煤矿井下采区无人值守变电所微机保护系统的研究

此时，数据窗宽为N/3+1，在N=12时有：

iA2(k)=1/3[iA(k)+iB(k-4)+ic(k-1)] (12)

(2)装有两相电流互感器的线路负序分量的计算

离散化后得：

这种算法要求数据窗的宽度为1/3个工频周期，取N/12时有：

通过上述算法求出负序电流瞬时值后，可采用全波傅氏算法或其他方法来计算负序电流[4]。

采用负序算法输出一般受负荷、谐波分量和系统频率偏差等因素的影响，因此会有一定的不平衡输出，而且系统在发生三相短路时也会有暂态输出[5]。软件设计时，需要进行一定的补偿。

3 系统的总体设计及硬件电路框图

3.1 硬件电路

本文所讨论的综合保护装置是针对煤矿井下真空馈电开关而设计的，必须放置于真空馈电开关内。由于真空开关内的空间有限，因而该装置的各功能以模块方式设计，以尽可能减小体积。本综合保护装置将所有功能模块分别集中于两块板上。

·模拟输入变换与控制出口继电器板

该插件板的功能主要有两个：一是负责将由被保护线路一次PT、CT输入的幅值为100V和5A的交流电压、电流信号转换为微机保护所要求的信号幅值；二是通过该插件板上的分合闸继电器执行CPU发出的分合闸命令。

·CPU主插件板

该插件板以高性能的80C196KB[6]为核心，集中了CPU主系统、模拟量采集、开关量输入输出、通信、人机接口、温度测量、频率和功率因数测量以及漏电保护等功能模块，负责本系统几乎所有的保护和监控功能。本系统以Intel公司高性能的80C196KB单片机为核心，集保护、监控功能于一体，并配有灵活、友好的人机对话接口和RS-485远方通信接口，可以方便地实现保护定值的就地和远方整定、监测数据的就地和远方实时监测。

图3

3.2 软件设计流程图

本软件的设计可以采用C语言、汇编语言混合编写，程序框图如图3所示。

该保护可应用在BGP9L——6G型矿用隔爆型高压真空配电开关和矿用低压馈电开关。该装置在保护功能方面的主要特点为：

(1)采用负序保护原理对井下不对称故障进行保护，可大大提高两相短路保护和断相保护的灵敏度及保护范围。

(2)采用基于功率因数的相敏保护原理对井下低压三相短路故障进行保护，并且可根据电网负荷的大小选择不同的临界动作曲线，以取得最佳的保护效果，从而可使大型电机起动造成的误动，现象大大减少。

(3)能够实现保护参数的就地和远方整定与操作，实现故障信息及故障类型的实时显示与上传.