煤礦井下采區無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數。

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，具有下列優點：

(1) 在穩定狀態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，都存在一個問題，那就是在電網頻率波動時，會產生一定的不平衡電流。因此為了消除電網頻率波動所帶來的誤差，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作，但它需要較長的數據窗(兩個工頻周期)，使數據存儲量增大，并且它仍受系統頻率的影響，當振蕩周期很小時仍有可能誤動作。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)

當滿足式(6)時，故障檢測元件動作。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(如負荷波動)時不起動。此外，為提高抗干擾能力，程序設計中當有連續三次│△i(k)│≥ε時才確認有故障發生，從而保證了保護起動的準確性。

2.2 濾序算法

煤礦井下低壓電網中的負載大多是起動電流很大的鼠籠型電動機，這就使得保護裝置需要區分線路末端的短路電流和大型電動機的起動電流。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，相敏保護就無能為力了。這就需要利用兩相短路時出現的負序電流分量來檢測。此外，斷相故障也會產生負序電流，因而也可利用它來進行斷相故障檢測。

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

（1）裝有三相電流互感器的線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時的計算公式為：

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)