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　　摘要：可控硅整流装置要安全运行，必须有可靠的保护措施。论文讨论了建立在电量采集器基础上的可控硅过流保护装置在煤炭机械中的应用，并提出了该保护装置在运行中的保护措施。

　　关键词：可控硅过流保护装置；煤炭机械，应用

　　O 引言

　　可控制整流装置不论在煤矿系统还是现代工业的各行各业中都已得到广泛应用。可控硅整流装置要安全运行，必须有可靠的保护措施。在整流装置过载或者输出短路时，保护措施能起到安全保护作用，使装置不受损坏。我们把这种保护功能，归结为限流保护和过流保护。这两种保护是否可靠，直接影响可控硅整流装置的运行是否稳定。

　　1 煤炭机械可控硅过流保护装置概述

　　1．1煤炭机械可控硅过流保护装置限流保护

　　煤炭机械可控硅过流保护装置的限流保护是整流装置工作在恒压状态下所加入的一种保护措施。当整流装置输出电流超过额定值时，这种保护能使整流装置的输出电压降低，并使装置继续运行，如图1所示。

　　电流反馈信号u经过运算放大器放大，再经过反相器倒相后，与电压反馈信号UvF通过选通电路相迭加在一起，做为PI调节器的输入。当整流装输出电流超出电流额定值时，只有电流反馈作为PI调节器的输入，那么整流装置处于恒流工作状态。当整流装置输出电流低于电流额定值时，只有电压反馈作为PI调节器的输人，则整流装置工作在恒压状态下。

　　由此可见，整流装置只有加入限流保护后，在超负荷运行时，电流能受到有效的抑制，元件不会被损坏，装置能得到可靠的保护。在实际工作中，用于给蓄电池充电的整流装置，就经常工作在限流状态下。比如，在为蓄电池恒压充电时，由于电池初始电压很低，整流装置的输出电压与电池端电压之间的压差较大，则充电电流很大。超出整流装置输出的额定电流，但由于整流装置中设有限流作用，装置便可在额定输出状态下恒流运行，随着电池电压的上升，使整流装置逐步脱离限流环节，自动转为恒压工作状态。

　　1．2煤炭机械可控硅过流保护装置过流保护

　　用在煤炭机械可控硅整流装置中的过流保护方式很多，如快速熔断器保护、快速电流继电器保护、自动空气断路器保护和电子回路保护等。根据多年的实际经验，我们采用电子回路作整流装置的过流保护措施，其原理见图2所示。

　　图2中，R1、R2、N组成比较器，通过RPI来设置过流保护值；V为钳位二极管，uk为可控硅触发脉冲输出的控制信号。当整装置输出电流超出额定值的20％时，电流反馈u1F>u，则比较器输出为“0”电平，使三极管V2截止，此时u为“1”电平，使整流装置输出电压为0。钳位二极管vI保证系统在出现过流时，比较器输出电位为“0”的电平，使整流装置可靠关断。这种过流保护电路的设计，确保了在整流装置输出正负极短路时，不致于损坏装置中的任何元件。实践证明，限流、过流保护在可控硅整流装置中的完善，使整流装置运行起来更加安全可靠。这种保护措施不仅适用于煤炭机械可控硅整流装置，而且同样适用于煤炭机械开关电源和其它直流稳压装置，在电力系统中，为无人职守提供了可能，并为全自动整流装置的诞生奠定了基础。

　　2 煤炭可控硅过流保护装置的实践应用

　　2．1煤炭可控硅过流保护装置电量采集器的使用

　　煤矿机械中可控硅过流保护装置电量采集器是指对煤矿的环境参数和生产、运输、提升、排水等机电设备工作状态进行监测和控制，并用微机分析处理取得数据的一种安全监控系统。它是二到三级分布式集散系统，井下分站作为系统中重要配套部件，连续监测矿井的各种环境参数，不仅监视电路过流保护装置，还可以监控如：瓦斯、一氧化碳、风速、负压等煤炭的危险信号。电量采集器分站和地面中心站通讯，及时传送井下参数，并执行中心站发送的命令，本身也可实现都功能监控功能，对电量数据及时检测变电所配电柜的各种电量参数：电流、电压、功率、功率因数等。

　　2，1．1煤炭可控硅过流保护装置电量采集器工作原理

　　煤炭可控硅过流保护装置电量采集器由6个模块组成：电压电流采集放大模块、功率转换模块、A／D转换模块、MCU模块、485接口模块、电源及显示模块。

　　1）电压电流采集放大模块。电量数据采集器连续采集变电所的三相100V交流电压A，B，C之间的线电压，c相作为公共端（但并非接地）。100V交流电压经过三相变压转换为10V交流电压，该电压信号进一步变换成400mV后再由AD736将交流电压信号变为直流电压信号（Uv），直流信号（uv）进一步由LM358放大后送到A／D转换模块；大电流信号（5A）通过C相电流互感器转换成小电流信号（5mA），小电流信号经过精密电阻转换成小电压信号后由另一路AD736将交流信号变为直流信号（Ui），再由LM358放大后送到A／I）转换模块。

　　2）功率转换模块uv与ui信号分别经过两路AD7755后直接送至MCU模块。

　　3）A／D转换模块该模块由拨码开关和采样开关4051，A／D芯片TLC1549组成。每个电量采集器的标识是由4位拨码开关决定的，有效地址为1～8，在同一分站中该拨号应是惟一的。“ON”为0，“OFF”为1。

　　4）其他模块。MCU模块将各输入电压信号进行相应处理、运算、编码后，通过485接口模块（由1483芯片组成）将编码信号以频率信号形式上传给分站，传输速率为9600b&，传输距离限于2000m；同时将其送到显示模块（MAX7219）。LM7805和ICL7660提供正负5v电源。

　　AD736是经过激光修正的单片精密真有效值AC／IX2转换器。采用真有效值转换技术，即不通过平均折算而是直接将交流信号的有效值按比例转换为直流信号。其主要特点是准确度高、灵敏性好（满量程为200mV）、测量速率快、频率特性好（工作频率范围可达0～460kHz）、输入阻抗高、输出阻抗低、电源范围宽且功耗低最大的电源工作电流为200毫安。用他来测量正弦波电压的综合误差超过±3％。

　　平均电容（CAV）是AD736的关键外同元件，用于进行平均值运算。其大小将直接响应到彳丁效值的测垣精度，尤其在低频时更为重要多数情况下可选33tF。

　　X25045作为可编程WDTEPROM，有3个功能：①WDT；②电源监测；③EPROM，保存常用设定参数。

　　2．1．2软件设计与安装

　　与上述硬件框图和算法公式相配合，程序可分为主程序、A／D采样程序、数显程序、通讯程序等几部分：

　　1）主程序包括初始化和软件防程序部分，还要监测采样完成标志；分站是否要求通讯标志等，最重要功能是完成采样结果的算术处理。

　　2）A／D采样程序。程序发送同步信号，启动A／D转换，完后以中断方式由主程序读取结果。

　　3）数显程序。89C52与MAX72l9之间程序分为2部分：初始化子程序、数据传送及显示子程序．．传送为串行方式，数据格为16位，其中：D8～Dll是寄存器地址，DO～D7为数据，Dl2～Dl5为无关位72l9接收的第l位是D15。发送到Din端的串行数据在每个cIK的上升沿移人到内部16位移位奇存器中，然后在I．OAI）的上升沿时数据被锁存到数字或控制寄存器中。I）in端的数据通过移位寄存器传送，并在16．5个时钟周期后出现在Dct端4）通讯程序接受分站命令将测试结果返回。分站向电量采集器发送数据命令：0x5a，拨号值，拨号值取反；电量采集器回答：0x5a，拨号值，拨号值取反：D，Padd：其中，D为传送数值，Padd为校验标志当分站询问5次都没有回答时，设置为“未连通”状态。

　　2．2高压智能过流断路器与煤炭可控硅过流保护

　　装置机械联动高压断路器在煤炭电路系统中起控制和保护作用，其性能的可靠与否关系到煤炭电路系统的安全、稳定运行，和煤炭可控硅过流保护装置是一脉相承的，二者的配合，能提高双安全系数采用三相电气联动的高压智能过流断路器一般采用三个独立操动机构，通过汇控箱使机构之间通过电气联接来实现三相联动，各相机构传动输出轴直接与极柱相连；在保护装置上，采用三相位置不一致继电器启动跳闸。如果与煤炭可控硅过流保护装置机械联动，高睢智能过流断路器一般采用一个操动机构，断路器三个板柱与操动机构之间通过操作杆联接。

　　参考文献：

　　[1]郭贤珊、李仲失煤炭“r控硅过流保护袋揲动机恂存线监测参数的选择J]．高压电器，2002、38（I）．24～25