摘要：可控硅整流裝置要安全運(yùn)行，必須有可靠的保護(hù)措施。論文討論了建立在電量采集器基礎(chǔ)上的可控硅過流保護(hù)裝置在煤炭機(jī)械中的應(yīng)用，并提出了該保護(hù)裝置在運(yùn)行中的保護(hù)措施。 關(guān)鍵詞：可控硅過流保護(hù)裝置；煤炭機(jī)械，應(yīng)用 O 引言 　　可控制整流裝置不論在煤礦系統(tǒng)還是現(xiàn)代工業(yè)的各行各業(yè)中都已得到廣泛應(yīng)用。可控硅整流裝置要安全運(yùn)行，必須有可靠的保護(hù)措施。在整流裝置過載或者輸出短路時(shí)，保護(hù)措施能起到安全保護(hù)作用，使裝置不受損壞。我們把這種保護(hù)功能，歸結(jié)為限流保護(hù)和過流保護(hù)。這兩種保護(hù)是否可靠，直接影響可控硅整流裝置的運(yùn)行是否穩(wěn)定。 [b]1 煤炭機(jī)械可控硅過流保護(hù)裝置概述 [/b]1．1煤炭機(jī)械可控硅過流保護(hù)裝置限流保護(hù) 　　煤炭機(jī)械可控硅過流保護(hù)裝置的限流保護(hù)是整流裝置工作在恒壓狀態(tài)下所加入的一種保護(hù)措施。當(dāng)整流裝置輸出電流超過額定值時(shí)，這種保護(hù)能使整流裝置的輸出電壓降低，并使裝置繼續(xù)運(yùn)行，如圖1所示。 [align=left]　　由此可見，整流裝置只有加入限流保護(hù)后，在超負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，電流能受到有效的抑制，元件不會(huì)被損壞，裝置能得到可靠的保護(hù)。在實(shí)際工作中，用于給蓄電池充電的整流裝置，就經(jīng)常工作在限流狀態(tài)下。比如，在為蓄電池恒壓充電時(shí)，由于電池初始電壓很低，整流裝置的輸出電壓與電池端電壓之間的壓差較大，則充電電流很大。超出整流裝置輸出的額定電流，但由于整流裝置中設(shè)有限流作用，裝置便可在額定輸出狀態(tài)下恒流運(yùn)行，隨著電池電壓的上升，使整流裝置逐步脫離限流環(huán)節(jié)，自動(dòng)轉(zhuǎn)為恒壓工作狀態(tài)。 1．2煤炭機(jī)械可控硅過流保護(hù)裝置過流保護(hù) 　　用在煤炭機(jī)械可控硅整流裝置中的過流保護(hù)方式很多，如快速熔斷器保護(hù)、快速電流繼電器保護(hù)、自動(dòng)空氣斷路器保護(hù)和電子回路保護(hù)等。根據(jù)多年的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，我們采用電子回路作整流裝置的過流保護(hù)措施，其原理見圖2所示。[/align][align=left]　　圖2中，R1、R2、N組成比較器，通過RPI來設(shè)置過流保護(hù)值；V為鉗位二極管，uk為可控硅觸發(fā)脈沖輸出的控制信號(hào)。當(dāng)整裝置輸出電流超出額定值的20％時(shí)，電流反饋u1F>u，則比較器輸出為“0”電平，使三極管V2截止，此時(shí)u為“1”電平，使整流裝置輸出電壓為0。鉗位二極管vI保證系統(tǒng)在出現(xiàn)過流時(shí)，比較器輸出電位為“0”的電平，使整流裝置可靠關(guān)斷。這種過流保護(hù)電路的設(shè)計(jì)，確保了在整流裝置輸出正負(fù)極短路時(shí)，不致于損壞裝置中的任何元件。實(shí)踐證明，限流、過流保護(hù)在可控硅整流裝置中的完善，使整流裝置運(yùn)行起來更加安全可靠。這種保護(hù)措施不僅適用于煤炭機(jī)械可控硅整流裝置，而且同樣適用于煤炭機(jī)械開關(guān)電源和其它直流穩(wěn)壓裝置，在電力系統(tǒng)中，為無人職守提供了可能，并為全自動(dòng)整流裝置的誕生奠定了基礎(chǔ)。 [b]2 煤炭可控硅過流保護(hù)裝置的實(shí)踐應(yīng)用 [/b]2．1煤炭可控硅過流保護(hù)裝置電量采集器的使用 　　煤礦機(jī)械中可控硅過流保護(hù)裝置電量采集器是指對(duì)煤礦的環(huán)境參數(shù)和生產(chǎn)、運(yùn)輸、提升、排水等機(jī)電設(shè)備工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制，并用微機(jī)分析處理取得數(shù)據(jù)的一種安全監(jiān)控系統(tǒng)。它是二到三級(jí)分布式集散系統(tǒng)，井下分站作為系統(tǒng)中重要配套部件，連續(xù)監(jiān)測(cè)礦井的各種環(huán)境參數(shù)，不僅監(jiān)視電路過流保護(hù)裝置，還可以監(jiān)控如：瓦斯、一氧化碳、風(fēng)速、負(fù)壓等煤炭的危險(xiǎn)信號(hào)。電量采集器分站和地面中心站通訊，及時(shí)傳送井下參數(shù)，并執(zhí)行中心站發(fā)送的命令，本身也可實(shí)現(xiàn)都功能監(jiān)控功能，對(duì)電量數(shù)據(jù)及時(shí)檢測(cè)變電所配電柜的各種電量參數(shù)：電流、電壓、功率、功率因數(shù)等。 2，1．1煤炭可控硅過流保護(hù)裝置電量采集器工作原理 　　煤炭可控硅過流保護(hù)裝置電量采集器由6個(gè)模塊組成：電壓電流采集放大模塊、功率轉(zhuǎn)換模塊、A／D轉(zhuǎn)換模塊、MCU模塊、485接口模塊、電源及顯示模塊。 　　1）電壓電流采集放大模塊。電量數(shù)據(jù)采集器連續(xù)采集變電所的三相100V交流電壓A，B，C之間的線電壓，c相作為公共端（但并非接地）。100V交流電壓經(jīng)過三相變壓轉(zhuǎn)換為10V交流電壓，該電壓信號(hào)進(jìn)一步變換成400mV后再由AD736將交流電壓信號(hào)變?yōu)橹绷麟妷盒盘?hào)（Uv），直流信號(hào)（uv）進(jìn)一步由LM358放大后送到A／D轉(zhuǎn)換模塊；大電流信號(hào)（5A）通過C相電流互感器轉(zhuǎn)換成小電流信號(hào)（5mA），小電流信號(hào)經(jīng)過精密電阻轉(zhuǎn)換成小電壓信號(hào)后由另一路AD736將交流信號(hào)變?yōu)橹绷餍盘?hào)（Ui），再由LM358放大后送到A／I）轉(zhuǎn)換模塊。 　　2）功率轉(zhuǎn)換模塊uv與ui信號(hào)分別經(jīng)過兩路AD7755后直接送至MCU模塊。 　　3）A／D轉(zhuǎn)換模塊該模塊由撥碼開關(guān)和采樣開關(guān)4051，A／D芯片TLC1549組成。每個(gè)電量采集器的標(biāo)識(shí)是由4位撥碼開關(guān)決定的，有效地址為1～8，在同一分站中該撥號(hào)應(yīng)是惟一的?！癘N”為0，“OFF”為1。 　　4）其他模塊。MCU模塊將各輸入電壓信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)處理、運(yùn)算、編碼后，通過485接口模塊（由1483芯片組成）將編碼信號(hào)以頻率信號(hào)形式上傳給分站，傳輸速率為9600b&，傳輸距離限于2000m；同時(shí)將其送到顯示模塊（MAX7219）。LM7805和ICL7660提供正負(fù)5v電源。 　　AD736是經(jīng)過激光修正的單片精密真有效值A(chǔ)C／IX2轉(zhuǎn)換器。采用真有效值轉(zhuǎn)換技術(shù)，即不通過平均折算而是直接將交流信號(hào)的有效值按比例轉(zhuǎn)換為直流信號(hào)。其主要特點(diǎn)是準(zhǔn)確度高、靈敏性好（滿量程為200mV）、測(cè)量速率快、頻率特性好（工作頻率范圍可達(dá)0～460kHz）、輸入阻抗高、輸出阻抗低、電源范圍寬且功耗低最大的電源工作電流為200毫安。用他來測(cè)量正弦波電壓的綜合誤差超過±3％。 　　平均電容（CAV）是AD736的關(guān)鍵外同元件，用于進(jìn)行平均值運(yùn)算。其大小將直接響應(yīng)到彳丁效值的測(cè)垣精度，尤其在低頻時(shí)更為重要多數(shù)情況下可選33tF。 　　X25045作為可編程WDTEPROM，有3個(gè)功能：①WDT；②電源監(jiān)測(cè)；③EPROM，保存常用設(shè)定參數(shù)。 2．1．2軟件設(shè)計(jì)與安裝 　　與上述硬件框圖和算法公式相配合，程序可分為主程序、A／D采樣程序、數(shù)顯程序、通訊程序等幾部分： 　　1）主程序包括初始化和軟件防程序部分，還要監(jiān)測(cè)采樣完成標(biāo)志；分站是否要求通訊標(biāo)志等，最重要功能是完成采樣結(jié)果的算術(shù)處理。 　　2）A／D采樣程序。程序發(fā)送同步信號(hào)，啟動(dòng)A／D轉(zhuǎn)換，完后以中斷方式由主程序讀取結(jié)果。 　　3）數(shù)顯程序。89C52與MAX72l9之間程序分為2部分：初始化子程序、數(shù)據(jù)傳送及顯示子程序．．傳送為串行方式，數(shù)據(jù)格為16位，其中：D8～Dll是寄存器地址，DO～D7為數(shù)據(jù)，Dl2～Dl5為無關(guān)位72l9接收的第l位是D15。發(fā)送到Din端的串行數(shù)據(jù)在每個(gè)cIK的上升沿移人到內(nèi)部16位移位奇存器中，然后在I．OAI）的上升沿時(shí)數(shù)據(jù)被鎖存到數(shù)字或控制寄存器中。I）in端的數(shù)據(jù)通過移位寄存器傳送，并在16．5個(gè)時(shí)鐘周期后出現(xiàn)在Dct端4）通訊程序接受分站命令將測(cè)試結(jié)果返回。分站向電量采集器發(fā)送數(shù)據(jù)命令：0x5a，撥號(hào)值，撥號(hào)值取反；電量采集器回答：0x5a，撥號(hào)值，撥號(hào)值取反：D，Padd：其中，D為傳送數(shù)值，Padd為校驗(yàn)標(biāo)志當(dāng)分站詢問5次都沒有回答時(shí)，設(shè)置為“未連通”狀態(tài)。 2．2高壓智能過流斷路器與煤炭可控硅過流保護(hù) 　　裝置機(jī)械聯(lián)動(dòng)高壓斷路器在煤炭電路系統(tǒng)中起控制和保護(hù)作用，其性能的可靠與否關(guān)系到煤炭電路系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行，和煤炭可控硅過流保護(hù)裝置是一脈相承的，二者的配合，能提高雙安全系數(shù)采用三相電氣聯(lián)動(dòng)的高壓智能過流斷路器一般采用三個(gè)獨(dú)立操動(dòng)機(jī)構(gòu)，通過匯控箱使機(jī)構(gòu)之間通過電氣聯(lián)接來實(shí)現(xiàn)三相聯(lián)動(dòng)，各相機(jī)構(gòu)傳動(dòng)輸出軸直接與極柱相連；在保護(hù)裝置上，采用三相位置不一致繼電器啟動(dòng)跳閘。如果與煤炭可控硅過流保護(hù)裝置機(jī)械聯(lián)動(dòng)，高睢智能過流斷路器一般采用一個(gè)操動(dòng)機(jī)構(gòu)，斷路器三個(gè)板柱與操動(dòng)機(jī)構(gòu)之間通過操作桿聯(lián)接。 參考文獻(xiàn)： [1]郭賢珊、李仲失煤炭“r控硅過流保護(hù)袋揲動(dòng)機(jī)恂存線監(jiān)測(cè)參數(shù)的選擇J]．高壓電器，2002、38（I）．24～25[/align]