一種基于故障分量原理的電動(dòng)機(jī)差動(dòng)保護(hù)裝置
采用故障分量原理設(shè)計(jì)了一種微機(jī)保護(hù)裝置,介紹了基于該技術(shù)的保護(hù)裝置彌補(bǔ)已有的電動(dòng)機(jī)綜合保護(hù)裝置的不足,與電動(dòng)機(jī)綜合保護(hù)裝置相結(jié)合能滿足大型高壓電動(dòng)機(jī)對保護(hù)的要求。并通過與傳統(tǒng)差動(dòng)保護(hù)的比較,說明采用故障分量作為制動(dòng)量的差動(dòng)保護(hù)所具備的優(yōu)越性。對保護(hù)裝置的硬件設(shè)計(jì),以及保護(hù)原理進(jìn)行了介紹,并給出了對信號(hào)處理的算法。
關(guān)鍵詞:微機(jī)保護(hù);故障分量;比率差動(dòng);傅氏算法
A Motor Differential Protection Device Based on Fault Component
BI Rui , WEN Yang-dong , XU Hua-li
(School of Electric Engineering and Automation ,Hefei University of technology ,Hefei 230009,China )
Abstract: A microcomputer-based motor protection device based on fault component is designed in this paper. The device compensates the insufficiency of the microcomputer-based motor integrated protection device designed previously. Using the two devices in practice can meet the demands of high-voltage motor. Compared with traditional differential protection based on all components, differential protection based on fault component show its advantage. The design of device's hardware , the theory of protection and the algorithm of signals processing are introduced in the paper.
Keywords: microcomputer-based protection ;fault component;percentage differential protection;Fourier algorithm
0 引言
大型高壓電動(dòng)機(jī)作為昂貴的電氣主設(shè)備在發(fā)電廠,化工廠等大企業(yè)得到廣泛的應(yīng)用。如果發(fā)生嚴(yán)重故障導(dǎo)致電機(jī)燒毀,將嚴(yán)重影響生產(chǎn)的正常進(jìn)行,造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失,因此必須對其提供完善的保護(hù)?,F(xiàn)有電動(dòng)機(jī)綜合保護(hù)裝置主要針對中小型電動(dòng)機(jī),為其提供電流速斷,熱過載反時(shí)限過流,兩段式定時(shí)限負(fù)序,零序電流,轉(zhuǎn)子停滯,啟動(dòng)時(shí)間過長,頻繁啟動(dòng)等保護(hù)功能。而對于2000KW以上特大容量電動(dòng)機(jī),則無法滿足其內(nèi)部故障時(shí)對保護(hù)靈敏度與速動(dòng)性的要求,因而研制此裝置并配合綜合保護(hù)裝置,為高壓電動(dòng)機(jī)提供更可靠更靈敏的保護(hù)措施。本裝置設(shè)計(jì)成三相式縱差,因?yàn)?000KW以上特大容量的電動(dòng)機(jī)所在的3KVp6KVp10KV電網(wǎng)可能是變壓器中性點(diǎn)經(jīng)高電阻接地的電網(wǎng),三相式縱差保護(hù)不但能作為電動(dòng)機(jī)定子繞組及引出線相間短路的主保護(hù),而且可作為單相接地故障的主保護(hù),作用于瞬時(shí)跳閘。
1 裝置的整體硬件結(jié)構(gòu)
該裝置的硬件結(jié)構(gòu)圖如圖圖1所示。
裝置采用Intel公司的80C196KB作為處理器。為提高系統(tǒng)的抗干擾性,防止程序的跑飛,使用了一塊MAX705芯片作為硬件看門狗。所有的數(shù)字量的輸入輸出均由EPLD(可擦除可編程邏輯電路)芯片的管腳引入引出,開關(guān)量(未在圖中標(biāo)出)經(jīng)光耦后進(jìn)入EPLD. 除此之外EPLD還擔(dān)負(fù)著系統(tǒng)中外圍芯片片選的地址譯碼工作和數(shù)字邏輯門電路的實(shí)現(xiàn)。A/D使用美國模擬器件公司的AD7874,AD7874是四輸入12位數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),采樣精度高,而且由于能同時(shí)采樣4路信號(hào),可以減小由于信號(hào)的非同時(shí)采樣帶來的誤差。本裝置以串口通信方式和上位機(jī)交換 數(shù)據(jù),為滿足不同的用戶可能采用的不同通訊方式的要求,本裝置設(shè)計(jì)了RS-232和RS-485兩個(gè)通訊接口,用戶可以根據(jù)需要自由選擇。
2 保護(hù)原理及算法說明
2.1 保護(hù)原理及優(yōu)點(diǎn)
各種類型的差動(dòng)保護(hù)區(qū)別主要表現(xiàn)在制動(dòng)量的構(gòu)成上。在傳統(tǒng)的縱差保護(hù)中的制動(dòng)量是由故障分量疊加穿越電流構(gòu)成的,而故障分量縱差保護(hù)的制動(dòng)量則僅僅由故障分量構(gòu)成,具體分析如下。
2.1.1 傳統(tǒng)差動(dòng)與基于故障分量縱差的構(gòu)成
以如下最簡單的兩側(cè)電源為例。(如圖2)
圖2(a)為故障網(wǎng)絡(luò)。傳統(tǒng)縱差保護(hù)所比較的是兩側(cè)的全電流,這里全電流( Is和Ir )包括兩部分:即由兩電源電動(dòng)勢不等(Er≠Es)所產(chǎn)生的穿越電流Ith(即圖2(b)中負(fù)荷電流Ip)和由故障點(diǎn)的故障前反向電壓-U△產(chǎn)生的故障電流分量Is△和Ir△(如圖2(c))。其差動(dòng)電流構(gòu)成可如下式:
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