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对提高微机电流保护灵敏度的构想


对提高微机电流保护灵敏度的构想 姓名:杨洪 班级:电气 102 学号:3100205223 AN I DEA O F I NC RE AS I NG T HE S E NS IT IV ITY OF MI C ROPRO CES S OR - BAS E D CURR ENT PRO TE CT ION D ON G L- i t i a n ( Sheya ng Po w e r Suppl y Bu r eau o f Ji a ngsu Pr ovi nce, Sheya ng 22430 0, Ch i na) 摘要: 小电流接地系 统的电 流保护 灵敏度 不高, 一直 是困扰继电保护 工 作者的一 个问题, 笔者 依据故 障分析 的结果,使得微机电流保护在设备 发生 故 障后能 够自动 识别故 障类型, 并起用不同保护定值, 从而提高电流保护的 灵敏度。 关键词: 微机保护; 小电流接地系统; 灵敏度; 故障类型 中图分类号: TM77 文献标识码: B Ab strac t: The l o w s e ns i t i vi t y of c urren t prot ec t i on f or non - sol i dl y e ar t hed sy st e m i s al w ay s a probl em t o t roubl e t he rel a y prot ec t i o n worker s . In t hi s p a per, t he f un c t i on of mi cr oproce ssor - base d c urre nt prot et i on i s i mpr ove d t ha t t he f a u l t t ype i s a b l e t o be i dent i f i ed a ut o ma t i cal l y, a nd t h e sui t a bl e se t t i ng va l u e ca n be sel ec t ed. The ref ore , t he se ns i t i vi t y f o r curre nt pr ot ec t i on i s i ncr eased. Key word s : mi c ropr oce ss o r - based pro t e ct i ve re l a yi ngs; no n sol i dl y ea rt hed syst em; sensi t i vi t y; t ype of f a u l t 1 引言 电力系统继电保护属于电力系统自动控制的范畴 , 其主要作用是切除故障设备 以保证设备的正常运行。因此, 应该将系统运行方式和故障过程的变化视为继电 保护研究的重点, 要求系统的保护能够自适应系统的变化, 根据系统的实时参数, 起用不同保护定值, 从而提高保护动作的灵敏度。事实上, 传统保护也力图适应 不断变化的运 行方式和故障状 态, 如: 电流速断保护的整定值是按系统最大运行方式下线路末端发生三相短路 考虑。 按短路最严重条件确定定值的方法, 虽然能保证正常和故障条件下都不 会错误切除被保护的设备, 但却存在以下缺点:( 1) 该方法设定的定值在其他运 行方式下不是最佳;( 2) 在最小运行方式下和最不利的短路条件下保护可能失效 或性能发生严重偏差。可是这种缺陷在现 行微机保护中并未得到有效改进。 而微机保护应该发展为具有自动识别系统运行 方式和故障状态的能力, 并针对状态的改变, 实时调整保护的性能, 使继电保护 达到最佳效果。 下面以小电流接地系统如何提高灵敏度和判别故障类型为例加以 说明。 2 提高灵敏度 在单电源小电流接地系统中( 主要是指三相三线制系统。 三相四线制系统由于采 用完全星形接线保护或采用全相空气断路器 , 其灵敏度已得到提高,不加赘述) , 常规电流保护受系统运行方式和故障类型的影响, 往往灵敏度不能满足要求, 而

在微机保护中, 上述问题仍然存在, 不少微机保护的原理基本上和传统的保护一 样, 仅仅是传统保护的翻版, 特别在电流保护上更为明显, 主要是电流保护的定 值是固定不变的, 不能适应不断变化的运行方式、 不同故障 类型以及故障在线路上位置的变化而自动调整。 电流速断保护作为小电流接地系 统的一种有效的保护, 不带动作时限, 从保护选择性出发, 速断保护应按躲过最 大运行方式时 , 下线出口三相短路流过的电流整定 , 即 :I ZD=K kEZs min+ Z1L( 1) 其中: K k 为可靠系数, E 为 系统等效 电源相电 势,Zs mi n 为保护安装处到等 效电 源的最小阻抗, Z1 为线路单位长度的正序阻抗, L 为线路全长。在校验灵 敏度时, 通常用最小运行方式下两相相间短路来校验, 因此在最小保护范围下:L m i n=1Z1(32EI Z D- Zs ma x )[ 1] 而此时设定的定值应适应式( 1) , 即为:L min=1Z1(32Zs min+ Z1LK k- Zs max)[ 1] 从上面的计算可以看出, 速断保护的灵敏度受系统运行方式、 不同故障类型、 故障点到保护安装处 距离的影响。与传统保护不同的是, 微机具有强大 的计算和记忆的功能, 完全可以设计一种以输入 A 、 C 两相电流为基础 , 准确区分小电流接地系统的故障类型 , 根据故障类型起用 不同保护定值, 使得保护定值随故障类型的不同而自动调整, 从而达到提高电流 保护灵敏度的目的。 3 故障类型的判别在小电流接地系统中, 保护通常有 2 种类型的 接线方式, 即完全星形和不完全星形, 为了简化接线和节省投资, 通常采用引入 A 、 C 相电流的不完全星形接线, 单相接地仅由中央装置发出信号而线路仍 然可以运行一段时间, 因此对保护来说, 考虑的是三相或是两相短路。下面首先 讨论三相或是两相短路的特点( IA , I B , I C 为三相电流, I A, I B , I C 为相电 流 的大小, I max , I min 为 I A , I B , I C 中的最大与最小值)( 1) 三相短路时, 三相 电流仍然对称, 引入的 A 、C 相电流大 小相等且 A、 C 相电流和的大小与相 电流的大小相等, 即| IA+ IC | = I A=IC ( 2) 两相短路时:K( 2)AB 时, | IA+ IC| = I AK( 2)BC 时, | IA+ IC| = I CK( 2)CA 时, | IA+ IC| = 0, I A= I C 式中, K( 2)AB , K( 2)BC , K ( 2) CA 表示不同类型两相的相间短路。 对 于上述 3 种情况, 总可以选出 I A, I B, I C 中的最 大 与最小值 I max , I mi n, 显然有 I ma x / I mi n 为无穷大[2]。 ( 3) Y/ - 11 接线的降压变压器低压侧发生两相短路。 Y 侧各相电流分布与故 障相别有关, 其规律是两故障相中滞后相电流最大 , 数值上为 侧故障相电流 的 2/ 3 倍, 其它两相电流大小都等于 侧故障相电流的 1/ 3 倍, 方向相同, 显 然, I A, I B , I C 中总有 I ma x / I min= 2[ 2]。根据上述分析, 可以设计出对于同 一电压等级线路发生两相相间短路的一种判据: I ma x /I mi n K , K 为大于或 等于 2 的自然数( 通常取 2、 3、 4 、 5 ) , 亦即留有一定的裕度。这样一来, 三相短路和 Y/- 11 接线的降压变压器低 压侧发生两相短路时, 采用 I Z D, 而对同一电压等级线路发生两相相间短路时 采用 3 I ZD/ 2 。这样就能够在准确区分故障类型后,起用不同保护定值, 提高保 护的灵敏度。 经现场动态模拟试验, 其故障区分率满足系统对灵敏性的要求,且试

验可靠, 不产生误动。 4 结语 综上所述, 依据故障分析的结果, 通过理论上的分析与设想, 并经现场动态模拟 试验, 可以认为在小电流接地系统的网络中, 在不需附加投资, 亦不增加现行微 机保护的硬件负担, 电流保护的定值仍按原方法计算, 不增加定值项目的前提下, 利用微机在线计算的优点, 当微机保护判别 为三相短路或 是 Y/- 11 接线的降 压变压器低压侧发生两相短路时, 采用 I Z D, 而在同一电压等级线路发生两相短路时,微机保护自动将定值切换 为 3 I ZD/ 2。 同时, 由于微机电流保护程序是用汇编语言在单片机上通过简单的 编程实现。因此, 判别故障所需时间亦不会影响保护的速动性。这应该是微机保 护发展的方向, 也是广大继电保护工作者一直追寻的目标。 参考文献: [ 1] 贺家李, 宋从矩. 电力系统继电 保护原理 [ M ] . 北京: 中 国电力出版 社, 1 994 . [2] 刘万顺. 电力系统故障分析[ M ] . 北京: 水利电力出版社, 19 92.作者简 介: 董立 天( 1971 - ) , 男, 江苏 射阳 人, 助理 工程师, 本科, 从事电力系统继 电保护设计、 安装与调试工作。


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