双电源双风机智能保护控制系统的设计

机保护控制系统先进行自检。若系统控制的风机没有发生故障或没有全部发生故障，主机保护控制系统立刻启动未发生故障的风机，转入合闸运行状态。

　　2.2 从机保护控制系统程序流程

　　从机保护控制系统一般作为井下通风的备用系统，接收外部的启动信号，不只有在主机保护控制系统控制的风机发生故障的情况下，才作为备用系统投入运行。

　　从机保护控制系统辅助继电器随其主断路器的分合闸而分合闸，由一个常闭接点控制Fflag信号变化，Fflag信号从低电平转换为高电平表示从机启动，从高电平转换为低电平表示从机停止。从机保护控制系统程序流程与主机类似，不再赘述。

3 系统启动控制策略

　　3.1 系统启动时的冲击电流分析

　　基于上述分析，一个双电源双风机保护控制系统可控制2台风机，这2台风机共用1个电源。而在实际现场，通风通道可能不止1个，需要多个保护控制系统控制2台以上的风机进行通风。这些主机保护控制系统可能共用的是一个电源，而其互补从机保护控制系统则共用另一个电源，这就出现了在1个电源上挂接多台风机的情况。风机属于感应电动机，其启动电流冲击较大，等于风机的堵转电流，大约为其额定电流的5～7倍。假设在1个电源上接了N台风机负载，每台风机的额定电流皆为IN，如果这N台风机负载同时启动，将对电源产生N×（5～7）IN的冲击电流，容易造成电源系统低电压。

　　为了防止上述情况的发生，必须在风机启动方面采取一定的措施。由于单台风机的启动冲击电流对电源影响较小，故可以采取适当的延时措施使多台风机依次启动，使风机在启动时对电源的电流冲击保持在较低的水平。

　　3.2 系统启动控制策略分析

　　现以1个电源接4个保护控制系统、拖动8台风机的供电系统为例，分析当电源1发生故障、8台风机停机时，与其互补的4个从机保护控制系统控制的8台风机立即启动运行、维持井下供风时的控制策略。

　　假定每台风机的额定电流皆为IN，设风机电流与时间之间的函数关系如下：

　　I=f（t）E（t）（1）

　　式中：E（t）为阶越函数。

　　在电源线路上的总电流Isum为

　　式中：fi（t）表示第i台风机电流与时间的关系函数，fi（t）与一般的交流电动机的电流与时间的关系函数大致相同；ti表示为第i台风机的启动时刻。

　　电源系统一般都设有保护装置，发生短路故障时自动跳闸。而风机即感应电动机的短路保护定值一般设置在其额定电流的8倍以上。所以，在设置电源系统的短路保护定值时，一般将其短路保护门限电流设置在当8台风机都处于额定电流工作情况下，加上1台风机发生短路故障时产生的总电流。

　　所以，电源系统的短路保护电流门限值设置为（7+8×1）IN=15IN。

　　双电源双风机保护控制系统启动控制策略的目标是调整各风机的启动时间t1～t8，使其在任何时刻满足条件：

　　Isum＜15IN （3）

　　因风机的启动过程一般比较短暂，而上述目标函数涉及到8个可变量，求解比较困难，故可将条件简化，即假设在第i（i》2）台风机接收到启动命令时，第i-1台风机还处于启动过程中，风机电流f t-1（t）》IN，而第i-2台以及更早启动的风机则可以默认已处于启动完成状态，风机电流可以直接用IN代替。因此，可以将系统启动控制策略的条件改变为

　　因为fi（0）等于风机的堵转电流，所以式（4）还可进一步简化为

　　由于每个条件只与其中的2个时间参数有关，这样就使得系统的控制策略大大地得到了简化。

　　3.3 系统启动控制策略的具体实现

　　双电源双风机智能保护控制系统实现启动控制策略的措施：事先测定时间t1-tn并设定首台风机，首台风机接收到启动信号后立即启动；当任意第i台风机启动的同时，系统内部时钟开始计时，经过时间ti+1-ti之后，通过CAN总线发送允许第i+1台风机启动的启动信号，则第i+1台风机接收到该信号后立即启动。

　　本系统利用时间判据控制风机启动，取代一般情况下利用电流判据控制风机启动的方法，是出于对井下供风持续性的要求。如果用电流判据控制风机的启动，由于启动电流很大，此时用于检测电流的互感器可能处于非最佳的线性检测区，A/D转换芯片也可能因为电流过大而处于最大值。这些原因将使单片机内部经算法计算出来的电流结果与实际电流结果产生误差。而该误差将导致采用电流判据判别启动条件的过程较采用时间判据判别的过程所用时间长，从而使系统的实时性下降。

4 结语

本文介绍了一种双电源双风机智能保护控制系统的设计。该系统采用的互补控制策略和启动控制策略，够实现主机和从机的及时切换，能保证供风系统不间断地运行，同时能够减小由于多台风机同时启动对电源造成的冲击。经过现场调试与试验，该系统取得了良好的使用效果，保证了井