[發明專利]基于故障瞬時正序電流實部分量的礦井電網漏電辨識方法

有效

• 申請號: 201610668149.6
• 申請日: 2016-08-15
• 公開（公告）號: CN106370960B
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發明（設計）人: 趙建文;劉永佳;梁靜;方子朝;劉鵬;趙斌;張廣驍;張乃元;李春輝
• 申請（專利權）人: 西安科技大學
• 主分類號: H02H3/32
• 分類號: H02H3/32
• 代理公司: 西安創知專利事務所61213
• 代理人: 譚文琰

1.基于故障瞬時正序電流實部分量的礦井電網漏電辨識方法，其特征在于該方法包括以下步驟：

步驟一、漏電信號的獲取、存儲和同步上傳：采用干線智能終端(1)對于干線三相電流、電網電壓和零序電壓參數進行采集并進行干線跳閘保護，采用支線智能終端(2)對于支線三相電流進行采集并進行支線跳閘保護，干線智能終端(1)和支線智能終端(2)均通過以太網通信模塊與主控保護模塊(3)進行通信，主控保護模塊(3)將獲取的數據存儲在數據存儲器(5)中并同步上傳至上位機(8)；

所述干線智能終端(1)包括干線控制器(1-8)和與干線控制器(1-8)相接的干線以太網通信模塊(1-9)，干線控制器(1-8)的輸入端接有干線模數轉換器(1-7)，干線模數轉換器(1-7)的輸入端接有干線三相電流采集處理模塊、電網電壓采集處理模塊和零序電壓采集處理模塊，干線控制器(1-8)的輸出端接有干線跳閘執行模塊(1-10)，所述干線三相電流采集處理模塊包括干線三相電流傳變電路(1-1)和與干線三相電流傳變電路(1-1)輸出端連接的干線三相電流濾波器(1-2)，所述電網電壓采集處理模塊包括電網電壓傳變電路(1-3)和與電網電壓傳變電路(1-3)輸出端連接的電網電壓濾波器(1-4)，所述零序電壓采集處理模塊包括零序電壓傳變電路(1-5)和與零序電壓傳變電路(1-5)輸出端連接的零序電壓濾波器(1-6)；

所述支線智能終端(2)包括支線控制器(2-4)和與支線控制器(2-4)相接的支線以太網通信模塊(2-5)，支線控制器(2-4)的輸入端接有支線三相電流采集處理模塊，支線控制器(2-4)的輸出端接有支線跳閘執行模塊(2-6)，所述支線三相電流采集處理模塊包括依次連接的支線三相電流傳變電路(2-1)、支線三相電流濾波器(2-2)和支線模數轉換器(2-3)；

所述支線智能終端(2)的數量為多個；

步驟二、漏電信號的接收和分析處理：干線模數轉換器(1-7)在干線控制器(1-8)的控制下，對經過濾波后的干線三相電流、電網電壓和零序電壓信號進行周期采樣，并對每一采樣周期內所采集的信號進行模數轉換后輸出給干線控制器(1-8)，干線控制器(1-8)對其接收到的干線三相電流、電網電壓和零序電壓信號進行分析處理后通過干線以太網通信模塊(1-9)傳輸至主控保護模塊(3)；支線模數轉換器(2-3)在支線控制器(2-4)的控制下，對經過濾波后的支線三相電流信號進行周期采樣，并對每一采樣周期內所采集的信號進行模數轉換后輸出給支線控制器(2-4)，支線控制器(2-4)對其接收到的支線三相電流進行分析處理后通過支線以太網通信模塊(2-5)傳輸至主控保護模塊(3)；

步驟三、電網漏電與否的判斷，過程如下：

步驟301、根據公式計算漏電電阻R_g，其中，ω為角頻率，C_Σ為電網總的對地電容，L為零序電抗器補償電感，U_L為主控保護模塊(3)對接收到的電網電壓分析處理得到的電網電壓有效值，U₀為主控保護模塊(3)對接收到的零序電壓分析處理得到的零序電壓有效值；

步驟302、判斷電網是否漏電：首先，重復步驟301，計算出連續一個周期內的多個漏電電阻值R_g，然后，主控保護模塊(3)將一個周期內的多個漏電電阻值R_g與設定的漏電動作電阻值R_dz進行比較，當連續一個周期內的多個漏電電阻值R_g均小于漏電動作電阻值R_dz時，判斷為電網漏電發生，執行步驟四；否則，判斷為未發生電網漏電，返回步驟二；

步驟四、電網干線漏電與否的判斷，具體過程如下：

步驟401、根據i_k0＝i_ka+i_kb+i_kc，計算干線和支線的瞬時零序電流，其中，k＝0,1，2，……，M，M為支線個數，M≥2且M為正整數，當k＝0時，i₀₀＝i_0a+i_0b+i_0c為干線瞬時零序電流，i_0a、i_0b和i_0c分別為干線智能終端(1)采集處理的干線中各相電流值；當k為1～M時，i_k0為各支線的零序電流，i_ka、i_kb和i_kc分別為各支線的支線智能終端(2)采集處理的各支線中各相電流值；

步驟402、計算干線和支線的零序電流相量主控保護模塊(3)采用最小二乘矩陣束算法計算干線和支線工頻下零序電流的有效值I_k0和相位α_k0，得到干線和支線的零序電流相量

步驟403、根據公式計算零序電流的相量和的模值∑I_k0；

步驟404、判斷電網干線是否漏電：主控保護模塊(3)通過步驟403中∑I_k0的值，判斷是電網干線漏電還是電網支線漏電，當∑I_k0≠0時，判斷為電網干線發生漏電，執行步驟五；當∑I_k0＝0時，判斷為電網支線發生漏電，執行步驟六；

步驟五、電網干線漏電保護及電網干線漏電結果輸出：主控保護模塊(3)通過干線以太網通信模塊(1-9)傳輸跳閘命令給干線控制器(1-8)，干線控制器(1-8)控制干線跳閘執行模塊(1-10)跳閘動作，切除電網干線漏電故障；同時，主控保護模塊(3)通過液晶觸摸屏(6)顯示輸出電網干線漏電結果的同時向上位機(8)傳輸電網干線漏電結果；

步驟六、電網漏電支線的辨識、結果輸出及電網支線漏電保護：主控保護模塊(3)獲取支線智能終端(2)傳輸的數據，對步驟401中M個支線中支線三相漏電故障電流分別進行處理，各支線中的支線三相漏電故障電流的處理方法均相同；對任一支線中的支線三相漏電故障電流進行處理時，具體過程如下：

步驟601、計算支線三相附加狀態電流和附加狀態電流變量：首先，主控保護模塊(3)根據公式計算支線三相附加狀態電流Δi_ka(n)、Δi_kb(n)和Δi_kc(n)，其中，i_ka(n)、i_kb(n)和i_kc(n)為支線控制器(2-4)采樣的第k條支線漏電后一個周期T上各采樣時刻的三相電流，i_ka(n-N)、i_kb(n-N)和i_kc(n-N)為支線控制器(2-4)采樣的第k條支線漏電故障前一個周期T上各采樣時刻的三相電流，m＝1,2，……，N，N為一個周期T上的采樣點數且N為正整數；然后，由支線三相附加狀態電流Δi_ka(n)、Δi_kb(n)和Δi_kc(n)組成附加狀態電流變量ΔI_k，ΔI_k＝[Δi_ka(n),Δi_kb(n),Δi_kc(n)]^T；

步驟602、計算漏電故障瞬時正序電流的實部根據公式得到漏電故障瞬時正序電流再取得瞬時正序電流的實部其中，s₁₂₀和s₂₄₀為移相因子，s₁₂₀＝e^j120°＝cos120°+jsin120°，s₂₄₀＝e^j240°＝cos240°+jsin240°；

步驟603、獲取漏電故障瞬時正序電流的實部的幅值主控保護模塊(3)采用最小二乘矩陣束算法對步驟602中漏電故障瞬時正序電流的實部進行工頻分量幅值的提取；

步驟604、M次重復步驟601，直至完成各個支線上漏電故障瞬時正序電流的實部的工頻分量幅值提取的計算過程；

步驟605、電網漏電支線的辨識：主控保護模塊(3)通過比較步驟604中各個支線上漏電故障瞬時正序電流的實部的工頻分量幅值大小，選擇出幅值最大的支線，則此支線為漏電故障支線；

步驟606、電網漏電支線結果同步輸出：主控保護模塊(3)根據步驟605中得到的結果向上位機(8)傳輸電網支線漏電結果并通過液晶觸摸屏(6)同步輸出；

步驟607、電網漏電支線漏電保護：主控保護模塊(3)控制漏電故障瞬時正序電流的實部的工頻分量幅值最大的支線中的支線智能終端(2)動作，并通過該支線智能終端(2)中的支線以太網通信模塊(2-5)遠程命令支線控制器(2-4)控制支線跳閘執行模塊(2-6)跳閘動作，切除電網支線漏電故障。