專利名稱：礦用組合開關的制作方法
技術(shù)領域：
本實用新型涉及電器領域的開關，特別是涉及一種用于煤礦礦井下高壓供 電系統(tǒng)的組合開關。
背景技術(shù)：
目前的礦用組合開關的保護控制核心一般采用單片機、PLC甚至分離元件 如JDB、 8SX等的方案，其反應速度慢，控制的功能很難做到多元化，對供電 系統(tǒng)的保護、控制效率低，可靠性、抗干擾性等性能差。發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺點加以改進，提供一種功能 強大、反應速度快、可靠性和抗干擾性及實時性好的礦用組合開關。實現(xiàn)本發(fā)明上述目的的技術(shù)方案是礦用組合開關，具有至少一組處于電 源與負荷之間的主隔離開關組及一組輔助隔離開關組，每組主隔離開關組包括 主隔離開關、真空接觸器、漏電閉鎖檢測、電壓互感器及電流互感器，輔助隔 離開關組包括輔助隔離開關、電源變壓器、濾波器、隔離變壓器及電源模塊， 其特征在于還具有調(diào)理模塊、處理模塊、顯示模塊、控制模塊及先導模塊， 且對應每組主隔離開關組設置有一調(diào)理模塊和一處理模塊；輔助隔離開關組通 過電源模塊連接調(diào)理模塊、處理模塊和顯示模塊；調(diào)理模塊與處理模塊間、處 理模塊與顯示模塊、先導模塊、控制模塊間、顯示模塊與先導模塊、控制模塊 間均采用CAN總線雙向信號反饋連接；主隔離開關組與調(diào)理模塊連接；真空接 觸器與處理模塊間設置有中間繼電器；先導模塊連接若干先導控制回路。前述的控制模塊、先導模塊、處理模塊及調(diào)理模塊、顯示模塊均采用DSP 數(shù)字信號處理器。進一步地，前述的顯示模塊采用CAN總線聯(lián)接液晶顯示器及鍵盤。 較好地方式是前述的主隔離開關組有三組，每組均對應一個調(diào)理模塊與一個處理模塊。為便于理解上述方案，現(xiàn)對方案中的一些結(jié)構(gòu)或名詞作如下說明 礦用組合開關主回路的控制和保護采用了多個DSP數(shù)字信號處理器，完成信號處理、實現(xiàn)各種保護功能和各回路的通、斷及程序控制。主回路的控制和保護由顯示模塊、控制模塊、先導模塊、處理模塊、調(diào)理模塊、鍵盤、液晶顯示器等組成，采用網(wǎng)絡集成式全分布控制處理結(jié)構(gòu)，運用了DSP數(shù)字信號處理、CAN現(xiàn)場總線、自適應檢測和網(wǎng)絡化接口等創(chuàng)新技術(shù)， 實現(xiàn)數(shù)字化處理、控制、保護、中文顯示、故障診斷和網(wǎng)絡聯(lián)接等功能。顯示模塊接受鍵盤的命令，完成人機交互功能；通過通訊口組成網(wǎng)絡， 接收遠方控制命令；邏輯數(shù)據(jù)計算傳遞；互診斷數(shù)據(jù)流控制；顯示采集計算數(shù) 據(jù)、設置參數(shù)、存儲故障狀態(tài)等，供用戶觀看、查詢。液晶顯示器為320X240 點陣中文顯示，顯示信號量大、直觀，方便了故障的判斷和處理?？刂颇K漏電保護檢測；實現(xiàn)接觸器、過載、漏電閉鎖、漏電保護、高 壓絕緣檢測等試驗功能；完成起動、停止、主從順序控制、低速控制、高速控 制、時間轉(zhuǎn)換、電流轉(zhuǎn)換、先導控制。先導模塊檢測回路的先導信號。先導模塊可識別出控制信號的當前狀態(tài) 如停止、起動、運行、短路、反向。先導模塊檢測到正確的控制信號后，將 控制信號發(fā)送給顯示模塊和控制模塊供顯示和控制接觸器；檢測環(huán)境溫度。處理模塊采樣模擬量和開關量數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)處理，實現(xiàn)短路、過載、缺相、 接觸器故障、中間繼電器故障、漏電閉鎖、漏電閉鎖、過壓、欠壓、接觸器粘 連等故障判斷；接觸器開、?？刂?、漏電閉鎖投入控制。每個處理模塊可處理 三個回路的數(shù)據(jù)，用戶可根據(jù)實際需要的回路數(shù)，選用不同數(shù)量的處理模塊。 調(diào)理模塊:主回路的電流、電壓和反映回路絕緣電阻大小的信號轉(zhuǎn)換成0 3. 3V的電壓信號供處理模塊采樣處理，同時實現(xiàn)電氣隔離。鍵盤用戶輸入設置參數(shù)的人機界面，如回路總數(shù)、電壓電流互感器校正 系數(shù)、額定電流、額定電壓、控制方式、控制對象、短路保護倍數(shù)、日期、時 間等，控制模塊會判斷輸入數(shù)據(jù)的正確性，提示用戶錯誤的輸入；開始試驗功 能；顯示系統(tǒng)狀態(tài)、每個回路工作狀態(tài)和故障狀態(tài)。顯示模塊、控制模塊、先導模塊、處理模塊的核心采用電機數(shù)字化控制專 用數(shù)字信號處理器(DSP)，運算速度32MIPS，模塊之間通過220kbps數(shù)據(jù)傳輸 速率的局域網(wǎng)絡(CAN)組成全分布控制處理的系統(tǒng)，并實現(xiàn)控制、互診斷功 能。CAN現(xiàn)場總線已經(jīng)成為國際標準。它的信號傳輸采用短幀結(jié)構(gòu)，每一幀的 有效字節(jié)數(shù)為8個，傳輸時間短，并有CRC校驗及其它檢錯措施，出錯率極低。 CAN總線為多主方式，不分主從，網(wǎng)絡上任何一個節(jié)點均可在任意時刻向網(wǎng)絡 上其它節(jié)點發(fā)送信息。本控制、保護系統(tǒng)中將開停信號定為高優(yōu)先級，可滿足 實時要求。由CAN總線組成的網(wǎng)絡集成式全分布控制系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡單，設備的 連線和信號的往返傳輸次數(shù)減少，提高了系統(tǒng)的工作可靠性，便于功能模塊化， 易于重構(gòu)系統(tǒng)。用戶只需要根據(jù)實際控制的回路數(shù)，選用不同數(shù)量的處理模塊， 便可以構(gòu)成新的系統(tǒng)。顯示模塊將設置參數(shù)通過CAN總線發(fā)送到控制模塊和每個處理模塊?？刂?模塊、先導模塊及處理模塊的數(shù)據(jù)也通過CAN總線發(fā)送到顯示模塊，并在液晶 顯示器上顯示。
本發(fā)明的優(yōu)點是實現(xiàn)了起動控制設備的組合化、多控制、多功能、高可 靠的要求，為煤炭工業(yè)達到減人提效、高產(chǎn)高效的目標提供了有力支持。


圖1是本實用新型具體實施方式
的結(jié)構(gòu)方框示意圖。圖中，l為主隔離開關組，li為主隔離開關，12為真空接觸器，13為漏 電閉鎖檢測，14為電壓互感器，15為電流互感器，2為輔助隔離開關組，21 為輔助隔離開關，22為電源變壓器，23為濾波器，24為隔離變壓器，25為電 源模塊，3為調(diào)理模塊，4為處理模塊，5為顯示模塊，51為液晶顯示器，52 為鍵盤，6為先導模塊，61為先導控制回路，7為控制模塊，8為中間繼電器， 9為CAN現(xiàn)場總線。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖說明本實用新型的具體實施方式
。三組處于電源與負荷之間的主隔離開關組1及一組輔助隔離開關組2，每 組主隔離開關組l包括主隔離開關ll、真空接觸器12、漏電閉鎖檢測13、電 壓互感器14及電流互感器15，輔助隔離開關組2包括輔助隔離開關21、電源 變壓器22、濾波器23、隔離變壓器24及電源模塊25，對應每組主隔離開關組 1設置有一調(diào)理模塊3和一處理模塊4;輔助隔離開關組2通過電源模塊25連 接調(diào)理模塊3、處理模塊4和顯示模塊5;調(diào)理模塊3與處理模塊4間、處理 模塊4與顯示模塊5、先導模塊6、控制模塊7間、顯示模塊5與先導模塊6、 控制模塊7間均采用CAN總線雙向信號反饋連接；主隔離開關組1與調(diào)理模塊 3連接；真空接觸器12與處理模塊4間設置有中間繼電器8;先導模塊6連接 八組先導控制回路61?？刂颇K7、先導模塊6、處理模塊4及調(diào)理模塊3、 顯示模塊5均采用DSP數(shù)字信號處理器。顯示模塊5采用CAN總線聯(lián)接液晶顯
示器51及鍵盤52。以下結(jié)合實施例的特點及構(gòu)造說明工作原理先導控制回路61中開停的先導信號由先導模塊6接收，先導模塊檢測控制信號的狀態(tài)，由于意外原因造成信號的線路短路時，先導模塊會及時檢測到發(fā)送給控制模塊7，控制模塊立即發(fā)出停止真空接觸器12的命令，同時送給顯 示模塊5在液晶顯示器51顯示此回路"先導短路"，并報警提醒用戶。先導模 塊檢測到控制信號為啟動狀態(tài)并在2到5秒內(nèi)轉(zhuǎn)換到運行狀態(tài)，將發(fā)送給控制 模塊，控制模塊在被控回路沒有漏電等故障，則發(fā)送"開"命令到處理模塊4， 處理模塊使停止漏電閉鎖檢測，主回路中間繼電器8閉合，驅(qū)動真空接觸器導 通，接通主回路電源，電機得電運行。調(diào)理模塊3上的電流互感器15將主回 路電流轉(zhuǎn)換成0 3.3V的電壓信號，這個信號通過總線輸入到處理模塊。處理 模塊根據(jù)信號大小自動調(diào)整放大倍數(shù)，通過2MSPS的高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器(A/D) 轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。數(shù)字信號處理器(DSP)隨時跟蹤電網(wǎng)的頻率，并根據(jù)電網(wǎng) 頻率，在一個周期同步采樣多個回路的數(shù)據(jù)，經(jīng)過數(shù)字自適應的濾波器23，濾 掉千擾信號，得到正確的有效電流信號。處理模塊在真空接觸器的起動過程中 和起動后應能檢測到中間繼電器和真空接觸器閉合，否則認為中間繼電器或真 空接觸器故障，發(fā)出斷開真空接觸器命令。處理模塊根據(jù)負載實際情況實現(xiàn)相 敏保護和反時限過負荷保護自動切換，同時檢測真空接觸器和中間繼電器的狀 態(tài)，發(fā)出正確的控制指令，當檢測到回路發(fā)生短路、過載、缺相、真空接觸器 故障、中間繼電器故障、漏電閉鎖、過壓、欠壓、真空接觸器粘連等故障時立 即斷開真空接觸器，同時將故障信號和數(shù)據(jù)發(fā)送給其它相關處理模塊、控制模 塊和顯示模塊，用作顯示和報警。處理模塊同時采用故障安全措施，當處理模 塊和相關模塊發(fā)生故障時自動斷開所控回路的真空接觸器，確?？刂频陌踩?性。系統(tǒng)運行時處理模塊的數(shù)據(jù)實時送入顯示模塊顯示。
權(quán)利要求1、 礦用組合開關，具有至少一組處于電源與負荷之間的主隔離開關組 及一組輔助隔離開關組，每組主隔離開關組包括主隔離開關、真空接觸器、 漏電閉鎖檢測、電壓互感器及電流互感器，輔助隔離開關組包括輔助隔離 開關、電源變壓器、濾波器、隔離變壓器及電源模塊，其特征在于還具 有調(diào)理模塊、處理模塊、顯示模塊、控制模塊及先導模塊，且對應每組主 隔離開關組設置有一調(diào)理模塊和一處理模塊；輔助隔離開關組通過電源模 塊連接調(diào)理模塊、處理模塊和顯示模塊；調(diào)理模塊與處理模塊間、處理模 塊與顯示模塊、先導模塊、控制模塊間、顯示模塊與先導模塊、控制模塊 間均釆用CAN總線雙向信號反饋連接；主隔離開關組與調(diào)理模塊連接；真 空接觸器與處理模塊間設置有中間繼電器；先導模塊連接若干先導控制回 路。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦用組合開關，其特征在于所述的控制模 塊、先導模塊、處理模塊及調(diào)理模塊、顯示模塊均采用DSP數(shù)字信號處理明-益。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦用組合開關，其特征在于所述的顯示模 塊采用CAN總線聯(lián)接液晶顯示器及鍵盤。
4、 、根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的礦用組合開關，其特征在于所 述的主隔離開關組有三組，每組均對應一個調(diào)理模塊與一個處理模塊。
專利摘要礦用組合開關，具有至少一組處于電源與負荷之間的主隔離開關組及一組輔助隔離開關組，每組主隔離開關組包括主隔離開關、真空接觸器、漏電閉鎖檢測、電壓互感器及電流互感器，輔助隔離開關組包括輔助隔離開關、電源變壓器、濾波器、隔離變壓器及電源模塊，還具有通過CAN總線連接的采用DSP數(shù)字信號處理器的調(diào)理模塊、處理模塊、顯示模塊、控制模塊及先導模塊。本實用新型的優(yōu)點是實現(xiàn)了起動控制設備的組合化、多控制、多功能、高可靠的要求，為煤炭工業(yè)達到減人提效、高產(chǎn)高效的目標提供了有力支持。
文檔編號H02B1/00GK201038602SQ20072003768
公開日2008年3月19日 申請日期2007年5月15日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月15日
發(fā)明者尉際香 申請人:常州聯(lián)力自動化科技有限公司