试析智能型相敏保护在煤矿中的开发及应用

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1、山东农业大学硕士学位论文智能型相敏保护在煤矿中的开发及应用姓名：郗忠梅申请学位级别：硕士专业：农业机械化工程指导教师：李继业20030610山东农业大学硕士学位论文摘要在煤矿供电中，由于井下设备所处的环境恶劣，设备易受潮、绝缘自然老化、机械损失及过电压击穿、人为的误操作等原因都极易引起供电线路及设备缺相或短路。如不及时切除故障线路及设备，往往造成严重事故。因此，在出现短路及断相事故时应立即切除故障线路或设备，以防事故蔓延。因此，煤矿安全规程要求，在煤矿井下低压供电系统的真空馈电开关中必须装设过电流保护，它是保证井下供电可靠性、连续性和安全性必不可少的保护措施。然而，在我国煤矿井下供电系统

2、中至今仍未脱离传统的鉴幅式继电保护或电子保护，其短路保护是按系统最大运行方式下线路末端三相短路电流整定，过负荷保护按线路的最大负荷整定。尽管这种整定方法能保证在所有可能的正常和故障条件下保护都不会错误地切除被保护线路，但在其他运行方式下保护特性并非最佳，而且在最小运行方式或最不利的短路条件下，保护性能严重变差，甚至失效。若短路保护按最小运行方式下，保护范围末端最小短路电流整定，在大型电动机起动时易造成保护误动作，严重影响着煤矿井下的正常生产。本课题就是针对上述缺陷，研究了以单片机为核心的基于功率因数检测的相敏对称保护、基于负序电流检测的不对称短路保护和具有白适应性能的过负荷保护，分析了过

3、电流的特征及过电流保护的电流值整定，建立了数学模型，分析了其作用原理，设计了硬件和软件电路，并将其应用于矿用隔爆型真空馈电开关中，组成智能化综合保护系统。它与矿用隔爆型真空馈电开关相比，具有很大的优越性：(1)用相敏保护原理来实现井下长线路发生三相短路故障的主保护，解决了大容量鼠笼型异步电动机起动电流与线路末端最小两相电流难以区分的问题，提高了三相短路保护的灵敏度。(2)两相不对称短路和断相故障采用负序保护原理，其动作时限分别为50ms和6s，所以，保护可以速断，提高了过流保护的灵敏度。(3)采样信号通过v，f转换器送到80C51中，采用了半波傅式算法的改进方法一一种新型的微机保护交流采

4、样快速算法，该算法理论上可以完智能型相敏保护在煤矿中的开发及应用全消除任意衰减时间常数的非周期分量对基波分量的影响，提高了运算速度，从而提高动作的快速性，满足了继电保护的要求。(4)过载保护采用反时限动作原理。将相敏保护原理应用到矿用隔爆型真空馈电开关中，因井下电网电压和负荷电流波动较大，谐波分量比较复杂，再考虑到杂散电流、断路器操作、强电场和磁场都会产生较强的干扰信号，为此需设计相应的抗干扰措施，以提高保护系统的可靠性。关键词：单片机、过流、相敏对称保护、不对称保护、过负荷保护1l山东农业大学硕士学位论文AbstractIncoalminepowersupply，thewelldesc

5、endstheenvironmentoftheequipmentsbad，theequipmentsaffectsbydampandcold，insulatesthenatureeasilyaging，themachinelosesandconductselectricitytopresstobrokethrough，artificialmistakeoperationetc．theseeasilycausespower～supplycircuitandequipmentseslackphaseorshortcircuit．Ifsuchbreakdowncircuitandequipme

6、ntscannotbeoutoffintime，thisusuallyresultsserioustrouble．Therefore，whiletheaccidentsofshort—circuitandphase～breakinghappened，thebreakdowncircuitorequipmentsshouldbecutoffimmediately，inordertopreventthetroublespreads．Therefore，thesaferulesincoalminerequesisthat，theswitchesofthelow—pressurepowersup

7、plysystemmustbeequippedwiththeprotectionofover—current．Itisaessentialprotectiontoguaranteethepowersupplyofthewel1dependable，consecutiveandsafe．However，inourcountrythepowersupplysysteminsidethecoalminewellhasnotyetchang