井下低压馈电开关综合保护装置设计

中国矿业大学

本科生毕业论文

姓名：田建勋学号：21056368 学院：应用技术学院

专业：电气工程及其自动化

论文题目：井下低压馈电开关综合保护装置设计

专题：

指导教师：董海波职称：副教授

2009年 6 月徐州

中国矿业大学毕业论文任务书

学院应用技术学院专业年级电气05-1班学生姓名田建勋任务下达日期：2009年3月8日

毕业论文日期：2009 年3月9日至2009 年6月10日

毕业论文题目：井下低压馈电开关综合保护装置设计

毕业设计专题题目：

毕业论文主要内容和要求：

主要内容：

1. 掌握井下馈电开关的工作原理。

2.掌握井下低压电网的保护原理。

3.熟悉可编程逻辑器CPLD的功能。

4.掌握单片机AT89C52功能。

5.完成和本设计内容相关的3000字以上的英文文献。要求：熟悉馈电开关保护相关要求，确定科学可行的开关综合保护方案；

1.设计实现基于微型计算机/单片机实现的馈电开关综

保装置；

2.装置应具有完善的接口和人机交互功能，并绘制装置

电气原理图和PCB图；

3.设计综合保护装置的软件流程，并编写部分程序；

4.按时写出毕业设计开题报告，明确设计任务，制定详

细的设计计划；

5.编写毕业设计说明书；

6.翻译近5年内与设计相关的英文文献一篇，字数不少

于3000字。

院长签字：指导教师签字：

指导教师评语（①基础理论及基本技能的掌握；②独立解决实际问题的能力；③研究内容的理论依据和技术方法；④取得的主要成果及创新点；

⑤工作态度及工作量；⑥总体评价及建议成绩；⑦存在问题；⑧是否同意答辩等）：

成绩：指导教师签字：

年月日

评阅教师评语（①选题的意义；②基础理论及基本技能的掌握；③综合运用所学知识解决实际问题的能力；③工作量的大小；④取得的主要成果及创新点；⑤写作的规范程度；⑥总体评价及建议成绩；⑦存在问题；⑧是否同意答辩等）：

成绩：评阅教师签字：

年月日

中国矿业大学毕业设计评阅教师评阅书

评阅教师评语（①选题的意义；②基础理论及基本技能的掌握；③综合运用所学知识解决实际问题的能力；③工作量的大小；④取得的主要成果及创新点；⑤写作的规范程度；⑥总体评价及建议成绩；⑦存在问题；⑧是否同意答辩等）：

成绩：评阅教师签字：

年月日

摘要

随着采煤自动化的发展，对矿井供电的连续性、可靠性和安全性提出了越来越高的要求，因此对矿井低压馈电开关综合保护系统的研究具有重要的理论和应用价值。本文针对智能电器技术在矿井低压馈电开关综合保护系统中的应用问题，结合电力系统继电保护技术和智能电器技术的研究，提出了矿井低压馈电开关综合保护的控制技术和保护方法，并将其应用到矿井低压电网中，试验和运行结果表明所提出的保护方法正确、有效、实用。本文的主要设计内容如下:

1.分析了煤矿供电系统的特点和矿井低压馈电开关综合保护系统的实际意义，回顾了国内外矿井低压馈电开关综合保护技术和智能电器技术的发展历史，指出了目前矿井低压馈电保护所存在的问题，给出了新型智能矿井低压馈电开关综合保护系统的设计方案，并将其应用到矿井低压电网中。

2.根据矿井低压馈电开关的实际情况，从理论上分析了矿井低压馈电开关常见故障的电气特征，并参照相关标准提出了相应的保护原理和动作指标。重点解决了选择性漏电保护、相敏保护、动态过载保护等长期困扰电网可靠运行的问题，使矿井低压馈电保护技术有了新的进展。

3.以高性能单片机AT89C52为中央控制单元，设计了一种智能综合保护系统，该系统不仅具有电压、电流、漏电、风电瓦斯闭锁等综合保护功能，还具有液晶显示、RS-232串行通讯、4-20mA电流信号输出功能。

4.逻辑功能的设计采用了大规模可编程逻辑器件CPLD，提高了系统的可靠性、保密性和灵活性。

5.研究了保护系统中主要干扰源的特征，对应不同的干扰信号制定了相应的硬件和软件抗干扰措施，提高了系统的工作可靠性。

关键词: 低压电网；保护系统；漏电保护；单片机；CPLD

ABSTRACT

With the development of automatic technology in underground, the more requirements are raised to improve the continuity, reliability and security of underground power supply system. It is hence very important in theory and practice to develop the synthesis protection system in underground LV distribution networks. The main object in this thesis is to solve the problems of applng the intelligent control technology to synthesis protective system in underground LV distribution networks. Combined with the research of protective technology and intelligent control technology in power system, the control techniques and protective methods in the synthesis protection system of underground distribution networks are proposed. It has been successful to apply the intelligent protective system in underground LV flameproof switchgears.

By testing and running in underground, it has been shown that the protective methods in the system are right, valid and practicable. The main studying aspects are the followings:

1 .The characteristics of underground LV distribution networks and the actual significance to develop the project are analyzed, and the developing histories of the synthesis protection and intelligent control technology are reviewed. In addition, the disadvantages of traditional synthesis protective system are pointed out, and the new detecting methods and control strategies applied in the measurement and control system are put forward. The testing results show that the detecting methods are correct and the control strategies are practical.

2. According to the actual situations in underground LV distribution networks, the characteristics of the electrical faults occured in the system are theoretically analyzed, and relevant protective principles and control strategies are proposed on the basis of national relative standards. Some difficult problems like selective earth leakage protection, phase sensitive protection and dynamic overload protection have been resolved, which makes a new progress in underground protective technology.

3. A new type of intelligent synthesis protective system cortrolled by the microcomputer AT89C52 has been designed, which performs the functions of not only voltage protection, current protection, earth leakage protection, phase