矿井供电系统综合选择性漏电保护装置的设计

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矿井下电网一般采用中性点不接地系统(NUS),漏电保护是关系井下安全的重要因素之一。本文在对井下电网漏电稳态和暂态理论分析的基础上,通过对比现有漏电保护方法的优缺点,找出了一种基于暂稳态信息两级融合算法的选择性漏电保护方法。融合选线方法分为三步:第一步是用db5小波分析零序电流暂态波形,分解层数为10,各支路d8波形信息量大,通过信号距离法计算出各支路d8波形的信号差异程度,转化为[0,1]之间的概率事件,不作为独立判据;第二步基于模糊理论融合,选择稳态判据三种选线方法:零序基波幅值法、零序基波相位法、零序无功功率法,构建了各判据的故障测度,区间在[0,1],进行一级融合选线,若选线充分,直接执行漏电保护动作,若选线不充分,进入第三步;第三步运用D-S证据理论法,把母线和各支路构建成选线目标的识别框架,建立暂态和稳态选线判据的基本信度分配函数,实现各信息的融合,进行二级融合选线。通过仿真验证,此选线判据适用于金属性、高阻性、电弧等多种故障类型,同时不受漏电角的影响,另外模拟其中一种判据失效时,仍然可以正确选线。基于暂稳态信息融合选线算法,设计了一种以DSP为控制核心的漏电保护装置样机。详细的介绍了样机的软硬件设计,采用DMT80480T07015WT、7寸迪文DGUS屏,通过DGUS软件进行操作界面的设计。又加入了绝缘电阻值的检测,可实现漏电闭锁功能。最后,在实验室搭建了模拟矿井电网漏电实验平台,通过改变不同的漏电电阻,进行电网绝缘电阻值的检测,把实验值与理论值对比,误差≤3%。设置不同的支路数、不同的漏电支路,进行多次验证样机的可行性。通过仿真数据表明,融合后故障支路的基本信度分配函数比单一判据增加约5%至20%,而其非故障支路的明显降低,验证了此算法的可靠性,另外动作时间控制在0.05s内,可以实现快速保护。
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