一种基于故障分量原理的电动机差动保护装置

图2(c)为故障分量网络。因此故障分量纵差保护构成可以表述如下：


图4为故障分量纵差保护曲线，其斜率通过原点，因此可以用代替式(8)。

2.1.2 灵敏度与选择性的分析
从(1)、(5)两式可以看出传统纵差保护与故障分量纵差保护的动作电流没有区别。但在动作电流方面，从(2)、(6)两式可以看出采用故障分量的制动电流，只与设备的平衡相似网络有关而与其两侧的电源无直接关系，因而与穿越电流无关。传统的差动保护，两侧电流中包含有由于两侧电源不等所产生的穿越电流，形成制动作用，降低了保护灵敏度。因此故障分量的差动保护比传统的纵差保护有更高的灵敏度。
根据平衡相似网络可推出故障分量差动保护在内部故障时有下述关系：

由于上式右方的最小值为2.0(Z_s和Z_r均为感性阻抗，两者相角差恒小于90°)，所以内部故障时，以I_f△(I_f)和I_th△为差动电流和制动电流的纵差保护恒有：

即制动系数为K_res.△≤2.0。
故障分量纵差保护，在内部短路时以K_res.△≤2.0划定保护动作区，在外部短路时以K_res.△≥0.056划定保护制动区，在制动区和动作区之间有很大的缓冲区，这表明保护具有极为优良的动作选择性。理论上故障分量差动保护有效地消除了正常负荷分量下不平衡电流的影响，可以作到使动作特性在坐标原点附近的死区很小，故障分量差流阈值ΔI_f.min和故障分量拐点制动电流 ΔI_th.min可以取得较小。为了保护在外部故障下不误动，通常在满足灵敏度要求的情况下，动作特性曲线的斜率尽量取大一些。式(9)又可见|I_{f Δ}/I_{th Δ}| ≥ 2.0，而且灵敏度很高(Z_f允许较大)。由此可见，此种保护不仅具有较高的选择性而且具有较高的灵敏度。
2.2 数字滤波及处理信号有效值的算法
本装置中采用相减滤波与傅氏算法相结合的方法。傅氏算法假设输入的电压电流为周期函数，利用傅氏级数可将其分解为正弦函数和余弦函数，因而具有很强的滤去高次谐波的功能。但是该算法本身不能滤去衰减的非周期分量，因而在进行傅氏滤波之前加入相减滤波单元滤去衰减的非周期分量，达到减小误差的作用。
相减滤波方程如下：


3 结束语
本置的功能完善，用户可以通过对保护投退字的整定，投入或退出保护，同时装置可根据电动机所处状态，即是启动还是运行选择不同的定值，从而具有较好的灵活性和适应性。对CT状态的监视，使得保护具有了更高的可靠性。相对于传统的差动保护，其具有更高的灵敏度和选择性，能够比较理想的满足实际生产的需要。同时面对当前企业对工业生产过程自动化的要求在不断提高这一实际需求为保护增添了串行通讯接口，符合当前保护装置的发展趋势。