双电源双风机智能保护控制系统设计

2 系统互补控制策略

双电源双风机保护控制系统的工作环境要求其工作必须可靠，严格保证井下供风的持续性。这就要求无论是在所有风机均处于正常状态或是在某些风机处于故障状态的情况下，控制系统必须和它的互补系统一起决定最佳的通风控制策略。

表1为双电源双风机保护控制系统在不同状态下的互补控制策略表，其最大限度地利用了未发生故障的风机资源，保证了井下通风的持续性。表中，主机故障或从机故障包括主机或从机任何一台风机发生故障以及主机或从机断电的情况；主机或从机单路故障均假定为主1或从1发生了故障。

表1 双电源双风机保护控制系统互补控制策略表

2.1 主机保护控制系统程序流程

一般说来，主机保护控制系统作为井下通风的常用系统，接收外部输入的系统启动命令，控制整个互补系统投人运行。其通过控制Zflag信号变化和检测Fflag信号保证控制策略的实现。图3为主机保护控制系统程序流程图。

图3 主机保护控制系统程序流程图

主机保护控制系统辅助继电器随主断路器的分合闸而分合闸，由一个常闭接点控制Zflag信号变化。Zflag信号从低电平转换为高电平表示主机启动，从高电平转化为低电平表示主机停止。

当主机合闸运行时，保护控制系统的各种保护算法启动，对运行中的风机进行各种故障的保护。一旦检测到风机在运行中发生故障，先断开主断路器，切断风机电源，发出故障报警，上传故障信息；同时，断开辅助继电器，转入分闸待机状态。

当主机处于分闸待机时，保护控制系统实时检测Fflag信号状态。如果Fflag信号一定时间内处于低电平或从高电平转换为低电平，则主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）