目录:
2.标准反时限SIT
4、超反时限UIT
1)解释反时限过流保护定时电路的原理 2)反时限过流保护定时电路的工作过程
1)直接数据存储法 2)曲线拟合法
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原则上,反时限过电流保护接近许多负载的故障特性,因此优越的保护特性。反时限电流保护广泛应用于国外,特别是在英国和美国。事实上,许多工业用户,许多工业用户,对于不同的用户(负载),所需的反时限特性是不同的。控制器中的反时限制器中的反时限保护的第一段,如下图所示。
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目前,国内外常用的反时限保护通用数学模型基本形式如下:
动作时间t是输入电流I的函数
式中,I——故障电流(值越大,时间越短);
Ip——保护启动电流(设定值);
r——常数,值通常在0-2之间(也大于2);
k——常数,最多大纲是时间。
微机综保电流设定值2A,实际瞬时电流值达到6A,对应I/Ib=6A/2A=3.标准反时限时间6.3S。
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按照IEC标准:当r<1时,称为一般反时限特性。
其中,上式称为反时限标准特征。tp反时限过流保护时间常数的整定值。
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当r=1称为大反时限(甚至反时限)特征
其中,上式称为非常反时限特征。
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当1时,称为超反时限特性
其中,上式称为超反时限特性。
一般是目前国际上广泛应用的三种反时限特性。
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当r>2时,称为极端反时限特性
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对于不同的r值,代表不同的应用场合,与不同的被保护设备特性相对应。
例如:
r=1,常用于被保护线路首末端短路故障电流变化较大的场合。
r=2,常用于反映过热状况的保护。(电动机、发电机转子、变压器、电缆、架空线等)(因为发热与电流的平方成正比)
这两种是国内最常用的两种反时限特性曲线。
r>2,虽然较少,但有时也被采用。
如熔丝便是一个具有极端反时限特性的保护(r=3.5)。对于保护汞整流器的保护其反时限特性要用到r=8。
考虑到实际上被保护设备的故障电流随时都有可能变化,直接应用上述的反时限公式可能得不到正确的结果,可采用如下的电流的积分形式:
IEEE推荐五条反时限特性曲线作为动作特性曲线,除了上述三条外,还有两条:
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忽略了被保护对象故障前的发热。
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1)反时限过流保护定时电路的原理讲解
当用一恒流电流I对一电容C充电时,电容充电电压可用下式表示:
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当电容的大小和充电的目标电压Vco给定时,C*Vco为一常数,则Δt与I成反比。
电容恒流充电时电流大小与充电到目标电压所需时间的关系
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反时限过流保护电原理图
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微机反时限过电流保护的算法实现,对于基本的反时限数学模型:
当r=1时,微处理器实现相当容易。(只用1个除法运算、1个减法、1个除法)
当r=2时,微处理器实现也容易。(只用1个除法运算、1个乘法运算、1个减法、1个除法)
当r为任意实数时,比如标准反时限对应的r=0.02时,如何实现?
进一步,有些情况下,要允许用户根据实际情况配置反时限特性时(即r、k可调),应该如何实现?
国内外研究人员做了大量的工作,提出了很多种方法,综合这些方法,处理反时限特性曲线的算法可以归纳为两类:
1)直接数据存储法
指预先在微机存储器中存储一张反映时间—电流特性曲线的数据表,然后根据计算出的电流值来查表获得对应的时间。
曲线的斜率如果比较小,存储器内相邻数据间的间隔可以取得比较大;相反,如果斜率比较大,间隔就必须取得较小。间隔的大小和所采用的内差法应该根据不同的拟合对象来决定。
如果要时限对多条曲线的拟合,就需要存储大量的反映不同特性的数据。
特点:
获取动作时间简单且精度高,尤其适合于固有特性曲线和整定值比较少(这样存储的数据量就少)的装置。不适于处理多条曲线,或者为用户提供任意特性曲线的场合。
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2)曲线拟合法
通过一个选配公式来近似拟合特性曲线,典型的是根据最小二乘法原理,利用二次多项式分段拟合特性曲线。
特点:拟合精度与分段多少、每一段的点数、怎么分段,还和选择的观测点的位置有关。
因此,要获得比较满意的精度,需要做的工作不少。特别是它需要事先知道需拟合的曲线,即知道r值合k值,实现任意r、k对应的曲线有一定的困难。
分段泰勒展开法(属于曲线拟合),实现反时限特性,最主要的工作就是实现对下式的计算。
实现对于任意r值时对上式的计算。
我们知道,对电气信号的采样分为交流采样和直流采样,交流采样优于直流采样。目前,微机保护装置一般采样交流采样来采样电流信号,得到的是一组等间隔时间的电流信号。
微机中实现开平方运算虽然有C函数库,但是代码长,速度慢,为了避免求取电流有效值时候的开平方运算,两边都取平方:
把上述幂指函数进行改写:
对于任意的正实数R,可以写成R=M+N,M为正实数,N为正小数,
因此:
这个误差在工程使用上也是偏大的。
从上式也可以看出,如果把a限制在一个小的范围,就可以进一步减小相对误差,提高计算精度。
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