一種智能型煤礦供電系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種智能型煤礦供電系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)裝置，可有效解決煤礦環(huán)境特異性的供電系統(tǒng)模擬實(shí)驗(yàn)難的問(wèn)題，技術(shù)方案是，包括底座和裝在底座上的井下沙盤(pán)和井上沙盤(pán)，井下沙盤(pán)上設(shè)置有與實(shí)際礦井布局相對(duì)應(yīng)的巷道模型，巷道模型經(jīng)井筒模型與井上沙盤(pán)相連，井下沙盤(pán)上分別設(shè)置有井下中央變電所、采區(qū)變電所、工作面平巷配電點(diǎn)、移動(dòng)變電站、工作面回風(fēng)巷配電點(diǎn)、點(diǎn)陣屏、功率因數(shù)表、電流表和電壓表，井上沙盤(pán)上設(shè)置有礦山地面變電所，井上沙盤(pán)和井下沙盤(pán)的上方在底座的后部設(shè)置有卷簾機(jī)構(gòu)，本實(shí)用新型能夠進(jìn)行煤礦供電與通風(fēng)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、三大保護(hù)實(shí)驗(yàn)、無(wú)功補(bǔ)償、諧波治理實(shí)驗(yàn)，使用方便，效果好。
【專利說(shuō)明】一種智能型煤礦供電系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及實(shí)驗(yàn)裝置，特別是一種智能型煤礦供電系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]電是煤礦生產(chǎn)所必須的主要能源，由于煤礦環(huán)境的特殊性，其供電系統(tǒng)的安全性與可靠性就顯得尤為重要，一些故障可能引起無(wú)法預(yù)想的嚴(yán)重后果。比如漏電事故可能產(chǎn)生的危害有:人身觸電；漏電產(chǎn)生電火花，引起瓦斯或煤塵爆炸；漏電發(fā)展到一定程度，使電雷管無(wú)準(zhǔn)備引爆；長(zhǎng)期的漏電電流會(huì)燒毀備，引起火災(zāi)；引起短路事故，造成更大的電氣故障，對(duì)礦井和井下工作人員的安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅。煤礦安全工作事關(guān)國(guó)家和人民利益，必須引起高度重視。目前還沒(méi)有一種針對(duì)煤礦環(huán)境特異性的供電系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置，煤礦環(huán)境特異性的供電系統(tǒng)難以模擬試驗(yàn)，相關(guān)的工作人員也難以得到相關(guān)的培訓(xùn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對(duì)上述情況，為克服現(xiàn)有技術(shù)之缺陷，本實(shí)用新型之目的就是提供一種智能型煤礦供電系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)裝置，可有效解決煤礦環(huán)境特異性的供電系統(tǒng)模擬實(shí)驗(yàn)難，相關(guān)的工作人員也難以得到相關(guān)的培訓(xùn)的問(wèn)題。
[0004]本實(shí)用新型解決的技術(shù)方案是，包括底座和裝在底座上的井下沙盤(pán)和井上沙盤(pán)，井下沙盤(pán)上設(shè)置有與實(shí)際礦井布局相對(duì)應(yīng)的巷道模型，巷道模型經(jīng)井筒模型與井上沙盤(pán)相連，井下沙盤(pán)上分別設(shè)置有井下中央變電所、采區(qū)變電所、工作面平巷配電點(diǎn)、移動(dòng)變電站、工作面回風(fēng)巷配電點(diǎn)、點(diǎn)陣屏、功率因數(shù)表、電流表和電壓表，井上沙盤(pán)上設(shè)置有礦山地面變電所，井上沙盤(pán)和井下沙盤(pán)的上方在底座的后部設(shè)置有卷簾機(jī)構(gòu)，卷簾結(jié)構(gòu)包括立柱及分別水平裝在立柱上上部和下部的上卷筒和下卷筒，上卷筒和下卷筒上繞裝有簾體，簾體的上下兩側(cè)分別與上卷筒和下卷筒固定在一起，上卷筒上裝有驅(qū)動(dòng)上卷筒正反轉(zhuǎn)的拉繩，構(gòu)成簾體旋轉(zhuǎn)收放式的活動(dòng)結(jié)構(gòu)，簾體的正面上設(shè)置有用于表示典型電力系統(tǒng)、典型的煤礦供電系統(tǒng)、基本供電方式及變電所常用接線方式的標(biāo)識(shí)體。
[0005]本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)新穎獨(dú)特，簡(jiǎn)單合理，安全可靠、設(shè)計(jì)新穎、結(jié)構(gòu)合理、功能完善，能夠充分展示電力系統(tǒng)整個(gè)概貌、礦井供電系統(tǒng)接線方式以及深井、淺井、大型綜合機(jī)械化礦井的供電系統(tǒng)概貌，能夠進(jìn)行煤礦供電與通風(fēng)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、三大保護(hù)實(shí)驗(yàn)、無(wú)功補(bǔ)償、諧波治理實(shí)驗(yàn)，并可基于實(shí)驗(yàn)裝置硬件平臺(tái)，進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償、諧波治理相關(guān)控制算法的優(yōu)化與研究，使用方便，效果好，有良好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0006]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)立體圖。
[0007]圖2為本實(shí)用新型電氣連接框式圖。
[0008]圖3為本實(shí)用新型故障點(diǎn)、缺相開(kāi)關(guān)、接地網(wǎng)開(kāi)關(guān)的電氣連接示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0009]以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0010]由圖1、2、3給出，本實(shí)用新型包括底座和裝在底座上的井下沙盤(pán)和井上沙盤(pán)，井下沙盤(pán)16上設(shè)置有與實(shí)際礦井布局相對(duì)應(yīng)的巷道模型14，巷道模型14經(jīng)井筒模型10與井上沙盤(pán)8相連，井下沙盤(pán)16上分別設(shè)置有井下中央變電所11、采區(qū)變電所15、工作面平巷配電點(diǎn)17、移動(dòng)變電站18、工作面回風(fēng)巷配電點(diǎn)19、點(diǎn)陣屏7、功率因數(shù)表20、電流表21和電壓表22，井上沙盤(pán)8上設(shè)置有礦山地面變電所9，井上沙盤(pán)8和井下沙盤(pán)16的上方在底座的后部設(shè)置有卷簾機(jī)構(gòu)，卷簾結(jié)構(gòu)包括立柱la、lb及分別水平裝在立柱上上部和下部的上卷筒3和下卷筒6，上卷筒3和下卷筒6上繞裝有簾體5，簾體5的上下兩側(cè)分別與上卷筒3和下卷筒6固定在一起，上卷筒3上裝有驅(qū)動(dòng)上卷筒正反轉(zhuǎn)的拉繩2，構(gòu)成簾體旋轉(zhuǎn)收放式的活動(dòng)結(jié)構(gòu)，簾體的正面上設(shè)置有用于表示典型電力系統(tǒng)、典型的煤礦供電系統(tǒng)、基本供電方式及變電所常用接線方式的標(biāo)識(shí)體23。
[0011]為了保證使用效果，所述的簾體5背面裝有用于照明的卷簾背光燈；
[0012]所述的巷道模型14內(nèi)裝有用于表示風(fēng)流流向的通風(fēng)系統(tǒng)燈帶。
[0013]所述的井下中央變電所11、采區(qū)變電所15、工作面平巷配電點(diǎn)17、移動(dòng)變電站18、工作面回風(fēng)巷配電點(diǎn)19和礦山地面變電所9分別裝設(shè)有變壓器及電動(dòng)機(jī)，三相交流電源經(jīng)裝在底座4上的總電源開(kāi)關(guān)12接有功率因數(shù)表20、電流表21和電壓表22 ;諧波發(fā)生器輸出端連接三相交流電源的供電線路，輸入端經(jīng)系統(tǒng)總線與控制器相連；變流器連接三相交流電源的供電線路，輸入端經(jīng)系統(tǒng)總線與控制器相連，電力電容C與變流器并聯(lián)；電壓電流檢測(cè)模塊的輸入端與三相交流電源的供電線路相連，輸出端經(jīng)信號(hào)調(diào)理模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊與控制器相連；控制器與系統(tǒng)總線相連，接收或發(fā)送控制信號(hào)；直流電源模塊連接在三相交流電源的零線與一根火線上，并于控制器、裝在簾體5背面的點(diǎn)陣屏7、裝在巷道模型14內(nèi)用于表示風(fēng)流流向的通風(fēng)系統(tǒng)燈帶和揚(yáng)聲器模塊相連，為其供電，點(diǎn)陣屏、通風(fēng)系統(tǒng)燈帶、揚(yáng)聲器模塊均經(jīng)系統(tǒng)總線與控制器相連；卷簾背光燈連接于三相交流電源的零線與一根火線上；電動(dòng)機(jī)經(jīng)繼電器常開(kāi)觸點(diǎn)連接于三相交流電源的供電電路，電壓電流檢測(cè)模塊、信號(hào)調(diào)理模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊與每個(gè)饋電支路相連，將獲取的信號(hào)送至系統(tǒng)總線；繼電器模塊經(jīng)系統(tǒng)總線接控制器；變壓器經(jīng)繼電器常開(kāi)觸點(diǎn)連接于三相交流電源的供電電路，電壓電流檢測(cè)模塊、信號(hào)調(diào)理模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊與每個(gè)饋電支路相連，將獲取的信號(hào)送至系統(tǒng)總線；繼電器模塊經(jīng)系統(tǒng)總線接控制器。
[0014]所述的變壓器包括礦山地面變電所9裝設(shè)的象征主變的變壓器Tl、象征提供地面低壓動(dòng)力的變壓器T2、井下中央變電所11裝設(shè)的象征提供井底車場(chǎng)低壓動(dòng)力的變壓器T3、采區(qū)變電所15裝設(shè)的象征主變的變壓器T4、象征提供照明動(dòng)力的變壓器T5，工作面平巷配電點(diǎn)17裝設(shè)的象征主變的變壓器T6 ;所述的電動(dòng)機(jī)包括礦山地面變電所9裝設(shè)的象征主提升機(jī)的電動(dòng)機(jī)Ml、象征副提升機(jī)的電動(dòng)機(jī)M2、象征空壓機(jī)的電動(dòng)機(jī)M3、象征通風(fēng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)M4、井下中央變電所11裝設(shè)的象征主排水泵的電動(dòng)機(jī)M5、采區(qū)變電所15裝設(shè)的象征局部通風(fēng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)M6、象征采煤機(jī)的電動(dòng)機(jī)M7、象征工作面輸送機(jī)的電動(dòng)機(jī)M8、象征煤電鉆的電動(dòng)機(jī)M9、工作面回風(fēng)巷配電點(diǎn)19裝設(shè)的象征調(diào)度絞車的電動(dòng)機(jī)MlO和象征回柱絞車的電動(dòng)機(jī)Mll ;電動(dòng)機(jī)Ml經(jīng)繼電器常開(kāi)觸點(diǎn)JMl連接于三相交流電源的供電電路，電壓電流檢測(cè)模塊、信號(hào)調(diào)理模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊與每個(gè)饋電支路相連，將獲取的信號(hào)送至系統(tǒng)總線；繼電器模塊經(jīng)系統(tǒng)總線接控制器；變壓器Tl經(jīng)繼電器常開(kāi)觸點(diǎn)JTl連接于三相交流電源的供電電路，電壓電流檢測(cè)模塊、信號(hào)調(diào)理模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊與每個(gè)饋電支路相連，將獲取的信號(hào)送至系統(tǒng)總線；繼電器模塊經(jīng)系統(tǒng)總線接控制器；其余電動(dòng)機(jī)(M2——Mil)、變壓器(T2—T6)采用與此相同的連接結(jié)構(gòu)，不再一一描述。
[0015]為保證使用效果，本實(shí)用新型卷簾機(jī)構(gòu)的簾體用于將標(biāo)識(shí)體23，即典型電力系統(tǒng)、典型的煤礦供電系統(tǒng)、基本供電方式以及變電所常用接線方式等內(nèi)容在簾體上直觀展現(xiàn)出來(lái)。其中典型的煤礦供電系統(tǒng)可包括深井供電系統(tǒng)、淺井供電系統(tǒng)、大型機(jī)械化礦井供電系統(tǒng)；基本供電方式可包括放射式、干線式及環(huán)狀式等；變電所常用接線方式可包括單母線接線及橋式接線等。所需展現(xiàn)的內(nèi)容依次豎向印制在卷簾機(jī)構(gòu)的簾體5上或?qū)⒂≈坪玫漠?huà)布黏貼在簾體正面，通過(guò)拉動(dòng)卷簾機(jī)構(gòu)的拉繩，使卷筒正轉(zhuǎn)或者反轉(zhuǎn)，可以將其一一呈現(xiàn)，以輔助培訓(xùn)老師講解，使實(shí)驗(yàn)效果更佳。
[0016]功率因數(shù)表、電壓表及電流表用于實(shí)時(shí)顯示實(shí)驗(yàn)裝置功率因數(shù)、電壓、電流參數(shù)；實(shí)驗(yàn)裝置上的LED點(diǎn)陣屏在系統(tǒng)無(wú)故障時(shí)，可顯示礦山安全供電、用電等相關(guān)內(nèi)容，系統(tǒng)故障時(shí)，可顯示故障點(diǎn)、故障電流等參數(shù)；通風(fēng)系統(tǒng)燈帶采用由多個(gè)LED發(fā)光管構(gòu)成的燈帶，用于指示巷道或井筒中風(fēng)的流向；揚(yáng)聲器模塊采用ISD1820錄音語(yǔ)音模塊，可模擬發(fā)出瓦斯或煤塵爆炸時(shí)的爆炸聲響，使實(shí)驗(yàn)效果更加形象化；直流電源模塊采用長(zhǎng)城巨龍1000DA臺(tái)式機(jī)電腦電源，具有多路電平輸出，可將單相交流轉(zhuǎn)變?yōu)樗璧闹绷麟娔?；卷簾背光燈用于照亮簾體上所展現(xiàn)的內(nèi)容；諧波發(fā)生器采用普源DG4062雙通道60M信號(hào)發(fā)生器，可產(chǎn)生高達(dá)16次的諧波信號(hào)，可向系統(tǒng)注入各次諧波信號(hào)，作為模擬的諧波源；變流器采用三菱公司的PS21865型IPM模塊，可使與之并聯(lián)的電容C充電或放電，用于消除諧波電流或補(bǔ)償無(wú)功功率；電壓電流檢測(cè)模塊采用PK6015三相電參數(shù)采集模塊，實(shí)時(shí)采集供電線路的電壓、電流信號(hào)，此信號(hào)可反映系統(tǒng)的諧波情況與無(wú)功情況；信號(hào)調(diào)理模塊采用AM-T全隔離信號(hào)調(diào)理模塊，可使信號(hào)的頻率、幅值在最佳的范圍內(nèi)，提高信噪比；A/D轉(zhuǎn)換模塊采用16位的ADS8325模塊，將信號(hào)調(diào)理模塊輸出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，以便控制器識(shí)別；系統(tǒng)采用DSP28335+FPGA開(kāi)發(fā)板作為控制器；控制器經(jīng)系統(tǒng)總線向諧波發(fā)生器、變流器、點(diǎn)陣屏、通風(fēng)系統(tǒng)燈帶、揚(yáng)聲器模塊及各繼電器模塊發(fā)送控制信號(hào)，并接收各A/D轉(zhuǎn)換模塊輸出的數(shù)字信號(hào)，其中各繼電器模塊均采用鎖存型繼電器模塊，包括有復(fù)位電路，即繼電器吸合后只有通過(guò)復(fù)位才能使繼電器斷開(kāi)。
[0017]為開(kāi)展漏電實(shí)驗(yàn)或短路實(shí)驗(yàn)(如圖3所示)，每一臺(tái)電動(dòng)機(jī)及變壓器附近均設(shè)置一個(gè)故障點(diǎn)25，故障點(diǎn)可為金屬端子，故障點(diǎn)與饋電支路的其中一相電氣連接；為實(shí)施電動(dòng)機(jī)缺相保護(hù)實(shí)驗(yàn)，所有電動(dòng)機(jī)饋電支路的其中一相設(shè)置一個(gè)缺相開(kāi)關(guān)24，控制該相線路的通斷，開(kāi)關(guān)安裝于電動(dòng)機(jī)附近；為實(shí)現(xiàn)保護(hù)接地，所有電動(dòng)機(jī)與變壓器外殼均接至接地母線27上，另外為避免不同設(shè)備不同相同時(shí)漏電造成的潛在危險(xiǎn)，將各用電設(shè)備的金屬外殼26在電氣上也連接起來(lái)，相當(dāng)于將各接地極并聯(lián)組成接地網(wǎng)，而且這樣也降低了接地電阻，提高了系統(tǒng)故障時(shí)保護(hù)裝置動(dòng)作的可靠性。接地網(wǎng)通過(guò)裝在底座上的接地網(wǎng)開(kāi)關(guān)12接地，可以看出，接地網(wǎng)是否有效取決于接地網(wǎng)開(kāi)關(guān)的通斷。
[0018]發(fā)生故障時(shí)，控制器根據(jù)信號(hào)檢測(cè)與處理模塊提供的信息判斷故障類型，計(jì)算故障參數(shù)，發(fā)出諸如繼電器吸合，使相應(yīng)饋電線路跳閘等控制指令。
[0019]本實(shí)用新型的實(shí)驗(yàn)裝置操作如下:
[0020](I)正常供電通風(fēng)實(shí)驗(yàn)
[0021 ] 打開(kāi)“總電源開(kāi)關(guān)”，代表風(fēng)流向的通風(fēng)系統(tǒng)燈帶呈現(xiàn)流水狀態(tài)，象征礦井通風(fēng)正常。變壓器Tl——T6得電，電動(dòng)機(jī)Ml——Mll得電正常運(yùn)轉(zhuǎn)，功率因數(shù)表、電壓表、電流表分別顯示系統(tǒng)功率因數(shù)、電壓與電流參數(shù)，點(diǎn)陣屏循環(huán)顯示礦山安全供電、用電等相關(guān)內(nèi)容。
[0022]同時(shí)，卷簾背光燈點(diǎn)亮，拉動(dòng)卷簾機(jī)構(gòu)拉繩可將典型電力系統(tǒng)、典型的煤礦供電系統(tǒng)、基本供電方式以及變電所常用接線方式在簾體上直觀展現(xiàn)出來(lái)，輔助實(shí)驗(yàn)過(guò)程。
[0023](2)三大保護(hù)實(shí)驗(yàn)
[0024]漏電保護(hù)實(shí)驗(yàn):
[0025]供電系統(tǒng)正常工作情況下，用阻抗約為1000歐姆左右的模擬人觸及任一電動(dòng)機(jī)或變壓器的故障點(diǎn)，相當(dāng)于發(fā)生漏電故障，故障支路零序電流增大，控制器經(jīng)過(guò)運(yùn)算處理，使該支路繼電開(kāi)關(guān)跳閘，同時(shí)點(diǎn)陣屏顯示故障點(diǎn)及漏電電流數(shù)值II，故障支路被切除，其他負(fù)載工作正常。如果設(shè)備為象征主變的變壓器，則以其為電源的所有支路均斷電；用一段導(dǎo)體跨接于故障點(diǎn)與地之間，相當(dāng)于發(fā)生短路故障，此時(shí)可看到，開(kāi)關(guān)跳閘，故障電流12>漏電電流II。
[0026]保護(hù)接地實(shí)驗(yàn):
[0027]先將接地網(wǎng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，保護(hù)接地裝置無(wú)效，再將任一變壓器或電動(dòng)機(jī)外殼與其對(duì)應(yīng)的故障點(diǎn)連接，外殼帶電，此時(shí)漏電保護(hù)裝置未動(dòng)作，用模擬人觸摸帶電外殼，人為制造漏電故障，支路繼電開(kāi)關(guān)動(dòng)作。
[0028]將接地網(wǎng)開(kāi)關(guān)閉合，此時(shí)保護(hù)接地裝置有效，再將任一變壓器或電動(dòng)機(jī)外殼與其對(duì)應(yīng)的故障點(diǎn)連接，漏電保護(hù)立刻動(dòng)作，這使得漏電保護(hù)的可靠性更強(qiáng)。
[0029]如果故障電流沒(méi)有達(dá)到漏電保護(hù)的動(dòng)作值時(shí)，漏電電流大部分經(jīng)接地極入地，從而避免嚴(yán)重觸電事故或漏電電流可能引起的瓦斯、煤塵爆炸，降低故障的嚴(yán)重程度。
[0030]過(guò)流保護(hù)實(shí)驗(yàn):
[0031]以電動(dòng)機(jī)綜合保護(hù)為例，相應(yīng)的過(guò)流保護(hù)包括短路保護(hù)、漏電閉鎖、缺相保護(hù)以及過(guò)負(fù)荷保護(hù)等。
[0032]供電系統(tǒng)正常狀態(tài)下，用導(dǎo)體將電動(dòng)機(jī)故障點(diǎn)與地接通，制造短路故障，故障支路繼電開(kāi)關(guān)即刻動(dòng)作，切斷饋電線路，點(diǎn)陣屏顯示故障點(diǎn)及故障電流；
[0033]用模擬人觸及故障點(diǎn)，制造漏電故障，保護(hù)裝置同樣動(dòng)作，在未復(fù)位繼電器模塊之前,M19電動(dòng)機(jī)始終不能啟動(dòng)，即處于閉鎖狀態(tài)；
[0034]使實(shí)驗(yàn)電動(dòng)機(jī)的缺相開(kāi)關(guān)閉合，即斷開(kāi)該饋電支路的其中一相，此時(shí)發(fā)生缺相故障，繼電器模塊即刻切斷該支路。
[0035]在實(shí)驗(yàn)電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)情況下，人為給轉(zhuǎn)軸施加摩擦力并不斷增大，模擬電動(dòng)機(jī)的過(guò)負(fù)荷狀態(tài)，摩擦增大到一定程度時(shí)，該饋電支路被切斷，實(shí)現(xiàn)過(guò)負(fù)荷保護(hù)。
[0036](3)無(wú)功功率補(bǔ)償實(shí)驗(yàn)
[0037]煤礦供電系統(tǒng)無(wú)功功率不足時(shí)，功率因數(shù)降低，在供電線路上將引起較大的電壓降落及功率損失，使導(dǎo)線發(fā)熱，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起瓦斯或煤塵爆炸。鑒于此，在此實(shí)驗(yàn)裝置上設(shè)計(jì)開(kāi)展無(wú)功功率補(bǔ)償實(shí)驗(yàn)。
[0038]控制器未向變流器發(fā)送無(wú)功補(bǔ)償指令時(shí)，變流器及電容C未投入系統(tǒng)，注意功率因數(shù)表顯示的功率因數(shù)，同時(shí)可用示波器顯示系統(tǒng)的電壓、電流信號(hào)波形；控制器發(fā)送無(wú)功補(bǔ)償指令，變流器及電容C投入系統(tǒng)，可從示波器觀察補(bǔ)償過(guò)程的速度與精確度等。
[0039](4)諧波治理實(shí)驗(yàn)
[0040]供電系統(tǒng)存在諧波時(shí)，會(huì)產(chǎn)生由集膚效應(yīng)導(dǎo)致的電纜過(guò)熱，礦井中可能導(dǎo)致煤塵或瓦斯爆炸；諧波電壓會(huì)成為干擾源，干擾電子設(shè)備正常工作，導(dǎo)致斷路器或其他開(kāi)關(guān)設(shè)備誤動(dòng)作，引起事故。在此實(shí)驗(yàn)裝置上開(kāi)展諧波治理實(shí)驗(yàn)意義重大。
[0041]控制器未向諧波發(fā)生器發(fā)送指令時(shí)，諧波發(fā)生器不向系統(tǒng)注入諧波，可用示波器顯示系統(tǒng)的電壓、電流信號(hào)波形；發(fā)送注入諧波指令，諧波發(fā)生器產(chǎn)生對(duì)應(yīng)次數(shù)的諧波電流并注入系統(tǒng)，從示波器觀察系統(tǒng)電壓、電流波形，并注意點(diǎn)陣屏顯示的諧波電流參數(shù)；控制器發(fā)送諧波治理指令，變流器及電容C投入系統(tǒng)，構(gòu)成并聯(lián)型有源濾波器，產(chǎn)生與諧波電流反相的電流信號(hào)，將諧波電流抵消掉，可從示波器觀察治理過(guò)程的速度與精確度等。
[0042]對(duì)于無(wú)功功率補(bǔ)償實(shí)驗(yàn)，可采用預(yù)測(cè)功率控制策略或其他控制算法，針對(duì)諧波治理實(shí)驗(yàn)，可采用小波分析等方法。不同控制算法達(dá)到的實(shí)驗(yàn)效果也不盡相同，可基于實(shí)驗(yàn)裝置硬件平臺(tái)，將不同控制算法編制軟件，導(dǎo)入控制器，進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償及諧波治理控制算法的開(kāi)發(fā)、優(yōu)化與研究。
[0043]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0044]1、本實(shí)用新型能將煤礦環(huán)境特異性的供電系統(tǒng)以模型的形式呈現(xiàn)出來(lái)，容易讓相關(guān)工作人員很直觀的對(duì)電力系統(tǒng)整個(gè)概貌、礦井供電系統(tǒng)接線方式以及深井、淺井、大型綜合機(jī)械化礦井的供電系統(tǒng)概貌進(jìn)行了解。
[0045]2、本實(shí)用新型能夠進(jìn)行煤礦供電與通風(fēng)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、三大保護(hù)實(shí)驗(yàn)、無(wú)功補(bǔ)償、諧波治理實(shí)驗(yàn)，并可基于實(shí)驗(yàn)裝置硬件平臺(tái)，進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償、諧波治理相關(guān)控制算法的優(yōu)化與研究，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容豐富，覆蓋面廣，不僅可用于普通機(jī)電工人的常規(guī)培訓(xùn)，還可用于高級(jí)工程技術(shù)人員的設(shè)計(jì)與研究工作。
[0046]3、在簾體上設(shè)置標(biāo)識(shí)體23來(lái)展現(xiàn)典型電力系統(tǒng)、典型的煤礦供電系統(tǒng)、基本供電方式以及變電所常用接線方式等內(nèi)容，并且能夠通過(guò)拉動(dòng)卷簾機(jī)構(gòu)的拉繩，使卷筒正轉(zhuǎn)或者反轉(zhuǎn)，可以將其一一呈現(xiàn)，以輔助培訓(xùn)老師講解，使實(shí)驗(yàn)效果更佳。
[0047]4、本實(shí)用新型各負(fù)載點(diǎn)外殼均與接地網(wǎng)相連接，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)生人體觸電事故時(shí)，觸電電流大大減小，保護(hù)實(shí)驗(yàn)人員安全；另外，采用一定阻抗值的模擬人進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，同樣使本實(shí)用新型應(yīng)用時(shí)的安全性得到提高。
[0048]5、本實(shí)用新型集諧波源與諧波治理硬件資源于一體，可實(shí)現(xiàn)人為注入諧波，并可通過(guò)有源濾波手段予以消除，使諧波發(fā)生、諧波治理過(guò)程清晰直觀，有利于培訓(xùn)人員理解接受。
[0049]6、總線技術(shù)的應(yīng)用使各負(fù)載點(diǎn)的故障均集中于控制器進(jìn)行運(yùn)算處理，而非各負(fù)載點(diǎn)獨(dú)立處理，這樣不僅節(jié)約設(shè)計(jì)成本，而且簡(jiǎn)化了電氣接線，使本實(shí)驗(yàn)裝置的電磁兼容性得以提高，應(yīng)用過(guò)程中的穩(wěn)定性、可靠性增強(qiáng)。
【權(quán)利要求】
1.一種智能型煤礦供電系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)裝置，包括底座和裝在底座上的井下沙盤(pán)和井上沙盤(pán)，其特征在于，井下沙盤(pán)(16)上設(shè)置有與實(shí)際礦井布局相對(duì)應(yīng)的巷道模型(14)，巷道模型(14)經(jīng)井筒模型(10)與井上沙盤(pán)(8)相連，井下沙盤(pán)(16)上分別設(shè)置有井下中央變電所(11)、采區(qū)變電所(15)、工作面平巷配電點(diǎn)(17)、移動(dòng)變電站(18)、工作面回風(fēng)巷配電點(diǎn)(19)、點(diǎn)陣屏(7)、功率因數(shù)表(20)、電流表(21)和電壓表(22)，井上沙盤(pán)⑶上設(shè)置有礦山地面變電所(9)，井上沙盤(pán)(8)和井下沙盤(pán)(16)的上方在底座的后部設(shè)置有卷簾機(jī)構(gòu)，卷簾結(jié)構(gòu)包括立柱(la、lb)及分別水平裝在立柱上上部和下部的上卷筒(3)和下卷筒(6)，上卷筒(3)和下卷筒(6)上繞裝有簾體(5)，簾體(5)的上下兩側(cè)分別與上卷筒(3)和下卷筒(6)固定在一起，上卷筒(3)上裝有驅(qū)動(dòng)上卷筒正反轉(zhuǎn)的拉繩(2)，構(gòu)成簾體旋轉(zhuǎn)收放式的活動(dòng)結(jié)構(gòu)，簾體的正面上設(shè)置有用于表示典型電力系統(tǒng)、典型的煤礦供電系統(tǒng)、基本供電方式及變電所常用接線方式的標(biāo)識(shí)體(23)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能型煤礦供電系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述的簾體(5)背面裝有用于照明的卷簾背光燈。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能型煤礦供電系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述的巷道模型(14)內(nèi)裝有用于表示風(fēng)流流向的通風(fēng)系統(tǒng)燈帶。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能型煤礦供電系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述的井下中央變電所(11)、采區(qū)變電所(15)、工作面平巷配電點(diǎn)(17)、移動(dòng)變電站(18)、工作面回風(fēng)巷配電點(diǎn)(19)和礦山地面變電所(9)分別裝設(shè)有變壓器及電動(dòng)機(jī)，三相交流電源經(jīng)裝在底座⑷上的總電源開(kāi)關(guān)(12)接有功率因數(shù)表(20)、電流表(21)和電壓表(22);諧波發(fā)生器輸出端連接三相交流電源的供電線路，輸入端經(jīng)系統(tǒng)總線與控制器相連；變流器連接三相交流電源的供電線路，輸入端經(jīng)系統(tǒng)總線與控制器相連，電力電容C與變流器并聯(lián)；電壓電流檢測(cè)模塊的輸入端與三相交流電源的供電線路相連，輸出端經(jīng)信號(hào)調(diào)理模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊與控制器相連；控制器與系統(tǒng)總線相連，；直流電源模塊連接在三相交流電源的零線與一根火線上，并于控制器、裝在簾體(5)背面的點(diǎn)陣屏(7)、裝在巷道模型(14)內(nèi)用于表示風(fēng)流流向的通風(fēng)系統(tǒng)燈帶和揚(yáng)聲器模塊相連，點(diǎn)陣屏、通風(fēng)系統(tǒng)燈帶、揚(yáng)聲器模塊均經(jīng)系統(tǒng)總線與控制器相連；卷簾背光燈連接于三相交流電源的零線與一根火線上；電動(dòng)機(jī)經(jīng)繼電器常開(kāi)觸點(diǎn)連接于三相交流電源的供電電路，電壓電流檢測(cè)模塊、信號(hào)調(diào)理模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊與每個(gè)饋電支路相連；繼電器模塊經(jīng)系統(tǒng)總線接控制器；變壓器經(jīng)繼電器常開(kāi)觸點(diǎn)連接于三相交流電源的供電電路，電壓電流檢測(cè)模塊、信號(hào)調(diào)理模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊與每個(gè)饋電支路相連；繼電器模塊經(jīng)系統(tǒng)總線接控制器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的智能型煤礦供電系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述的變壓器包括礦山地面變電所(9)裝設(shè)的象征主變的變壓器Tl、象征提供地面低壓動(dòng)力的變壓器T2、井下中央變電所(11)裝設(shè)的象征提供井底車場(chǎng)低壓動(dòng)力的變壓器T3、采區(qū)變電所(15)裝設(shè)的象征主變的變壓器T4、象征提供照明動(dòng)力的變壓器T5，工作面平巷配電點(diǎn)(17)裝設(shè)的象征主變的變壓器T6 ;所述的電動(dòng)機(jī)包括礦山地面變電所(9)裝設(shè)的象征主提升機(jī)的電動(dòng)機(jī)Ml、象征副提升機(jī)的電動(dòng)機(jī)M2、象征空壓機(jī)的電動(dòng)機(jī)M3、象征通風(fēng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)M4、井下中央變電所(11)裝設(shè)的象征主排水泵的電動(dòng)機(jī)M5、采區(qū)變電所(15)裝設(shè)的象征局部通風(fēng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)M6、象征采煤機(jī)的電動(dòng)機(jī)M7、象征工作面輸送機(jī)的電動(dòng)機(jī)M8、象征煤電鉆的電動(dòng)機(jī)M9、工作面回風(fēng)巷配電點(diǎn)(19)裝設(shè)的象征調(diào)度絞車的電動(dòng)機(jī)MlO和象征回柱絞車的電動(dòng)機(jī)Ml I。
【文檔編號(hào)】H02H7/26GK204046179SQ201420423751
【公開(kāi)日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2014年7月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月30日
【發(fā)明者】郭三明, 王志方, 孫鵬荊 申請(qǐng)人:河南理工大學(xué)