A

1671-6841(2016)02-0110-06

10.13705/j.issn.1671-6841.2015291