畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-JDB-225型真空磁力起動(dòng)器保護(hù)裝置測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)

中北大學(xué) 2010 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 1 頁(yè) 共 26 頁(yè) 1 緒論 1 1 課題研究的意義和背景 煤礦井下大型用電器是以采區(qū)各個(gè)設(shè)備的電動(dòng)機(jī)為主 1，故在井下會(huì)大量使用到 JDB-225 型真空磁力起動(dòng)器保護(hù)裝置。由于煤礦井下工作環(huán)境復(fù)雜，有如下的特點(diǎn)：（ 1）正常情況下，礦井電源應(yīng)采用分列運(yùn)行方式，一回路運(yùn)行時(shí)另一回路必須帶電備用，以保證供電的連續(xù)性 2；（ 2）專用一級(jí)負(fù)荷電源線路；（ 3）井下空氣中含有易燃易爆的瓦斯和煤塵 3；（ 4）設(shè)備對(duì)地泄漏電流可能引爆電雷管 4；（ 5）井下空間狹窄人體易觸電；（ 6）冒頂、片幫事故可損害電纜等電氣設(shè)備；（ 7）井下的條件 使設(shè)備易受潮；（ 8）有些硐室、巷道溫度高，設(shè)備散熱條件差；（ 9）采掘設(shè)備移動(dòng)、啟動(dòng)頻繁常產(chǎn)生短時(shí)過(guò)載；（ 10）為防出水事故，排水設(shè)備對(duì)供電要求高；（ 11）井下停電可導(dǎo)致水淹、瓦斯聚集，故對(duì)抽水機(jī)、排風(fēng)扇的供電安全性和穩(wěn)定性要求很高，應(yīng)為這類事故一旦發(fā)生將對(duì)人生安全和生產(chǎn)造成嚴(yán)重影響； (12）井下空間狹窄，人員、設(shè)備流動(dòng)量大，容易對(duì)電纜等電氣設(shè)備擠壓磨損，造成漏電事故； (13）井下水大，容易產(chǎn)生泉涌事故 5。因此對(duì)于 JDB-225 型真空磁力起動(dòng)器保護(hù)裝置的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，在保證煤礦安全運(yùn)行中就顯得尤為重要了， 而且在設(shè)計(jì)的過(guò)程中必須考慮到線路的阻燃和設(shè)備隔爆 6這兩個(gè)重要問題。 1 2 國(guó)內(nèi)外技術(shù)研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 同類產(chǎn)品未見國(guó)外報(bào)道。 礦用高低壓防爆開關(guān)及礦用防爆磁力起動(dòng)器保護(hù)器插件測(cè)試系統(tǒng)，目前主要有兩類，一類是針對(duì)某種插件的專用測(cè)試儀器，一般是通過(guò)面板上的各種開關(guān)對(duì)被測(cè)插件進(jìn)行控制，通過(guò)面板上的儀表或其他儀表進(jìn)行輸出信號(hào)的檢測(cè)，其精度低、操作麻煩，通用性低；另一類是簡(jiǎn)單的在線測(cè)試，即設(shè)備在工作狀態(tài)，通過(guò)設(shè)備自身所帶的試驗(yàn)按鈕來(lái)檢驗(yàn)保護(hù)插件相應(yīng)的保護(hù)電路工作是否正常，其測(cè)試結(jié)果是不完全的。由于綜合保護(hù)插 件種類繁多，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)廠家眾多，而不同的煤礦選用不同的產(chǎn)品，這就意味著礦用高低壓防爆開關(guān)及礦用防爆磁力起動(dòng)器保護(hù)器測(cè)試系統(tǒng)為非標(biāo)產(chǎn)品，因此國(guó)內(nèi)作此項(xiàng)工作的單位并不多。 而煤礦生產(chǎn)一線對(duì)礦用綜合保護(hù)插件的測(cè)試手段和測(cè)試裝置落后，大部分為手工測(cè)試，測(cè)試項(xiàng)目不全、精度低而且效率差。由于煤礦生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的礦用綜合保護(hù)插中北大學(xué) 2010 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 2 頁(yè) 共 26 頁(yè) 件數(shù)量很大，因而其測(cè)試工作量很大，往往出現(xiàn)由于礦用綜合保護(hù)插件測(cè)試效率低費(fèi)時(shí)長(zhǎng)而耽誤井下生產(chǎn)的現(xiàn)象，在煤礦高額生產(chǎn)任務(wù)的條件下這種現(xiàn)象往往又帶來(lái)井下電氣設(shè)備脫離礦用綜合保護(hù)插件保護(hù)運(yùn)行的不安全現(xiàn)象。（ 1）淮 南無(wú)線電七廠在八十年代為了對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行技術(shù)檢查，研制出了 用于檢測(cè)該廠生產(chǎn)的 JDB 系列電動(dòng)機(jī)綜合保護(hù)器 的測(cè)試臺(tái)。該試驗(yàn)臺(tái)可供 JDB 系列電動(dòng)機(jī)保護(hù)器調(diào)整試驗(yàn)用。（ 2）煤科總院上海分院電氣設(shè)備廠研制生產(chǎn)的，主要用于檢測(cè) 礦用低壓隔爆型電器設(shè)備內(nèi)部各種電子保護(hù)裝置 的動(dòng)作性能和技術(shù)參數(shù)。（ 3）由湘潭礦業(yè)學(xué)院自動(dòng)化研究所開發(fā)出的專門 用于檢測(cè)國(guó)產(chǎn)真空高壓隔爆開關(guān)綜合保護(hù)器 各項(xiàng)性能指標(biāo)的測(cè)試儀。（ 4）由淮南工業(yè)學(xué)院設(shè)計(jì)、研制出 MDZD 型多功能試驗(yàn)裝置。（ 5）浙江溫州八達(dá)真空開關(guān)廠生產(chǎn)的 YZB 01、 YZB 02 礦用 綜合保護(hù)插件 測(cè)試系統(tǒng)為本項(xiàng)目的同類產(chǎn)品，但 YZB 01、 YZB 02 存在著只能測(cè)試特定廠家生產(chǎn)的礦用 綜合保護(hù)插件 而不能通用測(cè)試所有廠家生產(chǎn)的礦用 綜合保護(hù)插件 和不能擴(kuò)展測(cè)試新型號(hào)礦用綜合保護(hù)插件 的缺陷，此外其還存在著操作煩瑣、對(duì)測(cè)試者專業(yè)技術(shù)水平要求高、測(cè)試數(shù)據(jù)不能打印等不足之處 789。 隨著煤炭工業(yè)的迅速發(fā)展，需要一種全自動(dòng)的礦用綜合保護(hù)器插件測(cè)試系統(tǒng)來(lái)滿足煤礦安全高效生產(chǎn)需要 10。而檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展，尤其是計(jì)算機(jī)技術(shù)在檢測(cè)領(lǐng)域的應(yīng)用，使得對(duì)礦用綜合保護(hù)插件進(jìn)行全自動(dòng)測(cè)試、提高測(cè)試準(zhǔn)確性和測(cè)試效率，成為礦 用綜合保護(hù)插件測(cè)試技術(shù)與設(shè)備的發(fā)展趨勢(shì)。 中北大學(xué) 2010 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 3 頁(yè) 共 26 頁(yè) 2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析 2.1 高壓綜合保護(hù)器的主要參數(shù)及其對(duì)測(cè)試系統(tǒng)的要求 現(xiàn)有國(guó)產(chǎn)高壓隔爆開關(guān)綜合保護(hù)器的主要參數(shù)如下： （ 1）過(guò)載保護(hù) 高壓綜合保護(hù)器的過(guò)載保護(hù)可在 210A 之間分檔整定，過(guò)載電流可在 A 相或C 相產(chǎn)生因此，要求測(cè)試 系統(tǒng) 能在 010A 間調(diào)整過(guò)載電流，并且能分別從 A 相或 C 相輸入，同時(shí)要求測(cè)試儀能測(cè)定過(guò)載保護(hù)延時(shí)時(shí)間 11。 （ 2） 短路保護(hù) 高壓綜合保護(hù)器的短路保護(hù)可在 580A 之間分檔整定，短路電流可在 A 相或C 相產(chǎn)生因此，要 求測(cè)試 系統(tǒng) 能在 080A 之間調(diào)整短路電流，并能分別以 A 相或 C 相輸入并且要求能測(cè)定短路保護(hù)動(dòng)作的時(shí)間 12。 （ 3） 漏電閉鎖 高壓綜合保護(hù)器的漏電閉鎖要求漏電阻可在 （ 660V 時(shí) ） ，（ 380V 時(shí) ），因此要求測(cè)試系統(tǒng)能在 之間調(diào)整漏電阻 ，并且要求能檢測(cè)漏電閉鎖能否完成。 2.2 高壓綜合保護(hù)器的主要保護(hù)原理 2.2.1 漏電保護(hù)原理 圖 2.1 中， J 為三相電抗器， R 為限流電阻， 為取樣電阻， 為隔直電容， 為外加直流電源。附加直流電源所產(chǎn)生的電流為： （ 式 2.1） 式中， 為三相電抗器每相線圈的直流電阻； R 為接地電阻； 為三相電網(wǎng)對(duì)地總絕緣電阻。通過(guò)測(cè)量取樣電阻 兩端的電壓 可計(jì)算出電流值： （式 2.2） 中北大學(xué) 2010 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 4 頁(yè) 共 26 頁(yè) 圖 2.1 漏電保護(hù)原理圖 由式 (1)、式 (2)得出電網(wǎng)的對(duì)地絕緣值： （式 2.3） 由式 (3)可實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)電路的連續(xù)監(jiān)測(cè)。在發(fā)生漏電故障后，當(dāng) r 達(dá)到裝置設(shè)定的動(dòng)作值時(shí)，可迅速切除電源；當(dāng)絕緣值均勻下降時(shí)，可為實(shí)現(xiàn)漏電閉鎖提供監(jiān)測(cè)信號(hào)，這是附加直流電源漏電保護(hù)原理的優(yōu)點(diǎn) 13。應(yīng)當(dāng)指出的是，附加直流電源漏電保護(hù)原理本身不具有選擇性，其與分支饋電開關(guān)間漏電保護(hù)的選擇性只能通 過(guò)延時(shí)來(lái)實(shí)現(xiàn) 1415。 2.2.2 過(guò)載保護(hù) 原理 過(guò)載是指電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行電流或電氣設(shè)備工作電流大于其額定電流，但超過(guò)額定電流的倍數(shù)小些，通常是額定電流的 1.5 倍以內(nèi) 16。引起電動(dòng)機(jī)或電氣設(shè)備過(guò)載的原因很多，如負(fù)載突然增加，斷相運(yùn)行以及電網(wǎng)電壓降低等。若電動(dòng)機(jī)或電氣設(shè)備長(zhǎng)期過(guò)載運(yùn)行，其繞組或電氣設(shè)備的溫升超過(guò)允許值使絕緣老化、損壞。過(guò)載保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間與過(guò)載電流大小有關(guān)，其動(dòng)作值設(shè)定小于短路保護(hù)的動(dòng)作值 17。動(dòng)作延時(shí)取決于過(guò)載程度，過(guò)載程度越大，延時(shí)越短；過(guò)載程度越小，延時(shí)越長(zhǎng)，此特性稱為反時(shí)限 特性。延時(shí)環(huán)節(jié)由時(shí)間繼電器構(gòu)成，過(guò)載時(shí)，電流繼電器動(dòng)作，其觸點(diǎn)接通時(shí)間繼電器線圈，經(jīng)延時(shí)后時(shí)間繼電器觸點(diǎn)動(dòng)作，使執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作，切斷主回路電源，同時(shí)發(fā)出過(guò)載信號(hào)。過(guò)載保護(hù)可由電磁式繼電器、電子式繼電器和熱繼電中北大學(xué) 2010 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 5 頁(yè) 共 26 頁(yè) 器實(shí)現(xiàn) 18。 2.2.3 短路保護(hù) 原理 當(dāng)電器或線路絕緣遭到損壞、負(fù)載短路、接線錯(cuò)誤時(shí)將產(chǎn)生短路現(xiàn)象。短路時(shí)產(chǎn)生的瞬時(shí)故障電流可達(dá)到額定電流的十幾到幾十倍，使電氣設(shè)備或配電線路因過(guò)流而產(chǎn)生電動(dòng)力損壞，甚至因電弧引起火災(zāi)。短路保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間要短，其動(dòng)作值設(shè)定較大，在很短的時(shí)間內(nèi)切斷電源。電磁式繼電器和 電子式繼電器均可實(shí)現(xiàn)短路保護(hù) 19。 2.2.4 斷相保護(hù)原理 斷相保護(hù)器多用在三相電機(jī)電路上，如果缺少一路電，電機(jī)扭力會(huì)變小，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速會(huì)下降，從而導(dǎo)致其它兩路電流增大，燒毀電機(jī)繞組 。其 原理就是通過(guò)不同手段，對(duì)三相電進(jìn)行監(jiān)控，如有斷路情況，就會(huì)自動(dòng)切斷電源，避免燒毀繞組 。 相保護(hù)器的類型 大至分為 通過(guò)監(jiān)測(cè)各路電壓控制通斷 和監(jiān)測(cè)各路電流進(jìn)行控制兩種。 2.3 JDB-225 型真空磁力起動(dòng)器保護(hù)裝置分析 2.3.1 QBZ-225 型真空磁力起動(dòng)器基本參數(shù) 表 2.1 QBZ-225 型基本參數(shù) 型號(hào) 額定電 壓（伏） 額定電流（安） 在 時(shí)最大控制電機(jī)功率（千瓦） 保護(hù)類別 JDB-225整定電流（安） QBZ-225 660（ 380） 200 170 JDB-225 200 表 2.2 QBZ-225 型接通與通電能力參數(shù) 型號(hào) 通斷條件 接通條件 備注 I 功率因數(shù) （毫秒） 振動(dòng)頻率(千赫 ) 過(guò)振蕩系數(shù)（試驗(yàn)通斷系數(shù)）次） I 試驗(yàn)次數(shù)（次） 功率因數(shù) （毫秒） 試驗(yàn)間隔（毫秒） 通電時(shí)間（毫秒） QBZ- 1. 16 0.35 1.1 25 1. 20 100 0.35 51 602中北大學(xué) 2010 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 6 頁(yè) 共 26 頁(yè) 225 1 00 1 00 0 00 絕緣電阻 主回路，相間，相對(duì)地絕緣電阻值大于 。 控制回路， CKJ 線包對(duì)地，變壓器次級(jí)對(duì)地的絕緣電阻大于 。 工頻耐壓 主回路，相間，相對(duì)地耐壓 3000 伏。 控制回路， CKJ 線包對(duì)地，變壓器次級(jí)對(duì)地耐壓 1200 伏。 吸引線圈在熱態(tài)吸合電壓為 75%105%的任何電壓下均能可靠吸合，且冷態(tài)釋放電壓不小于 100%。 QBZ-255 型真空磁力起動(dòng)器使用 JDB 型綜合保護(hù)器具有過(guò)載短路，斷相閉鎖保護(hù)。 2.3.2 JDB-225 型真空磁力起動(dòng)器保護(hù)裝置引腳分析 表 2.3 保護(hù)器引腳功能 2.3.3 線路工作原理 （ 1）起動(dòng)前 隔離換向開關(guān) HGK 打到正或反轉(zhuǎn)時(shí)控制變壓器有電，在主回路負(fù)荷側(cè)不漏電時(shí)， JDB 綜合保護(hù)器觸點(diǎn) 3、 4 閉合為啟動(dòng)做準(zhǔn)備。 （ 2）起動(dòng) 用本機(jī)近控時(shí)，短接本體上的 2 號(hào)與 10 號(hào)接線端子， 2 號(hào)線接地。用外接遠(yuǎn)控按鈕時(shí)斷開 2 號(hào)與 10 號(hào)接線端子， 2 號(hào)線不接地。（出廠時(shí)為近控）按起動(dòng)按鈕，接觸器 CKJ 線圈得電吸合 CKJ1 斷開起動(dòng)線圈使接觸器線圈小電流吸持。 CKJ2 閉合自保， CKJ3 打開漏電監(jiān)測(cè) 33 號(hào)線。接觸器主觸頭閉合電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。 （ 3）停止 引腳 輸入 輸出 開關(guān)量 模擬量 模擬量的范圍 電壓量 電流量 開關(guān)量的開和關(guān)的對(duì)應(yīng)狀 態(tài) 引腳作用 4、 9 輸 入 模擬 量 036V 電壓量 - 向保護(hù)器供電 33 輸 入 模擬量 電 流 量 - 漏電閉鎖 3、 4 輸 出 開關(guān)量 - 電壓量 開：保護(hù)器有動(dòng)作信號(hào)輸出 關(guān)：保護(hù)器無(wú)動(dòng)作信號(hào)輸出 動(dòng)作信號(hào)輸出 中北大學(xué) 2010 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 7 頁(yè) 共 26 頁(yè) 按停止按鈕，接觸器線圈失電釋放電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。 CKJ3 閉合漏電檢測(cè)投入。在 下 一 次 起 動(dòng) 前 ， 如 負(fù) 荷 側(cè) 對(duì) 地 絕 緣 電 阻 小 于 規(guī) 定 值 （ 660V 時(shí)， 380V 時(shí) ）則 JDB 綜合保護(hù)器 3、 4 接點(diǎn)不能閉合，開關(guān)不能起動(dòng)，起到漏電閉鎖作用。 QBZ-225 系列 JDB 保護(hù)本體接線圖見附錄 A。 2.4 測(cè)試臺(tái)綜合分析 2.4.1 測(cè)試臺(tái) EDA 模塊分析 該系統(tǒng)通過(guò) 五 個(gè) EDA 模塊測(cè)量數(shù)據(jù)、讀取狀態(tài)、控制繼電器的閉合和關(guān)斷給專用箱提供各種信號(hào)，通過(guò)專用箱使綜合保護(hù)器正常工作，從而完成綜合保護(hù)器的測(cè)試。測(cè)試 軟件還要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)一步處理，如電壓、電流的相互轉(zhuǎn)換等，另 外還要把測(cè)量所得的數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫(kù)，以實(shí)現(xiàn)測(cè)試報(bào)告的預(yù)覽及打印等功能。 系統(tǒng)采用的EDA 模塊為萊蕪力創(chuàng)公司生產(chǎn)的 EDA90 系列模塊，主要有 20： 1、單相電參數(shù)測(cè)量模塊 EDA9016，測(cè)量精度為 0.2 級(jí)。 2、數(shù)字量輸入輸出模塊 9050。 3、電壓電流輸入模塊 9017，測(cè)量精度為 0.2 級(jí)。 4、頻率與脈沖計(jì)數(shù)模塊 9081 等，測(cè)量精度達(dá)到 1/9999。 表 2.4 各模塊地址分配 EDA 模塊 地址 波特率 功能 9016 01H 9600bps 單相交流電測(cè)量 9017 02H 9600bps 模擬量測(cè)量 9050（ 1） 03H 9600bps 信號(hào)讀入或輸出驅(qū)動(dòng) 9050（ 2） 04H 9600bps 信號(hào)讀入或輸出驅(qū)動(dòng) 9081 05H 9600bps 計(jì)數(shù) 各智能測(cè)控制模塊可以分別測(cè)出信號(hào)的電壓與電流值、動(dòng)作時(shí)間及漏電阻大小等。在上位計(jì)算機(jī)的發(fā)出讀寫命令后，各智能測(cè)控制模塊便將測(cè)出的電壓與電流值，以及動(dòng)作時(shí)間和漏電阻值等送到上位機(jī)，上位機(jī)將收到的數(shù)據(jù)在軟件界面上顯示出來(lái)，必要時(shí)上位機(jī)可控制將讀到的數(shù)據(jù)存盤并打印輸出。 EDA 模塊提供的串行通訊接口為 RS232 和 RS485，工業(yè) PC 機(jī)的串行通訊接中北大學(xué) 2010 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 8 頁(yè) 共 26 頁(yè) 口為 RS232。但 RS232 采用非平衡方式發(fā)送接收數(shù)據(jù)，傳輸距離短、抗干擾能力差、傳輸速度低，不適合工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)中遠(yuǎn)距離設(shè)備之間的通訊連接。而 RS485 采用平衡發(fā)送接收方式，傳輸距離遠(yuǎn)、抗干擾能力強(qiáng)。因此在測(cè)試系統(tǒng)中采用了 RS485接口。這樣要實(shí)現(xiàn) EDA 模塊和工業(yè) PC 機(jī)的通訊，就必須實(shí)現(xiàn) RS232/RS485 信號(hào)電平的轉(zhuǎn)換。本系統(tǒng)采用的轉(zhuǎn)換器為力創(chuàng)公司的 RS232/ RS485 轉(zhuǎn)換器EDA485G21。 2.4.2 測(cè)試臺(tái) A、 B 電纜引腳功能分析 測(cè)試臺(tái)上能產(chǎn)生 6 種浮地的交流信號(hào)， 5 路共地的直流信號(hào)，這 11 種信號(hào)分別經(jīng) A、 B 連接器接到專用箱，專用箱與被測(cè)綜合保護(hù)器配套，箱內(nèi)分別設(shè)計(jì)了測(cè)試電路，經(jīng)組合后產(chǎn)生測(cè)綜合保護(hù)器所需的信號(hào)，專用箱輸出信號(hào)到被測(cè)綜合保護(hù)器，綜合保護(hù)器的響應(yīng)信號(hào)再經(jīng)專用箱和 A、 B 電纜送到測(cè)試臺(tái)中。 表 2.5 A 電纜引腳功能 引腳 功能 A11、 A12 輸出一路 080V， 0相角單相可調(diào)交流電壓 (信號(hào) 1) A5、 A6、 A7、 A8 輸出兩路 080V， 0單相可調(diào)交流電壓 (信號(hào) 2) A17、 A18、 A19 輸出兩路 040V， 120相角單相可調(diào)交流電壓 (信號(hào) 3) A15、 A16 輸出一路 0100V， 270相角單相可調(diào)交流電壓 (信號(hào) 4) A13、 A14 輸出一路 080V， 270相角單相可調(diào)交流電壓 (信號(hào) 5) A1、 A2、 A3、 A4 輸出 0147V 三相可調(diào)交流電壓 (信號(hào) 6) 表 2.6 B 電纜引腳功能 引腳 功能 B1、 B2、 B3、 B4、 B5 編碼輸入 B6、 B7、 B8、 B9、 B10 5 路共地 12V 直流電壓輸出 B11、 B12、 B13 狀態(tài)輸入 B17、 B19 計(jì)時(shí)信號(hào)輸入 B20 接地端 測(cè)試臺(tái)系 統(tǒng)電路圖見附錄 B。 2.5 大電流發(fā)生器的分析 中北大學(xué) 2010 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 9 頁(yè) 共 26 頁(yè) 因?yàn)?本保護(hù)器插件 需要進(jìn)行過(guò)載或短路測(cè)試，而礦用高低壓防爆開關(guān)或電磁起動(dòng)器的額定電流都較大，并且短路保護(hù)動(dòng)作的整定值一般為額定電流的 810 倍，所以需要系統(tǒng)可以提供 02000A 的電流。 可產(chǎn)生低壓大電流的變壓器俗稱大電流發(fā)生器，它是從事電力繼電保護(hù)工作人員時(shí)常用到的設(shè)備，如對(duì)繼電保護(hù)開關(guān)進(jìn)行速斷、限時(shí)電流速斷臨界值的整定和校驗(yàn)等。試驗(yàn)的方法是先用調(diào)壓器調(diào)壓，然后由大電流發(fā)生器產(chǎn)生低壓大電流，模擬保護(hù)裝置在使用中的電流 22232425。 圖 2.1 大電流發(fā)生器電氣原理圖 其中 K1 為 DC12V 中間繼電器（ 5A）； KA1 為過(guò)電流繼電器（ 6A）； KMI 為接觸器（ 40A/220V）； T 為自耦調(diào)壓器（ 10KVA）； S 為升流器（ 10KVA/2KA）； TA1為電流互感器 2000A/5A； TA2 為電流互感器（ 100A/5A）， TA3 為電流互感器150A/5A； SB1 為停止按鈕； SB2 為起動(dòng)按鈕； H2 電源燈； H1 起動(dòng)指示燈； Y1、Y2 為 02000A 輸出接線銅排； Y3、 Y4 為 0 100A 輸出接線端子； X1、 X2 為從控制臺(tái)引來(lái)的控 制端子； Y3、 Y4、 X1、 X2 從航空插頭引出。 中北大學(xué) 2010 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 10 頁(yè) 共 26 頁(yè) 3 插件測(cè)試系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 綜合保護(hù)器插件通用測(cè)試系統(tǒng)在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與描述時(shí)，主要體現(xiàn)在結(jié)構(gòu)化的設(shè)計(jì)和層次化設(shè)計(jì)上，在系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì)時(shí)首先是對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)劃分，結(jié)構(gòu)劃分就是將系統(tǒng)劃分為多個(gè)功能模塊，每個(gè)功能模塊完成一些相對(duì)獨(dú)立的功能，各功能模塊之間是一種松散的聯(lián)系。層次化設(shè)計(jì)給出了模塊劃分的方法，在對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行劃分時(shí)，并不是一次就把系統(tǒng)的所有模塊劃分的非常細(xì)致，而是按照層次化的思想逐步細(xì)劃 2627。 本章首先對(duì)綜合保護(hù)器插件的測(cè)試目的及測(cè)試 內(nèi)容進(jìn)行介紹，然后對(duì)綜合保護(hù)器插件通用測(cè)試系統(tǒng)的測(cè)試需求進(jìn)行分析，提出測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 要求。 3.1 插件測(cè)試的基本原理 插件測(cè)試的基本理論是暗箱理論，（如圖 3.1 所示），即被測(cè)的對(duì)象是一個(gè)“暗箱”，在不允許打開“暗箱”的情況下又要了解其中的奧秘，因此，只能通過(guò)它的輸入產(chǎn)生輸出來(lái)完成對(duì)信息的處理。 圖 3.1 插件測(cè)試基本原理圖 根據(jù)上圖的測(cè)試原理，可以得出插件測(cè)試系統(tǒng)的測(cè)試過(guò)程如圖所示，其中插件測(cè)試系統(tǒng)要完成以下幾步工作： 1、 向被測(cè)對(duì)象發(fā)出測(cè)試的激 勵(lì)信號(hào)； 2、 接收被測(cè)對(duì)象在相應(yīng)激勵(lì)下的響應(yīng)信息； 3、 分析在一定信號(hào)激勵(lì)下所產(chǎn)生的響應(yīng)； 4、 判斷插件的性能。 3.2 測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求 輸入信號(hào) 被測(cè)插件 輸出信號(hào) 中北大學(xué) 2010 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 11 頁(yè) 共 26 頁(yè) 本文研究的插件測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 要求 和基本功能包括： 1、 具有較強(qiáng)的通用性：該測(cè)試系統(tǒng)應(yīng)能檢測(cè)多種類型的綜合保護(hù)插件； 2、 自動(dòng)化程度高：測(cè)試過(guò)程是由計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制的，只需人員的少量介入； 3、 操作方便：能為用戶提供便于操作的界面，方便用戶對(duì)插件的測(cè)試； 4、具有一定的可擴(kuò)充性：在系統(tǒng)需要擴(kuò)充新的插件時(shí)，只需增加新的專用箱，測(cè)試臺(tái)總體不發(fā)生變化； 5、 能將所有的測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，并提供用戶查看功能，便于用戶對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理。 插件通用自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩部分組成：軟件是測(cè)試系統(tǒng)的內(nèi)核，對(duì)各硬件組成進(jìn)行協(xié)調(diào)和管理；硬件是軟件實(shí)現(xiàn)的載體，支撐著整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行。測(cè)試軟件主要完成測(cè)試碼的生成，控制測(cè)試硬件的運(yùn)行，完成測(cè)試結(jié)果的處理，并為整個(gè)測(cè)試過(guò)程提供極好的交互式用戶界面。測(cè)試系統(tǒng)硬件主要完成被測(cè)試插件激勵(lì)信號(hào)的提供和響應(yīng)信號(hào)的采集和轉(zhuǎn)換 3.3 專用箱的設(shè)計(jì) 專用箱是插件測(cè)試系統(tǒng)必要的組成部分，是聯(lián)系測(cè)試臺(tái)系統(tǒng)與被測(cè)插件的紐帶，主要用來(lái)具體 給被測(cè)插件提供激勵(lì)信號(hào)，并把被測(cè)插件的響應(yīng)信號(hào)傳送給計(jì)算機(jī)。原則上一個(gè)插件配一個(gè)專用箱，但若同類插件所加信號(hào)相同， 工作原理也基本相同，也可以共用一個(gè)專用箱。專用箱一般有幾個(gè)端子： 1、來(lái)自測(cè)試臺(tái) A、 B 電纜線，其中 A 提供交流信號(hào)， B 提供直流信號(hào)； 2、來(lái)自大電流發(fā)生器的輸出信號(hào)，測(cè)試需要提供大電流的必須將大電流發(fā)生器的輸出與專用箱相連； 3、與插件相連的端子。 首先研究測(cè)試要求；其次研究插件電路及插件各管腳的作用；根據(jù)測(cè)試要求和管腳的作用，以及測(cè)試臺(tái)所提供的信號(hào)，設(shè)計(jì)出專用箱電路；制作專用箱；按照測(cè)試要求設(shè)計(jì) 相應(yīng)的測(cè)試步驟，在電腦上進(jìn)行調(diào)試，若滿足測(cè)試要求，轉(zhuǎn)入軟件階段的設(shè)計(jì)。 JDB-225 型真空磁力起動(dòng)器保護(hù)裝置 用于 QBZ-225 礦用隔爆真空電磁起動(dòng)器中，是一種數(shù)字式綜合保護(hù)器。測(cè)試項(xiàng)目包括過(guò)載及短路、斷相、漏電閉鎖等。 1、 短路保護(hù)。整定范圍 40315A，短路保護(hù)一般調(diào)整在 8 倍整定值，此時(shí)跳閘時(shí)中北大學(xué) 2010 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 12 頁(yè) 共 26 頁(yè) 間為 200ms400ms。 2、 過(guò)載保護(hù)。過(guò)載電流倍數(shù)有 1.05、 1.2、 1.5、 6 幾個(gè)檔位，延時(shí)時(shí)間有長(zhǎng)時(shí)間不動(dòng)作、 5min20min、 1min3min、 8s16s 幾個(gè)檔位，測(cè)試時(shí)一般選擇 1.5 倍、1min3min 檔位。 3、 斷相保護(hù)。當(dāng)主電路任一相低于其他兩相的 1/2 時(shí)起動(dòng)器跳閘。 4、 漏電閉鎖。當(dāng)對(duì)地電阻小于 40K20%時(shí)保護(hù)器閉鎖。當(dāng)對(duì)地電阻大于 60 K時(shí)解除閉鎖。 所設(shè)計(jì)的 ABD-8 專用箱電路如圖 3.2 所示。 其與測(cè)試臺(tái)及插件的連接如圖 3.3 所示。 中北大學(xué) 2010 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 13 頁(yè) 共 26 頁(yè) 圖 3.2 JDB-225 型真空磁力起動(dòng)器保護(hù)裝置 專用箱電路圖 測(cè)試臺(tái) 專用箱 A 電纜 B 電纜 JDB-225中北大學(xué) 2010 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 14 頁(yè) 共 26 頁(yè) 圖 3.3 JBD-225 測(cè)試連接圖 4 軟件流程圖設(shè)計(jì) 4.1 總體流程圖 中北大學(xué) 2010 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 15 頁(yè) 共 26 頁(yè) 圖 4.1 軟件總體流程圖 4.2 短路保護(hù)測(cè)試流程圖 短路保護(hù) 控制 9050 模塊的輸出使測(cè)試臺(tái)內(nèi) P8 線圈 得 電，P8 觸點(diǎn) 閉合 ，測(cè)試臺(tái) B7 引腳輸出信號(hào)使專用箱內(nèi) P2 線圈 得 電， P2 常 開 觸點(diǎn)閉合，接通保護(hù)器電源 中北大學(xué) 2010 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 16 頁(yè) 共 26 頁(yè) 圖 4.2 短路保護(hù)測(cè)試流程圖 4.3 過(guò)載保護(hù)測(cè)試流程圖 過(guò)載 保護(hù) 控制 9050 模塊的輸出使測(cè)試臺(tái)內(nèi) P8 線圈 得 電，P8 觸點(diǎn) 閉合 ，測(cè)試臺(tái) B7 引腳輸出信號(hào)使專用箱內(nèi) P2 線圈 得 電， P2 常 開 觸點(diǎn)閉合，接通保護(hù)器電源 設(shè)定過(guò)載電流倍數(shù)，選擇延時(shí)時(shí)間檔位 中北大學(xué) 2010 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 17 頁(yè) 共 26 頁(yè) 圖 4.3 過(guò)載保護(hù)測(cè)試流程圖 4.4 斷相保護(hù)測(cè)試流程圖 斷相 保護(hù) 控制 9050 模塊的輸出使測(cè)試臺(tái)內(nèi) P8 線圈 得 電，P8 觸點(diǎn) 閉合 ，測(cè)試臺(tái) B7 引腳輸出信號(hào)使專用箱內(nèi) P2 線圈 得 電， P2 常 開 觸點(diǎn)閉合，接通保護(hù)器電源 調(diào)整大電流發(fā)生器與保護(hù)器之間中北大學(xué) 2010 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 18 頁(yè) 共 26 頁(yè) 圖 4.4 斷相保護(hù)測(cè)試流程圖 4.5 漏電閉鎖測(cè)試流程圖 漏電閉鎖 控制 9050 模塊的輸出使測(cè)試臺(tái)內(nèi) P8 線圈得電，P8 觸點(diǎn)閉合，測(cè)試臺(tái) B7 引腳輸出信號(hào)使專用箱內(nèi) P2 線圈得電， P2 常開觸點(diǎn)閉合，接通保護(hù)器電源 設(shè)置漏電保護(hù)保護(hù)參數(shù) 中北大學(xué) 2010 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 19 頁(yè) 共 26 頁(yè) 圖 4.5 漏電閉鎖測(cè)試流程圖 5 總結(jié) 本 設(shè)計(jì) 介紹了插件通用自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)、相關(guān)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了插件通用自動(dòng)測(cè)試功能，并通過(guò)實(shí)例驗(yàn)證了該系統(tǒng)具有通用性強(qiáng)、自動(dòng)化程度高、測(cè)試準(zhǔn)確中北大學(xué) 2010 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 20 頁(yè) 共 26 頁(yè) 等特點(diǎn)。本章對(duì)本 設(shè)計(jì) 的完成的主要工作進(jìn)行回顧，并對(duì)測(cè)試系統(tǒng)和測(cè)試技術(shù)的發(fā)展方向進(jìn)行了展望。 插件通用自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)順應(yīng)測(cè)試系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)，融入了當(dāng)前的最新技術(shù)和思想，采用了集成儀器的概念和自動(dòng)測(cè)試的體系結(jié)構(gòu)，將通用軟件技術(shù)與人工智能技術(shù)相結(jié)合，使測(cè)試系統(tǒng)具有更強(qiáng)大的功能。本 設(shè)計(jì) 針對(duì)插件通用自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的系統(tǒng)構(gòu)建及設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，主要作了以下工作： 1、 研究了當(dāng)前礦用綜 保插件測(cè)試的情況以及插件的發(fā)展?fàn)顩r； 2、 建立了插件 檢測(cè)結(jié)構(gòu)模型 。 3、 完成了插件自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，并實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的目的 4、 對(duì)插件通用自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行了功能驗(yàn)證，通過(guò)對(duì) JBD-225 的檢測(cè)，證明該系統(tǒng)使用方便，功能較完善，能很好地完成對(duì)插件的檢測(cè)，它具有 實(shí)用 性強(qiáng)、自動(dòng)化程度高、可靠性高、易于擴(kuò)充等特點(diǎn)。 本項(xiàng)目主要以下幾個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)： 1、 測(cè)試項(xiàng)目全：可進(jìn)行漏電、短路、過(guò)載、斷相等全部項(xiàng)目測(cè)試。 2、 全自動(dòng)測(cè)試：測(cè)試人員只需按照使用說(shuō)明及操作提示進(jìn)行簡(jiǎn)單操作（連接被測(cè)綜合保護(hù)插件于測(cè)試系統(tǒng)、運(yùn)行測(cè)試軟件并點(diǎn)擊測(cè)試程序界面 上的幾個(gè)按鈕）即可完成測(cè)試。 因此，本項(xiàng)目將計(jì)算機(jī)測(cè)控技術(shù)應(yīng)用于礦用綜合保護(hù)器測(cè)試，在測(cè)試系統(tǒng)構(gòu)成上采用組件式結(jié)構(gòu)，提高了測(cè)試效率和測(cè)試精度，并使系統(tǒng)具有良好的可擴(kuò)充性，具有一定的學(xué)術(shù)意義。 本項(xiàng)目產(chǎn)品投入使用后，大大提高了礦用綜合保護(hù)器的測(cè)試效率、節(jié)省測(cè)試時(shí)間，從而促進(jìn)煤礦的高效安全生產(chǎn)，從技術(shù)上杜絕井下電氣設(shè)備脫離礦用綜合保護(hù)器保護(hù)運(yùn)行的違章操作，對(duì)提高煤礦的產(chǎn)煤量從而滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)對(duì)煤炭的需求和提高煤礦的經(jīng)濟(jì)效益、保證礦井人身設(shè)備安全具有重大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。 由于時(shí)間的限制，本文的研究也還有一些不 盡如人意的地方，最主要由于插件資料的缺乏，使得自動(dòng)檢測(cè)在很大程度上受到影響，今后要在系統(tǒng)的優(yōu)化和系統(tǒng)工作穩(wěn)定性上加強(qiáng)研究，讓插件自動(dòng)測(cè)試的自動(dòng)化程度再上一個(gè)新的臺(tái)階。 中北大學(xué) 2010 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 21 頁(yè) 共 26 頁(yè) 附錄 A 中北大學(xué) 2010 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 22 頁(yè) 共 26 頁(yè) 附圖 QBZ-225 系列 JDB 保護(hù)本體接線圖見附錄 說(shuō)明： 1、本圖為 225 型通用。 2、用本機(jī)近控時(shí)短接 2 號(hào)與 9 號(hào)。 3、用外接遠(yuǎn)控時(shí)， 1 號(hào)和 9 號(hào)。 4、本體出廠時(shí)變壓器電源及漏電檢測(cè)接在 660V 上，用在 380V 時(shí)應(yīng)改接相應(yīng)電壓。 附錄 B 中北大學(xué) 2010 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 23 頁(yè) 共 26 頁(yè) D1D3D2D5D4D6D7D8D9D10D11D12D13D14.RS232RS485+12VEDA9016(0-10V)EDA9050(1)EDA9050(2)EDA9081脈沖發(fā)生器RS232/RS485P1P2P14-1開關(guān)穩(wěn)壓電源開關(guān)穩(wěn)壓電源驅(qū)動(dòng)模塊驅(qū)動(dòng)模塊P11P12P3P4P5P6P6P6P7P8P9P10去 E D A 9 0 5 0 ( 1 )輸入去 E D A 9 0 5 0 ( 2 )輸入編碼狀態(tài)狀態(tài)12VGND(220V / 12V)(220V / 12V)(220V / 12V)220V / 6V220V / 6V220V / 6V220V / 12V220V / 12VEDA9017(0-20MA)升流變壓器電流互感器(50A)C1C2C3C4C5C6C7C9C10C11C12C13C14C8A1A2A3A4A5A6A7A8A9A10A11A12A13A14A177.5v7.5v7.5v0-138.5v138.5v(220v/127v)(220v/127v)(220v/127v)0-240v138.5v0-138.5v0-138.5v20MA0-240v0-240v0-240v0-240v0-240v0-240v0-240v380v/127v0-80v20MA20MA19MA19MA220v/127v220v/127v0-80v380v/127v0-80v380v/127v80v80v80v0-138.5v138.5v0-138.5vP2P3P4P5P6P7P8P9P10P11P12B7B8B9B10B6B1B2B3B4B5B19B17B11B20去 A 5V3V4V5E9E8E7E6E5E4E3E2E10E12E11E1,E14V4V4I1I2I3I6F1F0P1P0GNDA20A18B12B130-39.3v0-39.3vI4I5C15C16A19P13-2P14-2F1F2F3F4F5F6F7F8F9F10P13-1P1P13P14中北大學(xué) 2010 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 24 頁(yè) 共 26 頁(yè) 參 考 文 獻(xiàn) 1 葛衛(wèi)東 . 當(dāng)前煤礦電氣設(shè)備安全管理存在的問題及對(duì)策 . 企業(yè)安全， 2009, （ 3）：4647. 2 于淑華 . 煤礦井下安全用電分析 . 中小企業(yè)管理與科技， 2008，（ 23）： 50. 3 王文，桂祥友，王國(guó)君等 . 淺談煤礦井下粉塵的治理 . 煤礦安全， 2002， 33（ 4）：3435. 4 李玉梅，朱君 . 煤礦井下電氣火災(zāi)的起因及防治 . 山東煤炭科技， 2008，（ 4）：145147. 5 仇士弼，許博 . 毛郢孜煤礦井下供電現(xiàn)狀 . 煤礦機(jī)電， 1997，（ 2）： 42. 6 榮書芹，王強(qiáng) . 淺談對(duì)煤礦井下隔爆型電氣設(shè)備的安全檢查 . 中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品， 2009，（ 12）： 117. 7 閻立平，聶聰， MDZD 型多功能試驗(yàn)裝置的研制 J. 礦山安全與環(huán)保， 2002.2，1012. 8 茹向東，礦用低壓電器電子保護(hù)器綜合測(cè)試臺(tái) J. 煤炭機(jī)電， 1998.2， 4142. 9 鄔書躍， XKZC-1 型高壓綜合保護(hù)測(cè)度儀 J. 湘潭礦業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)， 1995.6 ，6569. 10 任作新、任錦彪， 全自動(dòng)高低壓開關(guān)綜合保護(hù)器檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì) J. 華 北工學(xué)院學(xué)報(bào)， 2003、 1， 14. 11 Chakradhar S T， Toward massively parallel automatic test generation. 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