雙電源雙風(fēng)機智能保護控制系統設計

2 系統互補控制策略

雙電源雙風(fēng)機保護控制系統的工作環(huán)境要求其工作必須可靠，嚴格保證井下供風(fēng)的持續性。這就要求無(wú)論是在所有風(fēng)機均處于正常狀態(tài)或是在某些風(fēng)機處于故障狀態(tài)的情況下，控制系統必須和它的互補系統一起決定最佳的通風(fēng)控制策略。

表1為雙電源雙風(fēng)機保護控制系統在不同狀態(tài)下的互補控制策略表，其最大限度地利用了未發(fā)生故障的風(fēng)機資源，保證了井下通風(fēng)的持續性。表中，主機故障或從機故障包括主機或從機任何一臺風(fēng)機發(fā)生故障以及主機或從機斷電的情況；主機或從機單路故障均假定為主1或從1發(fā)生了故障。

表1 雙電源雙風(fēng)機保護控制系統互補控制策略表

2.1 主機保護控制系統程序流程

一般說(shuō)來(lái)，主機保護控制系統作為井下通風(fēng)的常用系統，接收外部輸入的系統啟動(dòng)命令，控制整個(gè)互補系統投人運行。其通過(guò)控制Zflag信號變化和檢測Fflag信號保證控制策略的實(shí)現。圖3為主機保護控制系統程序流程圖。

圖3 主機保護控制系統程序流程圖

主機保護控制系統輔助繼電器隨主斷路器的分合閘而分合閘，由一個(gè)常閉接點(diǎn)控制Zflag信號變化。Zflag信號從低電平轉換為高電平表示主機啟動(dòng)，從高電平轉化為低電平表示主機停止。

當主機合閘運行時(shí)，保護控制系統的各種保護算法啟動(dòng)，對運行中的風(fēng)機進(jìn)行各種故障的保護。一旦檢測到風(fēng)機在運行中發(fā)生故障，先斷開(kāi)主斷路器，切斷風(fēng)機電源，發(fā)出故障報警，上傳故障信息；同時(shí)，斷開(kāi)輔助繼電器，轉入分閘待機狀態(tài)。

當主機處于分閘待機時(shí)，保護控制系統實(shí)時(shí)檢測Fflag信號狀態(tài)。如果Fflag信號一定時(shí)間內處于低電平或從高電平轉換為低電平，則主機保護控制系統先進(jìn)行自檢。若系統控制的風(fēng)機沒(méi)有發(fā)生故障或沒(méi)有全部發(fā)生故障，主機保護控制系統立刻啟動(dòng)未發(fā)生故障的風(fēng)機，轉入合閘運行狀態(tài)。

2.2 從機保護控制系統程序流程

從機保護控制系統一般作為井下通風(fēng)的備用系統，接收外部的啟動(dòng)信號，不只有在主機保護控制系統控制的風(fēng)機發(fā)生故障的情況下，才作為備用系統投入運行。

從機保護控制系統輔助繼電器隨其主斷路器的分合閘而分合閘，由一個(gè)常閉接點(diǎn)控制Fflag信號變化，Fflag信號從低電平轉換為高電平表示從機啟動(dòng)，從高電平轉換為低電平表示從機停止。從機保護控制系統程序流程與主機類(lèi)似，不再贅述。

3 系統啟動(dòng)控制策略

3.1 系統啟動(dòng)時(shí)的沖擊電流分析

基于上述分析，一個(gè)雙電源雙風(fēng)機保護控制系統可控制2臺風(fēng)機，這2臺風(fēng)機共用1個(gè)電源。而在實(shí)際現場(chǎng)，通風(fēng)通道可能不止1個(gè)，需要多個(gè)保護控制系統控制2臺以上的風(fēng)機進(jìn)行通風(fēng)。這些主機保護控制系統可能共用的是一個(gè)電源，而其互補從機保護控制系統則共用另一個(gè)電源，這就出現了在1個(gè)電源上掛接多臺風(fēng)機的情況。風(fēng)機屬于感應電動(dòng)機，其啟動(dòng)電流沖擊較大，等于風(fēng)機的堵轉電流，大約為其額定電流的5～7倍。假設在1個(gè)電源上接了N臺風(fēng)機負載，每臺風(fēng)機的額定電流皆為IN，如果這N臺風(fēng)機負載同時(shí)啟動(dòng)，將對電源產(chǎn)生N×（5～7）IN的沖擊電流，容易造成電源系統低電壓。

為了防止上述情況的發(fā)生，必須在風(fēng)機啟動(dòng)方面采取一定的措施。由于單臺風(fēng)機的啟動(dòng)沖擊電流對電源影響較小，故可以采取適當的延時(shí)措施使多臺風(fēng)機依次啟動(dòng)，使風(fēng)機在啟動(dòng)時(shí)對電源的電流沖擊保持在較低的水平。

3.2 系統啟動(dòng)控制策略分析

現以1個(gè)電源接4個(gè)保護控制系統、拖動(dòng)8臺風(fēng)機的供電系統為例，分析當電源1發(fā)生故障、8臺風(fēng)機停機時(shí)，與其互補的4個(gè)從機保護控制系統控制的8臺風(fēng)機立即啟動(dòng)運行、維持井下供風(fēng)時(shí)的控制策略。

假定每臺風(fēng)機的額定電流皆為IN，設風(fēng)機電流與時(shí)間之間的函數關(guān)系如下：

I＝f（t）E（t）（1）