煤礦井下采區無人值守變電所微機保護系統的研究

此時，數據窗寬為N/3+1，在N=12時有：

iA2(k)=1/3[iA(k)+iB(k-4)+ic(k-1)] (12)

(2)裝有兩相電流互感器的線路負序分量的計算

離散化后得：

這種算法要求數據窗的寬度為1/3個工頻周期，取N/12時有：

通過上述算法求出負序電流瞬時值后，可采用全波傅氏算法或其他方法來計算負序電流[4]。

采用負序算法輸出一般受負荷、諧波分量和系統頻率偏差等因素的影響，因此會有一定的不平衡輸出，而且系統在發生三相短路時也會有暫態輸出[5]。軟件設計時，需要進行一定的補償。

3 系統的總體設計及硬件電路框圖

3.1 硬件電路

本文所討論的綜合保護裝置是針對煤礦井下真空饋電開關而設計的，必須放置于真空饋電開關內。由于真空開關內的空間有限，因而該裝置的各功能以模塊方式設計，以盡可能減小體積。本綜合保護裝置將所有功能模塊分別集中于兩塊板上。

·模擬輸入變換與控制出口繼電器板

該插件板的功能主要有兩個：一是負責將由被保護線路一次PT、CT輸入的幅值為100V和5A的交流電壓、電流信號轉換為微機保護所要求的信號幅值；二是通過該插件板上的分合閘繼電器執行CPU發出的分合閘命令。

·CPU主插件板

該插件板以高性能的80C196KB[6]為核心，集中了CPU主系統、模擬量采集、開關量輸入輸出、通信、人機接口、溫度測量、頻率和功率因數測量以及漏電保護等功能模塊，負責本系統幾乎所有的保護和監控功能。本系統以Intel公司高性能的80C196KB單片機為核心，集保護、監控功能于一體，并配有靈活、友好的人機對話接口和RS-485遠方通信接口，可以方便地實現保護定值的就地和遠方整定、監測數據的就地和遠方實時監測。

圖3

3.2 軟件設計流程圖

本軟件的設計可以采用C語言、匯編語言混合編寫，程序框圖如圖3所示。

該保護可應用在BGP9L——6G型礦用隔爆型高壓真空配電開關和礦用低壓饋電開關。該裝置在保護功能方面的主要特點為：

(1)采用負序保護原理對井下不對稱故障進行保護，可大大提高兩相短路保護和斷相保護的靈敏度及保護范圍。

(2)采用基于功率因數的相敏保護原理對井下低壓三相短路故障進行保護，并且可根據電網負荷的大小選擇不同的臨界動作曲線，以取得最佳的保護效果，從而可使大型電機起動造成的誤動，現象大大減少。

(3)能夠實現保護參數的就地和遠方整定與操作，實現故障信息及故障類型的實時顯示與上傳.