雙電源雙風(fēng)機(jī)智能保護(hù)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2 系統(tǒng)互補(bǔ)控制策略

雙電源雙風(fēng)機(jī)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(wú)論是在所有風(fēng)機(jī)均處于正常狀態(tài)或是在某些風(fēng)機(jī)處于故障狀態(tài)的情況下，控制系統(tǒng)必須和它的互補(bǔ)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(jī)保護(hù)控制系統(tǒng)在不同狀態(tài)下的互補(bǔ)控制策略表，其最大限度地利用了未發(fā)生故障的風(fēng)機(jī)資源，保證了井下通風(fēng)的持續(xù)性。表中，主機(jī)故障或從機(jī)故障包括主機(jī)或從機(jī)任何一臺(tái)風(fēng)機(jī)發(fā)生故障以及主機(jī)或從機(jī)斷電的情況；主機(jī)或從機(jī)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(jī)保護(hù)控制系統(tǒng)互補(bǔ)控制策略表

2.1 主機(jī)保護(hù)控制系統(tǒng)程序流程

一般說(shuō)來(lái)，主機(jī)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(dòng)命令，控制整個(gè)互補(bǔ)系統(tǒng)投人運(yùn)行。其通過(guò)控制Zflag信號(hào)變化和檢測(cè)Fflag信號(hào)保證控制策略的實(shí)現(xiàn)。圖3為主機(jī)保護(hù)控制系統(tǒng)程序流程圖。

圖3 主機(jī)保護(hù)控制系統(tǒng)程序流程圖

主機(jī)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(gè)常閉接點(diǎn)控制Zflag信號(hào)變化。Zflag信號(hào)從低電平轉(zhuǎn)換為高電平表示主機(jī)啟動(dòng)，從高電平轉(zhuǎn)化為低電平表示主機(jī)停止。

當(dāng)主機(jī)合閘運(yùn)行時(shí)，保護(hù)控制系統(tǒng)的各種保護(hù)算法啟動(dòng)，對(duì)運(yùn)行中的風(fēng)機(jī)進(jìn)行各種故障的保護(hù)。一旦檢測(cè)到風(fēng)機(jī)在運(yùn)行中發(fā)生故障，先斷開(kāi)主斷路器，切斷風(fēng)機(jī)電源，發(fā)出故障報(bào)警，上傳故障信息；同時(shí)，斷開(kāi)輔助繼電器，轉(zhuǎn)入分閘待機(jī)狀態(tài)。

當(dāng)主機(jī)處于分閘待機(jī)時(shí)，保護(hù)控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)檢測(cè)Fflag信號(hào)狀態(tài)。如果Fflag信號(hào)一定時(shí)間內(nèi)處于低電平或從高電平轉(zhuǎn)換為低電平，則主機(jī)保護(hù)控制系統(tǒng)先進(jìn)行自檢。若系統(tǒng)控制的風(fēng)機(jī)沒(méi)有發(fā)生故障或沒(méi)有全部發(fā)生故障，主機(jī)保護(hù)控制系統(tǒng)立刻啟動(dòng)未發(fā)生故障的風(fēng)機(jī)，轉(zhuǎn)入合閘運(yùn)行狀態(tài)。

2.2 從機(jī)保護(hù)控制系統(tǒng)程序流程

從機(jī)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(dòng)信號(hào)，不只有在主機(jī)保護(hù)控制系統(tǒng)控制的風(fēng)機(jī)發(fā)生故障的情況下，才作為備用系統(tǒng)投入運(yùn)行。

從機(jī)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(gè)常閉接點(diǎn)控制Fflag信號(hào)變化，F(xiàn)flag信號(hào)從低電平轉(zhuǎn)換為高電平表示從機(jī)啟動(dòng)，從高電平轉(zhuǎn)換為低電平表示從機(jī)停止。從機(jī)保護(hù)控制系統(tǒng)程序流程與主機(jī)類似，不再贅述。

3 系統(tǒng)啟動(dòng)控制策略

3.1 系統(tǒng)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(jī)保護(hù)控制系統(tǒng)可控制2臺(tái)風(fēng)機(jī)，這2臺(tái)風(fēng)機(jī)共用1個(gè)電源。而在實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)，通風(fēng)通道可能不止1個(gè)，需要多個(gè)保護(hù)控制系統(tǒng)控制2臺(tái)以上的風(fēng)機(jī)進(jìn)行通風(fēng)。這些主機(jī)保護(hù)控制系統(tǒng)可能共用的是一個(gè)電源，而其互補(bǔ)從機(jī)保護(hù)控制系統(tǒng)則共用另一個(gè)電源，這就出現(xiàn)了在1個(gè)電源上掛接多臺(tái)風(fēng)機(jī)的情況。風(fēng)機(jī)屬于感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，其啟動(dòng)電流沖擊較大，等于風(fēng)機(jī)的堵轉(zhuǎn)電流，大約為其額定電流的5～7倍。假設(shè)在1個(gè)電源上接了N臺(tái)風(fēng)機(jī)負(fù)載，每臺(tái)風(fēng)機(jī)的額定電流皆為IN，如果這N臺(tái)風(fēng)機(jī)負(fù)載同時(shí)啟動(dòng)，將對(duì)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(jī)啟動(dòng)方面采取一定的措施。由于單臺(tái)風(fēng)機(jī)的啟動(dòng)沖擊電流對(duì)電源影響較小，故可以采取適當(dāng)?shù)难訒r(shí)措施使多臺(tái)風(fēng)機(jī)依次啟動(dòng)，使風(fēng)機(jī)在啟動(dòng)時(shí)對(duì)電源的電流沖擊保持在較低的水平。

3.2 系統(tǒng)啟動(dòng)控制策略分析

現(xiàn)以1個(gè)電源接4個(gè)保護(hù)控制系統(tǒng)、拖動(dòng)8臺(tái)風(fēng)機(jī)的供電系統(tǒng)為例，分析當(dāng)電源1發(fā)生故障、8臺(tái)風(fēng)機(jī)停機(jī)時(shí)，與其互補(bǔ)的4個(gè)從機(jī)保護(hù)控制系統(tǒng)控制的8臺(tái)風(fēng)機(jī)立即啟動(dòng)運(yùn)行、維持井下供風(fēng)時(shí)的控制策略。

假定每臺(tái)風(fēng)機(jī)的額定電流皆為IN，設(shè)風(fēng)機(jī)電流與時(shí)間之間的函數(shù)關(guān)系如下：

I＝f（t）E（t）（1）