7.2 系统功能模块程序设计 37

7.3 软件抗干扰措施 41

结论 42

参考文献 43

致谢 44

1 前言

矿用智能化组合开关是对综采综掘工作面主要负荷进行集中控制与保护的电气设备，是一种隔爆兼本质安全型智能组合电器，其性能优劣直接影响电机运行与电网稳定。

近年来，微型计算机在煤矿井下的应用发展十分迅速。国外一些公司如德国Siemens公司生产的Siprotec4系列，不仅保护功能很完善，而且具有友好的人机界面，完善的现场试验手段以及开放通讯能力。国内组合开关发展则相对滞后，到目前为止，我国目前使用的组合开关普遍落后时代发展，保护功能不够完善，通断能力低，小毛病多，且分断容量较小，配套能力很差。一些企业引进西方国家产品，但有些国家井下供电方式与我国不同，其动作指标不能满足我国需要，并且其昂贵的价格，漫长的供货周期，都严重制约我国煤炭工业的发展。

目前，国内已经有一些厂家再生产使用3.3kV供电系统的配套产品，设计一款实用的3.3kV智能开关，对于企业节省成本，提升井下设备智能化和国产化，提高煤炭生产的安全性和可靠性，具有重大意义。

2 本质安全型先导电路原理与设计

2.1 本质安全型电路

（1）本质安全型电路的概念

按一定条件进行实验，不论是正常工作还是规定的故障条件下，产生的电火花和热效应均低于点燃规定的爆炸性气体混合物的临界条件，这样的电路称为本质安全型电路。

（2）先导电路的概念

先导电路是指远方控制按钮和组合开关间的联接电路。先导电路一定是本质安全型电路。

2.2 本质安全型先导电路的设计

（1）先导电路的设计

目前的煤矿普遍采用先导控制技术控制大型设备的启动、运行和停止。控制电路如图2.1所示。按下启动按钮后，设备启动：几秒后松开按钮，设备稳定运行。按下常闭的停止按钮，设备停止运行。当远控电缆K1-a、K2-b发生断路或短路时，设备不能实现启动运行。

先导控制电路图源Y自Z优尔W.论~文'网·www.youerw.com

（2）电路构成及其工作原理

远方二极管对交流电压进行整流，输出直流电流在R1，RP2上产生压降，对R1、RP2上的电压信号进行采集，作为先导控制信号，信号采集电路如图2.2所示。

 先导采集信号电路图

利用Multisim10仿真先导控制电路启动、运行和远控电缆出现故障时C点电压波形，具体如图2.3、2.4、2.5、2.6所示。

先导控制电路：

a，信号产生电路

远方二极管对交流电压进行整流，输出直流电流在R1，RP2上产生压降，此压降即为先导信号。

b，信号采集电路

由RC滤波电路构成两路采集电路。第一路采集信号控制接地故障，第二路采集信号控制启动、停止和断路。

c，信号鉴别电路

该电路由运放、直流小型大功率继电器等构成，用于综合检测结果、鉴别控制指令和判断先导回路控制状态。该电路由信号采集电路分别向两个运放提供正相信号电压，根据信号电压的不同，控制运放的输出，继而控制继电器的吸合，以控制设备的启动、停止。只有当第二个运放首先输出低电平时，设备才由可能启动，否则无法启动，起保护作用。

d，执行电路

通过运放的输出控制直流继电器的吸合，从而控制主控电路通断，实现控制功能 C8051F020单片机矿用智能化组合开关测控保护系统的设计(2):http://www.youerw.com/zidonghua/lunwen_61447.html