電網(wǎng)諧波影響低壓斷路器不對稱接地（接零）故障保護(hù)準(zhǔn)確性的解決方案
摘要：本文簡要論述了電網(wǎng)諧波影響低壓斷路器不對稱接地（接零）故障保護(hù)準(zhǔn)確性的現(xiàn)狀，并從硬、軟件設(shè)計角度出發(fā)對該現(xiàn)狀提出了詳細(xì)的解決方案。從而不僅使低壓斷路器能顯示電網(wǎng)諧波的影響程序，還提高了低壓斷路器的保護(hù)準(zhǔn)確性和工作可靠性。 關(guān)建詞：KST45 智能脫扣器 電風(fēng)諧波 不對稱接地（接零）故障保護(hù)
一、概述
隨著我國工業(yè)技術(shù)的飛速發(fā)展，新型用電設(shè)備不斷涌現(xiàn)，“非正弦波用電設(shè)備”（如硅整流用電設(shè)備、中頻用電設(shè)備、變頻用電設(shè)備等）日益增多。這些“非正弦波用電設(shè)備”的廣泛使用導(dǎo)致電網(wǎng)中的諧波成分明顯增加，電網(wǎng)污染日趨嚴(yán)重；電網(wǎng)中的諧波成分增加對低壓斷路器的動作準(zhǔn)確性和工作可靠性無疑是一個新的考驗。目標(biāo)GB14048.2-2001中有關(guān)EMC部分與國際GB14048.2-94相應(yīng)部分比較，增加了對低壓斷路器的復(fù)合諧波試驗，這就進(jìn)一步說明了低壓斷路器抗電網(wǎng)諧波干擾的重要性。
目前，DW45型低壓斷路器的不對稱接地（接零）故障保護(hù)大部分采用三相電流矢量和值進(jìn)行保護(hù)，而該三相電流矢量和值是A、B、C三相電流信號矢量和電路求出模擬量再經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換后得到的（簡稱三相模擬電流矢量和值）。
眾所周知，三相50Hz的對稱正弦波其三相矢量和為零；而三次諧波的三相矢量和值是其各相絕對值的疊加。也就是說，在諧波成分較高的電網(wǎng)中工作，用三相模擬電流矢量和值作為不對稱接地（接零）故障保護(hù)的實際電流值進(jìn)行不對稱接地（接零）故障保護(hù)的準(zhǔn)確性是不高的，有時甚至?xí)斐烧`動作。
現(xiàn)在，為DW45型低壓斷路器配套的KST45（升級型）智能脫扣器采用了16位高性能微控制器（MCU）、主頻比原來增加了一倍，使模數(shù)轉(zhuǎn)換時間成倍縮短、運(yùn)算速度大大提高，能夠準(zhǔn)確地計算出每相電流和電壓的真有效值，快速、有效地進(jìn)行三相數(shù)字電流矢量和運(yùn)算、為解決電網(wǎng)諧波對三相模擬電流矢量和值的影響構(gòu)建了物理平臺。
二、諧波影響系數(shù)K
KST45（升級型）智能脫扣器增加了電網(wǎng)諧波影響三相模擬電流矢量和值的處理功能，引入了一個電網(wǎng)諧波影響三相模擬電流矢量和的綜合系數(shù)（簡稱諧波影響系數(shù)K）。
諧波影響系數(shù)K的實測值計算方法為：
K＝（IAG－IDG）/Iz×100%
式中：
IAG為三相模擬電流矢量和值；
IDG為三相數(shù)字電流矢量和值；
Iz為不對稱接地（接零）綜合電流值。
上式中的三相模擬電流矢量和值是由矢量和電路求出三相模擬電流的矢量和模擬量，再經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換后得到的，它的值受電網(wǎng)諧波的影響；三相數(shù)字電流矢量和值是微控制器根據(jù)每相電流的正確的真有效值計算出的三相矢量和，它的值不受電網(wǎng)諧波的影響；不對稱接地（接零）綜合電流值是根據(jù)三相電流平均值與三相數(shù)字電流矢量和值的取權(quán)綜合得到的，其目的是使諧波影響系數(shù)K的實測值更趨合理?！?/div>
三、諧波影響系數(shù)K的整定
與智能脫扣器的其它保護(hù)參數(shù)相同，KST45（升級型）智能脫扣器的諧波影響系數(shù)K值也可以由用戶整定（出廠整定值為“OFF”）。
諧波影響系數(shù)K的整定值范圍為：
ON＋10%～100%＋OFF（級差為1%）
諧波影響系數(shù)K的整定值與不對稱接地（接零）保護(hù)特性的對應(yīng)關(guān)系如下：
?。?）K＝OFF時，不對稱接地（接零）故障保護(hù)的實際電流值全部采用三相模擬電流矢量和值（與原KST45型智能脫扣器相同）；這時智能脫扣器雖然仍顯示電網(wǎng)諧波影響系數(shù)K的實測值，但不對稱接地（接零）故障保護(hù)準(zhǔn)確受到電網(wǎng)諧波的全部影響；該整定狀態(tài)可用于電網(wǎng)諧波較小的地區(qū)。保留這個整定值是為了兼容原KST45型智能脫扣器。
?。?）K＝ON時，不對稱接地（接零）故障保護(hù)的實際電流值全部采用三相數(shù)字電流矢量和值；這時不對稱接地（接零）故障保護(hù)完全容納了電網(wǎng)諧波的影響。在這種整定狀態(tài)下，智能脫扣器可以在電網(wǎng)諧波十分嚴(yán)重的場合準(zhǔn)確地實施不對稱接地（接零）故障保護(hù)。
?。?）K值整定在10%～100%之間時，不對稱接地（接零）故障保護(hù)的實際電流值分兩種情況取值：當(dāng)諧波影響系數(shù)K實測值≤整定值時，取三相模擬電流矢量和值作為保護(hù)的實際電流值；當(dāng)諧波影響系數(shù)K實測值＞整定值時，以三相數(shù)字電流矢量和值為基數(shù)，再計入K值整定百分比的諧波影響分量作為保護(hù)的實際電流值。這樣，可限制電網(wǎng)諧波影響不對稱接地（接零）故障保護(hù)的程度。
四、諧波影響系數(shù)K的顯示
KST45（升級型）智能脫扣器在工作時，實時監(jiān)測電網(wǎng)諧波影響三相模擬電流矢量和值的程度，可在電流表窗口顯示諧波影響系數(shù)K的實測值。
具體操作方法為：按“選擇”鍵查詢，電流表窗口循環(huán)顯示：LI相電流（LI燈恒亮）、L2相電流（L2燈恒亮）、L3相電流（L3燈恒亮）、不對稱接地（接零）電流（G燈恒亮）、諧波影響系數(shù)K實測值（G燈閃爍）、******相電流。KST45（升級型）智能脫扣器電流表窗口顯示的不對稱接地（接零）電流值始終是經(jīng)過諧波影響系數(shù)K處理后的不對稱接地（接零）故障保護(hù)的實際電流值；顯示的諧波影響系數(shù)K始終是電網(wǎng)諧波影響三相模擬電流矢量和綜合系數(shù)實測值。
五、帶諧波影響系數(shù)K的不對稱接地（接零）故障保護(hù)
KST45（升級型）智能脫扣器在工作時，根據(jù)諧波影響系數(shù)K的整定值實時計算不對稱接地（接零）故障保護(hù)的實際電流值，并可在電流表窗口顯示該實際電流值（見顯示節(jié)）；當(dāng)該實際電流值大于等于不對稱接地（接零）故障保護(hù)的整定電流值時，智能脫扣器根據(jù)不對稱接地（接零）故障保護(hù)的整定時間值對其進(jìn)行定時限方式的保護(hù)。
在實施不對稱接地（接零）故障保護(hù)的同時，智能脫扣器還記錄下發(fā)出不對稱接地（接零）故障脫扣指令時的不對稱接地（接零）故障實際電流值和延時動作時間，以及當(dāng)時各相的電流值和諧波影響系數(shù)K的實測值；這些故障記錄數(shù)據(jù)在智能脫扣器斷電后仍不消失，以備查用，一直記憶到被新的故障記錄數(shù)據(jù)刷新為止。
KST45（升級型）智能脫扣器可以解決電網(wǎng)諧波對低壓器不對稱接地（接零）故障保護(hù)準(zhǔn)確性的影響，在電網(wǎng)諧波日益嚴(yán)重的今天應(yīng)運(yùn)而生；它不僅提高了保護(hù)的準(zhǔn)確性和工作的可靠性，還為用戶提供了更多的保護(hù)選擇，充分體現(xiàn)了“持續(xù)改進(jìn)，顧客滿意”的理念
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