一種基于故障分量原理的電動機(jī)差動保護(hù)裝置

圖2(c)為故障分量網(wǎng)絡(luò)。因此故障分量縱差保護(hù)構(gòu)成可以表述如下：


圖4為故障分量縱差保護(hù)曲線，其斜率通過原點(diǎn)，因此可以用代替式(8)。

2.1.2 靈敏度與選擇性的分析
從(1)、(5)兩式可以看出傳統(tǒng)縱差保護(hù)與故障分量縱差保護(hù)的動作電流沒有區(qū)別。但在動作電流方面，從(2)、(6)兩式可以看出采用故障分量的制動電流，只與設(shè)備的平衡相似網(wǎng)絡(luò)有關(guān)而與其兩側(cè)的電源無直接關(guān)系，因而與穿越電流無關(guān)。傳統(tǒng)的差動保護(hù)，兩側(cè)電流中包含有由于兩側(cè)電源不等所產(chǎn)生的穿越電流，形成制動作用，降低了保護(hù)靈敏度。因此故障分量的差動保護(hù)比傳統(tǒng)的縱差保護(hù)有更高的靈敏度。
根據(jù)平衡相似網(wǎng)絡(luò)可推出故障分量差動保護(hù)在內(nèi)部故障時(shí)有下述關(guān)系：

由于上式右方的最小值為2.0(Z_s和Z_r均為感性阻抗，兩者相角差恒小于90°)，所以內(nèi)部故障時(shí)，以I_f△(I_f)和I_th△為差動電流和制動電流的縱差保護(hù)恒有：

即制動系數(shù)為K_res.△≤2.0。
故障分量縱差保護(hù)，在內(nèi)部短路時(shí)以K_res.△≤2.0劃定保護(hù)動作區(qū)，在外部短路時(shí)以K_res.△≥0.056劃定保護(hù)制動區(qū)，在制動區(qū)和動作區(qū)之間有很大的緩沖區(qū)，這表明保護(hù)具有極為優(yōu)良的動作選擇性。理論上故障分量差動保護(hù)有效地消除了正常負(fù)荷分量下不平衡電流的影響，可以作到使動作特性在坐標(biāo)原點(diǎn)附近的死區(qū)很小，故障分量差流閾值ΔI_f.min和故障分量拐點(diǎn)制動電流 ΔI_th.min可以取得較小。為了保護(hù)在外部故障下不誤動，通常在滿足靈敏度要求的情況下，動作特性曲線的斜率盡量取大一些。式(9)又可見|I_{f Δ}/I_{th Δ}| ≥ 2.0，而且靈敏度很高(Z_f允許較大)。由此可見，此種保護(hù)不僅具有較高的選擇性而且具有較高的靈敏度。
2.2 數(shù)字濾波及處理信號有效值的算法
本裝置中采用相減濾波與傅氏算法相結(jié)合的方法。傅氏算法假設(shè)輸入的電壓電流為周期函數(shù)，利用傅氏級數(shù)可將其分解為正弦函數(shù)和余弦函數(shù)，因而具有很強(qiáng)的濾去高次諧波的功能。但是該算法本身不能濾去衰減的非周期分量，因而在進(jìn)行傅氏濾波之前加入相減濾波單元濾去衰減的非周期分量，達(dá)到減小誤差的作用。
相減濾波方程如下：


3 結(jié)束語
本置的功能完善，用戶可以通過對保護(hù)投退字的整定，投入或退出保護(hù)，同時(shí)裝置可根據(jù)電動機(jī)所處狀態(tài)，即是啟動還是運(yùn)行選擇不同的定值，從而具有較好的靈活性和適應(yīng)性。對CT狀態(tài)的監(jiān)視，使得保護(hù)具有了更高的可靠性。相對于傳統(tǒng)的差動保護(hù)，其具有更高的靈敏度和選擇性，能夠比較理想的滿足實(shí)際生產(chǎn)的需要。同時(shí)面對當(dāng)前企業(yè)對工業(yè)生產(chǎn)過程自動化的要求在不斷提高這一實(shí)際需求為保護(hù)增添了串行通訊接口，符合當(dāng)前保護(hù)裝置的發(fā)展趨勢。