2018年第12期（总第159期）
经深与节花
ENERGY AND ENERGY CONSERVATION
基于DSP的矿用变压器继电保护装置研究
段利新
（西山煤电集团有限责任公司设备租赁分公司，山西大原030053)
2018年12月
摘要：古交西山发电站电磁型继电保护策置已使用多年，设备老化容易造成安全隐惠。提出了基于DSP的继电保护装置设计，通过分析过流保护原理，采用聚类算法对过流故障判断进行识别，并采用TMS320F2812芯片等对设备进行硬件设计。通过实验表明，采用聚类算法的DSP继电保护装置能有效实现过电流数障的判别，过电流误差比原设备减小0.7%，实现了主变保护。
关键词：矿用变压器；DSP继电保护；聚类算法
中图分类号：TM8
文献标识码：A
文章编号：2095-0802-(2018)12~012503
ResearchonRelayProtectionDeviceofMineTransformerBasedonDSP
DUAN Lixin
(Equipment Rental Branch Company, Xishan Coal Electricity Group Co., Ltd., Taiyuan 030053, Shanxi, China)
Abstract: The electromagnetic relay protection device of Gujiao Xishan Power Station has been used for many years, and the aging of equipment is likely to cause safety hazards. This paper proposed the design of relay protection device based on DSP. By analyzing the principle of overcurrent protection, the clustering algorithm is used to identify the fault of overcurrent fault, and the hardware design of the device is carried out by using TMS320F2812 chip. Experiments showed that the DSP relay protection device using clustering algorithm can effectively realize the overcurrent fault identification. The overcurrent error is reduced by
0.7% compared with the original equipment, and the main transformer protection is realized Key words: mining transfomer; DSP relay protection; clustering algorithm
0引
矿用变压器是煤矿生产运营中不可或缺的设备之一，其稳定性直接影响到煤矿生产的有效运转。传统的电网系统安全监测一般是以人工巡检和排查为主，这类方法往往受人的素质水平影响，不具备普遍适应性。古交西山发电公司电站主变原有维电保护装置年限过长，同型号配件已不再生产，给发电生产带来了一定的安全隐患，可能出现变压器故障：短路电流在故障点负荷，导致变压器元件发生热老化，容易烧毁变压器；线路短路电流导致变压器部件升温并产生额外的电能，破坏了绝缘材料，导致设备老化加速；工作电压载荷低于额定电压，变压器在运行过程中容易导致设备受到影响。随着大规模集成电路的成熟，基于DSP（DigitalSignalProcessing，数字信号处理）的微型计算机系统进入了各类系统当中，其具有体积小、成本低、计算速度快等优点，基于以上问题，本设计提出基于DSP的继电保护系统，其在成本和功能上具有较大优势，目前这一系统已实现功能多样化，实现了系统保护、监测、通信一体化。
1矿用变压器继电保护系统分析
矿用变压器作为井下作业必不可少的设备，稳定可靠的运行十分重要。因此，继电保护设备的设计首先应针对矿用变压器常用保护原理进行分析。一般的收稿日期：2018-10-20
作者简介：段利新，1975年生，男，山西太原人，2015年毕业于太原理工大学机械工程及自动化专业，助理工程师。
矿用变压器继电保护装置被分为主保护和备用保护。过流保护是主保护的重要组成，常用的过流保护由三段式结构组成，网络接线示意图如图1所示。
+x K1.过流保护前端点；K2.过流保护后端点。图1网络接线示意图
三段分别由过电流保护、限时过电流保护和定时过电流保护组成，式(1)为三段式的保护判定式。
[>la
Um>Ua， T>T
(1)
式(1)中，I为变压器三相电流峰值，A；I为过流保护整定值，A；U为变压器最低电压值，kV；U为低压整定值，kV；T为过流保护时限，s；T为保护动作的时长，S。第一段中过电流保护要求响应快，其判据为：
I..=max(1.,/,1)≥/..
(2)
式(2)中，I、I、1分别为三相电流中各相最大值，A。
因此，当三相电流峰值大于过电流保护整定值时，过电流保护启动。过流保护整定值的整定原则：a)第一段动作电流按躲过本线路末段短路时最大短路电流整定；b)第二段躲过下一线路第一段整定电流，依靠动作电流值和动作时间共同保证选择性；c）第三段躲过最大负荷电流，且在外部故障切除后，电动机自动启动时，能可靠返回。由于过流保护的动作电流按最大负
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