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摘要：从双屏蔽电缆的结构入手，详细讲解了监视线保护的作用及监视线保护的原理。根据绝缘监视保护的动作特性要求以PLC为中央控制器，设计出了双屏蔽电缆的实用电路。在分析了系统要求的基础上编写了软件程序。系统抗干扰性能好，实施电路简单，具有较高的实用价值。
关键词：双屏蔽电缆；监视线；接地线；附加直流电源；软件
Abstract：From the structure of the double-shielded cable, a detailed explanation of the principles of monitoring and surveillance role of line protection line protection. The insulation monitoring requirements for the protection of the operating characteristics of PLC as the central controller to design a practical circuit double-shielded cable. Based on the analysis of the system requirements for the preparation of a software program. Anti-jamming performance, simple circuit, with high practical value.
Key words:double-shielded cable; monitoring line; grounding line; additional DC power supply; software
0 引言
由煤矿井下变电所向工作面供电采用的是双屏蔽电缆，其截面结构如图1所示。
由于双屏蔽电缆供电环境的特殊性，要求向工作面供电的高压配电装置中除装有选择性漏电保护以外，还必须装设监视线保护。实践证明，同时装有漏电保护和监视线保护的高压配电装置向工作面供电可以极大的提高供电的可靠性。所谓监视线保护就是监视双屏蔽电缆的监视线和接地线之间有无短路或监视线和接地线有无断线故障的一种保护。
图1中，A、B、C三相各分相屏蔽层与外屏蔽层连接在一起形成接地线；在分相屏蔽层外面，有各相监视层，将这三相监视层连接在一起称为监视线。由于双屏蔽电缆具有以上的特殊结构，因此，监视线保护具有以下的作用:
(1)当电缆在井下因冒顶等原因受到石块或其他硬物砸伤时，往往首先破坏双屏蔽电缆的屏蔽层和监视层，造成接地线与监视线之间短路或断路故障;因此，通过监视线保护，可以预先报告事故的发生。
(2)由于各主芯线都有屏蔽层，并且各分相屏蔽层都是接地的;因此，可大大减小因发生电缆损坏，造成主芯线外露而发生的人身触电事故。由此可见，研究井下电缆绝缘的在线监测技术，对提高煤矿井下供电系统的安全性和可靠性具有非常重要的意义。
1 监视线保护的原理
绝缘监视保护动作特性见表1。
本设计采用终端加电阻的附加直流电源的监视线保护原理，原理图如图2所示。
图中，Rk 、Rd 为双屏蔽电缆的等效电阻，其中Rk 为监视线与接地线之间的回路电阻， Rd为监视线与接地线之间的绝缘电阻；R3 为终端元件，在高压配电装置中接至电缆终端监视线和地线之间； R1为限流电阻， R2为取样电阻，Uplc其两端的电压 为取样电压，它反映Rk、Rd的变化；U为附加直流电源。
各物理量之间的关系为：
设正常时，监视线与接地线之间的回路电阻为 ；监视线与接地线之间的绝缘电阻 。当监视线与地线之间回路发生故障时， 增大则此时 增大，继而 减小。当监视线与地线之间绝缘出现故障时， 减小则此时 减小，继而 增大。那么，如果我们假设监视线与地线之间绝缘完好，即 大于 （这里设为理想状态下的+∞）。此时在监视线与地线之间回路电阻 允许动作范围内（0.8—1.5 kΩ）选一个电阻值，带入式、式2，得一个取样电压 。则若实际取样值比此值小，则认为监视线与地线之间回路发生故障。同理，如果我们假设监视线与地线之间回路完好，即 大于 （这里设为理想状态下的0）。此时在监视线与地线之间回路电阻 允许动作范围内（3.0—5.5 kΩ）选一个电阻值。带入式 1、式2，得一个取样电压 。则若实际取样值比此值大，则认为监视线与地线之间绝缘发生故障。对于具体的数值，由于篇幅的限制，在这里就不再计算。
2 监视线保护的实际电路
本设计的实际电路图如图3所示。
图3中，直流电源选择12V。 为取样电阻，其电压被送入PLC的A/D模块供程序使用。 为终端元件，在高压配电装置中接至电缆终端监视线和地线之间； 为限流电阻。在本设计中，我们对监视线保护系统也装设了试验装置，即图3中的绝缘试验开关。当按下此开关时，配电装置执行绝缘监视保护，则认为监视线保护系统的软硬件可正常工作。
3 监视线保护的软件编程
基于以上的分析，我们可得出监视线保护的软件编程流程图如图4所示。
4 结语
本文详细介绍了一种利用PLC作为中央控制单元实现双屏蔽电缆
监视线保护的设计。该系统以PLC 为中央处理单元,大大增强了保护的可靠性和快速性。
本设计采用终端加电阻的附加直流电源的监视线保护原理，结构简单，实时性好，准确度高。现场运行结果表明,该系统能够可靠、快速地实现选择性漏电保护,具有广阔的推广应用前景。
参考文献
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收稿日期
2016-01-31
基金项目
矿用隔爆型高压真空配电装置。
作者简介
葛夫强（1984-），男，山东费县人，硕士研究生，长期从事电力系统及其自动化方面的研究。
论文作者:葛夫强
论文发表刊物:《电力设备》2016年第2期
论文发表时间:2016/5/21
标签：双屏论文; 电缆论文; 地线论文; 接地线论文; 电阻论文; 回路论文; 终端论文; 《电力设备》2016年第2期论文;