[实用新型]矿用磁力起动器数字保护器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种井下千伏级的负责对电机或其它负载进行分合闸操作并对其进行有效保护的矿用磁力起动器数字保护器，实现对矿井电网经常出现漏电闭锁、短路、过载、缺相、过压、欠压等故障的智能保护。

背景技术

矿用磁力起动器数字保护器是替代传统的矿用非智能型磁力起动器的保护电路，对低压电网出现漏电、短路、过载、缺相、过压、欠压等故障可实现微机保护，与矿用非智能型磁力起动器的保护电路相比具有外接线简单、保护可靠性高等优点。目前，矿用磁力起动器数字保护器多采用PLC或51系列单片机作为其主控单元。武进产的BQZ系列以8051单片机作为控制和保护的核心，体现了一定的技术先进性。但采用51系列单片机作为主控单元，存在如下缺陷：1、由于其位数和速度限制，使其经常发生故障拒动。采用PLC控制虽然可靠性比较高，但其速度较慢。因此，对于故障判断和处理相对较慢，甚至出现故障拒动。此外，采用PLC控制成本也较高；2.PLC和51系列单片机通讯接口比较单一，多为RS232或RS485方式，不仅传输波特率较低，且通讯距离非常有限，不利于实现井下采区变电站无人值守和远程监控。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的不足而提供一种不仅运算速度快、精度高，而且其通讯功能十分强大的矿用磁力起动器数字保护器。

本实用新型的目的是这样实现的：包括完成数据的处理、保护逻辑判断、开关量输入与输出及液晶显示控制和上位PC机数据通信任务的主控单元电路、与主控单元电路输入端相连接的信号采集处理电路，其特征在于：主控单元电路由以32位字长的LPC2131微处理器芯片和EPM7064STC可编程逻辑芯片连接组成，在LPC2131微处理器芯片的外设接口上设置有看门狗电路和掉电保持电路，在EPM7064STC可编程逻辑芯片的外设接口上设置通讯端口、键盘和液晶显示器端口，信号采集处理电路的信号采集和转换是由MAX1132模数转换器完成，即在LPC2131微处理器芯片的输入端口上连接有采用16位串行的MAX1132模数转换器，在MAX1132模数转换器的输入端连接有隔离和信号处理器。

MAX1132模数转换器是2通道、高速的16位数据采集芯片，通过编程输入分为两组对六个通道进行采集。

本实用新型采用了NXP(原飞利浦半导体)公司研制的基于ARM7核的LPC2131微控制器作为磁力起动器数字保护器的主控单元；不仅运算速度快、精度高，其通讯功能十分强大。以32位字长的ARM(LPC2131)处理器作为主控单元，为增加计算准确性保护器中模数转换芯片采用16位串行AD芯片MAX1132，整个数字系统逻辑控制及I/O口隔离采用可编程逻辑器件(CPLD)EPM7064来进行设计。漏电闭锁采用直流检漏方式，保护器通讯采用CAN通讯方式。

本实用新型具有如下优点：

1、利用先进的32位高速ARM微控制器来解决一般保护器采样率低、数据计算精度低的难题，对故障判断、处理更快、更可靠。

2、利用ARM微控制器完备的各种通讯接口单元，使得与远程通讯更加可靠、更加快速。

附图说明

图1为本实用新型的连接结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型包括完成数据的处理、保护逻辑判断、开关量输入与输出及液晶显示控制和上位PC机数据通信任务的主控单元电路、与主控单元电路输入端相连接的信号采集处理电路，其特征在于：主控单元电路由以32位字长的LPC2131微处理器芯片和EPM7064STC可编程逻辑芯片连接组成，在LPC2131微处理器芯片的外设接口上设置有看门狗电路和掉电保持电路，在EPM7064STC可编程逻辑芯片的外设接口上设置通讯端口、键盘和液晶显示器端口，信号采集处理电路的信号采集和转换是由MAX1132模数转换器完成，即在LPC2131微处理器芯片的输入端口上连接有采用16位串行的MAX1132模数转换器，在MAX1132模数转换器的输入端连接有隔离和信号处理器。MAX1132模数转换器是2通道、高速的16位数据采集芯片，通过编程输入分为两组对六个通道进行采集。

在该实现方案中，数字保护器以1.2K的采样率对三相电流、一相电压和一相零序阻抗进行采样计算。并将故障类型显示在液晶显示屏，同时将故障数据及时间存在掉电保持的数字存储器中并可通过CAN通讯口将故障信息传到上位机方便实现井下综合自动化。

方案的功能组成：该方案中主要由主控单元、信号采集处理及通讯这三个部分实现综合智能保护功能。