一种小电流接地系统中电动机负序过流保护方法

摘要

本发明公开了一种小电流接地系统中电动机负序过流保护方法。该方法利用采集到的电动机定子绕组A相和C相实时电流以及储存在装置中的上一时刻采样电流，并调用已经离线计算好的变换系数，获取A相合成电流，最后通过合成电流和C相电流计算出上一采样时刻的负序电流，作为保护动作的判据。本发明不涉及复杂的复数运算，其中需要进行较复杂的三角运算的步骤，可以通过提前离线运算，把结果储存在装置中供实时计算过程调用。本发明中，实时计算中涉及的计算都是简单的实数代数运算，算法原理较简单，实现起来较容易，运算量较少，对保护装置的动作速度能有较大提升。本发明只存在一个采样时刻的固有延时，实时性有了较大提高。

说明书

技术领域

本发明属于电力系统继电保护技术领域，具体涉及一种小电流接地系统中电动机负序过流保护方法。

背景技术

当电网发生不对称短路故障或电动机本体发生不对称故障等故障时，会有负序电流流过定子绕组。负序电流形成的负序磁场与正方向旋转的转子存在较大的转差率，从而在转子中感生出很大的感应电流，造成电动机输出转矩降低，并可能因局部过热烧损电动机。

电动机负序过流保护，是电动机过流保护的必要补充，对电动机不对称短路故障起后备保护作用，并可实现对电动机两相运行、电源相序接反、定子绕组匝间短路等故障的保护。相比于电动机过流保护，负序过流保护对不对称短路故障有更高的灵敏度，因此是电动机保护必须配置的保护。

在小电流接地系统中，出于成本考虑，很多情况下只配置两相电流互感器，并安装于A相和C相上。在这种情况下，因为只能采集到两相电流，市场上很多保护装置无法按照计算三相电流中负序分量的方法来实现电动机的负序过流保护。如果没有配置负序过流保护，电动机因为非对称故障造成运行效率降低或局部过热烧损的可能性就大大提升了。

目前，论文《电动机保护中负序算法研究》、《两相CT接线的小接地电流系统中负序电流的滤取方法》和《一种负序电流测量装置的设计》等介绍的保护算法，或者是通过先计算B相电流，再通过三相电流计算负序电流，或者是在实时计算中涉及大量的复数和三角运算，计算量较大，或者是实时性较差，需要经过1/4周期的固有计算延时。

发明内容

本发明的目的在于提供一种小电流接地系统中电动机负序过流保护方法，该方法为小电流接地系统中电动机负序过流保护提供一种实时性较好的算法，无论电动机保护通过配置三相电流互感器采集三相电流，还是只配置两相电流互感器采集两相电流，都可以采用这种算法，计算出流过电动机定子绕组的负序电流，从而实现电动机的负序过流保护。

为达到上述目的，本发明通过下述技术方案来实现的：

一种小电流接地系统中电动机负序过流保护方法，包括以下步骤：

1)保护装置采集电动机A相绕组的实时电流i_A(t)和上一采样时刻电流i_A(t-T_s)以及C相绕组的实时电流i_C(t)和上一采样时刻电流i_C(t-T_s)进行计算，采样频率为f_s，采样周期为T_s；

2)保护装置提前离线计算得到系数储存在保护装置中；

3)保护装置读取系数a和b，对A相绕组电流进行变换，得到合成电流i'_A(t-T_s)；

4)保护装置计算得到上一采样时刻的负序电流i₂(t-T_s)；

5)保护装置判断负序电流i₂(t-T_s)的有效值是否大于动作值，若大于或等于动作值，则保护装置发出跳闸信号，断开电动机三相电源；若小于动作值，则保护装置不动作。

本发明进一步的改进在于，步骤3)中，合成电流的表达式为：i'_A(t-T_s)＝a×i_A(t-T_s)-b×i_A(t)。

本发明进一步的改进在于，步骤3)中，负序电流的表达式为：

本发明对比已有技术具有以下创新点：

1、通过提前离线计算复杂的三角运算步骤，把计算结果储存在保护装置中，供实时计算调用；

2、负序电流的计算只存在一个采样时刻的固有延时，实时性较好。

本发明对比已有技术具有以下显著优点：

1、本发明利用采集到的电动机定子绕组A相和C相实时电流以及储存在装置中的上一时刻采样电流，计算出上一采样时刻的负序电流。本发明不涉及复杂的复数运算，其中需要进行较复杂的三角运算的步骤，可以通过提前离线运算，把结果储存在装置中供实时计算过程调用。本发明中，实时计算中需要涉及的计算都是简单的实数代数运算，算法原理较简单，实现起来较容易，运算量较少，对保护装置的动作速度能有较大提升。

2、相比于论文《一种负序电流测量装置的设计》中介绍的方法，本发明只存在一个采样时刻的固有延时，相比于论文中1/4周期的固有计算延时，实时性有了较大提高。

附图说明

图1为应用本发明的电动机保护系统示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明做出进一步的说明。

图1为应用本发明的电动机保护系统示意图。图1中CT为电流互感器。

本发明提供的一种小电流接地系统中电动机负序过流保护方法，具体流程如下：

1、初始化各个变量

a)采集系统的采样频率为f_s，采样间隔T_s＝1/f_s；

b)电源实际频率为f＝50Hz。

2、保护装置采集电动机A相绕组实时电流i_A(t)和上一采样时刻电流i_A(t-T_s)以及C相绕组实时电流i_C(t)和上一采样时刻电流i_C(t-T_s)进行计算。

3、保护装置提前离线计算得到系数储存在装置中。

4、保护装置读取系数a和b，对A相绕组电流进行变换，可得到合成电流i'_A(t-T_s)＝a×i_A(t-T_s)-b×i_A(t)。

5、保护装置计算得到上一采样时刻的负序电流

6、保护装置判断负序电流i₂(t-T_s)的有效值是否大于动作值，若大于或等于动作值，则保护装置发出跳闸信号，断开电动机三相电源；若小于动作值，则保护装置不动作。