煤礦井下采區無(wú)人值守變電所微機保護系統的研究

其中N為每工頻周期采樣點(diǎn)數。

這種算法雖不精確，但基本上能滿(mǎn)足要求，且簡(jiǎn)單易行。采用電流故障分量作為故障檢測方法時(shí)，具有下列優(yōu)點(diǎn)：

(1) 在穩定狀態(tài)下電流中的諧波分量被自然濾出，△i(t)中不平衡輸出??；

(2)輸出△i(t)存在時(shí)間是固定的，不隨故障電流的大小而變化；

(3)輸出△i(t)的波形沒(méi)有衰減。

令式(4)中的n分別為1和2，就可得到半周比較法和周-周比較法。但無(wú)論是周-周比較法還是半周比較法，都存在一個(gè)問(wèn)題，那就是在電網(wǎng)頻率波動(dòng)時(shí)，會(huì )產(chǎn)生一定的不平衡電流。因此為了消除電網(wǎng)頻率波動(dòng)所帶來(lái)的誤差，可采用雙周比較法和雙半周比較法。 該系統總體框圖如圖2所示。

雙周比較法防止了因頻率偏移引起的誤動(dòng)作，但它需要較長(cháng)的數據窗(兩個(gè)工頻周期)，使數據存儲量增大，并且它仍受系統頻率的影響，當振蕩周期很小時(shí)仍有可能誤動(dòng)作。為了縮短數據窗，本系統采用式(4)所示的雙半周比較法：

△i(k)=│i(k)+i(k-N/2)│-│i(k-N/2)+i(k-N)│ (5)

式(5)中i(k)為某一瞬間的相電流采樣值，i(k-N/2)為半周期前同一相電流采樣值，i(k-N)為一周期前同一相電流采樣值。該方法數據窗短，計算簡(jiǎn)單。取整定值ε為正數，則故障檢測元件判別式為：

│△i(k)│≥ε (6)

當滿(mǎn)足式(6)時(shí)，故障檢測元件動(dòng)作。ε的選擇原則是在保證可靠檢測出所監測范圍內所有故障的前提下，盡量使非故障擾動(dòng)(如負荷波動(dòng))時(shí)不起動(dòng)。此外，為提高抗干擾能力，程序設計中當有連續三次│△i(k)│≥ε時(shí)才確認有故障發(fā)生，從而保證了保護起動(dòng)的準確性。

2.2 濾序算法

煤礦井下低壓電網(wǎng)中的負載大多是起動(dòng)電流很大的鼠籠型電動(dòng)機，這就使得保護裝置需要區分線(xiàn)路末端的短路電流和大型電動(dòng)機的起動(dòng)電流。對于三相短路電流，可以利用相敏保護原理加以區分；但對于兩相短路，相敏保護就無(wú)能為力了。這就需要利用兩相短路時(shí)出現的負序電流分量來(lái)檢測。此外，斷相故障也會(huì )產(chǎn)生負序電流，因而也可利用它來(lái)進(jìn)行斷相故障檢測。

負序分量的計算大致上可分為兩種方法：向量法和采樣點(diǎn)計算法。本文主要討論本系統所采用的采樣點(diǎn)計算法。

（1）裝有三相電流互感器的線(xiàn)路的負序分量的計算要飯負序分量的基本公式：

離散化后的形式為：

iA2(k)=1/3[iA(k)+iB(k-N/3)+iC(k-2N/3)] (8)

式（8）中N為工頻周期內的采樣次數。

這種算法所需數據窗寬度為2N/3+1。當N=12時(shí)的計算公式為：

iA2(k)=1/3[iA(k)+iB(k-4)+iC(k-8)] (9)

將式（7）改寫(xiě)為：

離散化后得：

iA2(k)=1/3[iA(K)+iB(k-N/3)-iC(k-N/6)] (11)