[发明专利]一种矿井电网触电检测与防控装置及方法

说明书

本发明公开了一种矿井电网触电检测与防控装置，包括：零序电流传感器(1)、电压传感器(2)、断路器(3)、首端电力电子开关(4)、末端电力电子开关(5)、模数转换及数字信号处理系统(6)；零序电流传感器(1)和电压传感器(2)与模数转换及数字信号处理系统(6)连接，将采集到的矿井电网数据传输到模数转换及数字信号处理系统(6)；断路器(3)、首端电力电子开关(4)和末端电力电子开关(5)与模数转换及数字信号处理系统(6)连接，模数转换及数字信号处理系统(6)判断故障并通过控制断路器(3)、首端电力电子开关(4)和末端电力电子开关(5)动作起到单相人身触电故障保护的目的。

技术领域

本发明涉及一种矿井电网触电检测与防控装置及方法，属于矿井电网漏电保护领域。

背景技术

漏电保护是保证煤矿井下安全供电的三大保护(即过流保护、漏电保护和保护接地)之一，是防止人身触电的重要措施。电流对机体的作用，决定于许多关联的因素，其中主要是电流的强度和持续的时间。流经人体的触电电流越大，允许的触电时间越短。随着矿井电网电压的升高，对漏电保护装置快速性提出更高的要求。传统触电保护方案一般是检测单相人身故障线路，然后断开断路器，但是机械式断路器动作时间一般超过100ms，并且对于6kv及以上电网无法保障人身安全。因此仅用传统机械式开关已经不能满足人身触电保护的需求。近年来，随着电力电子技术和控制技术的全面发展，电力电子装置已经被广泛使用。但现有的电力电子装置动作时间长，结构复杂，不便于推广应用。另外，对于故障相的检测，传统方法采用的是基于工频周期信号比幅值的方法，至少需要经过一个工频周期(20ms)才可以检测出故障相，动作时间慢，安全系数低。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种矿井电网触电检测与防控方法及装置，该装置动作时间快，结构简单，易于推广。

为了实现上述目的，本矿井电网触电检测与防控装置包括零序电流传感器、电压传感器、断路器、首端电力电子开关、末端电力电子开关以及模数转换及数字信号处理系统；所述零序电流传感器、电压传感器、断路器、首端电力电子开关和末端电力电子开关分别与模数转换及数字信号处理系统相连；所述零序电流传感器和电压传感器将采集到的矿井电网数据传输到模数转换及数字信号处理系统；所述模数转换及数字信号处理系统用于判定发生单相人身触电故障，确定故障相和故障线路。

所述模数转换及数字信号处理系统确定故障线路及故障相以后，发出控制信号，使得首端电力电子开关和末端电力电子开关闭合，同时发出使对应故障线断路器断开信号，起到单相人身触电故障保护的目的。

优先的是，所述模数转换及数字信号处理系统采用可编程逻辑器件DSP。

优先的是，所述断路器采用塑壳式断路器。

优先的是，所述首端电力电子开关和末端电力电子开关为反并联可控硅。

优先的是，所述零序电流传感器和所述断路器安装在交流母线各个出线端，所述电压传感器安装于交流母线上，所述首端电力电子开关和末端电力电子开关分别安装于变压器出线端和交流母线前端。

本发明还包括一种矿井电网触电检测与防控方法，所述方法包含以下步骤：

(1)判断单相人身触电故障的发生；

(2)故障相判断；

(3)故障线路判断；

(4)人身触电保护。

优先的是，所述步骤(1)判断单相人身触电故障的发生，具体如下：