煤礦井下采區(qū)無人值守變電所微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)的研究

其中N為每工頻周期采樣點(diǎn)數(shù)。

這種算法雖不精確，但基本上能滿足要求，且簡單易行。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(wěn)定狀態(tài)下電流中的諧波分量被自然濾出，△i(t)中不平衡輸出小；

(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。但無論是周-周比較法還是半周比較法，都存在一個(gè)問題，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)所帶來的誤差，可采用雙周比較法和雙半周比較法。 該系統(tǒng)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，但它需要較長的數(shù)據(jù)窗(兩個(gè)工頻周期)，使數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量增大，并且它仍受系統(tǒng)頻率的影響，當(dāng)振蕩周期很小時(shí)仍有可能誤動(dòng)作。為了縮短數(shù)據(jù)窗，本系統(tǒng)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(shù)據(jù)窗短，計(jì)算簡單。取整定值ε為正數(shù)，則故障檢測元件判別式為：

│△i(k)│≥ε (6)

當(dāng)滿足式(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(jiān)測范圍內(nèi)所有故障的前提下，盡量使非故障擾動(dòng)(如負(fù)荷波動(dòng))時(shí)不起動(dòng)。此外，為提高抗干擾能力，程序設(shè)計(jì)中當(dāng)有連續(xù)三次│△i(k)│≥ε時(shí)才確認(rèn)有故障發(fā)生，從而保證了保護(hù)起動(dòng)的準(zhǔn)確性。

2.2 濾序算法

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

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

（1）裝有三相電流互感器的線路的負(fù)序分量的計(jì)算要飯負(fù)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(nèi)的采樣次數(shù)。

這種算法所需數(shù)據(jù)窗寬度為2N/3+1。當(dāng)N=12時(shí)的計(jì)算公式為：

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

將式（7）改寫為：

離散化后得：

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