智能型相敏保护在煤矿中的开发及应用

摘要

该课题研究了以单片机为核心的基于功率因数检测的相敏对称保护、基于负序电流检测的不对称短路保护和具有自适应性能的过负荷保护,分析了过电流的特征及过电流保护的电流值整定,建立了数学模型,分析了其作用原理,设计了硬件和软件电路,并将其应用于矿用隔爆型真空馈电开关中,组成智能化综合保护系统.它与矿用隔爆型真空馈电开关相比,具有很大的优越性:(1)用相敏保护原理来实现井下长线路发生三相短路故障的主保护,解决了大容量鼠笼型异步电动机起动电流与线路末端最小两相电流难以区分的问题,提高了三相短路保护的灵敏度.(2)两相不对称短路和断相故障采用负序保护原理,其动作时限分别为50ms和6s,所以,保护可以速断,提高了过流保护的灵敏度.(3)采样信号通过V/f转换器送到80C51中,采用了半波傅式算法的改进方法-一种新型的微机保护交流采样快速算法,该算法理论上可以完全消除任意衰减时间常数的非周期分量对基波分量的影响,提高了运算速度,从而提高动作的快速性,满足了继电保护的要求.(4)过载保护采用反时限动作原理.将相敏保护原理应用到矿用隔爆型真空馈电开关中,因井下电网电压和负荷电流波动较大,谐波分量比较复杂,再考虑到杂散电流、断路器操作、强电场和磁场都会产生较强的干扰信号,为此需设计相应的抗干扰措施,以提高保护系统的可靠性.

目录

文摘

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符号说明

1引言

1.1煤矿井下供电的现状

1.2本课题研究的目的和意义

1.3研究内容和方法

2过电流特征分析和电流的整定

2.1过电流特征分析

2.1.1对称短路

2.1.2两相短路

2.1.3单相接地

2.1.4供电线路缺相或设备断相

2.1.5过负荷

2.2传统的鉴幅式继电保护

2.2.1短路电流的计算方法

2.2.2电磁式过电流继电器的整定

3保护原理

3.1对称短路保护的数学模型

3.2不对称故障保护

3.3过负荷保护

4单片机在相敏过流保护中的应用

4.1硬件电路的设计

4.1.1信号输入模块

4.1.2微机模块电路

4.1.3输出模块电路

4.2软件设计

4.2.1主控程序

4.2.2功能模块程序

5试验结果与分析

6抗干扰设计

7讨论和结论

参考文献

致谢

攻读学位期间发表论文