专利名称：变频调速电动机微机型差动保护方法
变频调速电动机微机型差动保护方法本发明涉及电动机差动保护技术，尤其涉及一种变频调速电动机微机型差动保护方法。由于差动保护具有动作迅速、灵敏度高和装置简单等特点，在大型电动机中得到了广泛的应用。《火力发电厂厂用电设计技术规定》要求，2Mw及以上的电动机应装设差动 保护。对于2Mw以下中性点具有分相引线的电动机，当电流速断保护灵敏性不够时，也应装 设差动保护。传统上差动保护是借助于被保护元件在内部故障时电流幅值、相位的差别而构成 的，即比较始端和末端电流数值大小与相位的原理构成的。传统微机型电机差动保护都是基于相量差动原理的，即利用离散傅里叶算法根据 一个周波采样点计算出电流的实、虚部，再计算出差动电流和制动电流的幅值和相位，通过 比较构成动作判据。然而目前国内微机型差动保护装置是根据行业标准微机保护通用技术 条件设计的。通用技术条件规定的额定频率为50Hz。微机型差动保护装置的数字信号处理 是基于傅里叶变换，傅里叶变换有一个基波频率，只能计算整数次谐波分量，微机保护装置 设置有低通滤波器，傅里叶变换的基波频率跟踪范围是45 55Hz，远小于变频器频率变换 范围，所以常规微机型差动保护不适用于变频回路。为适应频率变化，可以通过下述方法改进，但都难以完全满足需要(1)保持采样率不变，此时每周波采样点数随频率改变而改变。此方案则需要实时 计算采样点的傅里叶系数，且傅里叶系数计算为超越函数运算，计算量较大，所以，这种方 法很难实现。(2)保持每周波采样点数不变，此时需要实时测频来调整采样率。这种方法的优 点是在进行傅里叶计算时，每个采样点的系数是固定的，计算量较小。采样点数N与采样率 S、系统频率F的关系为N = S/F，而微机型差动保护装置一般装有低通滤波器，由采样定理 知S > 2F1,F1为低通滤波器截止频率。但是当变频器运行频率很小时，由S > 2F1知低通 滤波器截止频率很低，频率高于截止频率的都被滤去，采样幅值大大降低，严重影响测量精 度。综合以上原因，传统微机型差动保护动作判据无法用于使用变频器的电机的差动 保护。本发明要解决的技术问题是提供一种计算量小、速度快，适合变频调速电动机使 用的微机型差动保护方法。为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是，一种变频调速电动机微机型 差动保护方法，包括以下步骤
1)对受控电动机流进电流和流出电流分别进行采样；2)直接比较同一时刻流进电流采样值和流出电流采样值的大小；3)计算一个时段内满足故障条件的比较值个数与不满足故障条件的比较值个数 的比例；4)当所述的比例大于设定的数值时，发出保护动作信号。以上所述的变频调速电动机微机型差动保护方法，包括以下步骤根据电流采样 数据实时计算受控电动机的电流频率，根据电流频率实时调整所述时段的长度，所述时段 的长度与受控电动机的电流周期成正比。所述时段为电流周期的整数倍，长度大于5个电 流周期。本发明变频调速电动机微机型差动保护方法比较每个采样点的大小关系不需要 计算电流的有效值，故不需要进行傅立叶计算，因此本方法不仅计算量小，反应速度快，由 于不需要进行傅立叶计算，克服了现有技术的缺点，可以方便地运用于变频调速电动机微 机型差动保护。下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细的说明。
图1是实施本发明变频调速电动机微机型差动保护方法的系统简图。图2是本发明变频调速电动机微机型差动保护方法的流程图。如图1所示，实施本发明变频调速电动机微机型差动保护方法的装置主要由信号 采集单元、信号处理单元、CPU单元、和信号输出单元组成。信号采集单元实时采集电动机 两端的电流信号，经处理后送到CPU，CPU根据送来的信号计算出电流的频率，CPU还负责比 较同一时刻的电流信号1与电流信号2采样值的大小，此外它还要统计计算出被保护设备 几个电流周期内满足故障条件的采样个数以及不满足故障条件的采样个数，计算出两者的 比例，当这一比例达到某种条件时，即可认为设备出现了故障，满足了保护动作条件，CPU立 即对外发出保护动作信号，通过控制单元对电机进行保护。这里采用了新的差动保护动作判据，即定周期实时差动保护。该判据的要点如下(1)如图2所示，比较同一时刻电流信号1与电流信号2每个采样值的大小关系， 这是购成差动保护的基础，由于及时比较每个采样点的大小关系不需要计算电流的有效 值，故不需要进行傅立叶计算，因此本方法计算量小速度快。(2)因为本方法采用的是单个采样值进行比较，如果利用单个比较结果作为动作判据，很容易误动作，为此本方法计算被保护设备几个电流周期内满足故障条件的采样个 数以及不满足故障条件的采样个数，从而计算出两者的比例，当这一比例达到某种条件时， 即可认为设备出现了故障，从而系统输出保护动作信号。(3)为了提高保护的及时性，系统实时计算被保护设备的电流频率，保证保护动作 时间为数个被保护设备的电流周期(例如设定为5个电流周期)，即动作判据不是根据固定 时间内的采样数据进行判断，而是根据数个被保护设备的电流周期时间内的采样数据进行判断，从而最大限度地在满足可靠性的基础上提高系统保护的及时性.
权利要求
一种变频调速电动机微机型差动保护方法，其特征在于，包括以下步骤1)对受控电动机流进电流和流出电流分别进行采样；2)直接比较同一时刻流进电流采样值和流出电流采样值的大小；3)计算一个时段内满足故障条件的比较值个数与不满足故障条件的比较值个数的比例；4)当所述的比例大于设定的数值时，发出保护动作信号。
2.根据权利要求1所述的变频调速电动机微机型差动保护方法，其特征在于，包括以 下步骤根据电流采样数据实时计算受控电动机的电流频率，根据电流频率实时调整所述 时段的长度，所述时段的长度与受控电动机的电流周期成正比。
3.根据权利要求1所述的变频调速电动机微机型差动保护方法，其特征在于，所述时 段为电流周期的整数倍，长度大于5个电流周期。
全文摘要
本发明公开了一种变频调速电动机微机型差动保护方法，包括以下步骤1)对受控电动机流进电流和流出电流分别进行采样；2)直接比较同一时刻流进电流采样值和流出电流采样值的大小；3)计算一个时段内满足故障条件的比较值个数与不满足故障条件的比较值个数的比例；4)当所述的比例大于设定的数值时，发出保护动作信号。本发明只要比较每个采样点的大小关系而不需要计算电流的有效值，故不需要进行傅立叶计算。本方法计算量小、反应速度快，由于不需要进行傅立叶计算，克服了现有技术的缺点，可以适应变频调速电动机的差动保护。
文档编号H02H7/08GK101814718SQ20101014622
公开日2010年8月25日 申请日期2010年4月7日 优先权日2010年4月7日
发明者李瑞常, 罗自永 申请人:深圳市库马克新技术股份有限公司