矿井防越级跳闸光纤纵差技术的研究

发布时间：2020-06-07 10:38

【摘要】：近年来,矿井供电系统短路导致的越级跳闸状况时有发生,严重危害矿井工作人员的生命安全和矿井供电系统的稳定运行。针对这一问题,并结合我国矿井供电系统供电层次多、输电线路短以及矿井干扰信号多、腐蚀能力强等特点,本文提出了一种基于S3C2440AL-40型ARM9芯片的光纤纵差保护装置,以期提高矿井供电系统防越级跳闸保护装置的安全可靠性。在本次设计中,主要对矿井防越级跳闸光纤纵差保护装置的工作原理、保护通信模式、时间同步方式、保护采样算法以及软硬件电路设计方面进行了研究。首先,根据矿井供电系统的实际情况,对光纤纵差基本原理进行了论述,对差动保护判据进行比较选取。然后,分析不同光纤通信模式,设计出适用于矿井供电网的专用型光纤通道,并针对采样时刻调整法受通道改变影响较大的问题进行了改进。接着,针对矿井干扰信号过多,单一使用傅里叶变换无法精确提取真实信息的问题,结合傅里叶变换和小波变换、小波熵等技术改进了保护算法,利用MATLAB进行矿井供电网络模型搭建和算法仿真,仿真结果表明,本文的保护算法具有较高的精确性和抗干扰能力。最后,基于ARM9系列芯片和嵌入式μC/OS-II操作系统对防越级跳闸光纤纵差保护装置进行了软硬件设计,硬件部分包括最小系统和功能模块的设计,软件部分包括保护主程序、数据采集程序、通信程序、故障处理程序以及人机交互程序。本文基于S3C2440AL-40型ARM9芯片完成了矿井防越级跳闸保护装置的软硬件设计,设计了一种矿用型光纤通信模式,并对传统时间同步方式以及采样算法进行了改进。仿真实验和功能测试实验结果表明,本文设计的矿井防越级跳闸光纤纵差保护装置能够较精确地完成保护动作,具有较高的可靠性和应用价值。图[51]表[5]参[55]
【图文】：

3 光纤纵差保护通信设计保护装置和光纤通道两部分组成，其结构极其简单不易损坏，且很容易检测到障点，便于维修。这种通信方式的传输信号比复用型弱，适合 50km 的线路保，但纤芯利用率不高。通过对专用方式与复用方式传输特点的分析，结合矿井供电系统通信距离短特点，本文在矿井供电系统光纤纵差保护装置之间的光纤通信采用专用型光纤信的连接方式。.1.3 本文光纤纵差保护装置通信模式设计结合矿井供电网的实际情况，本文在光纤纵差保护装置之间选用的是专用光通道的连接方式。在光缆选取方面，，本文参考了市面广泛使用的 OPGW、ADSS。目前，广泛使用的光纤复合架空地线(OPGW)和全介质自承式光缆(ADSS)很程度的提高了光纤的机械强度。

图 9 MGTSV 矿用防爆光缆Fig. 9 MGTSV mine explosion-proof optical cable文设计的光纤纵差保护装置光纤通道模式示意图310nm 的 AFBR-5803ATZ 光收发器，传输速度为完全符合 100Base-FX 标准光学性能的要求。成简单，故障发生率低，具有良好的传输速率的性。在实际使用中，可以多备一条光纤通道增强掺铒光纤放大器RX掺铒光纤放大器RX803ATZTXTX装置 M侧AFBR图 10 线路保护光纤通信构成示意图
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM773;TD611

【参考文献】

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本文编号：2701291