雙電源雙風機智能保護控制系統設計

2 系統互補控制策略

雙電源雙風機保護控制系統的工作環(huán)境要求其工作必須可靠，嚴格保證井下供風的持續(xù)性。這就要求無論是在所有風機均處于正常狀態(tài)或是在某些風機處于故障狀態(tài)的情況下，控制系統必須和它的互補系統一起決定最佳的通風控制策略。

表1為雙電源雙風機保護控制系統在不同狀態(tài)下的互補控制策略表，其最大限度地利用了未發(fā)生故障的風機資源，保證了井下通風的持續(xù)性。表中，主機故障或從機故障包括主機或從機任何一臺風機發(fā)生故障以及主機或從機斷電的情況；主機或從機單路故障均假定為主1或從1發(fā)生了故障。

表1 雙電源雙風機保護控制系統互補控制策略表

2.1 主機保護控制系統程序流程

一般說來，主機保護控制系統作為井下通風的常用系統，接收外部輸入的系統啟動命令，控制整個互補系統投人運行。其通過控制Zflag信號變化和檢測Fflag信號保證控制策略的實現。圖3為主機保護控制系統程序流程圖。

圖3 主機保護控制系統程序流程圖

主機保護控制系統輔助繼電器隨主斷路器的分合閘而分合閘，由一個常閉接點控制Zflag信號變化。Zflag信號從低電平轉換為高電平表示主機啟動，從高電平轉化為低電平表示主機停止。

當主機合閘運行時，保護控制系統的各種保護算法啟動，對運行中的風機進行各種故障的保護。一旦檢測到風機在運行中發(fā)生故障，先斷開主斷路器，切斷風機電源，發(fā)出故障報警，上傳故障信息；同時，斷開輔助繼電器，轉入分閘待機狀態(tài)。

當主機處于分閘待機時，保護控制系統實時檢測Fflag信號狀態(tài)。如果Fflag信號一定時間內處于低電平或從高電平轉換為低電平，則主機保護控制系統先進行自檢。若系統控制的風機沒有發(fā)生故障或沒有全部發(fā)生故障，主機保護控制系統立刻啟動未發(fā)生故障的風機，轉入合閘運行狀態(tài)。

2.2 從機保護控制系統程序流程

從機保護控制系統一般作為井下通風的備用系統，接收外部的啟動信號，不只有在主機保護控制系統控制的風機發(fā)生故障的情況下，才作為備用系統投入運行。

從機保護控制系統輔助繼電器隨其主斷路器的分合閘而分合閘，由一個常閉接點控制Fflag信號變化，Fflag信號從低電平轉換為高電平表示從機啟動，從高電平轉換為低電平表示從機停止。從機保護控制系統程序流程與主機類似，不再贅述。

3 系統啟動控制策略

3.1 系統啟動時的沖擊電流分析

基于上述分析，一個雙電源雙風機保護控制系統可控制2臺風機，這2臺風機共用1個電源。而在實際現場，通風通道可能不止1個，需要多個保護控制系統控制2臺以上的風機進行通風。這些主機保護控制系統可能共用的是一個電源，而其互補從機保護控制系統則共用另一個電源，這就出現了在1個電源上掛接多臺風機的情況。風機屬于感應電動機，其啟動電流沖擊較大，等于風機的堵轉電流，大約為其額定電流的5～7倍。假設在1個電源上接了N臺風機負載，每臺風機的額定電流皆為IN，如果這N臺風機負載同時啟動，將對電源產生N×（5～7）IN的沖擊電流，容易造成電源系統低電壓。

為了防止上述情況的發(fā)生，必須在風機啟動方面采取一定的措施。由于單臺風機的啟動沖擊電流對電源影響較小，故可以采取適當的延時措施使多臺風機依次啟動，使風機在啟動時對電源的電流沖擊保持在較低的水平。

3.2 系統啟動控制策略分析

現以1個電源接4個保護控制系統、拖動8臺風機的供電系統為例，分析當電源1發(fā)生故障、8臺風機停機時，與其互補的4個從機保護控制系統控制的8臺風機立即啟動運行、維持井下供風時的控制策略。

假定每臺風機的額定電流皆為IN，設風機電流與時間之間的函數關系如下：

I＝f（t）E（t）（1）