PLC在煤矿井下配电系统中的应用探究

[摘 要]随着煤矿开采技术的发展，对煤矿开采进行供电系统的持续性和安全性要求越来越高，就目前的研究发现，PLC在煤矿井下配电系统中的应用具有不错的效果。PLC是井下配电系统智能馈电开关的核心，其在煤矿井下配电系统中的应用主要是通过以PLC为核心的新型隔爆馈电开关电力控制系统和以VC++为程序语言设计的计算机监控系统分别对煤矿的配电系统进行实时监控，通过对煤矿井下配电系统的实时数据检测来设置过压和欠压保护、短路保护、漏电保护、以及过载保护等，因此，PLC在煤矿井下配电系统中的应用有助于提高煤矿井下供电系统的持续性、安全性和可靠性。本文对基于PLC的煤矿井下配电控制系统进行了分析，阐明了该设置保护工作的机制。

[关键词]PLC 煤矿井下配电系统 智能馈电开关

中图分类号：TD611.2；TP273 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）18-0151-01

1 引言

煤矿开采井下作业的危险系数较高，在采煤现代化技术不断发展的今天，对井下配电系统的持续性和安全性有着很高的要求，因此，对提高煤矿井下配电系统安全性的应用研究有着重要的意义和价值。以PLC为核心的智能隔爆馈电开关在煤矿井下配电系统中的应用能够在很大程度上提高井下作业的安全性，作为井下配电系统的关键性装置设备，隔爆馈电开关的性能直接影响到整个配电系统的安全供电，以及井下作业的安全性。

当下我国自主生产的煤矿井下隔爆馈电开关主要由继电器和容电器组成，对配电系统起到控制和保护的作用。但是由于该隔爆馈电开关的两种元件本身就存在离散性缺点，再加上这两种元件的整定、更换以及检修维护工作存在诸多不便，线路繁杂，安全性较差，当井下配电系统出现短路、漏电、过载、过压及欠压等故障时，虽然能够及时的切断电源，但是却不能对系统的故障类型做出相应的判断，这不仅不利于配电系统故障的及时修复，恢复供电，而且为相关技术人员带来了更多的工作负担，在很大程度上影响了煤矿的正常和高效生产。以PLC为控制核心的新型隔爆馈电开关在煤矿井下配电系统中的应用能够对煤矿井下配电系统的实时数据检测来设置过压和欠压保护、短路保护、漏电保护、以及过载保护等，显著提高了煤矿井下配电系统的持续性和可靠性以及井下作业的安全性。

2 煤矿供电系统结构分析

煤矿供电系统包括井上和井下两部分，井上主要是计算机控制系统，用于处理和显示井下配电系统的电能信息，包括打印机、工控机以及通信线路RS―485，该线路接口通过通信线路与接口卡相连，进行数据通信，打印机将相关的数据报表打印出来便于分析。井上管理人员可以通过该系统来监测和记录井下配电系统的电网参数，当井下配电系统发生故障时可通过一定的方式进行反馈，使管理人员能够及时的确定故障位置和相关信息并进行处理。通过该系统还可以对井下每台配电开关进行控制，将相关电能统计报表打印出来，以便于电能消耗的统计和相关数据的查询。

3 PLC在煤矿井下配电系统中的应用

目前，分立元件或单片机是构成煤矿井下馈电开关控制器核心的主要部件，由于这种类型的开关结构复杂，不便于整定、更换和调节，而且抗干扰能力弱，容易发生故障，并且由其控制的电路很容易发生过载、短路及漏电等情况，其作用效果仅仅是切断电源但却不能测定故障发生的位置及故障类型，导致相关技术人员的工作量加大。在这种背景下，改善煤矿井下配电系统的重要措施就是将馈电开关控制系统的控制核心改为PLC，井上部分采用计算机进行控制，以人机界面为配置，这样就构成了一个智能保护的综合型系统。该系统能够

对额定频率50Hz、额定电压6KV/I0KV和额定电流50A一800A的三相交流中性点不直接接地的供电系统进行控制并合理的测定和计算相关数据，而且通过以PLC为核心的新型隔爆馈电开关电力控制系统和以VC++为程序语言设计的计算机监控系统分别对煤矿的配电系统进行实时监控，通过对煤矿井下配电系统的实时数据检测来设置过压和欠压保护、短路保护、漏电保护、以及过载保护等，更重要的是该系统能适用于条件较差的煤矿井下配电系统的控制。

3.1 基于PLC的智能馈电开关应用原理

PLC智能馈电开关对配电线路进行保护时，首先需要将A相电流、B相电流、零序电流、零序电压、线电压、相敏信号以及绝缘信号等传送到高压互感器，这些信号和电流再按顺序通过低压互感器和整流滤波电路进行交流电到直流电的转换，再经过A/D转换装置，最终由PLC输出断路器的信号。PLC对这些信号进行处理时，若电压超过了1.2U属于过压故障，PLC会在10s之内作出相应的保护措施；若电压值小于0.8U属于欠压故障，同样PLC会在10s之内作出保护应答；如果任一处电流的计算值在6～10倍额定电流值之间时则确定为短路故障，PLC会在0.2s内做出保护应答；如果电流的计算值在1.2～6倍额定电流值之间时则确定为过载故障，PLC会做出反时限特性动作以保护电路，若配电线路发生漏电故障，在PLC的控制下电路会及时切断。

3.2 相关设计

在进行硬件设计时要采用指令运算速度块，具有模块化特点的PLC，运算方式为浮点数运算，人机界面的设置对人机对话的编程要求减小。按规定的刷新速度将数据发送到人机界面，通过智能化的CPU诊断监测系统对系统功能性和正确记录进行控制。设置A/D转换模块，由MD器完成PLC的进行转换，由MD转换模块转换之后得到系统功率，将最终结果输送到人机界面并显示。在设计时要贯穿系统化和主站一体化的主体思想，采用性能稳定的工业控制计算机作为井上计算机监控系统平台，采用的计算机编程工具为VC++6.0，并与数据库技术相结合，对采集到的数据进行处理和显示，整个系统通过RS一485总线完成煤矿井上和井下的数据传输。

4 总结

综上所述，PLC在煤矿井下配电系统中的应用实现了对井下配电系统的远程监控，提高了煤矿的自动化控制和管理水平以及井下作业的安全性。以PLC为控制核心的井下配电系统具有结构简单、抗干扰能力强、安全稳定等优点非常适用于井下线路控制，而且能够准确的判定故障位置和类型并进行及时的保护措施，减小了检修工作量，提高了煤矿生产的效率。

参考文献

[1] 张洁.PLC在煤矿供电系统中的应用.《煤炭技术》.2012年6期.

[2] 刘德君，田福泰.一种新型的智能低压馈电开关的设计.《工矿自动化》.2009年1期.

[3] 宋宏，刘德君，弭洪涛.PLC在煤矿井下低压馈电系统中应用.《煤矿机械》.2008年11期.