UniMAT PLC在礦用隔爆型饋電開關控制系統中的應用

唐山工程電氣設備有限公司 張曉賓

唐山開灤華明電器有限公司 楊永平

四平一開電器設備制造有限公司 李志輝

1 系統概述

礦用隔爆型真空饋電開關(以下簡稱饋電開關)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，作為供電系統的總開關、分支開關，或作為礦用隔爆型移動變電站用饋電開關（打開后蓋板與移動變電站對接），也可作為大容量電動機不頻繁啟動之用。具有過載、短路、欠壓、漏電保護(選擇性漏電保護)及漏電閉鎖等功能。產品可應用在礦用隔爆型真空饋電開關等煤礦安全用電監測系統中。

2 系統配置與功能實現

2.1 系統架構

該系統由一套UniMAT PLC+文本屏構成的控制系統和真空斷路器構成的執行系統構成，如圖1所示。其中CPU進行一些邏輯控制，礦用模塊主要是采集AC電壓、電流和漏電電阻等信號，從而實現系統監測監控并完成漏電閉鎖、過載、短路、斷相、欠壓和過壓等保護功能，具有智能化程度高、性能穩定、動作可靠等優點。

圖1 系統構成圖

2.2 系統難點

系統主要是要保證漏電保護動作時間小于50ms和短路保護動作的時間小于100ms，所以要保證CPU的采集處理運行速度很快，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間是12ms，加上外圍的設備時間30ms，共42ms，達到了設備的標準要求。

2.3 監控功能設計

采用文本顯示屏，配合UniMAT UN200系列小型PLC，實現對饋電開關的工作狀態、參數和故障類型顯示和記憶，并可對具體參數進行修改調整。友好的用戶界面，具有良好的人機對話功能，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字信號，具有抗干擾能力強、接線簡潔、信息量大、控制可靠準確等特點。具有完備的自檢、自診斷和故障模擬實驗功能，可方便地檢查保護和控制系統正常與否。系統原理圖如圖2所示。

2.4 系統功能實現

目前國內大多數饋電開關采用變送器+漏電保護器控制的方案，盡管該方案能達到系統要求，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饋電開關的工藝參數如電流、電壓等參數進行在線檢測。降低了客戶的成本，保證了工藝條件的穩定、提高了產品的響應速度。采用文本顯示屏，利用顯示屏反應出來的報警信息，工作人員很容易排除故障，提高生產效率。

圖2 系統原理圖

2.5 系統亮點

該系統所采用的三相交流電及漏電監測模塊UN 231-0BH22-0XA0是一大亮點，該模塊通過交流互感器能夠實現對交流電信息的采集，配合CPU的運算和控制，可以實現過壓、欠壓、過載、短路、漏電、三相不平衡保護等功能；能夠對電網絕緣電阻進行監測；具有零序電壓和零序電流采集功能。該產品是UN200PLC的一個擴展模塊，具體如圖3所示，接線圖如圖4所示。該模塊技術指標如表1表示。

圖3 UN 231-0BH 22-0XA 0 模塊

圖4 系統接線圖

表1 模塊技術指標

該模塊還可以應用于多種電源監測控制類產品上去，如各種電氣控制的配電系統監測，小型變電站的監測系統以及其它組合開關等。

3 使用效果分析

本控制系統在饋電開關系統中實現了預期目的，根據饋電開關系統在實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測模塊，提高了系統穩定性，達到了系統的響應要求，簡化了配線施工，降低了維護難度，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難度，又在一定程度上節省了系統成本。該系統在投入運行后狀態良好，并應用于多條自動化控制系統的電源屏監控，有較好的行業應用前景。