LFS200电气火灾监控系统在煤矿企业供配电线路中的应用

煤矿企业供配电线路电气火灾监控系统摘要：针对煤矿企业电气火灾特点，提出了一种利用计算机网络和智能控制技术的分布式主从电气火灾监控系统，来提供对配电线路的温度、电流、电压和漏电电流信号进行自动检测。设计了一种基于rs485总线，以sTM32单片机为控制器的电气火灾监控系统，阐述了该系统的组成和软硬件设计。

　　关键词：电气火灾监控系统;漏电流

　　0 概述近年来多次发生的煤矿企业电气火灾事故，给煤矿企业造成了重大的损失。为避免因电气火灾带来的人员伤亡和经济损失，需要在煤矿企业的供配电线路上安装电气火灾监控系统。力安科技针对这个问题研发了LFS200电气火灾监控系统和GDS3000工矿电气安全监控与管理系统。该电气火灾监控系统采用微处理和总线技术，有效提高了系统的安全性和可靠性。

　　1 电气火灾监控系统总体结构

　　电气火灾监控系统有多个电气火灾监控器和电气火灾集中监控器组成，Rs485总线作为通信网络将多个电气火灾监控器与电气火灾集中监控器连接成一个主机和从机分布式监控系统。

　　2 电气火灾监控系统功能

　　2.1电气火灾监控系统能对供配电线路上的温度、三相电流、剩余电流和三相电压信号实时监测。

　　2.2电气火灾监控系统能显示供配电线路上的温度、三相电流、剩余电流和三相电压数值及总线上电气火灾监控器的地址。

　　2.3电气火灾监控系统功能设置的参数有电气火灾监控器地址、漏电流的报警值、温度报警值、过电流报警值、过压和欠压报警值、缺相报警。

　　2.4电气火灾集中监控器通过对电气火灾监控器的轮询获取从机信息，当被保护的供配电线路中的被测量值达到或者超过设定值时，能够发出报警信号，并通过脱扣线圈切断电路。

　　3 电气火灾监控系统硬件设计

　　3.1电气火灾集中监控器有微处理模块、LED显示模块、键盘输入模块、脱扣线圈控制模块、声光报警模块、信息存储模块和 RS485通信模块。　　电气火灾集中监控器硬件原理图如图1所示。系统采用STM32F103RBT6单片机。字符型液晶显示模块12864把LCD控制器、RAM、ROM和 LCD显示器用pCB连接到一起，只要向lCM送入相应的命令和数据就可实现所需要的提示。电气火灾集中监控器的各种参数设定信息和火灾报警信息都需要存储下来，以备查询。故本电气火灾监控系统上位机选用E2prom芯片为24c02实现了各种信息断电保存不丢失的性能。

　　3.2电气火灾监控器电气火灾监控器具有温度监测模块、漏电流监测模块、相电流监测模块、相电压监测模块、声光报警模块、Rs485通信模块。　　电气火灾监控器硬件原理图如图2所示。下位机以SMT32F2812PCFA作为控制器，扩展外围电路，实现实时数据测采集、计算、信号的处理。

　　3.2.1漏电流采集与调理电路　　剩余电流采集选用剩余电流互感器。供配电线路的三相相线、中性线穿过环形铁心，构成了互感器的一次线圈，环形铁芯上的绕组构成了互感器的副边，如果发生漏电，三相相线、中性线的电流向量和不等于零，就使互感器副边上产生感应电动势，这个信号就会被送到中间环节进行进一步的信号放大处理。

　　3.2.2电压采集与调理电路　　供电线路的各相电压u经过R1转换成0～1mA的电流I1，I1流过电压互感器一次绕组，在电压互感器副边产生电流I2，并通过并联电阻R2产生电压信号F。　　此电压信号经过滤波和限幅后街单片机的A/D转换通道。

　　3.2.3温度采集与调理电路　　温度传感器采用pt100电阻式温度监测器。本系统使用恒流源式测温电路原理如下：运放正同名端通过R2电阻上拉到1.65V基准源Uref。运放反向输入端电压Utemp等于基准源Uref，并通过对地电阻R1形成一个恒流源。单片机的A/D对Utemp电压进行采样，并求取pT100的电阻值。 ZDI是稳压二极管，它的作用是防止高电压直接接到单片机的A/d引脚上，损坏单片机芯片。

　　4 电气火灾监控系统软件设计　　电气火灾监控系统的软件程序包括主程序、按键中断子程序、各交流信号采样子程序、显示子程序、报警子程序、脱扣线圈控制子程序和通信子程序等。电气火灾监控系统上电后，首***行系统内部资源初始化，而后将预先设置的漏电流、相电流、电气火灾监控器地址、相电压、和温度等参数从单片机外的E2PROM芯片中读取出来。这些预设的参数可以通过RS485总线通信进行配置。随后，电气火灾监控系统分别对供配电线路上的漏电流、三相电流、三相电压信号和温度信号采样，如果获取的实时信号超过预设的报警值，则进入故障处理子程序。包括进行声光报警，并通过脱扣线圈切断电路。***将故障发生时的所有信息保存至外 E2PROM芯片中，以便以后进行查询。主程序流程图如图3所示。

　　5 RS485总线　　在该系统中，电气火灾监控集中控制器(主机)电气火灾监控器为从机，构成主从结构形式。通过软件协议，主机与监控器之间实行应答式通信方式。命令或数据发送只能有主机控制。任一时刻主机只与一位监控器传输信息，监控器之间不能直接通信。监控器之间若要通信只能通过主机转发。每台监控器都有的八位地址号，用来区分各监控器。主机通过点名方式与监控器通信，实现对通信系统的主控权。主机通过对监控器不断的轮询，以监视监控器的状况，介绍监控器的请求或给监控器发送各种命令。

　　6 结束语　　文中提及的电气火灾监控系统的主要功能是在火灾发生前，能对煤矿企业供配电线路、变电设备、重要用电设备的电流、电压、漏电流和温度信号进行监测，在数据对比的基础上对隐患和故障部位的地址进行报警，并及时记录和保存相关信息。在煤矿企业中推广和普及该电气火灾监控系统，对煤矿企业减少电气火灾，促进安全生产有重大意义。