基于CAN总线的井下配电监控系统关键技术研究

【摘要】随着煤矿机械化程度越来越高，电力作为动力之源，也要求其实现配网综合自动化。而目前井下供电在许多矿井中仍由手工控制，恶劣的地质环境使得短路、过载、漏电等配电故障时有发生，这不仅在检修时浪费大量人力物力，安全性低，而且如果不及时监测并选择性切断故障支路，就可能发生瓦斯、煤尘等爆炸。所以本文在已有井下智能保护装置的基础上，提出了基于CAN总线和PLC的井下配电监控系统，以充分发挥CAN总线和PLC的优势。本文首先对井下配电系统及功能需求作了分析，并以此构建了配电监控系统三层网络模型。然后论文重点对实现监控功能的“模块化技术”、“通信技术”、“安全技术”和“智能技术”进行了深入研究。（1）探讨了监控系统的模块化组成，针对井下特殊工况，完成了井下配电过程中各参量的监测方案研究，包括智能电力采集装置设计，并提出了一种满足系统监控要求的模块化具体研究方案，以实现井下状态监测和随动施工。（2）完成了CAN接口电路和CAN-RS485转换方案设计，并对CAN节点通讯进行了研究，以实现智能电力采集装置与PLC之间通信；根据井下与井上的通信要求，提出了一种实现PLC与监控主机（InTouch）之间以太网通讯的解决方案。（3）通过对故障保护理论的分析，给出了监控系统对井下配电故障进行保护的实现方法，并完成对应可行的软件保护控制流程图；利用InTouch组态在监控主机上设计了一套友好的人机交互方案，从而对井下运行状态进行实时监控。（4）对BP神经网络进行了研究，并对其算法进行了三项改进，以加速算法收敛；推导出了基于BP的井下配电故障预警模型，通过对模型的训练，当采集到的数据和历史故障发生时的数据有一定关联之后，就能在井下发生故障之前对其进行报警。本文研究的监控系统能完成对煤矿井下配电的“四遥”功能，有效缩短了故障处理时间和停掉电范围，提高了数据采集准确性和系统可靠性，对提高煤矿生产管理水平，实现整个矿井的配电自动化具有重要的实际意义。
【作者】张程懿；
【导师】李伟青；
【作者基本信息】中国地质大学（北京），机械工程，2014，硕士
【关键词】煤矿配电监控；CAN总线；PLC；InTouch；BP神经网络；

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