矿井供电系统综合选择性漏电保护装置的设计

摘要

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DMT80480T070_15WT、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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1 绪论

1.1 选题背景及研究意义

1.2 国内外的研究现状及发展趋势

1.3 单相接地故障选线的难点

1.4 本文的主要研究内容

2 矿井供电系统漏电故障特性分析及仿真

2.1 引言

2.2 单相接地故障稳态特征分析

2.3 单相接地故障暂态特征分析

2.4 矿井NUS系统漏电仿真分析

2.5 本章小结

3 基于暂稳态信息融合的故障选线方法及仿真

3.1 引言

3.2 暂态量基本信任函数的构建

3.3 稳态量基本信任函数的构建

3.4 基于D-S证据法的暂稳态量综合选线方法

3.5 仿真验证

3.6 本章小结

4 漏电保护装置的软硬件设计

4.1 引言

4.2 漏电保护装置硬件的设计

4.3 系统软件的设计

4.4 可靠性分析

4.5 本章小结

5 实验平台的搭建及验证结果

5.1 矿井模拟电网实验平台

5.2 实验结果

5.3 本章小结

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

致谢

参考文献

附 录 1

附 录 2