基于EtherCAT的煤礦井下防越級跳閘系統(tǒng)及其方法
【專利摘要】一種基于EtherCAT的煤礦井下防越級跳閘系統(tǒng)及其方法，它包括上位機以及與上位機通信的至少一個高壓綜合保護器，高壓綜合保護器與該段輸電線路上的斷路器相連接；高壓綜合保護器由EtherCAT收發(fā)器、EtherCAT從站控制器和MCU連接組成。本發(fā)明系統(tǒng)可靠性高，集監(jiān)測和保護為一體，有效地解決了煤礦井下供配電系統(tǒng)越級跳閘的難題，上位機通過EtherCAT總線技術(shù)直接和底層的高壓綜合保護器通信，可實時的監(jiān)測井下供配電系統(tǒng)的運行狀況，在供配電系統(tǒng)發(fā)生短路故障的時能快速、準確地進行故障定位，發(fā)送跳閘指令給故障線路上的高壓綜合保護器切斷故障線路，實現(xiàn)井下煤礦井下供配電繼電保護系統(tǒng)防越級跳閘的功能，顯示出巨大的應(yīng)用前景。
【專利說明】基于EtherCAT的煤礦井下防越級跳閘系統(tǒng)及其方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于煤礦井下供配電繼電保護領(lǐng)域，具體是涉及一種基于EtherCAT的煤礦井下防越級跳閘系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]煤礦井下供配電系統(tǒng)存在每一段輸電線路長度比較短，一般為幾十米到兩千米的距離，每段輸電線路阻抗比較小，當某段輸電線路發(fā)生短路故障時，該段輸電線路和上級輸電線路，尤其是相鄰上級輸電線路中流過的電流沒有明顯的差別，這就導(dǎo)致傳統(tǒng)的三段式電流保護在煤礦井下供配電系統(tǒng)的繼電保護中經(jīng)常出現(xiàn)越級跳閘的現(xiàn)象，針對煤礦井下越級跳閘的現(xiàn)象，目前有保護裝置機械閉鎖、保護裝置通過485總線實現(xiàn)閉鎖、以及保護裝置通過CAN總線實現(xiàn)閉鎖的裝置和系統(tǒng)，但是機械閉鎖裝置存在誤動作可靠性低等缺點，485總線和CAN總線閉鎖系統(tǒng)則存在通訊速率低、只能實現(xiàn)保護功能而對于數(shù)據(jù)測量還需要專門的測量系統(tǒng)，這就增加了繼電保護系統(tǒng)的成本等缺點，因此煤礦井下供配電繼電保護領(lǐng)域亟待一種可靠性高、能夠同時實現(xiàn)保護和測量的防越級跳閘系統(tǒng)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種可靠性高、能夠同時實現(xiàn)保護和測量的防越級跳閘系統(tǒng)。
[0004]為實現(xiàn)上述目的，采用以下技術(shù)方案:
一種基于EtherCAT的煤礦井下防越級跳閘系統(tǒng)，它包括上位機以及與上位機通信的至少一個高壓綜合保護器，高壓綜合保護器與該段輸電線路上的斷路器相連接；所述的高壓綜合保護器由EtherCAT收發(fā)器、EtherCAT從站控制器和MCU連接組成。
[0005]所述的上位機和高壓綜合保護器采用串行總線方式連接。
[0006]所述的上位機和高壓綜合保護器之間采用光纖通信。
[0007]所述的高壓綜合保護器之間采用光纖通信。
[0008]一種基于EtherCAT的煤礦井下防越級跳閘方法，上位機通過EtherCAT通訊協(xié)議和每一段輸電線路上的高壓綜合保護器進行通信，以輪詢的方式實時來采集井下供配電系統(tǒng)的電壓、電流等參數(shù)，然后通過計算來判斷是否存在短路故障；如果不存在短路故障，上位機繼續(xù)實時監(jiān)測煤礦井下供配電系統(tǒng)的運行狀態(tài)；如果存在短路故障，上位機就發(fā)送跳閘指令給故障線路上的高壓綜合保護器，高壓綜合保護器在收到跳閘指令后就驅(qū)動本段線路上的斷路器跳閘，來切斷故障線路。
[0009]本發(fā)明的優(yōu)點:系統(tǒng)可靠性高，集監(jiān)測和保護為一體，有效地解決了煤礦井下供配電系統(tǒng)越級跳閘的難題，上位機通過EtherCAT總線技術(shù)直接和底層的高壓綜合保護器通信，可以實時的監(jiān)測井下供配電系統(tǒng)的運行狀況，并在供配電系統(tǒng)發(fā)生短路故障的時能快速、準確地進行故障定位，發(fā)送跳閘指令給故障線路上的高壓綜合保護器切斷故障線路，從而實現(xiàn)井下煤礦井下供配電繼電保護系統(tǒng)防越級跳閘的功能，顯示出巨大的應(yīng)用前景。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011]圖2為本發(fā)明的通信電路連接圖。

【具體實施方式】
[0012]如圖1、2所示，一種基于EtherCAT的煤礦井下防越級跳閘系統(tǒng)，它包括上位機I以及與上位機I通信的至少一個高壓綜合保護器3，高壓綜合保護器3與該段輸電線路上的斷路器相連接；所述的高壓綜合保護器由EtherCAT收發(fā)器4、EtherCAT從站控制器5和MCU6連接組成，其中MCU6為STM32系列的MCU。
[0013]所述的上位機和高壓綜合保護器采用串行總線方式連接。
[0014]所述的上位機和高壓綜合保護器之間采用光纖2通信。
[0015]所述的高壓綜合保護器之間采用光纖2通信。
[0016]一種基于EtherCAT的煤礦井下防越級跳閘方法，在系統(tǒng)連接好以后，上位機通過EtherCAT通訊協(xié)議和每一段輸電線路上的高壓綜合保護器進行通信，以輪詢的方式實時來采集井下供配電系統(tǒng)的電壓、電流等參數(shù)，然后通過計算來判斷是否存在短路故障，如果不存在短路故障，上位機繼續(xù)實時監(jiān)測煤礦井下供配電系統(tǒng)的運行狀態(tài)，如果存在短路故障，上位機就發(fā)送跳閘指令給故障線路上的高壓綜合保護器，高壓綜合保護器在收到跳閘指令后就驅(qū)動本段線路上的斷路器跳閘，來切斷故障線路。
【權(quán)利要求】
1.一種基于EtherCAT的煤礦井下防越級跳閘系統(tǒng)，其特征在于:它包括上位機以及與上位機通信的至少一個高壓綜合保護器，高壓綜合保護器與該段輸電線路上的斷路器相連接；所述的高壓綜合保護器由EtherCAT收發(fā)器、EtherCAT從站控制器和MCU連接組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于EtherCAT的煤礦井下防越級跳閘系統(tǒng)，其特征在于:所述的上位機和高壓綜合保護器采用串行總線方式連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于EtherCAT的煤礦井下防越級跳閘系統(tǒng)，其特征在于:所述的上位機和高壓綜合保護器之間采用光纖通信。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于EtherCAT的煤礦井下防越級跳閘系統(tǒng)，其特征在于:所述的高壓綜合保護器之間采用光纖通信。
5.一種基于EtherCAT的煤礦井下防越級跳閘方法，其特征在于:上位機通過EtherCAT通訊協(xié)議和每一段輸電線路上的高壓綜合保護器進行通信，以輪詢的方式實時來采集井下供配電系統(tǒng)的電壓、電流等參數(shù)，然后通過計算來判斷是否存在短路故障；如果不存在短路故障，上位機繼續(xù)實時監(jiān)測煤礦井下供配電系統(tǒng)的運行狀態(tài)；如果存在短路故障，上位機就發(fā)送跳閘指令給故障線路上的高壓綜合保護器，高壓綜合保護器在收到跳閘指令后就驅(qū)動本段線路上的斷路器跳閘，來切斷故障線路。
【文檔編號】H02J13/00GK104242258SQ201310598725
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2013年11月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月25日
【發(fā)明者】付子義, 張國治, 王玉梅, 王磊, 孫抗, 張展, 谷斐, 李鵬霄, 洪波 申請人:河南理工大學(xué)