一种煤矿井下智能动力中心的制作方法
【专利摘要】本发明涉及高低压开关箱技术领域，尤其涉及一种煤矿井下智能动力中心。通过所述组合开关箱高压腔侧面设有第一开口，该第一开口内设有高压输出端和低压输入端；所述干式变压器上设有第二开口，该第二开口内设有高压引线和低压引线；所述第一开口和第二开口通过法兰接口连接；所述高压腔顶面并列设置有两高压输入电缆连接器；所述高压输出端与高压引线连接；所述低压引线和低压输出端连接；所述组合开关箱内设有控制单元；所述高压输入线与低压输出线均与控制单元连接；所述低压腔的后侧板上设置有上开槽和下开槽，该上、下开槽的外壁连接有散热器；使一种煤矿井下智能动力中心可满足供电需求，同时提供保护功能，并且大大减少占地面积。
【专利说明】
一种煤矿井下智能动力中心
技术领域
[0001]本发明涉及高低压开关箱技术领域，尤其涉及一种煤矿井下智能动力中心。
【背景技术】
[0002]随着社会的发展，煤矿技术也越来越发达，已实现在矿井下通过控制器对设备实现控制;但是在现有技术中，动力中心一般采用高压保护装置-干式变压器-低压组合开关组合的方式，即高压保护器和低压组合开关布置在干式变压器两侧的方式，这种结构的动力中心长度过大，且低压侧开关只有工频回路，用户在布置工作面设备时需配套变频器、胶带机保护保护装置设备，造成设备占地面积大、设备安装及排布较为复杂，且设备间控制各为一体，信息独立，控制分散复杂，对设备操作人员有较高的要求，查看设备状态时要分别观察各个设备的显示屏信息，数据上传及远控也要对不同的设备进行不同的设置且要独立走通信控制线，不仅操作繁琐且系统稳定性低；同时各设备进出线分散，线缆排布也尤为复杂混乱，给设备检修及维护带来一定的难度。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种可满足工频设备、变频设备供电需求，同时提供胶带机保护功能，并且大大减少占地面积的一种煤矿井下智能动力中心。
[0004]本发明的技术方案如下:
[0005]—种煤矿井下智能动力中心，包括干式变压器和组合开关箱;其特征在于，所述组合开关箱内设有将组合开关箱分为高压腔和低压腔的隔板;所述组合开关箱高压腔侧面设有第一开口，该第一开口内设有尚压输出端和低压输入端;所述干式变压器上设有第二开口，该第二开口内设有高压引线和低压引线;所述第一开口和第二开口通过法兰接口连接；所述高压腔顶面并列设置有两高压输入电缆连接器;所述高压输出端与高压引线连接;所述低压引线和低压输出端连接;所述组合开关箱内设有控制单元;所述高压输入线与低压输出线均与控制单元连接;所述低压腔的后侧板上设置有上开槽和下开槽，该上、下开槽的外壁连接有散热器；
[0006]所述控制单元包括主控制单元;所述主控制单元输入端连接有工控计算机，该工控计算机输入端连接有键盘模块，工控计算机输出端连接有液晶显示模块;所述工控计算机上连接有交互信息的通信模块;所述主控制单元输出端通过通信接口连接有供电处理单元、胶带张紧变频器、第一胶带变频器和第二胶带变频器，该主控制单元输出端还通过通信线连接有皮带机综保单元、皮带沿线闭锁单元。
[0007]所述供电处理单元输出端通过通信线分别连接对高压保护回路、低压保护回路中的漏电情况和电流、电压、回路开断状态进行监测、采样并传输给供电处理单元的第一 DPS数据处理系统，对胶带机的变频保护回路的漏电情况和电流、电压、回路开断状态进行监测、采样并传输给供电处理单元的第二 DPS数据处理系统，对工频保护回路的漏电情况和电流、电压、回路开断状态进行监测、采样并传输给供电处理单元的第三DPS数据处理系统、对照明保护回路中的漏电情况和电流、电压、回路开断状态进行监测、采样并传输给供电处理单元的第四DPS数据处理系统，以及对隔离开关内部触点温度进行采样的温度检测模块;所述内部触点温度检测模块由无线温度传感器和接收温度信息并将该温度信息传输给主控制单元的内部触点温度检测模块组成;通过高、低压保护回路、变频保护回路、工频保护回路、照明保护回路检测并处理漏电情况和电流、电压、回路开断状态，同时将检测信号和处理信号传递给第一、第二、第三、第四DPS数据处理系统，再由第一、第二、第三、第四DPS数据处理系统传递给供电处理单元，再由供电处理单元将信息传递给主控制器，由于主控制单元与工控计算机连接，因此主控制单元将该信号反馈到工控计算机上再由显示屏显示;通过无线温度传感器检测隔离开关的温度，同时将检测信号和处理信号传递给内部触点温度检测模块，再由内部触点温度检测模块传递给主控制单元，由于主控制单元与显示屏连接，因此主控制单元将该信号反馈到显示屏上。
[0008]所述高压保护回路包括串联连接的隔离开关、高压断路器;还包括并联连接的零序电流互感器以及与零序电流互感器连接的第一 DPS数据处理系统。通过零序电流互感器检测高压保护回路中漏电情况和电流、电压开断状态，当发现有漏电或短路的情况时，通过第一 DPS数据处理系统及时断开高压断路器;并通过第一 DPS数据处理系统将信号传递给主控制单元。
[0009]所述低压保护回路包括串联连接的第一电流互感器和熔断器以及并联连接的三相电压互感器;还包括有检测电流、电压的三相电抗器、零序电抗器和漏电检测滤波器。通过零序电抗器和漏电检测滤波器检测低压保护回路中漏电情况和电流、电压开断状态，当发现有漏电或短路的情况时，通过第一 DPS数据处理系统及时断开高压断路器;并通过第一DPS数据处理系统将信号传递给主控制单元。
[0010]所述工频保护回路包括串联连接的第一真空接触器和第二电流互感器;还包括并联连接的第一漏电闭锁检测投入继电器和第一漏电闭锁试验投入继电器。通过第一漏电闭锁检测投入继电器和第一漏电闭锁试验投入继电器检测工频保护回路中漏电情况和电流、电压开断状态，当发现有漏电或短路的情况时，第二 DPS数据处理系统及时断开继电器或第一真空接触器;并通过第二 DPS数据处理系统将信号传递给主控制单元。
[0011]所述变频保护回路包括串联连接的第二真空接触器、变频器、电抗器和第三电流互感器;还包括并联在第三电流互感器下方的第二漏电闭锁检测投入继电器、第二漏电闭锁试验投入继电器和漏电闭锁检测点。通过第二漏电闭锁检测投入继电器和第二漏电闭锁试验投入继电器检测变频保护回路中漏电情况和电流、电压开断状态，当发现有漏电或短路的情况时，第三DPS数据处理系统及时断开第二真空接触器;并通过第三DPS数据处理系统将信号传递给主控制单元。
[0012]所述高压腔内还设有对照明保护回路供电的辅助变压器，该辅助变压器与低压输出端连接。由于照明保护回路的电压较低，因此采用辅助变压器，将低压输出端输出电压转换成照明保护回路能够采用的电压。
[0013]所述隔板上均布有若干穿腔端子。通过设置穿腔端子，便于电缆的从高压腔穿入低压腔。
[0014]所述低压腔侧面上设有接线腔，该接线腔内设有多个接口。由于接线腔内具有1?485、以太网旧打、36/46、1]册(4331取)等多种数据通信接口，根据用户需求灵活配置，可以满足有线、无线、远端、近端的通信请求。
[0015]本发明的有益效果是:(I)变压器高低压保护装置设计在一侧，同时低压侧开关集成高低压保护装置，使智能动力中心体积相较传统动力中心尽可能做到紧凑化、小型化;提供多种通信接口，满足各种设备的通信接入，如485、以太网、无线wifi等;采用现有工业上常用的通信协议，能够方便快捷的与现有集控系统对接；能够实现设备数据上传，参数整定、远程控制功能，满足数字化矿山设计要求;低压腔内部可以根据用户需要集成变频输出、工频输出、照明综保、辅助电源等多种电压等级输出，实现设备多功能化、通用化;可以集成胶带机保护功能，可作为带式输送机、工作面、变频三机、液压栗站的电气控制系统的信息总站，能够集中显示所采集的数据信息，并对外输出本安电源，提供本安非安信号的转换;集多种矿井下设备的功能于一体，降低设备成本、降低设备占地体积，节约井下巷道，实现集控;实现干式变压器与组合开关箱内的高、低保护回路、低压侧的工频保护回路、变频保护回路、胶带机、照明保护回落等系统的所有保护功能，保护功能完善可靠;组合开关箱内的通信接口集中在接线腔内，使用方便安全，通信接口多样化，并采用工业标准通信协议，满足各类不同的控制系统的接入，可以灵活接入数字化矿山系统，可实现远程状态监测、远程数据上传、远程参数整定、远程控制及复位;通过无线温度传感器对隔离开关主闸刀实现实时温度监测，并通过主控制单元可超温报警、超温保护;主控制单元具有主回路监测分合闸状态、电流、电压、功率、电能计量等参数功能;具有设备详细操作记录，合闸、分闸记录，且具有故障时的各项参数的瞬时值记录功能。
【附图说明】
[0016]通过下面结合附图的详细描述，本发明前述的和其他的目的、特征和优点将变得显而易见。
[0017]其中:图1为本发明结构示意图；
[0018]图2为本发明组合开关箱内部结构示意图；
[0019]图3为本发明组合开关箱侧面结构示意图；
[0020]图4为本发明后侧板结构示意图；
[0021]图5为本发明智能动力中心内部结构框图示意图；
[0022]图6为本发明电气原理示意图；
[0023]图7为本发明高压保护回路电气原理示意图；
[0024]图8为本发明低压保护回路电气原理示意图；
[0025]图9为本发明工频保护回路电气原理示意图；
[0026]图10为本发明变频保护回路电气原理示意图；
[0027]附图中，I为干式变压器，2为组合开关，3为高压腔，4为低压腔，5为隔板，6为第一开口，7为第二开口，8为法兰接口，9为高压输入电缆连接器，10为隔离开关，11为高压断路器，13为上开槽，14为下开槽，15为散热器，16为主控制单元，17为键盘模块，18为通信模块，19为液晶显示模块，20为供电处理单元，21为胶带张紧变频器，22为第一胶带变频器，23为第二胶带变频器，24为皮带机综保单元，25为皮带沿线闭锁单元，27为高压保护回路，28为变频保护回路，29为工频保护回路，30为照明保护回路，32为无线温度传感器，33为内触点温度检测模块，34为低压保护回路，36为控制变压器，37为零序电流互感器，39为第一电流互感器，40为熔断器，41为三相电压互感器，42为三相电抗器，43为零序电抗器，44为漏电检测滤波器，45为第一真空接触器，46为第二电流互感器，47为第一漏电闭锁检测投入继电器，48为第一漏电闭锁试验投入继电器，49为第二真空接触器，50为变频器，51为电抗器，52为第三电流互感器，53为第二漏电闭锁检测投入继电器，54为第二电闭锁试验投入继电器，55漏电闭锁检测点，56为辅助变压器，57为穿腔端子，58为接线腔，59为后侧板。
【具体实施方式】
[0028]参见图1-图10所示，一种煤矿井下智能动力中心，包括干式变压器I和组合开关箱2;其特征在于，所述组合开关箱内设有将组合开关箱分为高压腔3和低压腔4的隔板5;所述组合开关箱高压腔侧面设有第一开口 6，该第一开口内设有高压输出端和低压输入端;所述干式变压器上设有第二开口 7，该第二开口内设有高压引线和低压引线;所述第一开口和第二开口通过法兰接口 8连接;所述高压腔顶面并列设置有两高压输入电缆连接器9;所述高压输出端与高压引线连接;所述低压引线和低压输出端连接;所述组合开关箱内设有控制单元;所述高压输入线与低压输出线均与控制单元连接;所述低压腔的后侧板59上设置有上开槽13和下开槽14，该上、下开槽的外壁连接有散热器15;
[0029]所述控制单元包括主控制单元16;所述主控制单元输入端连接有工控计算机，该工控计算机输入端连接有键盘模块17，工控计算机输出端连接有液晶显示模块19;所述工控计算机上连接有交互信息的通信模块18;所述主控制单元输出端通过通信接口连接有供电处理单元20、胶带张紧变频器21、第一胶带变频器22和第二胶带变频器23，该主控制单元输出端还通过通信线连接有皮带机综保单元24、皮带沿线闭锁单元25。
[0030]由于组合开关箱高压腔侧面通过法兰接口连接在干式变压器的一侧，使得智能动力中心实现高低压同侧结构设计，降低整体设备尺寸；由于高压腔顶面朝向干式变压器的一侧并列设置有两高压输入电缆连接器，便于高压线的穿入高压腔内后从高压输出端与干式变压器内的高压引线连接；由于高压输入线与低压输出线均与控制单元连接，该控制单元集成有供电处理单元、胶带机保护等多种功能于一体，使工作面设备集控及数据信息集中处理和数据上传得以实现，设备可以方便接入数字化矿山系统中，可广泛用于煤矿综采、连采面供配电，皮带输送机、刮板机供配电等场合;为了避免低压腔温度过高导致控制单元在高温下损坏，因此在后侧板上、下开槽的外侧连接有散热器，以降低低压腔内的热量；由于供电处理单元、胶带张紧变频器、第一胶带变频器、第二胶带变频器、通信线连接有皮带机综保单元和皮带沿线闭锁单元一般都需要单独设置一个控制器分别进行控制，因此在收集数据和发出指令时，都较为不方便，并且占用的空间也较大，现在由于都采用同一个主控制单元，一方面便于各个设备上数据的收集和指令的发出，同时也大大减小了占用的空间。
[0031]优选的，所述供电处理单元输出端通过通信线分别连接对高压保护回路27、低压保护回路34中的漏电情况和电流、电压、回路开断状态进行监测、采样并传输给供电处理单元的第一 DPS数据处理系统，对胶带机的变频保护回路28的漏电情况和电流、电压、回路开断状态进行监测、采样并传输给供电处理单元的第二 DPS数据处理系统，对工频保护回路29的漏电情况和电流、电压、回路开断状态进行监测、采样并传输给供电处理单元的第三DPS数据处理系统、对照明保护回路30中的漏电情况和电流、电压、回路开断状态进行监测、采样并传输给供电处理单元的第四DPS数据处理系统，以及对隔离开关内部触点温度进行采样的温度检测模块;所述内部触点温度检测模块由无线温度传感器32和接收温度信息并将该温度信息传输给主控制单元的内部触点温度检测模块33(具体可以采用无线温度接收器)组成。
[0032]通过高、低压保护回路、变频保护回路、工频保护回路、照明保护回路检测并处理漏电情况和电流、电压开断状态，同时将检测信号和处理信号传递给第一、第二、第三、第四DPS数据处理系统，再由第一、第二、第三、第四DPS数据处理系统传递给供电处理单元，再由供电处理单元将信息传递给主控制器，由于主控制单元与工控计算机连接，因此主控制单元将该信号反馈到工控计算机上再由显示屏显示;通过无线温度传感器检测隔离开关的温度，同时将检测信号和处理信号传递给内部触点温度检测模块，再由内部触点温度检测模块传递给主控制单元，由于主控制单元与显示屏连接，因此主控制单元将该信号反馈到显示屏上。
[0033]优选的，所述高压保护回路包括依次串联连接的隔离开关10、高压断路器11;还包括并联连接的零序电流互感器37以及与零序电流互感器连接的第一 DPS数据处理系统；所述隔离开关、高压断路器以及零序电流互感器均设置在组合开关箱的高压腔内。通过零序电流互感器检测高压保护回路中漏电情况和电流、电压、回路开断状态，当发现有漏电或短路的情况时，通过第一 DPS数据处理系统及时断开高压断路器;并通过第一 DPS数据处理系统将信号传递给主控制单元。
[0034]优选的，所述低压保护回路包括依次串联连接的第一电流互感器39和熔断器40以及并联连接的三相电压互感器41;还包括有检测电流、电压的三相电抗器42、零序电抗器43和漏电检测滤波器44。通过零序电抗器和漏电检测滤波器检测低压保护回路中漏电情况和电流、电压开断状态，当发现有漏电或短路的情况时，通过第一DPS数据处理系统及时断开高压断路器;并通过第一 DPS数据处理系统将信号传递给主控制单元。
[0035]优选的，所述工频保护回路包括依次串联连接的第一真空接触器45和第二电流互感器46;还包括并联连接的第一漏电闭锁检测投入继电器47和第一漏电闭锁试验投入继电器48。通过第一漏电闭锁检测投入继电器和第一漏电闭锁试验投入继电器检测工频保护回路中漏电情况和电流、电压、回路开断状态，当发现有漏电或短路的情况时，第二 DPS数据处理系统及时断开继电器或第一真空接触器;并通过第二 DPS数据处理系统将信号传递给主控制单元。
[0036]优选的，所述变频保护回路包括依次串联连接的第二真空接触器49、变频器50、电抗器51和第三电流互感器52;还包括并联在第三电流互感器下方的第二漏电闭锁检测投入继电器53、第二漏电闭锁试验投入继电器54和漏电闭锁检测点55。通过第二漏电闭锁检测投入继电器和第二漏电闭锁试验投入继电器检测变频保护回路中漏电情况和电流、电压、回路开断状态，当发现有漏电或短路的情况时，第三DPS数据处理系统及时断开第二真空接触器;并通过第三DPS数据处理系统将信号传递给主控制单元。
[0037]优选的，所述干式变压器两侧均设置有第二开口。由于干式变压器两侧都设置有第二开口，因此可以根据现场组合开关的安装位置，灵活的选择组合开关室连接到干式变压器的左侧还是右侧。
[0038]优选的，所述高压保护回路上并联连接有对第一、第二真空接触器和高压断路器供电的控制变压器36。通过设置控制变压器，将低压输出端的电压转换成第一、第二真空接触器和高压断路器能够使用的电压，避免其损坏。
[0039]优选的，所述高压腔内还设有对照明保护回路供电的辅助变压器56，该辅助变压器与低压输出端连接。由于照明保护回路的电压较低，因此采用辅助变压器，将低压输出端输出电压转换成照明保护回路能够采用的电压。
[0040]优选的，所述隔板上均布有若干穿腔端子57。通过设置穿腔端子，便于电缆的从高压腔穿入低压腔。
[0041]优选的，所述低压腔侧面上设有接线腔58，该接线腔内设有多个接口。由于接线腔内具有1?485、以太网^打、36/46、1]册(433100等多种数据通信接口，根据用户需求灵活配置，可以满足有线、无线、远端、近端的通信请求需要，采用工业标准通信协议，主控制单元通过以太网和一路无线网络设置参数、并且可以由调度室远程控制、参数整定;现场工作人员可持智能移动终端，安装集控APP软件后，通过无线(WiFi)连接后，即可实现无线数据上传、参数整定、状态监测、控制及复位等功能。
[0042]优选的，所述组合开关箱内还设置有对第一、第二、第三、第四DPS数据处理系统供电的保护变压器。通过设置保护变压器用于对第一、第二、第三、第四DPS数据处理系统以及交换机供电。
[0043]优选的，所述通信接口为RS485接口。采用RS485接口方便连接。
[0044]优选的，所述通信线为CAN总线。采用CAN总线传输效率高，便于连接。
[0045]以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质上对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种煤矿井下智能动力中心，包括干式变压器和组合开关箱;其特征在于，所述组合开关箱内设有将组合开关箱分为高压腔和低压腔的隔板;所述组合开关箱高压腔侧面设有第一开口，该第一开口内设有尚压输出端和低压输入端;所述干式变压器上设有第二开口，该第二开口内设有高压引线和低压引线;所述第一开口和第二开口通过法兰接口连接;所述高压腔顶面并列设置有两高压输入电缆连接器;所述高压输出端与高压引线连接;所述低压引线和低压输出端连接;所述组合开关箱内设有控制单元;所述高压输入线与低压输出线均与控制单元连接;所述低压腔的后侧板上设置有上开槽和下开槽，该上、下开槽的外壁连接有散热器； 所述控制单元包括主控制单元;所述主控制单元输入端连接有工控计算机，该工控计算机输入端连接有键盘模块，工控计算机输出端连接有液晶显示模块;所述工控计算机上连接有交互信息的通信模块;所述主控制单元输出端通过通信接口连接有供电处理单元、胶带张紧变频器、第一胶带变频器和第二胶带变频器，该主控制单元输出端还通过通信线连接有皮带机综保单元、皮带沿线闭锁单元。2.根据权利要求1所述的一种煤矿井下智能动力中心，其特征在于，所述供电处理单元输出端通过通信线分别连接对高压保护回路、低压保护回路中的漏电情况和电流、电压、回路开断状态进行监测、采样并传输给供电处理单元的第一 DPS数据处理系统，对胶带机的变频保护回路的漏电情况和电流、电压、回路开断状态进行监测、采样并传输给供电处理单元的第二DPS数据处理系统，对工频保护回路的漏电情况和电流、电压、回路开断状态进行监测、采样并传输给供电处理单元的第三DPS数据处理系统、对照明保护回路中的漏电情况和电流、电压、回路开断状态进行监测、采样并传输给供电处理单元的第四DPS数据处理系统，以及对隔离开关内部触点温度进行采样的温度检测模块;所述内部触点温度检测模块由无线温度传感器和接收温度信息并将该温度信息传输给主控制单元的内部触点温度检测模块组成。3.根据权利要求2所述的一种煤矿井下智能动力中心，其特征在于，所述高压保护回路包括串联连接的隔离开关、高压断路器;还包括并联连接的零序电流互感器以及与零序电流互感器连接的第一 DPS数据处理系统。4.根据权利要求2所述的一种煤矿井下智能动力中心，其特征在于，所述低压保护回路包括串联连接的第一电流互感器和熔断器以及并联连接的三相电压互感器;还包括有检测电流、电压的三相电抗器、零序电抗器和漏电检测滤波器。5.根据权利要求2所述的一种煤矿井下智能动力中心，其特征在于，所述工频保护回路包括串联连接的第一真空接触器和第二电流互感器;还包括并联连接的第一漏电闭锁检测投入继电器和第一漏电闭锁试验投入继电器。6.根据权利要求2所述的一种煤矿井下智能动力中心，其特征在于，所述变频保护回路包括串联连接的第二真空接触器、变频器、电抗器和第三电流互感器;还包括并联在第三电流互感器下方的第二漏电闭锁检测投入继电器、第二漏电闭锁试验投入继电器和漏电闭锁检测点。7.根据权利要求1所述的一种煤矿井下智能动力中心，其特征在于，所述高压腔内还设有对照明保护回路供电的辅助变压器，该辅助变压器与低压输出端连接。8.根据权利要求1所述的一种煤矿井下智能动力中心，其特征在于，所述低压腔侧面上设有接线腔，该接线腔内设有多个接口。9.根据权利要求1所述的一种煤矿井下智能动力中心，其特征在于，所述隔板上均布有若干穿腔端子。
【文档编号】H02B1/04GK105826835SQ201610262123
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年4月25日
【发明人】王海军, 孙卓, 朱贤圣, 林冬伟, 赵伟涛, 方质彬, 陆阳, 李梦超, 孙建光, 熊路
【申请人】常州联力自动化科技有限公司