不对称过流保护论文

不对称过流保护论文（精选3篇）

不对称过流保护论文 第1篇

在煤矿井下低压供电系统中, 由于环境恶劣、设备易受潮、负荷变化大以及绝缘自然老化等原因, 常发生过电流故障[1]。过电流故障包括三相短路、两相短路、单相接地短路、两相接地短路、断相、过载等。上述故障的保护中, 三相短路保护和过载保护属于对称过流保护, 采用鉴幅值或者相敏保护原理;接地保护属于漏电保护范畴, 先于短路保护动作;两相短路保护和断相保护属于不对称过流保护, 采用与对称过流保护不同的原理。这是由于随着供电电缆距离的加长, 当供电电缆的末端发生两相短路时, 其短路电流有可能小于所带负荷启动时的电流。因此, 为了躲过电动机启动电流, 矿用移动变电站馈电开关短路保护电流的整定值需要大于电动机启动电流。然而, 整定值的增大, 有可能不能完全有效地保护电缆两相短路故障。

井下低压电网正常运行时, 近似于三相对称, 只有正序分量, 没有负序、零序分量;当其发生各种不对称短路或断相时, 电网中除产生正序分量外还有负序分量[2]。根据这一特点, 不对称过流故障可采用负序保护原理, 通过可反应故障时出现负序分量的负序保护电路实现不对称过流故障保护。采用该保护后, 不但可以使短路保护的整定值选得比较小, 而且提高了短路保护装置的灵敏度。本文根据负序保护的基本原理, 设计了负序保护电路, 有效实现了矿井低压电网的不对称过流保护, 保证了在供电电缆比较长的情况下, 保护动作的可靠性和灵敏性。

1 矿井电网的正序、负序及零序分量

在三相电源中, 各相电压或电流经过同一值 (最大值或最小值) 的先后顺序称为三相电源的相序。若各相电压或电流的顺序为A到B到C再到A, 则这样的相序为正序, 反之, 若各相电压或电流经过同一值的先后顺序为A到C到B再到A, 则这种相序称为负序。

以电流为例, 在正相序情况下, 正常运行的三相电流的相量形式为

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在逆相序 (负序) 的情况下, 正常运行的三相电流的相量形式为

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式中:undefined;undefined。

在矿井低压供电系统中, 当电压或电流出现不对称时, 可以将不对称量分解为对称的正序、负序和零序分量。由以上可知, 无论是正序、负序、零序分量, 都是根据A、B、C三相的相位顺序来确定的。其中, 零序就是大小相等、方向相同的一组相量, 其为接地故障的特征量;负序为不对称故障的特征量。此外, 不同的负荷状况或故障, 会产生不同的相序:

(1) 三相负荷大小相等, 相位都相差120°时, 供电系统中都是正序分量;

(2) 单相接地故障时, 供电系统有正序、负序和零序分量;

(3) 两相短路或断相故障时, 供电系统有正序和负序分量。

2 负序保护原理

利用线性迭加原理, 任何一组三相不对称的电流或电压都可以分解为正序分量、负序分量和零序分量的矢量和。因此, 根据对称分量法, 三相电流undefined、undefined、undefined可表示为

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式中:undefined、undefined、undefined分别为正序、负序和零序电流。

由式 (3) 得:

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对式 (4) 分解得:

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从式 (5) 可看出, 在正常情况下, 三相电流对称。在正序情况下, 将式 (1) 代入式 (5) 得:

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在负序情况下, 将式 (2) 代入式 (5) 得:

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负序保护原理就是利用发生故障时反映负序分量的电流或电压作为故障判断的依据, 且在正常情况下, 检测不到负序信号, 从而实现两相短路和断相故障保护的目的:即当没有出现不对称故障时, 没有负序电流, 只有正序电流, 负序检测电路输出为0;当发生不对称故障时, 由于负序电流的存在, 检测电路有与电网电流相对应的输出电压。

为了能通过负序电流来实现不对称过流保护, 需要对采集到的电流进行适当的变换, 变换后的电流大小仅与负序电流有关。由对称分量法可知:

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当发生两相短路故障或者断相故障后, 零序电流undefined为0, 且e-60°+e120°=0, 则:

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从式 (8) 可看出, 移相后的A相与C相叠加的电流幅值是实际负序电流幅值的undefined倍, 与正序电流无关。移相后的正、负序电流相量图如图1所示。

3 断相故障负序分量

假设供电电网正常运行时, 供电线路C相断线, 如图2所示。

图2中, A、B、C三相电流分别为

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将式 (9) 代入式 (5) 可得:

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从式 (10) 可看出, 矿井供电电网发生断相故障时会出现幅值相等、大小相反的正序分量和负序分量, 零序分量为零。同理, 当矿井供电电网发生两相短路故障时也会产生同样的负序分量。

4 负序电流

为了弄清楚故障时负序电流的大小, 需要对故障时的工作情况做进一步分析。当供电电网发生断相故障后, 星形接法的电动机三相绕组中有两相绕组串联后接于电网的线电压上, 这时电动机的输出功率为

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式中:Pc、Ic、cos φc、ηc分别为断相后的电动机输出功率、电流、功率因数、效率。

三相正常运行时, 电动机的输出功率为

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式中:Pe、Ie、cos φe、ηe分别为正常运行的电动机输出功率、电流功率因数、效率。

假定断相后电动机的输出功率、功率因数、效率不变, 即Pc=Pe、cos φc=cos φe、ηc=ηe, 则式 (11) 和式 (12) 相除可得:

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然而, 供电电网发生断相故障后, 由于负序电流的存在, 电动机断相运行后铜耗增加, 效率降低, 且负序转矩为制动转矩, 使电动机的出力减小[2]。假定发生断相故障后, cos φc=0.9cos φe、ηc=0.87ηe, 分以下2种情况讨论:

(1) 当电动机的输出功率不变时, 式 (11) 和式 (12) 相除可得Ic=2.2Ie;

(2) 当电动机的输出功率为正常运行的50%, 同理可得Ic=1.1Ie。

因此, 为了扩大保护范围, 取负荷率为50%时的工作电流值作为保护值, 即供电线路中任一相电流为零, 另外两相电流超过额定电流的1.1倍时, 则认为是断相。

当发生两相不对称短路故障时, 供电线路中的电流幅值比断相时大[3], 为了保证灵敏度, 取Ic=2.5Ie, 即负序电流I2=1.44Ie作为两相不对称短路故障的保护依据。

由于发生两相短路和断相故障时供电线路中电流的大小不同, 因此, 可通过检测负序电流的大小来判断不对称故障状态是两相短路故障还是断相故障。

5 负序保护的实现

根据上述原理, 笔者设计了一种负序电流保护电路, 如图3所示:分别在A、C相上装有电流互感器, 将数值较大的一次电流转换为数值较小的二次电流;R1和R2为电流信号取样电阻, 用于将电流信号转换为电压信号;R3和C1构成移相电路, 调节R3将A相电流后移60°与C相电流叠加后, 经半波整流、滤波、分压后输出。

通过三相整流器产生的不同电流输入到电流互感器的A、C相, 该负序保护电路都能够准确地检测出负序信号, 且负序电流信号的大小不会因发生短路故障的相不同而改变。当供电系统正常运行时, 没有负序电流, 输出电压几乎为零。

6 结语

本文介绍的负序电流保护电路具有整定值小、保护范围宽、灵敏度高等优点。该电路已用于井下移动变电站低压开关综合保护系统中, 运行结果表明该电路检测准确、动作可靠, 具有较高的实用价值。

参考文献

[1]中华人民共和国能源部.煤矿安全规程[M].北京:煤炭工业出版社, 1992.

[2]周鹗.电动机学[M].北京:中国电力出版社, 1995.

[3]王崇林, 邹有明.供电技术[M].北京:煤炭工业出版社, 1997.

[4]柳春生, 康润生.煤矿井下低压电网的过流保护研究[J].中国煤田地质, 2001 (4) .

不对称过流保护论文 第2篇

关键词：信息不对称；中小证券投资者；信息披露

中图分类号：F830.91 文献标志码：A 文章编号：1000-8772（2013）15-0099-01

当今社会，我们在日常生活中所接触到的和运用的金融理论以及金融知识，无不是以有效市场假说作为基础的，而这个理论的前提是市场信息的对称。然而，中国现实的金融市场中，尤其是证券投资市场，信息是极其不对称的。这种信息的严重不对称，对中小投资者造成了巨大的危害。

一、我国证券投资市场现状

（一）.信息不对称现状

证卷市场存在着巨大的风险，而正是风险的魅力，吸引着大批投资者们进入证券投资市场。在巨大的风险之下，投资者想要做出理性而正确的选择，就必须获得正确、有效并且及时的信息。蒋顺才等人从市场监管层面，将我国证券投资市场信息不对称的表现概括为以下四个方面：信息来源的不对称、信息时间的不对称、信息数量的不对称和信息质量的不对称。这些不对称，集中体现在机构投资者和中小投资者之间。

（二）.中小投资者的现状

长期以来，我国中小投资者在证券投资市场中一直处于相对弱势的地位，他们的合法权益得不到保障。随着我国证券投资市场的发展，中小投资者规模逐渐壮大。截止2011年末，我国证券投资者开户数为1.65亿户，位列全球之首。其中，个人投资者占99.6%，持股市值10万元以下的投资者占80%以上，中小投资者成为证券投资市场中的重要投资力量。一旦对中小投资者合法权益的保护力度不够，影响其投资意愿，撤离市场，便将会严重滞缓我国证券投资市场的发展速度。

二、信息不对称产生的原因分析

证券投资市场的信息不对称是客观存在的，只能弱化，不能完全消除。在我国，信息不对称产生的原因主要有以下三点：一是法制制度的不完善；二是证口投资市场的制度建设较为滞后，无法满足其正常的发展要求；三是社会舆论没有起到应有的监督与引导责任，金融伦理缺失。

三、弱化证券投资市场信息不对称，保护中小投资者权益的对策

1、建立健全司法制度，尤其是证券投资市场信息披露制度

《证券法》中指出，证券的发行、交易活动，必须实行公开、公平、公正的原则。而信息披露制度是证券法公平、公开、公正原则的具体体现和精髓。为了弱化信息不对称，促进证券市场的健康发展，我国应该坚决贯彻强制信息披露，并且完善细化相关证券法规，贯彻实施公平披露原则，避免选择性信息披露。

2、规范上市公司会计信息的公布

会计信息对中小投资者的投资决策来说，是非常重要的信息来源。刘婷在《上市公司会计信息对投资者保护的作用评价》中，对深沪两市1000多家样本上市公司的会计信息进行评价，从数据分析中，可以得出结论，我国证券市场2010-2011年期间的会计信息质量有所下降。

到目前为止，我国证监会的一系列措施只停留在增强规范性的层面上，还没有真正落实并有所成效，所以，要削弱信息的不对称，切实保护中小投资者的权益，相关部门应该加大规范上市公司会计信息披露的力度，加大违规披露行为的成本，切实有效的保护投资者的合法权益。

3.设立中小投资者保护协会，增强中小投资者的维权意识

我国可以借鉴美国证券交易协商会的做法，由政府牵头组织，建立中小投资者保护协会，邀请相关经济学专家、法律专家以及投资者代表组成委员会，为中小投资者解决纠纷，维护中小投资者的合法权益。于此同时，没中小投资者保护协会还可以组织相关培训，既提高中小投资者的投资知识储备，同时也通过法律知识宣讲，增强中小投资者的维权意识。

4.完善舆论监督，建立上市公司信誉等级制度

舆论监督是公众借助新闻媒体所拥有的舆论的独特力量，但是在我国证券投资市场中，舆论的监督作用不仅不明显。甚至还存在着误导大众的现象。对此，我认为，首先，大众传媒必须注重公共利益，完善内部管理监督机制，从根本上杜绝被个别利益主体收买的可能性，防止因个人利益误导社会舆论；其次，成立一个专门的机构，根据社会舆论资料和上市公司提供的会计信息的可靠度，对各大上市公司的信誉进行等级评定并公布于众，并将此信誉等级与上市公司的股价等直接联系起来，便于中小投资者做出投资决策。

不间断交流电源过流保护设计 第3篇

1 故障分析

造成输出断电故障原因是在负载在开机瞬间, 内部的开关电源对滤波电容器充电会产生一个很大的浪涌电流, 比系统正常工作电流大几倍乃至几十倍。因此电源会在负载上电瞬间出现断电问题。采用加大电源的输出功率余量和提高电源的过流保护措施可以解决这个问题。

2 系统设计

系统框图见图1:

将主控芯片产生SPWM脉冲[2]作为电源的控制信号, 经功率驱动电路驱动和保护IGBT开关管, 另外电流检测电路检测到过流信号, 短时间关断SPWM脉冲信号, 一旦没有过流信号, 将立刻打开SPWM脉冲信号。

产生两路带死区的SPWM脉冲作为电源的控制信号, 其幅值为3.3 V, 经功率驱动电路放大后驱动IGBT开关管, 驱动波形很平滑不会有共态导通的风险。当主控芯片检测到过流时快速关断IGBT, 起到保护IGBT的作用;当无过流信号时, 快速恢复控制信号, 使得负载不会断电。

电源的主开关器件IGBT遇到短路和过流时, 若不加保护或者保护不当, 就会失效, 其主要原因有:超过热极限、发生擎住效应和超过器件耐压三种。为了避免这三种失效的发生, 必须对驱动电路采取适当的措施。通常采用的措施有软关断和降栅压两种。软关断是指过流和短路时, 关断IGBT;降栅压是指在检测到器件过流时, 马上降低栅压, 但器件仍能维持导通, 前者抗干扰能力差。一旦检测到故障就关断器件, 很容易发生误动作, 因而为增加保护电路的抗干扰能力, 往往在得到故障信号与启动保护电路之间加一个固定延时, 然而故障电流会在这固定延时内急剧上升, 从而大大增加了故障时器件的功率损耗, 同时故障电流的增加, 还会使器件故障关断时的di/dt增大, 它们之间的参数设计很难折中, 因此软关断保护的驱动电路, 在故障发生时, 往往是保护电路启动了, 但器件仍然损坏。后者, 抗干扰能力强。将栅压后设定一个固定延时, 若延时后故障信号依然存在, 则关断器件。故障电流在这一个延时内将被限制在一个较小值。故障电流的限制, 降低了故障时器件的功率损耗, 延长了器件抗短路的时间, 而且能够降低器件关断时的di/dt, 对器件的保护十分有利, 在延时中, 若故障信号消失, 驱动电路可自动恢复正常的工作状态, 因而大大增强了电路的抗干扰能力。从上述的分析可以看出, 降栅压是一种很好的IGBT故障保护方法, 但在以往的降栅压电路中, 往往只考虑了栅压与短路电流大小的关系, 忽略了降栅压的速度。在实际过程中发现, 降栅压的速度直接决定了故障电流下降的速率di/dt, 控制di/dt, 必须采用慢降栅压技术, 以通过限制降栅压的速度来控制故障电流下降的速率di/dt, 从而抑制器件的dv/dt和uc的峰值。

实现慢降栅压的具体电路选用新型IGBT驱动集成芯片作为驱动电路, 芯片采用自举供电技术, 驱动能力强, 动态响应快, 具有电源欠压及功率IGBT过流软关断功能, 只需几个外围分立元件, 就可直接驱动IGBT。模块过流时, 通过Vce饱和压降检测电路, 采用两步法软关断技术, 有效抑制dv/dt, 降低EMI。在系统中, 两个驱动电路之间通过SY-FLT和FAULT/SD引脚连接组成“局域网”。该引脚具有输入输出功能。一旦有某一路发生故障, 驱动芯片的故障管理系统立即同步封锁, 同时向控制器送出报警信号。短路保护迅速有效, 可大幅提高系统可靠性。当下管发生过流时, 即下管的Vce探测点电压超过其7V门限值, SY-FLT由高变低, 系统封锁驱动输出, 启动软关断过程, 经测量时间约9.6微秒, 同时向单片机发出功率模块短路故障报警。软关断结束后, SY-FLT恢复高电平, 同时在该路SY-FLT由高变低的下降沿, 与此相连的另一路驱动芯片同时封锁输出, 能够有效防止相间短路。另外驱动芯片有一个故障清除信号, 当无过流信号时, 可通过单片机快速恢复控制信号, 使得负载不会因为短时间保护而断电。在带大的容性负载时输出电压只是降低了一些, 不会导致输出断电故障。

3 结论

本文提出的慢降栅压技术和快速开关SPWM脉冲信号的方式对电源的主开关管进行双重保护, 有效地抑制了不间断交流电源带容性负载易出现断电或损坏的问题, 解决了输出断电故障。我们研发的产品使用此设计提高了质量, 降低了维护成本, 得到了用户的好评。

参考文献

[1]王其英, 何春华, 著.UPS不间断电源剖析与应用.北京:科学出版社, 1996.