基于实时以太网的煤矿井下防越级综保器研究

摘要

目前，煤矿井下供电系统多采用纵向干线式网架结构，存在供电级数多，供电线路短的特点，始末两端短路电流相差很小，使得煤矿井下继电保护难以可靠动作，对煤矿井下的安全生产造成了严重威胁。针对这一状况，通过对现有的防越级跳闸方案的深入分析可知，在煤矿井下供电线路中，综保器的通讯实时性是制约防越级跳闸方案性能的重要因素，实时以太网RT-Ethernet可通过设备硬件地址实现直接通讯，节约了Windows栈的周期时间，具有传输速度快、组网灵活的特点，可建立直达现场级的网络控制系统；综保器作为防越级系统中的现场设备，采用RT-Ethernet通讯使得“一网到底”的矿井防越级成为可能，为此对具有以太网接口的综保器展开深入研究。
　　首先，对RT-Ethernet通讯的防越级跳闸方案进行研究，分析RT-Ethernet通讯的发送/订阅机制，对采用RT-Ethernet通讯方式的防越级方案机理进行深入研究，从可扩展性、防越级性能等方面对防越级方案进行比较分析；然后，对RT-Ethernet通讯的防越级综保器进行设计，分析研究了RT-Ethernet通讯的综保器防越级技术，对防越级综保器的硬件、软件进行了设计，同时对综保器与主站进行了通讯测试；其次，对综保器的保护算法进行深入研究，提出了将傅氏变换、小波变换、小波熵融合的综合保护算法，并利用Matlab软件对综合保护算法进行仿真分析；最后，对RT-Ethernet通讯的防越级方案进行模拟试验，搭建RT-Ethernet通讯的防越级跳闸系统，利用德国倍福公司具有以太网接口的 PLC控制器模拟井下综保器，对RT-Ethernet通讯的防越级方案可行性与实时性进行模拟，试验结果表明，该方案可满足煤矿井下对防越级实时性与选择性的要求，具有很好的应用价值。

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致谢

1 引言

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文研究内容

2 RT-Ethernet通讯的防越级方案研究

2.1 实时以太网RT-Ethernet

2.2 上位机集中控制防越级方案

2.3 自适应闭锁防越级跳闸方案

2.4 防越级方案比较

2.5 本章小结

3 RT-Ethernet通讯的防越级综保器设计

3.1 RT-Ethernet通讯的综保器防越级技术

3.2 综保器硬件结构

3.3 硬件设计

3.4 软件设计

3.5 综保器测试

3.6 本章小结

4 综保器保护算法研究

4.1 保护算法

4.2 保护算法仿真

4.3 本章小结

5 模拟试验

5.1 主/从站硬件配置

5.2 主/从站软件设计

5.3 RT-Ethernet通讯的井下防越级模拟试验

5.4本章小结

6 结论与展望

参考文献

附录

作者简历

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