摘 要:针对35kV输电线路中三段式电流保护动作速度慢,快速保护范围有限的缺点,提出了利用单端故障分量的加速保护新原理。该保护利用线路对端断路器动作后所造成的本端故障分量的变化识别保护区内外故障,克服了传统电流保护延时较长的缺点。
关键词:35kV线路 电流保护 故障分量
中图分类号:TM773 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2011)09(a)-0147-01
在我国35kV及以下的中低压配电系统中,由于技术、投资等方面的原因,一般均采用已沿用多年的三段式时限配合的电流保护。这样,每条线路中仅有部分区段中的故障能够被快速切除,其余部分的故障则要经0.5s或更长的延时后才能切除。随着电力工业的发展,中低压配电网络的结构、用电负荷性质和用户对供电的要求都发生了很大的变化,传统的时限配合式继电保护在实用中已经不能满足电力系统的要求,所以迫切需要提高配网中继电保护装置的动作速度和延长保护的范围。然而如果直接将高压电网中的高速保护方案移植过来,例如采用有通道(载波、微波或光纤)的保护,由于它们的附加通道投资太大,显然不符合实用原则。如果能找到一种适用于配网的、仅使用单端电气量的全线快速保护,对于配网线路的安全可靠运行将是大有益处的。基于此,本文提出了一种适用于配网线路的电流保护改进方案。
本保护利用单端工频电气量。在所提出的方案中,继电器根据系统和故障的不同情况发出瞬时、延迟或者加速断路器跳闸的命令。通过判断系统是否处于对称运行状态来决定断路器是否应该动作;从对端断路器动作情况判断故障是内部,还是外部。
1 保护原理
理论上讲,当线路上发生不对称故障时,三相电压电流将处于不对称运行状态;当故障切除后,三相电压,电流又将恢复对称稳态运行;故障时将产生序分量。所以,可根据检测到的序分量确定故障是否对称、系统的运行状态并决定断路器的动作行为。对一个多电源供电的系统,切除一条故障线路往往要跳开两个断路器,而两个断路器的动作时间又是有先有后的,对配网而言,它们的时间差往往是很大的,而本保护正是利用对端断路器动作前后所造成的本端故障电流的变化识别故障区域,在区内故障时加速本端断路器跳闸。
本保护利用单端工频电气量,用一个实时处理算法抽取出正、负、零序分量,算出序分量的有效值,比较它们的大小,确定系统状态。用序分量的变化确定远端断路器的动作行为,防止故障区外的断路器误动,加速故障区内的断路器跳闸。判断系统运行状态的方程如下:
R1=(S0+S2)/S1
S0、S1、S2分别代表零序、正序、负序分量的有效值。
2 保护构成
在本方案中,所有的继电器都被安排成两种动作模式,按照传统保护整定的固定时间动作模式和按照新原理的加速动作模式。当发生不对称故障时,所有的继电器首先按照固定时间模式启动,其中某个继电器最先启动相应的断路器跳闸,接着已启动的继电器利用序分量判断系统的运行状况,如系统恢复对称运行,则判断故障在区外,继电器返回,其所对应的断路器不动作;如系统没能恢复对称运行,也不能判断故障一定在区内,也可能是下一条线路故障。为防止误动,需检测是否有相电流低于阈值(很小接近0),如有,则证明该条线路的对端断路器跳闸了,故障发生在区内,应启动相应的断路器跳闸;如没有,则证明故障在保护线路外,继电器应返回,其对应的断路器不动作。当发生对称故障时,利用电流保护无时限速动方案,瞬时切除故障。
当发生不对称故障时,R1值会变得很大,故障切除后,R1为零。对相间不接地故障,R1值为1;对接地故障,R1值为2。因此,我们可设R1阈值在0.2～0.4之间。
3 结语
在本文所提保护方案中,利用单端电流就可以实现配电线路三段式电流保护的加速动作。理论分析结果表明:该保护能明显提高配网系统中保护继电器的动作速度。本保护不受中性点接地方式的影响;不受负荷大小的影响。对不对称故障,动作可靠,切除速度快,加速效果明显,且不受故障电阻的影响。