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摘 要：在電流互感器飽和時，電流互感器二次波形畸變，電動機保護器電流判據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軟件證明該算法優于傅里葉采樣算法，降低了電動機保護器誤動或拒動率。
關鍵詞：飽和特性；采樣算法；電動機
DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.15.160
0 引言
工業生產系統中，關鍵崗位的低壓電動機安全可靠運行是企業關心的問題。低壓電動機綜合保護器因體積輕巧，價格低廉，整合多個保護功能等優點而得到廣泛應用。但保護器內部元器件因成本等原因，部分廠家生產的保護器內部電流互感器的性能較差。當電動機定子繞組相間短路故障電流較大時，引發電流互感器飽和，造成電動機綜合保護器拒動或誤動。因此，電流互感器鐵芯飽和是一個不容忽視的特性[1]。本文將研究基于傅里葉算法采樣的電動機綜合保護器在其電流互感器飽和時對電動機保護的影響的問題，并提出算法的改進方法。
1 電動機保護器PSCAD 軟件模型簡介
電動機保護器產品較多，結合多個廠家產品，使用PSCAD 軟件搭建出電動機保護器模型。該模型有2個電流互感器，分別是保護電流互感器和集成在裝置內部的電流互感器。模型見圖1。
2 使用PSCAD軟件對電流互感器性能進行仿真分析
由于PSCAD軟件數模庫中沒有較為理想的的保護用電流互感器模型，因此，本文使用基于Langevin函數的JA模型，JA模型可以自行定義，完美模擬保護用電流互感器性能。
使用已建立的電動機模型，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綜合保護器的影響。
將電流互感器飽和程度分為三種情況，正常、飽和、嚴重飽和。這三種情況仿真情況如下。
種，保護用電流互感器正常測量。相間短路故障電流無法使保護CT和小CT發生飽和時，互感器二次側能正確反映故障電流信息，電動機保護器能夠可靠保護電動機，不會發生誤動和拒動情況。
第二種，保護用電流互感器（保護CT）飽和。相間短路故障電流使保護CT發生飽和，通過模型模擬這一情況，經PSCAD軟件計算可得出在保護CT飽和和小C T飽和情況下，保護CT造成的電流誤差為14.216%，小CT造成的電流誤差為5.134%。由仿真結果可知：保護CT發生飽和時會引起小CT發生飽和，同時保護CT引起的誤差大于比小CT。因此，電動機綜合保護器電流保護準確動作其中一主要因素是保護CT的飽和特性。
第三種，保護用電流互感器（保護CT）嚴重飽和。當電動機相間短路故障電流使保護CT發生嚴重飽和情況，經PSCAD計算可得出因保護CT造成的電流誤差為55.442%。但小CT未發生飽和，原因是保護CT在嚴重飽和時，二次測量值較小，無法引起小CT發生飽和。分析誤差可知：在第三種情況下，保護CT測得值比實際值要小很多。顯然保護CT嚴重飽和時對低壓電動機保護產生的不利影響更為嚴重。
由以上分析可知：保護用電流互感器的飽和性能對電動機保護器電流判據有著總要影響，會造成保護器誤動或拒動。
3 使用三采樣算法提高低壓電動機保護器電流判斷的準確性
在不改變保護器硬件的情況下，通過使用三采樣算法可以提高低壓電動機綜合保護器動作的準確性。分析電動機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間內，互感器測量電流波形近乎跟隨一次側電流波形變化而變化。對于傅里葉算法而言，這個時間過于短暫，無法完成參數計算。但三采樣算法因為只需三個采樣點的時間便完成參數的計算，采樣時間大大縮短，減小了因電流互感器的飽和對保護器中電流保護的影響。
使用Matlab仿真傅里葉算法結果和三采樣算法，條件設定為不考慮非周期分量，采樣為24點算法[3]計算低壓電動機定子繞組故障的電流。結果見表1。
表1說明，電流互感器發生飽和時，三采樣算法不論在計算時間和計算誤差均優于傅里葉采樣算法。雖然三采樣算法不具濾波功能[3]，但三采樣算法所需計算時間非常小，諧波的影響可以不考慮。
4 結論
本文論述了電流互感器飽和特性對電動機保護器電流判據的影響，對比了傅里葉采樣算法結果和三采樣算法結果，說明三采樣算法優于傅里葉算法。因此在電動機保護器電流判據中加入三采樣算法對提高動作的準確性。
參考文獻：
[1]DL/T 866-2004 電流互感器和電壓互感器選擇及計算導則[S].
[2]孫麗玲，許伯強，李志遠.基于MUSIC與SAA的籠型異步電動機轉子斷條故障檢測[J].電工技術學報，2012，27（12）：205-212.
[3]于群，曹娜.電力系統微機繼電保護[M].北京：機械工業出版社，2010.
作者簡介：晁淑娟（1985-），女，本科，助理工程師，研究方向：工業自動化。
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