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中低壓保護(hù)微機(jī)化后的原理探索論文
摘要：本文提出了在傳統(tǒng)的機(jī)電型保護(hù)基礎(chǔ)上建立的保護(hù)配置方案，在實(shí)現(xiàn)變電所自動(dòng)化后，有必要在系統(tǒng)上和概念上進(jìn)行更新，并對(duì)微機(jī)保護(hù)在中低壓變電所中提出了新的動(dòng)作判據(jù)及系統(tǒng)配置方案。
關(guān)鍵詞：低壓母線 保護(hù) 小接地電流 探索 B相TA
1 引言
繼電保護(hù)采用單片微機(jī)技術(shù)后許多觀念應(yīng)當(dāng)?shù)玫礁�，遺憾的是有些基于機(jī)械型保護(hù)時(shí)代的觀念仍未改變，沒(méi)有充分發(fā)揮微機(jī)保護(hù)的優(yōu)勢(shì)。本文將以最基本的幾類(lèi)保護(hù)為例探討這方面的問(wèn)題，起拋磚引玉的作用，望各位同仁提出寶貴的意見(jiàn)。
2 低壓母線保護(hù)
母線保護(hù)裝設(shè)在變電所的母線上，在母線故障時(shí)，快速切除故障，滿足電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的要求。現(xiàn)在母線保護(hù)的原理主要是采用電流差動(dòng)方式，將母線上所有出線的二次電流分相地接入到一個(gè)集中的母差裝置上，這種接線方式投資大，接線復(fù)雜。在低壓母線中實(shí)現(xiàn)此方案尤其如此，原有的變電所母線一般不設(shè)保護(hù)，依靠變壓器的后備保護(hù)延時(shí)跳開(kāi)斷路器，這樣會(huì)造成與對(duì)側(cè)距離二段競(jìng)爭(zhēng)出口，造成事故蔓延，一次設(shè)備損傷。
隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)入變電所自動(dòng)化領(lǐng)域，尤其是CAN2.0B協(xié)議的多ID地址特征使所內(nèi)點(diǎn)與點(diǎn)的通訊成為可能。網(wǎng)絡(luò)化的低壓母線保護(hù)的概念由此浮出水面。
網(wǎng)絡(luò)化的低壓母線保護(hù)由CAN網(wǎng)絡(luò)總線收集母線上懸掛的各10kV出線的保護(hù)動(dòng)作信息，通過(guò)預(yù)先設(shè)置的保護(hù)程序進(jìn)行分析判斷和邏輯處理：若有任一線路保護(hù)動(dòng)作信息，則閉鎖低壓母線保護(hù)，若未收到有任一線路保護(hù)動(dòng)作信息，則低壓母線保護(hù)啟動(dòng)，判斷出故障母線段，快速切除故障的母線段的相關(guān)聯(lián)的斷路器，于是就保證了在母線發(fā)生故障時(shí)能迅速找到故障點(diǎn)，以最小限度的時(shí)限快速切除故障，從而保證電網(wǎng)安全運(yùn)行及供電的可靠性。
以上方案已獲得國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局的專(zhuān)利授權(quán)：專(zhuān)利號(hào)為00221250.1。
3 小接地電流探索裝置
目前,電力系統(tǒng)的小接地電流選線裝置，一般都采用零序功率方向和零序電流及零序電壓的大小作為判斷線路是否接地的依據(jù),該選線裝置只能在判別后選擇一次,而在系統(tǒng)零序電流很小的情況下,若無(wú)明顯的特征電氣量,往往會(huì)作出錯(cuò)誤的判斷,不能給現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行人員提供正確的操作提示,增加現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)人員的工作量,不能滿足快速隔離故障的要求,給現(xiàn)場(chǎng)帶來(lái)一定的危害性。
同樣利用變電所的現(xiàn)場(chǎng)CAN總線的網(wǎng)絡(luò)信息，獲取各線路單元的零序電壓及零序電流和零序功率方向等信息,通過(guò)預(yù)先設(shè)置的判斷程序,選取小接地電流系統(tǒng)單相接地故障特征最為明顯的線路,通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送該線路的跳閘命令使該線路跳開(kāi)。然后又繼續(xù)利用網(wǎng)絡(luò)信息特征判別接地故障是否存在,如果仍然存在接地故障,則繼續(xù)發(fā)送相應(yīng)線路的跳閘命令。跳開(kāi)現(xiàn)存故障特征電氣量最為明顯的線路,并發(fā)送合閘命令將第一次跳開(kāi)的線路合閘,如此循環(huán)三次至故障消失為止,跳開(kāi)的線路即為接地線路,這樣就保證了在小接地電流系統(tǒng)發(fā)生線路單相接地時(shí)能快速準(zhǔn)確地找到接地點(diǎn),減少維護(hù)量,滿足快速隔離故障的電力系統(tǒng)要求, 保證電網(wǎng)安全運(yùn)行及供電的可靠性。
以上方案已獲得國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局的專(zhuān)利授權(quán)：專(zhuān)利號(hào)為00221250.x。
4 無(wú) B相TA增加靈敏度法
傳統(tǒng)過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作電流采用相電流法，10kV線路過(guò)電流保護(hù)一般只有兩個(gè)電流互感器，通常提供A相和C相電流，在傳統(tǒng)的繼電器保護(hù)的配置方案中，只配A相和C相過(guò)電流繼電器，這樣在Y/△接線的變壓器后的兩相短路降低了保護(hù)的靈敏度，而為增加靈敏度而加裝的反應(yīng)Ia+Ic的第三個(gè)繼電器常常因?yàn)閮r(jià)格因素而不裝設(shè)。這樣，往往會(huì)造成事故的越級(jí)跳閘，擴(kuò)大了事故停電范圍。
在微機(jī)保護(hù)中，對(duì)于三相短路，仍采用相電流I作為過(guò)電流保護(hù)的動(dòng)作電流，即動(dòng)作判據(jù)為I>Iset，Iset為動(dòng)作定值，再利用三相電流平衡的原理，由Ib=-Ia-Ic得出另一相電流，充分利用微機(jī)保護(hù)的可計(jì)算性，增加一個(gè)保護(hù)動(dòng)作的元件，在不增加任何硬件成本的情況下，實(shí)現(xiàn)保護(hù)電流的兩相三元件法。從而大大地增加了保護(hù)的靈敏度，避免了事故停電范圍的擴(kuò)大。
5 有B相TA增加靈敏度法
傳統(tǒng)過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作電流采用相電流整定法，這樣使三相短路的靈敏度是兩相短路的1.15倍(Z∑(1)=Z∑2)。整定計(jì)算后，必須再進(jìn)行靈敏度的校驗(yàn)，這樣的過(guò)程顯得特別不方便。
在微機(jī)保護(hù)中，可充分利用微機(jī)保護(hù)的可計(jì)算性，在采集了三相相電流后，將相電流進(jìn)行星角變換，變?yōu)榫�電流，即：Iab=Ia-Ib，Ibc=Ib-Ic，Ica=Ic-Ia，用線電流Iab、Ibc、Ica作為過(guò)電流保護(hù)的動(dòng)作電流 。當(dāng)(Z∑(1)= Z∑2)時(shí)，兩相短路和三相短路的最大線電流總是相等，因此，三相短路和兩相短路的靈敏度相等。整定定值和校驗(yàn)靈敏度僅按三相短路計(jì)算即可，大大減輕了現(xiàn)場(chǎng)人員的工作量。
在傳統(tǒng)的一些保護(hù)，例如過(guò)負(fù)荷告警，過(guò)負(fù)荷閉鎖，有載調(diào)壓，過(guò)負(fù)荷啟動(dòng)風(fēng)冷，往往都僅僅采用B相TA，這是基于防止A、C相TA負(fù)載太重和多裝繼電器造成經(jīng)濟(jì)浪費(fèi)的原因。微機(jī)保護(hù)中則根本不可能存在這兩個(gè)因素，可完全利用三相電流Ia.Ib.Ic >Iset判別式的與門(mén)出口，大大增加了裝置的可靠性。
6 間隙零序保護(hù)的問(wèn)題
在傳統(tǒng)的繼電保護(hù)中的間隙零序保護(hù)一直采取普通的過(guò)電流繼電器來(lái)實(shí)現(xiàn)保護(hù)的功能。但現(xiàn)場(chǎng)的放電間隙往往在過(guò)電壓時(shí)瞬時(shí)放電后，電壓立即下降，放電則立刻停止，電壓又上升，放電則又開(kāi)始，是一個(gè)脈沖的放電過(guò)程。傳統(tǒng)的繼電器無(wú)法模仿其真實(shí)的過(guò)程,不能達(dá)到最完美的保護(hù)效果。微機(jī)保護(hù)由其記憶性和計(jì)算性的特點(diǎn)，則可以模仿放電間隙的真實(shí)過(guò)程，準(zhǔn)確地反映故障情況，達(dá)到跟好的保護(hù)效果。
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