２０１４年第３期 煤矿机电 ・８３・ 电压不对称度计算程序的开发和应用 谢添 （中国煤炭科工集团上海研究院，上海２０１４０１） 摘 要： 为加快检验流程，提高检测效率，开发了电压不对称度计算程序。结合实例，讨论了电压 不对称度手绘的复杂度以及软件在实际应用中的便捷性，并利用实际图形直观地反映前后两种状 况。电压不对称度计算程序采用Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ公司的Ｖｉｓｕａｌ Ｂａｓｉｃ开发工具编写，利用其自身的控件来 实现。该软件经三年的实践和使用，方便快捷，运行良好，提高了检验检测效率。 关键词： 电压不对称度；软件实现；程序 中图分类号：ＴＰ３１１．５２ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００１—０８７４（２０１４）０３—００８３—０３ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｖｏｌｔａｇｅ Ａｓｙｍｍｅｔｒｙ Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ＰｒＯｇｒａｍ Ｘｉｅ ＂／ａｎ （Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ ＣＣＴＥＧ，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２０１４０１，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ａｃｃｅｌｅｒａｔｅ ｔｈｅ ｔｅｓｔ ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ ａｎｄ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ ｅｆｉｃｉｅｎｃｙ，ｐｒｏｐｏｓｅｓ ｔｈｅ ｖｏｌｔａｇｅ ｆａｓｙｍｍｅｔｒｙ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｐｒｏｇｒａｍ．Ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ ｔｈｅ ｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙ ｏｆ ｖｏｌｔａｇｅ ａｓｙｍｍｅｔｙ ｈａｎｄ—ｐａｉｎｔｅｄ ａｎｄ ｔｒｈｅ ｃｏｎｖｅｎｉｅｎｃｅ ｏｆ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｉｎ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｅｘａｍｐｌｅｓ，ａｎｄ ｔｈｅ ｇｒａｐｈｉｃｓ ｒｅｆｌｅｃｔｓ ｔｗｏ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ｓｉｔｕａｔｉｏｎｓ ｂｅｆｏｒｅ ａｎｄ ａｆｔｅｒ ｃｌｅａｒｌｙ． Ｔｈｅ ｖｏｌｔａｇｅ ａｓｙｍｍｅｔｒｙ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｐｒｏｇｒａｍ ａｄｏｐｔｓ ｔｈｅ Ｖｉｓｕａｌ Ｂａｓｉｃ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｂｙ Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ ａｓ ｔｈｅ ｔｏｏ１．Ｔｈｅ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｏｆｆｅｒｓ ｓｅｒｉｅｓ ＡｃｔｉｖｅＸ ｔｏ ｏｐｅｒａｔｅ．Ｔｈｅ ｔｈｒｅｅ ｙｅａｒｓ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｐｒｏｖｅｓ ｔｈａｔ ｔｈｉｓ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｉｓ ｃｏｎｖｅｎｉｅｎｔ ａｎｄ ｓｔｅａｄｙ，ａｎｄ ｉｍｐｒｏｖｅｓ ｔｈｅ ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ ｅｆｉｃｉｆｅｎｃｙ ａｌｓｏ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ： ｖｏｌｔａｇｅ ａｓｙｍｍｅｔｙ；ｓｏｆｒｔｗａｒｅ ｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎ；ｐｒｏｇｒａｍ ０引言 １绘图和计算分析 电压不对称度是指三相输出电压的负序分量与 １．１计算方法 在进行电压不对称度试验时，要求逆变器在输 正序分量之比，由逆变器输出的不平衡三相电压可 以在电动机绕组产生负序电流，增加了电动机内部 的损耗和温升，导致电动机过热甚至损坏。主要原 入额定电压条件下，在额定输出频率和输出额定电 流时测量其三相输出电压，即 、 和 。，且需 因是逆变器内部存在负序、零序电流，当这些电流通 过逆变器输出阻抗时，就会产生负序、零序电压。现 电压不对称度是矿用隔爆型逆变器产品的一个重要 检验项目，电压不对称度试验正是检验负序电压所 按图１所示，绘制以 。为公共边的两等边三角形， 取ＯＢ和朋，ＯＢ／ＰＢ Ｘ １００％即为电压不对称度，其 中ＯＢ为负序分量，ＰｌＹ为正序分量。 ｒ 占的比例，标准要求该比例不大于５％，但负序分量 与正序分量无法用仪表实际测出，只能靠作图的方 法求得，传统的手工绘制图形、测量各分量长度的方 法已显示其不足之处，不仅占用了大量时间，而且准 确性也得不到保障。要改变这种局面，必须使用相 尸 ０ Ａ 应的软件来实现复杂的绘图和计算，从而节约时间， 提高效率，由此开发了电压不对称度计算程序。 图１测量三相输出电压作图法 ・８４・ 煤矿机 电 ２０１４年第３期 １．２绘图和计算中存在的问题 实例：输入电压为５５０ Ｖ ＤＣ，额定频率为５Ｏ Ｈｚ 的逆变器，在额定条件下测得输出三相电压分别为 ＵＡ月＝３６９．１０ Ｖ、ＵＡ ＝３６５．８９ Ｖ和Ｕ ｒ：３７７．３７ Ｖ， 出的结果３．０３％，准确度大大提高了。 ３ 电压不对称度计算流程 电压不对称度计算的流程如图３所示。 作图如图２所示，量得ｌ ＯＢ｛＝１９ ｍｌＴｌ，Ｉ ＰＢ ｌ＝６２７ ｍｍ，计算得电压不对称度为３．０３％。 Ｃ ０ ＼ ／ ／ ＼ Ｐ 图２作图法计算实例 从以上实例看出，电压不对称度试验的关键就 在于绘图、计算过程。图１中，似乎ＯＢ和船都较 容易取得，只要测量两者长度而除之就能得到电压 不对称度值。但从图２看到，ＯＢ的间距其实是很小 的，主要是如今的逆变器的应用已较为成熟，一台逆 变器试验时只要ＩＧＢＴ模块和控制驱动板等元器件 工作正常，其输出的三相电压偏差也就在３～４ Ｖ左 右，甚至只有零点几伏的偏差，作图时Ｏ点和 点 的位置几乎重合，用常规的作图手段，圆规和直尺自 身的误差和估读数的误差，对最终取得的结果有着 非常大的影响。 １．３分析结果 由以上分析可知，影响最终的结果因素为： １）Ｂ点和０点的位置偏差很小，造成测量ＯＢ 的困难。 ２）测量时估读数也有误差。 ２ 电压不对称度计算程序的开发 通过研究分析，采用Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ公司的Ｖｉｓｕａｌ Ｂａｓｉｃ开发工具进行编写，并利用其自身的控件来实 现。利用软件绘图和计算的最大优点在于能有效避 免手工绘图和测量时产生的误差，既方便、迅速，又 提高了效率。 由上述实例说明，输入电压为５５０ Ｖ ＤＣ的逆变 器，测得输出电压分别为ＵＡ ＝３６９．１０ Ｖ、ＵＡ ＝ ３６５．８９ Ｖ和Ｕ８ ＝３７７．３７ Ｖ，试验人员只需将三相 电压分别输入到对应的输入栏中，点击“计算”按 钮，即能显示图形和最终结果值。由计算程序得出 电压不对称度结果为１．８５％，相比手工绘图计算得 图３ 电压不对称度计算流程图 在程序绘图时，首先画上ＡＣ，ＡＣ的长度取自输 入的字符“３５６．８９”，利用Ｃｓｎｇ函数将该字符转换 为单精度数，而且程序会自动把该数字缩放，缩放倍 数有２０倍、１０倍、５倍、０．５倍、０．２倍等，本示例为 放大５倍，这种数值的放大或缩小，只是为了罔形的 美观，而不影响数值的计算。ＡＣ画好后，分别画等 边△４ｃＰ和△ＡＣＯ，利用Ｃｉｒｃｌｅ命令，分别以Ａ点和 ｃ点为圆心画两个圆，两个圆的焦点则为尸点和Ｏ 点，见图４所示，最后分别画ＡＢ和ＢＣ，图形绘制好 以后，Ｂ、Ｐ、Ｄ点的坐标也就自动生成了。这样，利 用坐标点数据就可以求出ＢＯ和ＢＰ的长度，并得到 了最终的结果值。 ‘． ＼、 。． 图４程序绘图示例 （下转第８８页） ・８８・ 煤矿机 电 ２０１４年第３期 １ＤＬ收到直系下级的故障信息后便知道它的直系下 级会处理故障的事，此次故障与自己无关，同样， ＲＳ４８５通信网往后台报告故障信息，因采用基因图 谱的判断方式，故系统还可以升级成直系上级保护 ４ＤＬ也会收到３ＤＬ发送出来的故障信息，对于自己 的直系上级，它会立刻做出没有检测到故障的回应， ３ＤＬ根据无故障信息的回应会立刻判断信息在区内 而动作。 再看一种４ＤＬ与５ＤＬ之间线路Ｄ点发生短路 故障的情况，此时可能检测到故障的保护有１ＤＬ、 ３ＤＬ及４ＤＬ，假设３ＤＬ首先检测到故障，那么３ＤＬ 作为本级保护的后备保护方式。 这个方案延续了级联纵差方案中分散式判断的 方法，每一个保护都是的保护单元，避免了集中 式保护因ＣＰＵ死机而使整个供电系统失去保护功 能，将决策权下放至各单元，使保护的可靠性大为提 高，另外，针对复杂的供电系统，提出了基因图谱的 解决方法，解决了复杂的供电应用越级跳闸的问题， 占用网络向系统广播信息，在发送信息的时候１ＤＬ 也检测到故障，但网络被３ＤＬ占用，１ＤＬ在等待的 期间，收到３ＤＬ传来的故障信息，１ＤＬ便取消发送 而且基因图谱的解决手段，可以使发生故障的时刻， 只有几台保护占用网络，通信数据大为减少，避免了 通信资源的竞争，使系统的判断时间大为缩短，为快 速切除故障提供切实的保障。 ３结语 故障信息的尝试，任由它的下级亲属去处理本次故 障信息，而４ＤＬ在收到信息后会做出故障的判断， 在没收到５ＤＬ信息的情况下占用网络广播故障信 息，５ＤＬ收到４ＤＬ的故障信息作出回应，向４ＤＬ报 告保护没检测到故障，４ＤＬ于是判断为区内故障而 动作，此种复杂的应用情况向网络发送数据的保护 通过对不同方案的分析对比，提出一种基因网 谱的纵差技术解决方案。从试运行及实际工程应用 案例来看，其动作迅速，防越级效果明显，不仅很好 地解决了煤矿供电中的越级跳闸问题，而且又增强 了供电系统的可靠性。 参考文献： 有３ＤＬ、４ＤＬ及５ＤＬ，用于通信的时间约为１５ ｍｓ，故 障判断的时间４ ｍｓ，分别是３ＤＬ判断出故障，４ＤＬ 根据３ＤＬ的要求响应判断占用１ ｍｓ，需要说明的 是，在３ＤＬ数据传输的过程，４ＤＬ几乎可以肯定的 已同步判断出故障，５ＤＬ根据４ＤＬ直系上级保护的 要求用１ ｍｓ的时间作出判断并发送会数据，因此整 个判断时问为１ ＩＴＩＳ（３ＤＬ）＋５ ｍｓ（３ＤＬ）＋１ ｍｓ （４ＤＬ）＋４ ｍｓ（４ＤＬ）＋１ ｍｓ（５ＤＬ）＋４ ｍｓ（５ＤＬ）＋１ ［１］宁传文．煤矿井下供电短路保护新设想［Ｊ］．煤炭技术，２００５， ２４（９）． ［２］ 冯建勤，冯巧玲．级联线路的链式过电流保护方案研究【Ｊ］． 继电器，２００６，３４（８）． ［３］ 贺敏，陆于平，宋斌，等．一种适用于中低压短线路的光纤纵 差保护方案［Ｊ］．继电器，２００３，３１（９）． （４］ 何立新．光纤纵差保护在防止矿井供电短路时越级跳闸的研 ｍｓ（４ＤＬ），整个判断过程小于等于１７ ｍｓ，在判断出 故障跳闸跳闸继电器的时间小于等于４０ ｍｓ，从实 际试验结果来看，动作时间最多约４０ ｍｓ，算法的时 间得到验证。 究［Ｊ］．煤一成果应用，Ｎｏ．１４１． ［５］ 朱县盛．１Ｏ ｋＶ越级跳闸事故原因和处理过程探讨［Ｊ］中囝 高新技术企业，２０１１（１）． 作者简介：梅中健（１９７４一），男，工程师。１９９８年毕业于武汉测绘 科技大学电子工程系，现从事徽机继电保护等方面的技术工作，发表 文章３篇。 正常的运行时，每个保护间隔一段短的时间会 发送测试数据来验证自身网络通信的可靠性，当某 个结点长时间不能收发数据的时候，保护会通过 （收稿日期：２０１３一ｌ１—２７；责任编辑：姚克） （上接第８４页） ４结语 参考文献： ［１］ 陈禹，方美琪．软件开发工具［Ｍ］．北京：经济科学出版社， １９９６． ［２］刘钢，等．ＶｉｓｕａｌＢａｓｉｃ６．０程序设计（上）实用教程［Ｍ］．北京： 开发的电压不对称度计算软件通过３年的实践 和使用，运行良好，该软件具有简单明了的输入输出 中国民航出版社，２０００． 作者简介：谢添（１９７９一），男，工程师。２００１毕业于上海应用技术 学院计算机信息管理专业，现在中煤科工集团上海研究院检测中心 从事检测工作。 （收稿日期：２０１３一ｌ２—１６；责任编辑：姚克） 窗口，友好的人机对话方式，更重要的是方便快捷， 作图计算过程只在短短几分钟内实现，大大提高了 效率。
