基于EtherCAT通讯协议的井下防越级跳闸系统研究

发布时间：2020-07-05 06:14

【摘要】：目前,我国煤矿井下配电系统普遍存在多级、每级线路较短的特点,多级的特点导致继电保护配合时限无法满足的问题,而每级线路较短的特点则导致速断保护范围很小甚至为零的问题,这两个问题最终都导致了共同的后果:继电保护系统出现越级跳闸的问题。针对井下保护越级跳闸的问题,本文在对EtherCAT进行大量研究并结合井下配电系统的实际情况的基础上提出了基于EtherCAT通讯协议的井下防越级跳闸系统方案。该方案摒弃了通过外加设备解决井下继电保护系统越级跳闸问题的思路,而是将防越级跳闸功能和监控系统融合在一起,通过监控系统来解决井下继电保护越级跳闸的问题,防越级功能和监控系统的融合通过EtherCAT通讯协议实现,防越级任务的实时性则由监控主站的实时核来保证,监控主站通过EtherCAT通讯网络采集各高压综合保护器动作值,并根据已设定方案向对应高压综合保护器下发动作和延时指令,由于系统监控任务的优先级比防越级任务的优先级低,所以系统监控任务是在防越级任务的运行间隔执行的。基于EtherCAT通讯协议的井下防越级跳闸系统方案不仅能够在不添加多余设备的情况下解决继电保护系统越级跳闸的问题,而且还能够进一步提高井下监控系统的实时性。本文首先对井下继电保护系统越级跳闸的原因进行了详细探究,并根据EtherCAT通讯协议的特点和井下配电系统的实际情况提出了EtherCAT有分站式防越级网络构架,将该网络构架和现有井下“以太网+RS485/CAN”双层网络构架进行了可靠性对比分析,同时对系统的实时性进行了理论计算,并提出了系统的具体实施方案,然后通过对小波滤波技术的研究和仿真,分别提出了硬阈值和软阈值两种去噪方法下的最优小波基,最后对EtherCAT高压综合保护器的硬件和系统的软件进行了详细设计,并在实验室现有设备的基础上,做出了由神州四号开发板和以NP40为EtherCAT从站ESC控制芯片的AB6607组成的测试用EtherCAT综保器,监控部分的测试结果表明系统监控主站能够通过EtherCAT通讯网络准确可靠地检测系统包括短路电流在内的各种系统值,并能在测到短路故障时可靠地切除故障,具有一定的科研价值和应用价值。
【学位授予单位】：河南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TD611

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本文编号：2742207