反时限过流保护

1、目录：1、现有的反时限特性曲线的数学模型2、标准反时限SIT3、非常反时限VIT或LTI4、超反时限U1T5、极端反时限EIT6、热过载（无存储）反旳限7、热过载（有存储）反旳限二. 各种反时限介绍三. 反旳限的实现1. 基于硬件电路实现1）反时限过流保护定时电路的原理讲解2）反时限过流保护定时电路的工作过程2. 基于固件的实现1）直接数据存储法2）曲线拟合法一、概还反时限过电流侧户在原理上和很多负载的故陣特性相接近，因此保护待性更为优越。反时限电流保护在国外应用较为广泛， 尤其在英、美国家应用更为广泛。实际上,许多工业用户要求保护为反时限特性，而且对于不同的用户（负荷），所需的反 时限特性井

2、不相同。反时限在控制器里一股做在三段电流保护的第皿段f如下图。一、无时限电流速断保护（电流I段）二、限时电流速断保护（电流II段）三、定时限过电流保护（电流m段）二. 各种反时限介紹k现有的反时限特性曲线的数学模型目前，国内外常用的反时限保护的通用数字嚼型的基本形式为：k（汀-1P动作时间t是输入电流I的函数式中，I故障电流（值越大，时间越短）;Ip保护后动电流（设定值）；r箒数，取值通常在0-2之间（也有大于2的情况）; k常数，其量纲为时间壬1则/18.817. 937. 266. 736303.05.174. 524. 394. 98T814?654. 04F842. 02. 25. 0

3、4. 285.56.04.64.82.42 62.8则0标准表明保护将动作。I越大，保护 动作时间t越小。非常极端I/Ih I反时丨反时|反时限10. 03| | 13 50 | 26. 6711. 2520. 833.23.8超反时限I/lb标准反时限非常反时限极端超反 反时时限限67. 6450. 896. 5763. 673. 532. 452. 251别1.672.952.459. 648. 44L506. 755.956.45.655.635.40 | 5.194? 824. 504. 22973. 753. 553. 383. 002016,8113. 8911 7010. 008

4、. 667.586. 695. 955, 384, 81363. 973. 633. 332. 74F2939. 763L 8225. 9921, 5910915. 5113, 3511. 6010. 168. 967?957. 096. 375. 744. 503.617.53. 408. 08. fT6 o9?5 io7o12.03,303.203. 123. 04F972. 7514.0 I 2. 5816.018,020?022.024?026.028.030.02. 081.937.801.451?272,061.751. 69L 591?501. 231. 041. 121.501

5、. 00 I 1. 300, 900?810. 560?41L 141?000,630.432. 462. 352?272. 202,132,082?031.990.900.310.790.250,710?640.590, 20 oj? 0?140,310.230. 180J40. 110. 540. 500, 120. 100. 090. 080.47微躺保电流设走值2A f实际瞬间电流值达到6A r对应Ib=6A/2A=3 ,标准反时限时间6.3S.2、标准反时限SIT按照IEC标准：当时，称为一殷反时限特性.0. 090. 060.1%P0.02其中，上式称为标准反时限待性。tp为反时限

6、过流砌时间箒数整走值。3、非常反时限VIT或LTI当1时，称为大反时限（甚反时限）特性13.5-1其中，上式称为非常反时限待性。4、超反时限UIT当1时，称为超反时限特性8 Of其中，上式称为超反时限特性.一般反时限特性、非常反时限特性.超反时限特性是目前国际上广泛应用的三种反时限特性。5、极端反时限EIT当r2时称为极端反时限特性P对于不同的r值,代表不同的应用场合，与不同的被保护设备特性相对应.例如：r = lr常用于被保护线第首末端短路故障电流变化较大的场合。r = 2,箒用于反映过热状况的保护。（电动机、发电机转子、变压器、电缆、架空线等）（因为发热与电流的平方成正比） 这两种是国内最

7、常用的两种反时限特性曲线。r2 ,虽然较少r但有时也被采用.如焙丝便是一个具有极端反时限特性的保护（r二3.5 ） 对于保护汞整流器的保护其反时限特性要用到考虑到实际上被保护设备的故陣电流通时都有可能变化，直接应用上述的反时限公式可能得不到正确的结果可采用如下的 电流的积分形式：01PIEEE推存五条反时限特性曲线作为动作待性曲线，除了上述标准反时限SIT.非常反时限VIT或LTI.超反时限UIT三条 外f还有两条：6、热过载（无存储）反旳限3%（厶2-1忽略了被保护对象故陣前的发热.7、热过载（有存储）反旳限35.5。In上式更加合理。前三式主要用于线路保护f后二式主要用于诸如电动机等元件的

8、热过载保护.三. 反旳限的实现1.基于硬件电路实现1）反时限过流保护定时电路的原理讲解当用一恒流电流I对一电容C充电时r电容充电电压可用下式表示：1皿討&斗当电容的大小和充电的目标电压Vco给定时，C*Vco为一箒数f则2与I成反比。Vco电容恒流充电时电流大小与充电到目标电压所需时间的关系反时限过流保护电原理图因为舟h = Ji.J?F所以:r-r = U c =乞 4 1卩一 =HRF + JeRs 一 讥调整Rf可以改变匸公式推算2）反时限过流保护定时电路的工作过程 电器工作电流Ii与额走电流10进行比较，当IiI0时f比较器输出高电平；当i小于Ic时，比较器输出低电平.见下虱 比较器输

9、出的肓电平，断开电容器C的旁路开关K,开始对电容充电f Vc线性升肓;当比较器为低电平时,开关闭合， 电容C放电。 电容电压Vc与充电目标电压VcO进行比较f当VcVcO时f后动过流保护装置。电流电压比较输出波形图2、基于固件的实现微机反时限过电流保护的算法实现,对于基本的反时限数字模型:（与-1IP当r=l时，微处理器实现相当容易。（只用1个除法运算、1个减法、1个除法）当r = 2时|微处理器实现也容易。（只用1个除法运算.1个乘法运算、1个减法、1个除法）当r为任意实数时r比如标准反时限对应的r=0.02时，如何实现？进一步,有些情况下,要允许用户根据实际情况配置反时限特性时（即r、k可

10、调），应该如何实现？国内外研究人员做了大量的工作，提出了很多种方法,综合这些方法，处理反时限特性曲线的算法可以归纳为两类： 1）直接数据存储法指预先在微机存储器中存储一张反映时间一电流特性曲线的数据表r然后根据计算出的电流值来宜表获得对应的时间曲线的斜率如果t匕较小，存储器内相邻数据间的间隔可以取得比较大；相反，如果斜率比较大，间隔就必须取得较小间隔 的大小和所采用的内差法应该根据不同的拟合对象来决定。如果要时限对多条曲线的拟合f就需要存储大重的反映不同特性的数据。待点:获取动作时间简单且辖度高，尤其适合于固有特性曲线和整定值比较少（这样存储的数据量就少）的装置。不适于处理多条 曲线，或者为用

11、户提供任意特性曲线的场合。2 ）曲线拟合法通过一个选配公式来近似拟合特性曲线,典型的是根据最小二乘法原理,利用二次多项式分段拟合特性曲线。h虫0 1 1/1特点：拟合精度与分段多少、每一段的庶数、怎么分段，还和选择的观测点的位蚩有关。因此，要获得比较满意的精度，需要做的工作不少。特别是它需要事先知道需拟合的曲线f即知道r值合k值，实现任意r、 k对应的曲线有一定的困难。分段泰勒展开法（属于曲线拟合）,实现反时限特性f最主要的工作就是实现对下式的计算。实现对于任意r值时对上式的计算。我们知道，对电气信号的采样分为交流采带Q直流采样，交流采样优于直流采样.目前f微机保护装置一般采样交流采样来 采样

12、电流信号，得到的是一组等间隔时间的电流信号。ik 仗= 0,1 N_l）微机中实现开平方运算虽然有C函数库，但是代码长，速度慢，为了避免求取电流有效值时候的开平方运算，两边都取平 方:1 N1把上述霧指函数进行改写:对于任意的正实数R ,可以写成R = M + N, M为正实数,N为正小数,OM1 . 因此：上式有两个部分:前半部分计算机计算很容易实质就是乘、除法，微下面的关键就是如何计算后半部分为分析方便，考虑函数：/(X)- xA/ OM0)是什么值，总可以写成如下 形式：2 比/, x 20 6f 1n为正整数f(x) = xM=(l + a)-2nM=2叫(1 + 0严= (2M)n-

13、(l + a)M对于前半部分（2为：关键是计算2赅。（因为n为正整数，n次方实质就是乘法） 对于2巴 可以采用查表法，事先计算出一 条2a/ -M曲线。因为只有一个变量形 成的是一条曲线，而不是曲线族，因此存 储的数据量少。再考虑（1+M的计算根据泰勒公式：（1+（7） =1+3/ci +. + a +2 ?!因为OM1，所以上式为交错级数。单击此处添加文本肉也|/幽7邂一备6函数/W）=AM-l）（M-2）在区间0,1）之间 有极大值。二 0.3849所以，截断误差，|恥）站二 0.064讦6 6由于（l + d）M的M的范围为OM1 那么：（l + d）（l + d）M（l + d）l即：1兰（1 + 0严 （1 +仪）又由于：06Zl那么：1（1 +。严 （1 + q）2所以截断误差相对值：0.064 210.0641 =6.41%I R2)0.0641 夕 |(1 +。严 $ (1+严这个误差在工程使用上也是偏大的。进一步变形：/（x）=（2Afr-（i+z7）Af（2今.（1 + 汙,（0“爲4（2-讨广（1+口 代 & k * =（1+口）； _ 1 二4425（2-讨广+ 尸,6 t =