專利名稱：中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)低壓漏電保護(hù)方法及其設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及漏電保護(hù)領(lǐng)域，具體是一種用于煤礦井下中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)低壓漏電保護(hù)方法及其設(shè)備。
背景技術(shù)：
在煤礦井下，低壓380V、660V和1140V電壓均為中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，漏電是最常見(jiàn)的故障。
衡量漏電的二個(gè)指標(biāo)是漏電電阻值和動(dòng)作時(shí)間。由于漏電電阻值受很多因素的影響，而動(dòng)作時(shí)間要求很短(30ms以內(nèi))，因而原有技術(shù)未能真正解決低壓漏電保護(hù)問(wèn)題。
原有低壓漏電保護(hù)設(shè)備，均采用分散控制模式檢測(cè)總線漏電的檢漏繼電器是單臺(tái)的防爆設(shè)備，檢測(cè)支路漏電的保護(hù)單元安裝在各支路的防爆開(kāi)關(guān)內(nèi)，檢漏繼電器和漏電保護(hù)單元采用的原理不一致，之間電氣上沒(méi)有任何聯(lián)系。
支路開(kāi)關(guān)內(nèi)安裝的漏電保護(hù)單元，其作用是當(dāng)某一支路發(fā)生漏電時(shí)，跳開(kāi)支路開(kāi)關(guān)。其工作原理如下用零序電壓反應(yīng)漏電電阻，用零序電流和零序電壓相位關(guān)系判斷故障支路。正常情況下，系統(tǒng)零序電壓和零序電流均為零。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生漏電時(shí)，系統(tǒng)產(chǎn)生零序電壓，各支路產(chǎn)生零序電流。決定是否漏電跳閘的原理零序電壓和漏電電阻有一定的關(guān)系U.0=E·jXc/(3R-jXc),]]>當(dāng)系統(tǒng)電容和電網(wǎng)電壓不變的情況下，漏電電阻小，零序電壓高，保護(hù)單元就是根據(jù)零序電壓來(lái)反應(yīng)漏電電阻的。當(dāng)零序電壓達(dá)到一定值(即漏電電阻小到動(dòng)作值)時(shí)，即認(rèn)為漏電。決策漏電支路原理系統(tǒng)發(fā)生漏電，非漏電支路零序電流方向從母線流向線路，超前零序電壓90°；漏電支路的零序電流方向由線路流向母線，滯后零序電壓90°。保護(hù)單元就是根據(jù)漏電支路和非漏電支路的零序電流與零序電壓的相位關(guān)系不一樣決策漏電支路，這就是“零序電流和零序電壓相位法”原理，也即“零序功率方向”原理。
總線開(kāi)關(guān)上安裝的檢漏繼電器。其作用是當(dāng)總開(kāi)關(guān)和支路開(kāi)關(guān)之間發(fā)生漏電，或支路發(fā)生漏電而安裝在支路上的保護(hù)單元保護(hù)拒動(dòng)時(shí)，檢漏繼電器跳總開(kāi)關(guān)。其工作原理是附加直流電壓法在電網(wǎng)中附加直流電壓，當(dāng)系統(tǒng)有漏電時(shí)，漏電點(diǎn)、電網(wǎng)變壓器二次回路、電抗器(直流電源通過(guò)其加入系統(tǒng)，其要求感抗很大，電阻很小)和直流電源構(gòu)成回路，根據(jù)歐姆定律，串聯(lián)在回路中的直流電流表直接反應(yīng)漏電電阻的大小。當(dāng)漏電電阻小到動(dòng)作值(檢測(cè)到的直流電流大到動(dòng)作值)時(shí)，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間延時(shí)，檢漏繼電器驅(qū)動(dòng)跳總開(kāi)關(guān)。
原有技術(shù)的缺陷1、支路開(kāi)關(guān)上的保護(hù)單元用零序電壓反應(yīng)漏電電阻誤差大。低壓漏電的定值指標(biāo)是漏電電阻。保護(hù)單元是通過(guò)零序電壓來(lái)反應(yīng)漏電電阻的。由零序電壓的計(jì)算公式U.0=E·jXc/(3R-jXc)]]>可知零序電壓不僅與漏電電阻R有關(guān)，而且和系統(tǒng)容抗Xc、電網(wǎng)電壓E有很大的關(guān)系。電壓的影響是顯而易見(jiàn)的，系統(tǒng)電容的影響更大。在相同電壓下，系統(tǒng)電容分別在0.1μF和1μF時(shí)，在《MT189-88》規(guī)定的漏電電阻動(dòng)作值，其零序電壓在各種電壓等級(jí)下至少相差二倍。由此可見(jiàn)，用零序電壓反應(yīng)漏電電阻的精度很差，根本達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)《MT189-88》的要求電容變化(0.1～1μF)時(shí)，電網(wǎng)電壓變化(75％～110％)時(shí)，動(dòng)作電阻誤差不大于20％。
2、檢漏繼電器和漏電保護(hù)單元對(duì)漏電電阻的測(cè)量方法不同，是原有技術(shù)誤動(dòng)的主要原因之一。
漏電保護(hù)的另一個(gè)重要指標(biāo)是動(dòng)作時(shí)間，《MT189-88》和《JB6314》中規(guī)定第一級(jí)保護(hù)無(wú)補(bǔ)償漏電保護(hù)設(shè)備的動(dòng)作時(shí)間不大于30ms。第二級(jí)保護(hù)延時(shí)250ms。在這里，支路開(kāi)關(guān)內(nèi)安裝漏電保護(hù)單元是第一級(jí)保護(hù)，動(dòng)作時(shí)間要滿足30ms的要求，而檢漏繼電器是第二級(jí)保護(hù)，動(dòng)作時(shí)間要滿足250ms的要求。
檢漏繼電器采用“附加直流電壓法”反應(yīng)漏電電阻，其特點(diǎn)是直接，精度高，但是直流電壓是經(jīng)過(guò)電抗器加到電網(wǎng)中的(為了不改變中性點(diǎn)接地方式，要求直流電阻很小，交流感抗很大)，電流不能躍變，電流達(dá)到穩(wěn)定值的時(shí)間長(zhǎng)，能夠滿足檢漏繼電器250ms動(dòng)作時(shí)間的要求，不能滿足漏電保護(hù)單元30ms動(dòng)作時(shí)間的要求。為此漏電保護(hù)單元只能是通過(guò)測(cè)量零序電壓來(lái)估算漏電電阻，其特點(diǎn)是時(shí)間快，精度差，受系統(tǒng)電壓和系統(tǒng)電容的影響很大。由于在同一系統(tǒng)中，總開(kāi)并和支路開(kāi)關(guān)漏電電阻測(cè)量方法不同，造成了動(dòng)作不統(tǒng)一的誤動(dòng)。
3、“零序電流和零序電壓相位法”判別支路漏電有缺陷。低壓系統(tǒng)由于電壓低，系統(tǒng)小，零序電流很小。零序電流是通過(guò)零序互感器采樣的，電流很小時(shí)，零序電流互感器工作在拐點(diǎn)附近，其大小和相位誤差都很大。這是使用“零序電流和零序電壓相位法”原理時(shí)，沒(méi)有漏電的短支路(沒(méi)有漏電的短支路電容電流很小)容易誤判的原因。
4、無(wú)法解決分散性漏電問(wèn)題。原有技術(shù)由于采用分散控制模式，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)二點(diǎn)漏電時(shí)，無(wú)法綜合比較各漏電支路的漏電程度，從而進(jìn)行比較判斷，解決分散性漏電問(wèn)題。分散性漏電保護(hù)是原來(lái)技術(shù)無(wú)法解決的問(wèn)題。
5、智能性低壓開(kāi)關(guān)仍不能解決漏電保護(hù)問(wèn)題在一些單片機(jī)控制的低壓開(kāi)關(guān)中，總線和支路饋電開(kāi)關(guān)中都帶有漏電保護(hù)功能，其控制原理和前面提到的“檢漏繼電器”、“保護(hù)單元”原理完全一樣。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述原有低壓漏電保護(hù)技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種采用集中控制模式，具有分散性漏電保護(hù)功能的中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)低壓漏電保護(hù)方法及其設(shè)備。
本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是一種中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)低壓漏電保護(hù)設(shè)備，由零序電流檢測(cè)單元、零序電壓形成單元、信號(hào)轉(zhuǎn)換單元、單片機(jī)電路、顯示單元、出口單元和電源組成；零序電流檢測(cè)單元安裝在各支路開(kāi)關(guān)內(nèi)用于檢測(cè)各支路的零序電流；零序電壓形成單元在系統(tǒng)發(fā)生漏電時(shí)產(chǎn)生零序電壓；信號(hào)轉(zhuǎn)換單元將零序電流和零序電壓的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)；單片機(jī)是設(shè)備的控制中心，它根據(jù)采集到的零序電流和零序電壓，運(yùn)用中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的低壓漏電保護(hù)方法，作出漏電判斷，并驅(qū)動(dòng)出口單元，由出口單元控制支路開(kāi)關(guān)和總線開(kāi)關(guān)，同時(shí)將相應(yīng)的信息通過(guò)顯示單元顯示，電源用于支持設(shè)備的工作。
一種適用于中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)低壓漏電保護(hù)方法，采用集中控制模式和綜合應(yīng)用多種算法。它把各支路開(kāi)關(guān)的零序電流信號(hào)集中到上述的低壓漏電保護(hù)設(shè)備內(nèi)，這個(gè)設(shè)備同時(shí)控制各支路開(kāi)關(guān)和總線開(kāi)關(guān)。設(shè)備決策漏電支路時(shí)，根據(jù)零序電流和零序電壓信號(hào)，綜合應(yīng)用零序電流突變量法、零序電流和零序電壓相位法和零序電流相對(duì)大小比相法三種算法，并根據(jù)它們的優(yōu)缺點(diǎn)，結(jié)合整個(gè)系統(tǒng)的具體情況自動(dòng)選擇一種算法；在決策過(guò)程中根據(jù)決策情況自動(dòng)進(jìn)行算法轉(zhuǎn)換。
本方法通過(guò)零序電壓反映了漏電電阻，但是還對(duì)零序電壓進(jìn)行了系統(tǒng)電容變化和系統(tǒng)電壓變化的修正。利用煤礦操作規(guī)定低壓系統(tǒng)每天需要做人工漏電試驗(yàn)的特點(diǎn)，在做試驗(yàn)時(shí)采集系統(tǒng)電容參數(shù)，以消除系統(tǒng)電容變化對(duì)零序電壓的影響；同時(shí)利用人工漏電試驗(yàn)進(jìn)行零序電流互感器的極性校驗(yàn)和漏電電阻測(cè)量誤差修正，解決了現(xiàn)場(chǎng)零序電流互感器檢查極性困難的問(wèn)題，提高了漏電電阻的測(cè)量精度。設(shè)備通過(guò)監(jiān)測(cè)電網(wǎng)電壓，自動(dòng)修正電網(wǎng)電壓變化對(duì)零序電壓的影響。
本方法通過(guò)比較漏電程度解決分散性漏電。系統(tǒng)總的漏電電阻小于漏電動(dòng)作值，是因?yàn)橛袔讞l支路同時(shí)發(fā)生漏電的情況是分散性漏電。此時(shí)設(shè)備先跳漏電電流大的支路；跳開(kāi)漏電程度最嚴(yán)重的支路后如系統(tǒng)漏電電阻仍小于漏電動(dòng)作值，則繼續(xù)跳余下漏電電流最大的支路，直至系統(tǒng)漏電電阻大于漏電電阻起動(dòng)值，不會(huì)誤跳總開(kāi)關(guān)。
漏電保護(hù)決策過(guò)程具體如下(1)漏電監(jiān)視設(shè)備通過(guò)零序電壓監(jiān)視漏電電阻，當(dāng)R≤r時(shí)，R為實(shí)測(cè)漏電電阻、r為漏電動(dòng)作電阻值，設(shè)備認(rèn)定系統(tǒng)發(fā)生漏電，計(jì)數(shù)器T開(kāi)始計(jì)時(shí)，啟動(dòng)決策漏電回路程序；(2)決策漏電回路設(shè)備在決策漏電回路時(shí)，先檢測(cè)投入的支路總數(shù)L，根據(jù)檢測(cè)到的支路總數(shù)，進(jìn)行支路總數(shù)是否L＞2的判別，分L＞2和L≯2二種情況；a)L≯2用零序電流和零序電壓相位法決策漏電支路后，判別是支路漏電還是總線漏電；a1)如果是總線漏電，則進(jìn)入總線漏電操作步驟c)；如果是支路漏電，則判斷漏電支路數(shù)是否N＞1，即判斷是不是分散性漏電；a2)如果漏電支路數(shù)N≯1，判斷到的漏電支路就是跳閘支路，直接進(jìn)入步驟a3)；如果漏電支路數(shù)N＞1，則以“電容電流大者優(yōu)先”的原則比較各支路電容電流Ic，漏電支路中電容電流大的支路就是跳閘支路，執(zhí)行步驟a3)；
a3)發(fā)跳漏電支路開(kāi)關(guān)指令，記錄支路數(shù)L-1，再進(jìn)行是否R≤r的判斷；如果R≤r不成立，則本次漏電處理結(jié)束；如果R≤r成立，則進(jìn)行是否L＞0的判斷，即判斷是不是沒(méi)有支路了；如果L≯0，則進(jìn)入總線漏電操作步驟c)，跳總開(kāi)關(guān)，本次漏電處理結(jié)束；如果L＞0，則返回重復(fù)執(zhí)行步驟a)操作；b)L＞2用設(shè)定的基本算法決策漏電支路，判別是支路漏電還是總線漏電?；舅惴ㄊ侵冈O(shè)備根據(jù)實(shí)際工作狀況和三個(gè)算法的優(yōu)缺點(diǎn)自動(dòng)判斷認(rèn)為最適合本系統(tǒng)的算法。
b1)如果是總線漏電，則進(jìn)入總線漏電操作步驟c)；如果是支路漏電，判斷漏電支路數(shù)是否N＞1；b2)如果漏電支路數(shù)N≯1，判斷到的漏電支路就是要跳閘支路，直接進(jìn)入步驟b3)；如果漏電支路數(shù)N＞1，則以“電容電流大者優(yōu)先”的原則比較各支路電容電流Ic，電容電流Ic大的支路就是要跳閘支路，執(zhí)行b3)；b3)發(fā)跳漏電支路開(kāi)關(guān)指令，記錄支路L-1，再進(jìn)行是否R≤r的判斷，如果R≤r不成立，則本次漏電處理結(jié)束；如果R≤r成立，則進(jìn)行是否L＞2的判斷；如果L≯2，則轉(zhuǎn)入操作步驟a)；如果L＞2，則進(jìn)行是否H≥1.5判斷，H＝跳閘后漏電電阻/跳閘前漏電電阻，用H值來(lái)判斷設(shè)備動(dòng)作正確與否的標(biāo)準(zhǔn)；如果H≥1.5，則設(shè)備認(rèn)為系統(tǒng)是分散性漏電，且有幾條支路漏電電阻≤r，返回執(zhí)行步驟b)；如果H≯1.5，則設(shè)備認(rèn)為該次判斷錯(cuò)誤，迅速轉(zhuǎn)輔助算法重新判斷，過(guò)程和上述一樣，只是用的算法不同。輔助算法是設(shè)備認(rèn)為適合本系統(tǒng)的備用算法；c)總線漏電操作當(dāng)系統(tǒng)確定系統(tǒng)有漏電，計(jì)時(shí)器T開(kāi)始計(jì)時(shí)。如果是總線漏電，則進(jìn)行是否T≥t的判斷，t是設(shè)置的總線跳閘延時(shí)時(shí)間，當(dāng)設(shè)備認(rèn)定是總線漏電，又滿足T≥t，則發(fā)跳總開(kāi)關(guān)指令。
有益效果本發(fā)明的有益效果是本設(shè)備利用計(jì)算機(jī)技術(shù)，智能化程度高，采用集中控制模式，同時(shí)控制各支路開(kāi)關(guān)和總開(kāi)關(guān)。因?yàn)椴捎昧诉@種模式，總開(kāi)關(guān)和支路開(kāi)關(guān)統(tǒng)一了判據(jù)，消除了原有技術(shù)中因?yàn)榕袚?jù)不統(tǒng)一造成的誤動(dòng)；因?yàn)椴捎昧诉@種模式“零序電流突變量法”、“零序電流相對(duì)大小比相法”才能得以應(yīng)用，從而可以根據(jù)不同的情況，使用不同的判據(jù)；也是因?yàn)椴捎昧诉@種模式，可以分析漏電支路的漏電程度，從而解決了分散性漏電問(wèn)題。
本發(fā)明所述設(shè)備利用例行漏電試驗(yàn)，使用歷史數(shù)據(jù)比較法，可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)自動(dòng)選擇合適的算法；采集現(xiàn)場(chǎng)電容參數(shù)，可以修正系統(tǒng)電容對(duì)零序電壓的影響，提高了裝置漏電電阻的測(cè)量精度，為“零序電流突變量法”原理提供比較數(shù)據(jù)；進(jìn)行零序電流互感器的極性校驗(yàn)和漏電電阻測(cè)量誤差修正。
本發(fā)明所述設(shè)備通過(guò)監(jiān)測(cè)電網(wǎng)電壓，自動(dòng)修正電網(wǎng)電壓變化對(duì)零序電壓影響。
本發(fā)明所述設(shè)備進(jìn)行了隔爆處理，可用于煤礦井下具有甲烷和煤塵爆炸危險(xiǎn)的場(chǎng)所。
本發(fā)明圓滿地解決了煤礦井下中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)低壓漏電保護(hù)問(wèn)題，大大提高了供電可靠性和自動(dòng)化程度，有很好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。


下面結(jié)合附圖和實(shí)例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。
圖1是本發(fā)明的中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的低壓漏電保護(hù)設(shè)備的原理框圖。
圖2是本發(fā)明的中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的低壓漏電保護(hù)方法的執(zhí)行流程圖。
1.零序電流檢測(cè)單元，2.零序電壓形成單元，3.信號(hào)轉(zhuǎn)換單元，4.單片機(jī)電路，5.顯示單元，6.出口單元，7.電源。
具體實(shí)施例方式
1、設(shè)備構(gòu)成一種中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)低壓漏電保護(hù)設(shè)備，由零序電流檢測(cè)單元1、零序電壓形成單元2、信號(hào)轉(zhuǎn)換單元3、單片機(jī)電路4、顯示單元5、出口單元6和電源7組成；零序電流檢測(cè)單元1安裝在各支路開(kāi)關(guān)內(nèi)用于檢測(cè)各支路的零序電流；零序電壓形成單元2在系統(tǒng)發(fā)生漏電時(shí)產(chǎn)生零序電壓；信號(hào)轉(zhuǎn)換單元3將零序電流和零序電壓的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)；單片機(jī)4是設(shè)備的控制中心，它根據(jù)采集到的零序電流和零序電壓，運(yùn)用中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的低壓漏電保護(hù)方法，作出漏電判斷，并驅(qū)動(dòng)出口單元6，由出口單元6控制支路開(kāi)關(guān)和總線開(kāi)關(guān)，同時(shí)將相應(yīng)的信息通過(guò)顯示單元5顯示，電源7用于支持設(shè)備的工作。
2、漏電電阻的測(cè)試方法本設(shè)備采用集中控制模式，統(tǒng)一了漏電電阻判據(jù)零序電壓計(jì)算漏電電阻。但是和原有技術(shù)用零序電壓反應(yīng)漏電電阻有本質(zhì)的區(qū)別克服了其受系統(tǒng)電容變化和電網(wǎng)電壓變化的影響的問(wèn)題。不僅速度滿足要求，而且系統(tǒng)電容變化和系統(tǒng)電壓波動(dòng)不會(huì)引起的精度誤差和設(shè)備誤動(dòng)。
本設(shè)備利用煤礦操作規(guī)定低壓系統(tǒng)每天需要做人工漏電試驗(yàn)，在做試驗(yàn)時(shí)采集系統(tǒng)電容參數(shù)，從而修正電容變化對(duì)零序電壓的影響，以消除系統(tǒng)電容變化對(duì)漏電電阻的影響，從而保證標(biāo)準(zhǔn)《MT189-88》要求系統(tǒng)電容變化(0.1～1μF)時(shí)，漏電動(dòng)作電阻誤差不大于20％。
本設(shè)備對(duì)電網(wǎng)電壓進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視，漏電時(shí)把實(shí)時(shí)電網(wǎng)電壓情況下零序電壓歸算到額定電壓的零序電壓，從而消除了系統(tǒng)電壓波動(dòng)對(duì)零序電壓的影響。超過(guò)了標(biāo)準(zhǔn)《MT189-88》的要求電網(wǎng)電壓變化(75％～110％)時(shí)，動(dòng)作電阻誤差不大于20％，達(dá)到電網(wǎng)電壓任意變化時(shí)，動(dòng)作電阻誤差不大于20％。
3、采用的算法本設(shè)備采用“零序電流和零序電壓相位法”、“零序電流突變量法”和“零序電流相對(duì)大小比相法”三種原理綜合判斷，決策漏電支路。
(1)算法一“零序電流突變量法”。發(fā)生漏電時(shí)，漏電支路和非漏電支路都出現(xiàn)零序電流，非漏電支路零序電流為本線路的電容電流，漏電支路的零序電流等于非漏電支路零序電流之和。一般而言，漏電支路電容電流變化量最大。本設(shè)備通過(guò)每天做的人工漏電試驗(yàn)，記錄下每一支路的電容電流作為歷史數(shù)據(jù)。當(dāng)發(fā)生漏電故障時(shí)，采樣各支路零序電流，和歷史記錄進(jìn)行比較。沒(méi)有漏電的支路的電容電流基本不變，漏電支路的電容電流發(fā)生了突變，從而判別漏電支路。零序電流有突變的支路為漏電支路；如果全部支路的零序電流都發(fā)生突變的則為總線漏電。其工作過(guò)程如下A測(cè)定試驗(yàn)零序電流做漏電試驗(yàn)時(shí)，測(cè)定每一回路的零序電流，設(shè)某一回路試驗(yàn)零序電流為A。
B確定系統(tǒng)總試驗(yàn)零序電流做漏電試驗(yàn)時(shí)，所有回路試驗(yàn)零序電流之和就是系統(tǒng)總試驗(yàn)零序電流，設(shè)系統(tǒng)總試驗(yàn)零序電流為B。
C測(cè)定系統(tǒng)漏電時(shí)總零序電流漏電時(shí)實(shí)測(cè)各回路零序電流，各回路零序電流之和的1/2為系統(tǒng)總零序電流，設(shè)系統(tǒng)漏電時(shí)總零序電流為C。
D確定各回路零序電流設(shè)定量根據(jù)系統(tǒng)漏電時(shí)總零序電流和試驗(yàn)時(shí)每一回路測(cè)定試驗(yàn)零序電流在系統(tǒng)試驗(yàn)總零序電流中占的比例確定各回路零序電流設(shè)定量，設(shè)某一回路零序電流設(shè)定量為D，則有D＝C*A/B。
E計(jì)算零序電流變化量，決策漏電支路E＝|實(shí)測(cè)電流-零序電流設(shè)定量|/零序電流設(shè)定量，如果是少數(shù)支路的電流變化量超過(guò)50％，則為支路漏電，變化量最大的是漏電支路；如果全部支路變化量都超過(guò)50％，則為總線漏電。
其缺陷是系統(tǒng)總的電容電流剛好接近漏電支路電容電流二倍時(shí)拒動(dòng)。
(2)算法二“零序電流和零序電壓相位法”采樣零序電壓和各回路零序電流，比較各支路零序電流和零序電壓的相位。零序電流超前零序電壓90°的支路為非漏電支路，零序電流滯后零序電壓90°支路為漏電支路，每一個(gè)支路零序電流都超前零序電壓時(shí)為系統(tǒng)總線漏電。當(dāng)系統(tǒng)中有二個(gè)以上支路滿足跳閘要求時(shí)，先跳零序電流大的回路。
其缺陷是沒(méi)有漏電的短支路因?yàn)殡娙蓦娏骱苄?，其采樣電流互感器工作在拐點(diǎn)附近，很容易誤判。
(3)算法三“零序電流相對(duì)大小比相法”該原理是綜合利用上述二算法的思想“漏電支路電容電流較大”和“漏電支路和非漏電支路電容電流相反”。工作過(guò)程如下發(fā)生漏電時(shí)，采樣各支路零序電流，選擇三個(gè)零序電流較大的回路，再比較其相位。如果其中一個(gè)支路與其他二個(gè)支路零序電流相位相反，則這一支路就是漏電支路；如果三個(gè)支路相位都相同，則為系統(tǒng)總線漏電?？朔怂惴ㄒ缓退惴ǘ娜毕?。
其缺陷是支路數(shù)不得少于三條。
如上所述，三種原理都有其局限性，因此單一原理的設(shè)備無(wú)法做到100％正確動(dòng)作。本設(shè)備在做人工漏電試驗(yàn)時(shí)，采集參數(shù)，智能地選擇算法，例如支路數(shù)少于三條時(shí)拒絕使用“零序電流相對(duì)大小比相法”原理，總的電容電流剛好接近漏電支路電容電流二倍時(shí)拒絕使用“零序電流突變量法”原理；漏電時(shí)設(shè)備未能正確判斷時(shí)，設(shè)備又及時(shí)智能地轉(zhuǎn)換算法。解決了單一原理不能適用全部使用場(chǎng)合的問(wèn)題，大大提高了設(shè)備動(dòng)作可靠性。
4、分散性漏電檢測(cè)原理分散性漏電就是同時(shí)有多條支路漏電，原有技術(shù)常常是誤跳總開(kāi)關(guān)或不分漏電程度跳所有漏電支路。分散性漏電是低壓漏電保護(hù)的一個(gè)難題。本設(shè)備采用“漏電電流大者優(yōu)先”原理解決了分散性漏電問(wèn)題。發(fā)生漏電時(shí)，系統(tǒng)漏電電阻小于動(dòng)作值時(shí)，如有幾條支路滿足動(dòng)作條件，以“漏電電流大者優(yōu)先”原則，先跳漏電電流大的支路，跳掉了漏電電流支路最大的支路后，如系統(tǒng)漏電電阻仍小于漏電動(dòng)作值，則繼續(xù)跳余下漏電電流最大的支路，直至系統(tǒng)漏電電阻大于漏電電阻起動(dòng)值。以二條回路漏電加以說(shuō)明。設(shè)支路一為L(zhǎng)1，其漏電阻為R1，設(shè)支路二為L(zhǎng)2，其漏電阻為R2。漏電電阻動(dòng)作值為Rs。如總漏電電阻≤Rs，則有下列幾種情況當(dāng)R1≤Rs、R2≤Rs時(shí)，跳L1、L2；當(dāng)R1≤Rs，R2≥Rs，跳L1；當(dāng)Rs≤R1≤R2時(shí)，跳L1?？梢?jiàn)，分散性漏電本設(shè)備絕不誤跳總開(kāi)關(guān)。
5、利用煤礦人工漏電試驗(yàn)利用例行漏電試驗(yàn)，使用歷史數(shù)據(jù)比較法本設(shè)備很好的利用了煤礦井下低壓漏電設(shè)備每天做人工漏電的有利條件。這樣首先可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)自動(dòng)選擇合適的算法；其次，采集現(xiàn)場(chǎng)電容參數(shù)，可以修正系統(tǒng)電容對(duì)零序電壓的影響，提高了設(shè)備漏電電阻的測(cè)量精度。第三為“零序電流突變量法”原理提供比較數(shù)據(jù)；第四，可以進(jìn)行零序電流互感器的極性校驗(yàn)和漏電電阻測(cè)量誤差修正。這里指的漏電電阻誤差是指設(shè)備的測(cè)量誤差以及設(shè)備元器件老化帶來(lái)的誤差。修正原理是仍然利用煤礦井下低壓漏電設(shè)備每天做的漏電試驗(yàn)。經(jīng)核定電阻值漏電時(shí)，設(shè)備測(cè)量值和核定電阻值漏電之間的誤差，設(shè)備自動(dòng)修正。
6、判斷設(shè)備漏電決策是否正確的根據(jù)設(shè)備比較跳閘前后的系統(tǒng)漏電電阻來(lái)判別選線是否正確。當(dāng)漏電電阻不為0時(shí)，跳閘前的漏電電阻為F，跳閘后的漏電電阻為G，H＝F/G，當(dāng)H≥1.5時(shí)，漏電判斷正確，否則不正確。當(dāng)漏電判斷不正確時(shí)，設(shè)備自動(dòng)轉(zhuǎn)換算法。
7、確定回路數(shù)的方法如前所述，支路總數(shù)在決策過(guò)程中起著重要作用。而煤礦用開(kāi)關(guān)跳閘動(dòng)作時(shí)有的沒(méi)有輔助觸點(diǎn)可以提供給本設(shè)備，設(shè)備無(wú)法知道其是否動(dòng)作，也無(wú)法知道投運(yùn)的支路數(shù)。本設(shè)備根據(jù)采樣到各支路的零序電流判斷其處于“投”還是“切”位置。設(shè)定零序電流大于或等于某一定值時(shí)，該條支路“投”狀態(tài)；當(dāng)某一支路零序電流小于該定值時(shí)，則該條支路“切”狀態(tài)。
8算法轉(zhuǎn)換設(shè)備在做人工試驗(yàn)時(shí)，會(huì)自動(dòng)根據(jù)上述介紹的三種算法的缺陷，結(jié)合系統(tǒng)的具體情況，自動(dòng)提示算法。在決策過(guò)程中也會(huì)根據(jù)決策情況進(jìn)行算法轉(zhuǎn)換。
支路數(shù)少于三時(shí)，只用算法二，不進(jìn)行算法轉(zhuǎn)換。
支路數(shù)不少于三時(shí)，采用基本算法決策回路跳閘后，漏電電阻仍在動(dòng)作范圍內(nèi)，H≥1.5時(shí)，繼續(xù)用基本算法決策下一條漏電回路。H＜1.5時(shí)，自動(dòng)轉(zhuǎn)輔助算法決策；算法決策回路跳閘后，漏電電阻仍在動(dòng)作范圍內(nèi)，H≥1.5時(shí)繼續(xù)用輔助算法決策下一條漏電回路，H＜1.5時(shí)自動(dòng)轉(zhuǎn)基本算法決策。如此循環(huán)，但只要漏電時(shí)間達(dá)到跳總開(kāi)關(guān)的時(shí)間，則無(wú)條件跳總開(kāi)關(guān)。
9、工作過(guò)程(1)設(shè)定參數(shù)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)要求設(shè)定裝置參數(shù)，主要設(shè)定的量有線路號(hào)、總線號(hào)、動(dòng)作電阻值、閉鎖電阻值、算法、支線和總線跳閘延時(shí)時(shí)間、支線和總線工作狀態(tài)。
(2)人工漏電試驗(yàn)方法記錄現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)設(shè)備通過(guò)人工漏電試驗(yàn)自動(dòng)檢測(cè)零序電流互感器極性、設(shè)定算法的合適性，記錄己投入支路數(shù)、各支路零序電流值和系統(tǒng)電容參數(shù)，自動(dòng)修正漏電電阻的精度。
(3)監(jiān)測(cè)零序電壓在沒(méi)有發(fā)生漏電時(shí)，不停地監(jiān)測(cè)零序電壓，并根據(jù)電網(wǎng)電壓和記錄的電容參數(shù)，對(duì)零序電壓進(jìn)行電網(wǎng)電壓和系統(tǒng)電容修正，計(jì)算漏電電阻R。漏電電阻降到漏電電阻動(dòng)作值r時(shí)，即R≤r時(shí)，開(kāi)始決策漏電支路，并且系統(tǒng)時(shí)間T開(kāi)始計(jì)時(shí)，啟動(dòng)決策漏電支路程序。
(4)決策漏電回路設(shè)備在決策漏電回路時(shí)，先檢測(cè)投運(yùn)的支路總數(shù)L，根據(jù)檢測(cè)到的支路總數(shù)，進(jìn)行支路總數(shù)是否L＞2的判別，分L＞2和L≯2二種情況。
a)L≯2用算法二決策漏電回路后，判別是支路漏電還是總線漏電。
a1)如果是總線漏電，則進(jìn)入總線漏電操作步驟c)；如果是支路漏電，則判斷漏電支路數(shù)是否N＞1(即判斷是不是分散性漏電)。
a2)如果漏電支路數(shù)N≯1，判斷到的漏電支路就是要跳閘支路，直接進(jìn)入步驟a3)；如果漏電支路數(shù)N＞1，則以“電容電流大者優(yōu)先”原則比較各支路電容電流，電容電流大的支路就是要跳閘支路，執(zhí)行步驟a3)。
a3)發(fā)跳漏電支路開(kāi)關(guān)指令，記錄支路L-1，再進(jìn)行R≤r(R為實(shí)測(cè)漏電電阻、r為漏電動(dòng)作電阻值，下同)的判斷。
如果不R≤r，則本次漏電處理結(jié)束；如果仍R≤r，則進(jìn)行是否L＞0的判斷(即判斷是不是沒(méi)有支路了)。如果L≯0，則進(jìn)入總線漏電操作步驟c)，跳總開(kāi)關(guān)，本次漏電處理結(jié)束；如果L＞0，則返回重復(fù)執(zhí)行步驟a)操作。
b)L＞2用設(shè)定的基本算法決策漏電支路，判別是支路漏電還是總線漏電。基本算法是指經(jīng)設(shè)備自動(dòng)判斷認(rèn)為最適合本系統(tǒng)的算法。
b1)如果是總線漏電，則進(jìn)入總線漏電操作即步驟c)。
如果是支路漏電，判斷漏電支路數(shù)是否N＞1。
b2)如果漏電支路數(shù)N≯1，判斷到的漏電支路就是要跳閘支路，直接進(jìn)入步驟b3)；如果漏電支路數(shù)N＞1，則以“電容電流大者優(yōu)先”原則比較各支路電容電流，電容電流大的支路就是要跳閘支路，執(zhí)行b3)。
b3)發(fā)跳漏電支路開(kāi)關(guān)指令，記錄支路L-1，再進(jìn)行是否R≤r的判斷，如果不R≤r，則本次漏電處理結(jié)束；如果仍R≤r，則進(jìn)行是否L＞2的判斷。
如果L≯2，則轉(zhuǎn)入操作步驟a)；如果L＞2，則進(jìn)行是否H≥1.5判斷(H＝跳閘后漏電電阻/跳閘前漏電電阻，H值判斷設(shè)備動(dòng)作正確與否的標(biāo)準(zhǔn))；如果H≥1.5，則設(shè)備認(rèn)為系統(tǒng)是分散性漏電，且有幾條支路漏電電阻小漏電起動(dòng)電阻r，返回執(zhí)行步驟b)。
如果H≯1.5，則設(shè)備認(rèn)為該次判斷錯(cuò)誤，迅速轉(zhuǎn)輔助算法重新判斷，過(guò)程和上述一樣，只是用的算法不同。輔助算法是設(shè)備認(rèn)為適合本系統(tǒng)的備用算法。
c)總線漏電操作當(dāng)系統(tǒng)確定系統(tǒng)有漏電，計(jì)時(shí)器T開(kāi)始計(jì)時(shí)。如果是總線漏電，則進(jìn)行是否T≥t的判斷，t是設(shè)置的總線跳閘延時(shí)時(shí)間。當(dāng)設(shè)備認(rèn)定是總線漏電，又滿足T≥t，則發(fā)跳總開(kāi)關(guān)指令。
(5)執(zhí)行根據(jù)跳閘指令，驅(qū)動(dòng)跳閘。
權(quán)利要求
1.一種中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)低壓漏電保護(hù)設(shè)備，其特征是由零序電流檢測(cè)單元(1)、零序電壓形成單元(2)、信號(hào)轉(zhuǎn)換單元(3)、單片機(jī)電路(4)、顯示單元(5)、出口單元(6)和電源(7)組成；零序電流檢測(cè)單元(1)安裝在各支路開(kāi)關(guān)內(nèi)用于檢測(cè)各支路的零序電流；零序電壓形成單元(2)在系統(tǒng)發(fā)生漏電時(shí)產(chǎn)生零序電壓；信號(hào)轉(zhuǎn)換單元(3)將零序電流和零序電壓的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)；單片機(jī)(4)是設(shè)備的控制中心，它根據(jù)采集到的零序電流和零序電壓，運(yùn)用中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的低壓漏電保護(hù)方法，作出漏電判斷，并驅(qū)動(dòng)出口單元(6)，由出口單元(6)控制支路開(kāi)關(guān)和總線開(kāi)關(guān)，同時(shí)將相應(yīng)的信息通過(guò)顯示單元(5)顯示，電源(7)用于支持設(shè)備的工作。
2.一種適用于權(quán)利要求1所述的中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)低壓漏電保護(hù)方法，其特征是采用集中控制模式和綜合應(yīng)用多種算法。它把各支路開(kāi)關(guān)的零序電流信號(hào)集中到權(quán)利要求1所述的低壓漏電保護(hù)設(shè)備內(nèi)，這個(gè)設(shè)備同時(shí)控制各支路開(kāi)關(guān)和總線開(kāi)關(guān)，設(shè)備決策漏電支路時(shí)，根據(jù)零序電流和零序電壓信號(hào)，綜合應(yīng)用零序電流突變量法、零序電流和零序電壓相位法、零序電流相對(duì)大小比相法三種算法，并根據(jù)它們的優(yōu)缺點(diǎn)，結(jié)合整個(gè)系統(tǒng)的具體情況自動(dòng)選擇一種算法；在決策過(guò)程中根據(jù)決策情況自動(dòng)進(jìn)行算法轉(zhuǎn)換，根據(jù)這些算法的決策結(jié)果發(fā)出跳閘指令。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)低壓漏電保護(hù)的方法，其特征是在所述的漏電支路決策過(guò)程中，通過(guò)比較各支路漏電電容電流，解決了分散性漏電問(wèn)題。系統(tǒng)發(fā)生漏電時(shí)，總的漏電電阻小于動(dòng)作值時(shí)，如有幾條支路漏電，先跳漏電電流大的支路，如系統(tǒng)漏電電阻仍小于漏電動(dòng)作值則繼續(xù)跳余下的漏電電流最大的支路，直至系統(tǒng)漏電電阻大于漏電電阻起動(dòng)值，不誤跳總開(kāi)關(guān)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)低壓漏電保護(hù)的方法，其特征是對(duì)所述的零序電壓進(jìn)行了系統(tǒng)電容變化和系統(tǒng)電壓變化修正。它利用煤礦井下低壓系統(tǒng)每天例行做人工漏電試驗(yàn)的特點(diǎn)，在做試驗(yàn)時(shí)采集系統(tǒng)電容參數(shù)，以修正系統(tǒng)電容變化對(duì)零序電壓的影響；同時(shí)進(jìn)行零序電流互感器極性校驗(yàn)和漏電電阻測(cè)量誤差修正；設(shè)備通過(guò)監(jiān)測(cè)電網(wǎng)電壓，自動(dòng)修正電網(wǎng)電壓變化對(duì)零序電壓的影響。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)低壓漏電保護(hù)的方法，其特征是其所述的漏電保護(hù)決策過(guò)程具體如下(1)漏電監(jiān)視設(shè)備通過(guò)零序電壓監(jiān)視漏電電阻，當(dāng)R≤r時(shí)，R為實(shí)測(cè)漏電電阻、r為漏電動(dòng)作電阻值，設(shè)備認(rèn)定系統(tǒng)發(fā)生漏電，計(jì)數(shù)器T開(kāi)始計(jì)時(shí)，啟動(dòng)決策漏電回路程序；(2)決策漏電回路設(shè)備在決策漏電支路時(shí)，先檢測(cè)投入的支路總數(shù)L，根據(jù)檢測(cè)到的支路總數(shù)，進(jìn)行支路總數(shù)是否L＞2的判別，分L＞2和L≯2二種情況；a)L≯2用零序電流和零序電壓相位法決策漏電支路后，判別是支路漏電還是總線漏電；a1)如果是總線漏電，則進(jìn)入總線漏電操作步驟c)；如果是支路漏電，則判斷漏電支路數(shù)是否N＞1，即判斷是不是分散性漏電；a2)如果漏電支路數(shù)N≯1，判斷到的漏電支路就是跳閘支路，直接進(jìn)入步驟a3)；如果漏電支路數(shù)N＞1，則以“電容電流大者優(yōu)先”的原則比較各支路電容電流Ic，漏電支路中電容電流大的支路就是跳閘支路，執(zhí)行步驟a3)；a3)發(fā)跳漏電支路開(kāi)關(guān)指令，記錄支路數(shù)L-1，再進(jìn)行R≤r的判斷；如果R≤r不成立，則本次漏電處理結(jié)束；如果R≤r成立，則進(jìn)行是否L＞0的判斷，即判斷是不是沒(méi)有支路了；如果L≯0，則進(jìn)入總線漏電操作步驟c)，跳總開(kāi)關(guān)，本次漏電處理結(jié)束；如果L＞0，則返回重復(fù)執(zhí)行步驟a)操作；b)L＞2用設(shè)定的基本算法決策漏電支路，判別是支路漏電還是總線漏電。基本算法是指設(shè)備根據(jù)實(shí)際工作狀況和三個(gè)算法的優(yōu)缺點(diǎn)自動(dòng)判斷認(rèn)為最適合本系統(tǒng)的算法；b1)如果是總線漏電，則進(jìn)入總線漏電操作步驟c)；如果是支路漏電，判斷漏電支路數(shù)是否N＞1；b2)如果漏電支路數(shù)N≯1，判斷到的漏電支路就是要跳閘支路，直接進(jìn)入步驟b3)；如果漏電支路數(shù)N＞1，則以“電容電流大者優(yōu)先”的原則比較各支路電容電流Ic，電容電流Ic大的支路就是要跳閘支路，執(zhí)行b3)；b3)發(fā)跳漏電支路開(kāi)關(guān)指令，記錄支路L-1，再進(jìn)行是否R≤r的判斷，如果R≤r不成立，則本次漏電處理結(jié)束；如果R≤r成立，則進(jìn)行是否L＞2的判斷；如果L≯2，則轉(zhuǎn)入操作步驟a)；如果L＞2，則進(jìn)行是否H≥1.5判斷，H＝跳閘后漏電電阻/跳閘前漏電電阻，用H值來(lái)判斷設(shè)備動(dòng)作正確與否的標(biāo)準(zhǔn)；如果H≥1.5，則設(shè)備認(rèn)為系統(tǒng)是分散性漏電，且有幾條支路漏電電阻≤r，返回執(zhí)行步驟b)；如果H≯1.5，則設(shè)備認(rèn)為該次判斷錯(cuò)誤，迅速轉(zhuǎn)輔助算法重新判斷，過(guò)程和上述一樣，只是用的算法不同。輔助算法是設(shè)備認(rèn)為適合本系統(tǒng)的備用算法；c)總線漏電操作當(dāng)系統(tǒng)確定系統(tǒng)有漏電，計(jì)時(shí)器T開(kāi)始計(jì)時(shí)。如果是總線漏電，則進(jìn)行是否T≥t的判斷，t是設(shè)置的總線跳閘延時(shí)時(shí)間，當(dāng)設(shè)備認(rèn)定是總線漏電，又滿足T≥t，則發(fā)跳總開(kāi)關(guān)指令。
全文摘要
本發(fā)明涉及漏電保護(hù)領(lǐng)域，具體是一種用于煤礦井下，中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)低壓漏電保護(hù)方法及其設(shè)備。它采用集中控制模式，把各支路開(kāi)關(guān)的零序電流集中到一個(gè)設(shè)備內(nèi)，設(shè)備同時(shí)控制各支路開(kāi)關(guān)和總開(kāi)關(guān)。它消除了原有技術(shù)中支路開(kāi)關(guān)和總開(kāi)關(guān)的漏電判據(jù)不統(tǒng)一、反應(yīng)的漏電電阻的零序電壓受系統(tǒng)電壓變化和系統(tǒng)電容變化的影響造成誤動(dòng)因素；它綜合應(yīng)用零序電流突變量法、零序電流零序電壓相位法和零序電流相對(duì)大小比相法三種算法，并根據(jù)它們的優(yōu)缺點(diǎn)，結(jié)合系統(tǒng)的具體情況自動(dòng)選擇一種算法，在決策過(guò)程中根據(jù)決策情況自動(dòng)進(jìn)行算法轉(zhuǎn)換。在發(fā)生多條支路漏電時(shí)，通過(guò)分析漏電支路的漏電程度，先跳漏電電流大的支路，從而解決了分散性漏電問(wèn)題。
文檔編號(hào)H02H7/00GK101026295SQ20061016162
公開(kāi)日2007年8月29日 申請(qǐng)日期2006年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月21日
發(fā)明者王小華 申請(qǐng)人:王小華