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摘 要：在電流互感器飽和時(shí)，電流互感器二次波形畸變，電動機(jī)保護(hù)器電流判據(jù)里的傅里葉采樣算法無法正確反映一次電流波形，本文使用PSCAD軟件，分析了電流互感器的飽和特性對保護(hù)器的影響，提出了電流采樣算法追加三采樣算法的措施，通過Matlab軟件證明該算法優(yōu)于傅里葉采樣算法，降低了電動機(jī)保護(hù)器誤動或拒動率。

　　關(guān)鍵詞：飽和特性；采樣算法；電動機(jī)
　　DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.15.160
　　0 引言
　　工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)中，關(guān)鍵崗位的低壓電動機(jī)安全可靠運(yùn)行是企業(yè)關(guān)心的問題。低壓電動機(jī)綜合保護(hù)器因體積輕巧，價(jià)格低廉，整合多個(gè)保護(hù)功能等優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛應(yīng)用。但保護(hù)器內(nèi)部元器件因成本等原因，部分廠家生產(chǎn)的保護(hù)器內(nèi)部電流互感器的性能較差。當(dāng)電動機(jī)定子繞組相間短路故障電流較大時(shí)，引發(fā)電流互感器飽和，造成電動機(jī)綜合保護(hù)器拒動或誤動。因此，電流互感器鐵芯飽和是一個(gè)不容忽視的特性[1]。本文將研究基于傅里葉算法采樣的電動機(jī)綜合保護(hù)器在其電流互感器飽和時(shí)對電動機(jī)保護(hù)的影響的問題，并提出算法的改進(jìn)方法。
　　1 電動機(jī)保護(hù)器PSCAD 軟件模型簡介
　　電動機(jī)保護(hù)器產(chǎn)品較多，結(jié)合多個(gè)廠家產(chǎn)品，使用PSCAD 軟件搭建出電動機(jī)保護(hù)器模型。該模型有2個(gè)電流互感器，分別是保護(hù)電流互感器和集成在裝置內(nèi)部的電流互感器。模型見圖1。
　　2 使用PSCAD軟件對電流互感器性能進(jìn)行仿真分析
　　由于PSCAD軟件數(shù)模庫中沒有較為理想的的保護(hù)用電流互感器模型，因此，本文使用基于Langevin函數(shù)的JA模型，JA模型可以自行定義，完美模擬保護(hù)用電流互感器性能。
　　使用已建立的電動機(jī)模型，模擬定子繞組相間短路大小不同的電流故障，對比這兩個(gè)電流互感器采集出的單相電流波形，來說明電流互感器的飽和特性對低壓電動機(jī)綜合保護(hù)器的影響。
　　將電流互感器飽和程度分為三種情況，正常、飽和、嚴(yán)重飽和。這三種情況仿真情況如下。
　　種，保護(hù)用電流互感器正常測量。相間短路故障電流無法使保護(hù)CT和小CT發(fā)生飽和時(shí)，互感器二次側(cè)能正確反映故障電流信息，電動機(jī)保護(hù)器能夠可靠保護(hù)電動機(jī)，不會發(fā)生誤動和拒動情況。
　　第二種，保護(hù)用電流互感器（保護(hù)CT）飽和。相間短路故障電流使保護(hù)CT發(fā)生飽和，通過模型模擬這一情況，經(jīng)PSCAD軟件計(jì)算可得出在保護(hù)CT飽和和小C T飽和情況下，保護(hù)CT造成的電流誤差為14.216%，小CT造成的電流誤差為5.134%。由仿真結(jié)果可知：保護(hù)CT發(fā)生飽和時(shí)會引起小CT發(fā)生飽和，同時(shí)保護(hù)CT引起的誤差大于比小CT。因此，電動機(jī)綜合保護(hù)器電流保護(hù)準(zhǔn)確動作其中一主要因素是保護(hù)CT的飽和特性。
　　第三種，保護(hù)用電流互感器（保護(hù)CT）嚴(yán)重飽和。當(dāng)電動機(jī)相間短路故障電流使保護(hù)CT發(fā)生嚴(yán)重飽和情況，經(jīng)PSCAD計(jì)算可得出因保護(hù)CT造成的電流誤差為55.442%。但小CT未發(fā)生飽和，原因是保護(hù)CT在嚴(yán)重飽和時(shí)，二次測量值較小，無法引起小CT發(fā)生飽和。分析誤差可知：在第三種情況下，保護(hù)CT測得值比實(shí)際值要小很多。顯然保護(hù)CT嚴(yán)重飽和時(shí)對低壓電動機(jī)保護(hù)產(chǎn)生的不利影響更為嚴(yán)重。
　　由以上分析可知：保護(hù)用電流互感器的飽和性能對電動機(jī)保護(hù)器電流判據(jù)有著總要影響，會造成保護(hù)器誤動或拒動。
　　3 使用三采樣算法提高低壓電動機(jī)保護(hù)器電流判斷的準(zhǔn)確性
　　在不改變保護(hù)器硬件的情況下，通過使用三采樣算法可以提高低壓電動機(jī)綜合保護(hù)器動作的準(zhǔn)確性。分析電動機(jī)定子繞組相間短路故障電流波形可得出：故障電流每周期開始的短暫時(shí)間內(nèi)，互感器測量電流波形近乎跟隨一次側(cè)電流波形變化而變化。對于傅里葉算法而言，這個(gè)時(shí)間過于短暫，無法完成參數(shù)計(jì)算。但三采樣算法因?yàn)橹恍枞齻€(gè)采樣點(diǎn)的時(shí)間便完成參數(shù)的計(jì)算，采樣時(shí)間大大縮短，減小了因電流互感器的飽和對保護(hù)器中電流保護(hù)的影響。
　　使用Matlab仿真傅里葉算法結(jié)果和三采樣算法，條件設(shè)定為不考慮非周期分量，采樣為24點(diǎn)算法[3]計(jì)算低壓電動機(jī)定子繞組故障的電流。結(jié)果見表1。
　　表1說明，電流互感器發(fā)生飽和時(shí)，三采樣算法不論在計(jì)算時(shí)間和計(jì)算誤差均優(yōu)于傅里葉采樣算法。雖然三采樣算法不具濾波功能[3]，但三采樣算法所需計(jì)算時(shí)間非常小，諧波的影響可以不考慮。
　　4 結(jié)論
　　本文論述了電流互感器飽和特性對電動機(jī)保護(hù)器電流判據(jù)的影響，對比了傅里葉采樣算法結(jié)果和三采樣算法結(jié)果，說明三采樣算法優(yōu)于傅里葉算法。因此在電動機(jī)保護(hù)器電流判據(jù)中加入三采樣算法對提高動作的準(zhǔn)確性。
　　

參考文獻(xiàn)：
　　[1]DL/T 866-2004 電流互感器和電壓互感器選擇及計(jì)算導(dǎo)則[S].
　　[2]孫麗玲，許伯強(qiáng)，李志遠(yuǎn).基于MUSIC與SAA的籠型異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子斷條故障檢測[J].電工技術(shù)學(xué)報(bào)，2012，27（12）：205-212.
　　[3]于群，曹娜.電力系統(tǒng)微機(jī)繼電保護(hù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.
　　作者簡介：晁淑娟（1985-），女，本科，助理工程師，研究方向：工業(yè)自動化。