雙電源雙風(fēng)機智能保護(hù)控制系統(tǒng)設(shè)計

2 系統(tǒng)互補控制策略

雙電源雙風(fēng)機保護(hù)控制系統(tǒng)的工作環(huán)境要求其工作必須可靠，嚴(yán)格保證井下供風(fēng)的持續(xù)性。這就要求無論是在所有風(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(tǒng)必須和它的互補系統(tǒng)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(hù)控制系統(tǒng)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(xù)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(hù)控制系統(tǒng)互補控制策略表

2.1 主機保護(hù)控制系統(tǒng)程序流程

一般說來，主機保護(hù)控制系統(tǒng)作為井下通風(fēng)的常用系統(tǒng)，接收外部輸入的系統(tǒng)啟動命令，控制整個互補系統(tǒng)投人運行。其通過控制Zflag信號變化和檢測Fflag信號保證控制策略的實現(xiàn)。圖3為主機保護(hù)控制系統(tǒng)程序流程圖。

圖3 主機保護(hù)控制系統(tǒng)程序流程圖

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

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

當(dāng)主機處于分閘待機時，保護(hù)控制系統(tǒng)實時檢測Fflag信號狀態(tài)。如果Fflag信號一定時間內(nèi)處于低電平或從高電平轉(zhuǎn)換為低電平，則主機保護(hù)控制系統(tǒng)先進(jìn)行自檢。若系統(tǒng)控制的風(fēng)機沒有發(fā)生故障或沒有全部發(fā)生故障，主機保護(hù)控制系統(tǒng)立刻啟動未發(fā)生故障的風(fēng)機，轉(zhuǎn)入合閘運行狀態(tài)。

2.2 從機保護(hù)控制系統(tǒng)程序流程

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

從機保護(hù)控制系統(tǒng)輔助繼電器隨其主斷路器的分合閘而分合閘，由一個常閉接點控制Fflag信號變化，F(xiàn)flag信號從低電平轉(zhuǎn)換為高電平表示從機啟動，從高電平轉(zhuǎn)換為低電平表示從機停止。從機保護(hù)控制系統(tǒng)程序流程與主機類似，不再贅述。

3 系統(tǒng)啟動控制策略

3.1 系統(tǒng)啟動時的沖擊電流分析

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

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

3.2 系統(tǒng)啟動控制策略分析

現(xiàn)以1個電源接4個保護(hù)控制系統(tǒng)、拖動8臺風(fēng)機的供電系統(tǒng)為例，分析當(dāng)電源1發(fā)生故障、8臺風(fēng)機停機時，與其互補的4個從機保護(hù)控制系統(tǒng)控制的8臺風(fēng)機立即啟動運行、維持井下供風(fēng)時的控制策略。

假定每臺風(fēng)機的額定電流皆為IN，設(shè)風(fēng)機電流與時間之間的函數(shù)關(guān)系如下：

I＝f（t）E（t）（1）