基于FPGA的矿井电网电流保护系统研究.pdf

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1、第38卷第22期电力系统保护与控制V_o1．38No．222010年11月16曰PowerSystemProtectionandControlNov．16，2010基于FPGA的矿井电网电流保护系统研究张晓明，公茂法，郗忠梅，庄伟3刘小聪，柴龙庆，杨焱麟(I．山东科技大学信息与电气工程学院，山东青岛26651O；2．山东农业大学机械与电子工程学院，山东泰安271018；3．同济大学电子与信息工程学院，上海201804)摘要：针对煤矿井下低压电网常见电流故障的保护问题，采用对称分量法建立对称性短路故障和非对称性短路故障的数学模型。依据该模型，在分析各种电流故障电气特征基础上，分别提出了用于识别异

2、步电机启动电流与三相短路电流的相敏保护方案、用于非对称性故障识别的负序保护方案和用于过载故障识别的过载保护方案，进行了基于FPGA的矿井电网电流保护系统软硬件设计。通过MultiSim10和QuartusII软件仿真验证了保护系统的合理性与可靠性。关键词：FPGA；电流保护；相敏保护；负序保护；鉴相器；矿井电网StudyoncurrentprotectionsystemofminingpowernetworkbasedonFPGAZHANGXiao．ming，GONGMao—fa，XIZhong．mei，ZHUANGWei，LIUXiao．cong，CHAILong—qing，YANGYan。

3、lin(1．CollegeofInformationandElectricalEngineering，ShandongUniversityofScienceandTechnology，Qingdao266510，China；2．CollegeofMachineryandElectronEngineering，ShandongAgriculturalUniversity,Taian271018，China；3．SchoolofElectronicsandInformationEngineering，TongjiUniversity，Shanghai201804，China)Abstract：In

4、ordertosolvetheproblemofcurrentprotectioninlow—voltageminingpowernetwork，thispaperestablishesthemathematicalmodelofthesymmetricalandunsymmetricalfaultsusingsymmetricalcomponentmethod．Basedontheanalysisofdifferentcurrentfault’Sfeatures，thispaperproposesrespectivelytheschemeofphase-sensitiveprotection

5、whichisusedtodiscriminatethestartingcurrentofinductionmotorsandthethree-phaseshort-circuitcurrentandtheschemeofnegativesequenceprotectionandoverloadcurentfaultprotection．Inaddition，thispaperdesignsthehardwareandsoftwareofthecurrentprotectionsystemofminingpowernetworkbasedonFPGA．Therationalityandreli

6、abilityoftheprotectionsystemareverifiedbyMultisim10andQuartusIIsimulation．Keywords：FPGA；curentprotection；phase—sensitiveprotection；negativesequenceprotection；phasediscriminator；miningpowersystem中图分类号：TM774文献标识码：A文章编号：1674·3415(2010)22—0200—06在矿井电网电流保护方法的研究方面，文献[2]0引言提出的一种基于功率因数检测的矿井低压电网相敏在煤矿井下低压供电系统

7、中，最薄弱的环节是保护方法、文献[3—41提出的基于功率因数检测的相电缆和电动机【lJ。电缆由于机械破坏可能发生两相敏对称短路保护和基于负序电流检测的不对称故障保护以及自适应过负荷保护方法具有较宽的保护范或三相短路及断相；电动机可能会由于输出功率超围和较高的灵敏度，文献【5】提出的一种基于电流采出额定值而使绕组绝缘性能下降直至损坏，这些都样值的相敏过电流保护方法，能够根据故障电流的是电网的过电流故