自适应零序电流速断保护在电网接地保护中的应用

自适应零序电流速断保护在电网接地保护中的应用

王海山

（山东电力建设第三工程有限公司山东青岛266100）

摘要:在中性点直接接地的电力系统中发生接地故障时,产生很大的故障电流,这将严重危及电器设备的安全。继电保护的自适应算法能自动适应电力系统运行方式和故障类型的变化,在线计算并修正保护的整定值,使保护装置始终处于最佳工作状态。本文论述了自适应零序速断保护的基本原理和实现方案,从工程应用的角度分析了实现自适应继电保护的可能性。

关键词:自适应继电保护；零序电流保护；接地保护

1自适应零序电流速断保护

1.1传统零序电流速断保护

式中I0DZ为零序电流速断的整定值;E1为系统等效电源电势;Zs1min为保护装设处到系统等效电源之间的最小正序阻抗;Zs0min为保护装设处到系统等效电源处的最小零序阻抗;Zl0为被保护线路的零序阻抗;Zs1为被保护线路的正序阻抗;Kk为可靠系数,kk=1.2～1.3。

实际上,短路电流的大小与系统运行方式,短路类型和短路点在线路上的位置有关。设在线路上al(0≤a≤1)处发生短路(如图1所示),则短路电流为

(6)

式中Zs1为保护装设处到系统等效电源处的实际正序阻抗;Zs0为保护装设处到系统等效电源处的实际零序阻抗;aZs1,aZl0分别是故障点到保护装设处的正序和零序阻抗之值;kd为故障类型系数,al为故障点到保护装设处的距离如图1所示。

令式(5)和式(6)相等,可求得

由于kk>1;kd≤1;Zs1≥Zs1min;Zs0≥Zs0min,因此实际的保护范围a总是小于1,即总小于最大运行方式下的保护范围,且保护范围随kd变小和Zs0,Zs1的增大而缩短。

1.2自适应零序电流速断保护

为克服传统电流速断的缺点,自适应电流速断保护的整定值应随系统运行方式和短路类型的实际情况而实时地改变,其电流整定值可表示为

(9)

式(9)中各符号所代表的物理意义与式(5)、式(6)中的相同。

要使电流速断的整定值按式(9)整定,必须实时测定故障类型系数kd和保护装设处到系统等效电源之间的正序阻抗Zs,在此基础上令式(9)和式(6)相等,可得:

(10)

式(10)中a′的意义和式(6)中的a相同。式(10)表明a′也不是常数,它随着实际系统的Zs0,Zs1的变化而变化但总是根据电流速断动作原理的基本要求而处于最佳状态。

将式(10)和(7)进行比较可得:

式(1)～式(12)的推导中忽略线路的电阻,即设线路阻抗为纯感抗。

可见，与传统零序速断保护相比,自适应零序速断保护性能得到显著的改善。

1.3接地保护中故障类型的判断

前面已经论述,传统零序速断保护中整定电流应大于被保护线路末端故障时的最大零序电流IFmax,而且

所以若能在线判断出系统的故障类型,就能在很大程度上改善保护的性能。下面提出一种在线判断故障类型的方法。

本文从提高电力系统继电保护性能的角度出发,从理论上研究分析了自适应零序电流速断在电网接地保护中的应用原理。目前,自适应继电保护系统尚属理论研究阶段,要达到大范围的应用于工程实际,还有大量的问题需要解决。

参考文献:

[1]葛耀中.自适应继电保护及其前景展望.电力系统自动化,1997,21(9).

[2]周步祥,李烈忠.提高电流保护灵敏性的在线整定技术[J].继电器,1999,4(18).

[3]洪健山,郝小欣,吴斌.自适应接地保护的研究.电网技术，2001，11（11）.

[4]叶其革,王晨浩,吴捷.自适应控制及其在电力系统中的应用[J].电力系统自动化,1997,11(49).

个人简介

姓名：王海山（1983.11--）；性别：男，籍贯：山东省青岛市，学历：本科，毕业于郑州大学；在读研究生，就读于山东科技大学）；现有职称：中级工程师；研究方向：电力工程技术管理；