煤矿井下采区无人值守变电所微机保护系统的研究

其中N为每工频周期采样点数。

这种算法虽不精确，但基本上能满足要求，且简单易行。采用电流故障分量作为故障检测方法时，具有下列优点：

(1) 在稳定状态下电流中的谐波分量被自然滤出，△i(t)中不平衡输出小；

(2)输出△i(t)存在时间是固定的，不随故障电流的大小而变化；

(3)输出△i(t)的波形没有衰减。

令式(4)中的n分别为1和2，就可得到半周比较法和周-周比较法。但无论是周-周比较法还是半周比较法，都存在一个问题，那就是在电网频率波动时，会产生一定的不平衡电流。因此为了消除电网频率波动所带来的误差，可采用双周比较法和双半周比较法。 该系统总体框图如图2所示。

双周比较法防止了因频率偏移引起的误动作，但它需要较长的数据窗(两个工频周期)，使数据存储量增大，并且它仍受系统频率的影响，当振荡周期很小时仍有可能误动作。为了缩短数据窗，本系统采用式(4)所示的双半周比较法：

△i(k)=│i(k)+i(k-N/2)│-│i(k-N/2)+i(k-N)│ (5)

式(5)中i(k)为某一瞬间的相电流采样值，i(k-N/2)为半周期前同一相电流采样值，i(k-N)为一周期前同一相电流采样值。该方法数据窗短，计算简单。取整定值ε为正数，则故障检测元件判别式为：

│△i(k)│≥ε (6)

当满足式(6)时，故障检测元件动作。ε的选择原则是在保证可靠检测出所监测范围内所有故障的前提下，尽量使非故障扰动(如负荷波动)时不起动。此外，为提高抗干扰能力，程序设计中当有连续三次│△i(k)│≥ε时才确认有故障发生，从而保证了保护起动的准确性。

2.2 滤序算法

煤矿井下低压电网中的负载大多是起动电流很大的鼠笼型电动机，这就使得保护装置需要区分线路末端的短路电流和大型电动机的起动电流。对于三相短路电流，可以利用相敏保护原理加以区分；但对于两相短路，相敏保护就无能为力了。这就需要利用两相短路时出现的负序电流分量来检测。此外，断相故障也会产生负序电流，因而也可利用它来进行断相故障检测。

负序分量的计算大致上可分为两种方法：向量法和采样点计算法。本文主要讨论本系统所采用的采样点计算法。

（1）装有三相电流互感器的线路的负序分量的计算要饭负序分量的基本公式：

离散化后的形式为：

iA2(k)=1/3[iA(k)+iB(k-N/3)+iC(k-2N/3)] (8)

式（8）中N为工频周期内的采样次数。

这种算法所需数据窗宽度为2N/3+1。当N=12时的计算公式为：

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

将式（7）改写为：

离散化后得：

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