摘要：針對礦用隔爆型饋電開關(guān)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)，UniMAT億維公司開發(fā)了專用礦用三相交流電及漏電監(jiān)測模塊，用于三相電測量，可實(shí)現(xiàn)相電壓、電流，零序電壓，零序電流和漏電電阻等指標(biāo)的測量。結(jié)果表明采用UniMAT CPU224+礦用三相交流電及漏電監(jiān)測模塊的方式不僅降低了成本，而且達(dá)到了國標(biāo)所要求的漏電保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)，簡化了配置方案，優(yōu)化了程序設(shè)計(jì)，并且很容易的將方案從基本的KBZ630Z型升級到更高要求的KBZ800Z和KBZ1000Z等型號，拓展開去，三相交流電及漏電監(jiān)測模塊可以應(yīng)用于各種交流電的監(jiān)測系統(tǒng)中去，在各種場合發(fā)揮更大作用。

　　關(guān)鍵詞：三相交流電監(jiān)測，UniMAT PLC，CPU224，EM231，饋電開關(guān)

　　一、系統(tǒng)概述

　　礦用隔爆型真空饋電開關(guān)(以下簡稱饋電開關(guān))主要用于煤礦井下，在交流50Hz、電壓至1140V，額定電流分別為400A、500A、630A、800A的線路中，作為供電系統(tǒng)的總開關(guān)、分支開關(guān)，或作為礦用隔爆型移動變電站用饋電開關(guān)(打開后蓋板與移動變電站對接)，也可作為大容量電動機(jī)不頻繁起動之用。具有過載、短路、欠壓、漏電保護(hù)(選擇性漏電保護(hù))及漏電閉鎖等功能。產(chǎn)品可應(yīng)用在礦用隔爆型真空饋電開關(guān)等煤礦安全用電監(jiān)測系統(tǒng)中。

　　二、系統(tǒng)配置與功能實(shí)現(xiàn)

　　1、KBZ630Z控制系統(tǒng)硬件配置

　　顯示屏： 防護(hù)等級達(dá)到IP65的4行漢字文本顯示屏 一塊，

　　可編程控制器： UN200系列CPU224Q UN 214-1AF23-0XB0 一塊

　　擴(kuò)展模塊： 三相交流電及漏電監(jiān)測模塊UN 231-0BH22-0XA0 一塊

　　(注：KBZ800Z型需要兩塊三相交流電及漏電監(jiān)測模塊)

　　2、系統(tǒng)架構(gòu)

　　該系統(tǒng)由一套UniMAT PLC+文本屏構(gòu)成的控制系統(tǒng)和真空斷路器構(gòu)成的執(zhí)行系統(tǒng)構(gòu)成。如圖所示。其中CPU進(jìn)行一些邏輯控制，礦用模塊主要是采集AC電壓、電流和漏電電阻等信號，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)監(jiān)測監(jiān)控并完成漏電閉鎖、過載、短路、斷相、欠壓和過壓等保護(hù)功能，具有智能化程度高、性能穩(wěn)定、動作可靠等優(yōu)點(diǎn)。

　　3、系統(tǒng)難點(diǎn)

　　系統(tǒng)主要是要保證漏電保護(hù)動作時(shí)間小于50ms和短路保護(hù)動作的時(shí)間小于100ms，所以要保證CPU的采集處理運(yùn)行速度很快，UniMAT PLC采用高頻微處理器，指令處理速度比普通PLC提升3-10倍，采用UniMAT UN200 PLC的采集與控制周期時(shí)間是12ms,加上外圍的設(shè)備時(shí)間30ms,共42ms，達(dá)到了設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)要求。

　　4、監(jiān)控功能設(shè)計(jì)

　　采用文本顯示屏，配合UniMAT UN200系列小型PLC，實(shí)現(xiàn)對饋電開關(guān)的工作狀態(tài)、參數(shù)和故障類型顯示和記憶，并可對具體參數(shù)進(jìn)行修改調(diào)整，友好的用戶界面，具有良好的人機(jī)對話功能，可大大提高判斷故障和排除故障的效率。

　　所有模擬信號全部處理為數(shù)字信號，具有抗干擾能力強(qiáng)、接線簡潔、信息量大、控制可靠準(zhǔn)確等特點(diǎn)。

　　具有完備的自檢、自診斷和故障模擬實(shí)驗(yàn)功能，可方便地檢查保護(hù)和控制系統(tǒng)正常與否。

　　5、系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)

　　該饋電開關(guān)充分考慮煤礦井下的工作環(huán)境，集機(jī)械制造、自動化、測控技術(shù)與儀器儀表、計(jì)算機(jī)應(yīng)用科學(xué)技術(shù)等學(xué)科于一身，其主要技術(shù)指標(biāo)如下：

　　電壓等級：1140V/660V;頻率：50HZ;

　　總額定電流：800A、1200A，單臺工作電流可達(dá)到400A;

　　漏電閉鎖保護(hù)：附加直流檢測，1140V-40K歐、660V-22K歐;

　　漏電保護(hù)動作：1140V-20K歐、660V-11K歐;

　　短路保護(hù)：為額定電流的3-10倍;

　　過壓和欠壓保護(hù)：0.75Ue

　　超溫保護(hù)和超限保護(hù);

　　開關(guān)設(shè)備有漏電試驗(yàn)和過流試驗(yàn)按鈕，可隨時(shí)檢測饋電開關(guān)保護(hù)功能;

　　系統(tǒng)原理圖

　　目前國內(nèi)大多數(shù)饋電開關(guān)采用西門子+變送器+漏電保護(hù)器控制的方案，盡管該方案能達(dá)到系統(tǒng)要求，但是在控制功能上有很大局限性。采用此方案替代上述方案后可以對整個(gè)饋電開關(guān)的工藝參數(shù)如電流、電壓等參數(shù)進(jìn)行在線檢測。降低了客戶的成本，保證了工藝條件的穩(wěn)定、提高了產(chǎn)品的響應(yīng)速度。采用文本顯示屏，利用顯示屏反應(yīng)出來的報(bào)警信息，工作人員很容易排除故障。提高了生產(chǎn)效率。

　　6、系統(tǒng)亮點(diǎn)

　　該系統(tǒng)所采用的三相交流電及漏電監(jiān)測模塊UN 231-0BH22-0XA0是一大亮點(diǎn)，該模塊通過交流互感器能夠?qū)崿F(xiàn)對交流電信息的采集，配合CPU的運(yùn)算和控制，可以實(shí)現(xiàn)過壓、欠壓、過載、短路、漏電、三相不平衡保護(hù)等功能;能夠?qū)﹄娋W(wǎng)絕緣電阻進(jìn)行監(jiān)測;具有零序電壓和零序電流采集功能。該產(chǎn)品是UN200PLC的一個(gè)擴(kuò)展模塊，具體見下圖和接線圖：

　　該模塊技術(shù)指標(biāo)如下表示：

　　該模塊還可以應(yīng)用于多種電源監(jiān)測控制類產(chǎn)品上去，比如各種電氣控制的配電系統(tǒng)監(jiān)測，小型變電站的監(jiān)測系統(tǒng)以及其他組合開關(guān)等。

　　三、使用效果分析

　　本控制系統(tǒng)在饋電開關(guān)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)了預(yù)期目的，根據(jù)饋電開關(guān)系統(tǒng)在實(shí)用中的重要程度選擇深圳億維自動化的UN200系列PLC和三相交流電及漏電監(jiān)測模塊，提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性，達(dá)到了系統(tǒng)的響應(yīng)要求，簡化了配線施工，降低了維護(hù)難度，由于該系列PLC和西門子S7-200PLC完全兼容，降低了工程師的開發(fā)難度，又在一定程度上節(jié)省了系統(tǒng)成本。該系統(tǒng)在投入運(yùn)行后狀態(tài)良好，還應(yīng)用于多條自動化控制系統(tǒng)的電源屏監(jiān)控，有較好的行業(yè)應(yīng)用前景。