1、概述

　　為了確保煤礦安全的地下供電，西門子plc控制器礦井供電系統一般采用各種保護措施，如過流保護，漏電保護和接地保護。其中，漏電保護是防止人身觸電的重要措施。漏電保護設備的目的是通過切斷電源來防止個人電擊和漏電流引起的電擊。中國煤礦安全法規規定，礦井變電站高壓給水機應安裝選擇性檢漏保護裝置，地下低壓給水機應安裝漏電保護裝置。

　2 、西門子plc控制器性能介紹

　　鑒于地下煤工作環境惡劣，電磁干擾大，北京蘭普豐科技有限公司專門開發了煤礦井下低壓電力設備西門子plc控制器。基于PLC技術的西門子plc控制器是一款集可靠繼電保護，集成測控，數據通訊于一體的高可靠性PLC控制器。安裝在電力設備的防爆柜內，適用于380V，660V，1140V和3300V。如各種電壓等級，可滿足各種額定電流饋電開關，啟動器，移動變壓器低壓頭，雙機雙速開關等采礦電力設備的需求。

　　西門子plc控制器的控制和保護信號可直接采樣到控制器中，具有保護精度高，響應速度快，可靠性高的特點。它可以完成過壓，欠壓，過載，短路，漏電，過溫和三相。平衡等保護功能，可監控電網絕緣電阻，具有模擬漏電和短路測試功能，可計算零序方向角，總有功功率和功率因數，還可進行聯網通信。西門子plc控制器的輸入和輸出通道包括8 DI，6 DO和1電壓AI。它可以滿足無需通道擴展的饋電開關的保護功能，不僅成本低，而且穩定性高。西門子plc控制器的正面外觀如圖1所示。

　圖1西門子plc控制器的正面外觀

　　西門子plc控制器可直接采集三相電壓，三相電流，零序電壓，零序電流，系統電壓和絕緣電阻等信號。在使用中，沒有必要將交流信號轉換成直流標準信號進行采樣，而是直接交流采樣交流信號，即直接將交流信號發送到西門子plc控制器的模擬輸入通道，從而實現交流采樣。西門子plc控制器根據收集的交流信號控制斷路器的閉合和斷開。西門子plc控制器的內部保護采用國產芯片。通過功能塊立即輸出漏電保護動作和短路保護動作。當信號采集和故障發生時，大大縮短了執行保護動作的時間，并且分支開關保護的動作時間小于30ms，總開關保護動作時間小于200ms。

　　該系統還通過根據電網的分布電容和電網電壓的大小增加選擇性泄漏的保護特性和操作參數來增加對保護系統的保護。此外，在西門子plc控制保護系統中，采用了威綸通觸摸屏的人機界面，提高了交換機的穩定性。在工業觸摸屏上，可以關閉和打開開關，電網的絕緣狀態，動作設定點和開關操作狀態。當故障發生時，觸摸屏及時記錄和跳閘，顯示故障參數和故障狀態，實現對人員或設備的保護，大大提高故障診斷效率，排除故障。

　　cpu是西門子PLC控制器的核心部件，由硬件和軟件兩部分組成。硬件主要包括各種監控電路，即開關狀態檢測、三相電壓檢測、三相電流檢測、斷路器輸出控制功能。為了解決漏電保護裝置的快速響應和穩定性要求，北京藍普峰科技有限公司可根據用戶的需要為用戶提供定制的軟硬件服務。軟件方面，打開西門子PLC控制器程序源代碼，將漏電保護和短路保護功能制成庫文件，方便用戶使用。硬件上省去了信號傳輸裝置，西門子PLC控制器可直接進行交流采樣，提高了采樣速度，實現了快速穩定的保護動作。西門子PLC控制器能在規定的時間內完成信號的采集和處理，滿足保護地下漏電保護裝置人身安全的要求，達到保護人身安全的目的。

　3 、西門子plc控制器的礦用隔爆型真空饋電開關

　　在煤礦三相中性點不接地的供電系統中，礦用防爆真空饋電開關可作為地下配電系統的主開關或分支開關，也可作為大型 - 在不經常啟動的情況下容量電動機。本文采用西門子plc控制器作為礦用防爆真空饋電開關的保護裝置。它滿足漏電保護裝置快速穩定的要求，可以完成礦井低壓電網的二次選擇性漏電保護。對稱短路保護，非對稱短路保護，缺相保護，過載保護和過壓保護。

　　3.1 礦用隔爆型真空饋電開關的操作界面

　　專用西門子plc控制器通過RS-232串口通訊口與觸摸屏HMI通訊，并保留RS-485串口通訊口與上位通訊變電站通訊。

　圖2礦用防爆真空饋電開關的操作界面

　　3.2 礦用隔爆型真空饋電開關的電路設計

　　3.2礦用隔爆真空供料開關電路設計

　　該控制保護系統不僅可以實現地下低壓電網單相漏電的橫向選擇性和縱向選擇性，還可以保證電網對稱泄漏時的保護動作的穩定性，從而實現可靠，安全。

　　3.2.1 基于附加直流檢測的總漏電保護系統

　　附加直流電源檢測型漏電保護示意圖如圖3所示。它主要由三相電抗器和同步變壓器T3，零序電抗器和零序變壓器T2，濾波器組成。電路由電阻器和電容器組成，以及直流電源。當DC電壓恒定時，檢測到的電阻值改變。當絕緣電阻降至表1中規定的動作值時，PLC程序調用中斷立即輸出，使繼電器工作，其常開觸點接通供電開關的并聯跳閘線圈，使開關跳閘至實現漏電保護。通過液晶顯示器可視地顯示接地電阻值。

　    3.2.2 零序功率方向式選擇性漏電保護

　　礦用低壓防爆饋電開關的選擇性漏電保護意味著當礦井低壓電網分支的某一相經歷個人觸電，或單次放電或單一漏電流時，它可以及時發現漏電故障。它作用于行程，有選擇地切斷故障線路，確保無故障線路的安全運行。當電網不對稱泄漏時，采樣電路分別取零序電壓U0和每個支路的零序電流I0信號，如圖3所示。經過放大和整形后，相位比較電路確定故障科。然后判斷是否達到閾值，最后啟動執行電路，切斷故障支路的電源，實現選擇性漏電保護。

　　零序功率定向選擇性漏電保護具有很強的橫向選擇性，即選擇性漏電保護，與泄漏檢測繼電器不同，一旦漏電發生在電網某處，整個電網和采礦區的總停電都是造成的。但是，它也有缺點或局限。它不能檢測和保護三相同時泄漏，不能防止三相對稱泄漏故障。目前，用于地下礦用分支開關的智能饋電開關，如KBZ12-400，采用零序功率方向漏電保護原理。

　　圖4顯示了一個主交換機和四個子交換機的配置。如果子開關對地的電阻值低于漏電動作值，則子開關瞬間跳閘，而其他子開關和主開關仍可正常工作。

圖4主交換機和子交換機的配置

　　4 、總結

　　西門子plc控制器礦用防爆真空饋電開關已在現場使用，以滿足泄漏保護的快速性和穩定性的要求。沒有諸如系統崩潰或斷路器故障之類的故障，這已經被用戶所接受。西門子plc控制器完成過載保護，短路保護，漏電閉鎖，漏電保護，選擇性漏電保護，欠壓保護，過壓保護，三相不平衡保護，氣體鎖定，風電鎖定，饋電開關電量計量。通訊網絡等功能。發生故障時，可以及時記錄故障狀態，切斷電源，保護人員或設備的安全，如過大家有礦井這方面的需求，請咨詢容感電氣！