[发明专利]基于故障瞬时正序电流实部分量的矿井电网漏电辨识方法

权利要求书

1.基于故障瞬时正序电流实部分量的矿井电网漏电辨识方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

步骤一、漏电信号的获取、存储和同步上传：采用干线智能终端(1)对于干线三相电流、电网电压和零序电压参数进行采集并进行干线跳闸保护，采用支线智能终端(2)对于支线三相电流进行采集并进行支线跳闸保护，干线智能终端(1)和支线智能终端(2)均通过以太网通信模块与主控保护模块(3)进行通信，主控保护模块(3)将获取的数据存储在数据存储器(5)中并同步上传至上位机(8)；

所述干线智能终端(1)包括干线控制器(1-8)和与干线控制器(1-8)相接的干线以太网通信模块(1-9)，干线控制器(1-8)的输入端接有干线模数转换器(1-7)，干线模数转换器(1-7)的输入端接有干线三相电流采集处理模块、电网电压采集处理模块和零序电压采集处理模块，干线控制器(1-8)的输出端接有干线跳闸执行模块(1-10)，所述干线三相电流采集处理模块包括干线三相电流传变电路(1-1)和与干线三相电流传变电路(1-1)输出端连接的干线三相电流滤波器(1-2)，所述电网电压采集处理模块包括电网电压传变电路(1-3)和与电网电压传变电路(1-3)输出端连接的电网电压滤波器(1-4)，所述零序电压采集处理模块包括零序电压传变电路(1-5)和与零序电压传变电路(1-5)输出端连接的零序电压滤波器(1-6)；

所述支线智能终端(2)包括支线控制器(2-4)和与支线控制器(2-4)相接的支线以太网通信模块(2-5)，支线控制器(2-4)的输入端接有支线三相电流采集处理模块，支线控制器(2-4)的输出端接有支线跳闸执行模块(2-6)，所述支线三相电流采集处理模块包括依次连接的支线三相电流传变电路(2-1)、支线三相电流滤波器(2-2)和支线模数转换器(2-3)；

所述支线智能终端(2)的数量为多个；

步骤二、漏电信号的接收和分析处理：干线模数转换器(1-7)在干线控制器(1-8)的控制下，对经过滤波后的干线三相电流、电网电压和零序电压信号进行周期采样，并对每一采样周期内所采集的信号进行模数转换后输出给干线控制器(1-8)，干线控制器(1-8)对其接收到的干线三相电流、电网电压和零序电压信号进行分析处理后通过干线以太网通信模块(1-9)传输至主控保护模块(3)；支线模数转换器(2-3)在支线控制器(2-4)的控制下，对经过滤波后的支线三相电流信号进行周期采样，并对每一采样周期内所采集的信号进行模数转换后输出给支线控制器(2-4)，支线控制器(2-4)对其接收到的支线三相电流进行分析处理后通过支线以太网通信模块(2-5)传输至主控保护模块(3)；

步骤三、电网漏电与否的判断，过程如下：

步骤301、根据公式计算漏电电阻R_g，其中，ω为角频率，C_Σ为电网总的对地电容，L为零序电抗器补偿电感，U_L为主控保护模块(3)对接收到的电网电压分析处理得到的电网电压有效值，U₀为主控保护模块(3)对接收到的零序电压分析处理得到的零序电压有效值；

步骤302、判断电网是否漏电：首先，重复步骤301，计算出连续一个周期内的多个漏电电阻值R_g，然后，主控保护模块(3)将一个周期内的多个漏电电阻值R_g与设定的漏电动作电阻值R_dz进行比较，当连续一个周期内的多个漏电电阻值R_g均小于漏电动作电阻值R_dz时，判断为电网漏电发生，执行步骤四；否则，判断为未发生电网漏电，返回步骤二；

步骤四、电网干线漏电与否的判断，具体过程如下：

步骤401、根据i_k0＝i_ka+i_kb+i_kc，计算干线和支线的瞬时零序电流，其中，k＝0,1，2，……，M，M为支线个数，M≥2且M为正整数，当k＝0时，i₀₀＝i_0a+i_0b+i_0c为干线瞬时零序电流，i_0a、i_0b和i_0c分别为干线智能终端(1)采集处理的干线中各相电流值；当k为1～M时，i_k0为各支线的零序电流，i_ka、i_kb和i_kc分别为各支线的支线智能终端(2)采集处理的各支线中各相电流值；

步骤402、计算干线和支线的零序电流相量主控保护模块(3)采用最小二乘矩阵束算法计算干线和支线工频下零序电流的有效值I_k0和相位α_k0，得到干线和支线的零序电流相量

步骤403、根据公式计算零序电流的相量和的模值∑I_k0；

步骤404、判断电网干线是否漏电：主控保护模块(3)通过步骤403中∑I_k0的值，判断是电网干线漏电还是电网支线漏电，当∑I_k0≠0时，判断为电网干线发生漏电，执行步骤五；当∑I_k0＝0时，判断为电网支线发生漏电，执行步骤六；

步骤五、电网干线漏电保护及电网干线漏电结果输出：主控保护模块(3)通过干线以太网通信模块(1-9)传输跳闸命令给干线控制器(1-8)，干线控制器(1-8)控制干线跳闸执行模块(1-10)跳闸动作，切除电网干线漏电故障；同时，主控保护模块(3)通过液晶触摸屏(6)显示输出电网干线漏电结果的同时向上位机(8)传输电网干线漏电结果；

步骤六、电网漏电支线的辨识、结果输出及电网支线漏电保护：主控保护模块(3)获取支线智能终端(2)传输的数据，对步骤401中M个支线中支线三相漏电故障电流分别进行处理，各支线中的支线三相漏电故障电流的处理方法均相同；对任一支线中的支线三相漏电故障电流进行处理时，具体过程如下：

步骤601、计算支线三相附加状态电流和附加状态电流变量：首先，主控保护模块(3)根据公式计算支线三相附加状态电流Δi_ka(n)、Δi_kb(n)和Δi_kc(n)，其中，i_ka(n)、i_kb(n)和i_kc(n)为支线控制器(2-4)采样的第k条支线漏电后一个周期T上各采样时刻的三相电流，i_ka(n-N)、i_kb(n-N)和i_kc(n-N)为支线控制器(2-4)采样的第k条支线漏电故障前一个周期T上各采样时刻的三相电流，m＝1,2，……，N，N为一个周期T上的采样点数且N为正整数；然后，由支线三相附加状态电流Δi_ka(n)、Δi_kb(n)和Δi_kc(n)组成附加状态电流变量ΔI_k，ΔI_k＝[Δi_ka(n),Δi_kb(n),Δi_kc(n)]^T；

步骤602、计算漏电故障瞬时正序电流的实部根据公式得到漏电故障瞬时正序电流再取得瞬时正序电流的实部其中，s₁₂₀和s₂₄₀为移相因子，s₁₂₀＝e^j120°＝cos120°+jsin120°，s₂₄₀＝e^j240°＝cos240°+jsin240°；

步骤603、获取漏电故障瞬时正序电流的实部的幅值主控保护模块(3)采用最小二乘矩阵束算法对步骤602中漏电故障瞬时正序电流的实部进行工频分量幅值的提取；

步骤604、M次重复步骤601，直至完成各个支线上漏电故障瞬时正序电流的实部的工频分量幅值提取的计算过程；

步骤605、电网漏电支线的辨识：主控保护模块(3)通过比较步骤604中各个支线上漏电故障瞬时正序电流的实部的工频分量幅值大小，选择出幅值最大的支线，则此支线为漏电故障支线；

步骤606、电网漏电支线结果同步输出：主控保护模块(3)根据步骤605中得到的结果向上位机(8)传输电网支线漏电结果并通过液晶触摸屏(6)同步输出；

步骤607、电网漏电支线漏电保护：主控保护模块(3)控制漏电故障瞬时正序电流的实部的工频分量幅值最大的支线中的支线智能终端(2)动作，并通过该支线智能终端(2)中的支线以太网通信模块(2-5)远程命令支线控制器(2-4)控制支线跳闸执行模块(2-6)跳闸动作，切除电网支线漏电故障。