对高压线路微机保护的改进建议

广西电力　２ｏ０６年第４期　对高压线路微机保护的改进建议　Ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ　Ｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎ　ａｂｏｕｔ　Ｍｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ｒｅｌａｙ　Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　ｆｏｒ　Ｈｉｇｈ　Ｖｏｌｔａｇｅ　Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　Ｌｉｎｅｓ　李　勇，李　嵘　ＬＩ　Ｙｏｎｇ，ＬＩ　Ｒｏｎｇ　（广西电网公司玉林供电局，广西玉林５３７０００）　摘要：针对１０－－３５　ｋＶ系统中出现的两相短路的特征，根据微机保护两相短路选相的原理无法快速区分是何种故障，提　出了对微机保护软件进行改进，从逻辑判断人手的具体意见，并对改进后保护配合进行了分析，可有效改善保护对故障的判　断。实现发生两相短路时保护快速动作，保障设备安全和可靠供电。　关键词：微机保护；两相短路；电流比较法；逻辑判断；逻辑组合　中图分类号：ＴＭ７７３文献标识码：Ｂ文章编号：１６７１—８３８０｛２００６｝０４—００７８—０２　１　引言　经过近几年城乡电网的改造，３～３５　ｋＶ供电系　统得到了快速发展。３～３５　ｋＶ线路是电力系统面　向电力用户的终端设备，一般大多数用户的变压器　是直接Ｔ接人线路的。通过对不接地系统的高压　供电线路短路故障的统计，两相短路发生率达到了　６０％～８０％，两相短路是不接地高压系统的主要故　障。但是电力系统发生两相短路时电流为三相短路　时段，一般按照躲最大负荷电流计算。在目前的各　个保护厂家都是按照这个基本原理生产保护装置，　只是在硬件或者配置上有所变化而已。　３高压线路微机保护存在的问题　３～３５　ｋＶ系统线路保护，是直接用短路电流比　较各段继电器整定值的方法来构成的，其优点就是保　护原理简单可靠，缺点是它不会象超高压设备保护那　样快速区分是何种故障。我们发现两相短路多数都　是靠Ⅱ、Ⅲ段这样的延时段来动作切除，此时由于３　的０．８６６倍，一般速动段保护因其未达到动作值而　无法快速动作，需要延时动作，因此导致故障扩大为　三相短路或扩大短路范围，因此我们需要尽可能地　找到解决办法。在微机保护大量投入运行后的今　天，根据两相短路的特点和特征来组织保护机理，更　好地发挥微机保护的优点，达到快速切除两相短路　故障，避免扩大故障范围的目的。　３５　ｋＶ系统的设备绝缘质量较低，承受短时短路　电流水平低，极其容易损毁，或者扩大为三相短路。　～在变压器两相短路时，由于其离系统可能较远，　故障点的系统阻抗很大，此时短路电流小，反应到非　故障侧（即线路）的相电流与故障侧相电流成１／√３　倍的关系，线路保护整定值的灵敏度就不够而拒动，　变压器就很容易烧坏。　２高压线路微机保护原理　在我国的电力系统中，由于３－－３５　ｋＶ系统采用　不接地运行的方式，只有三相短路和两相短路有大　４高压线路微机保护软件方面的改进　４．１在线路上发生两相短路　电流出现。因此对３～３５　ｋＶ系统的高压线路微机　保护的基本原理就是相电流比较法。采用两相式　（一般Ａ，Ｃ相）电流继电器，一般设置三段电流保　众所周知，不接地系统线路短路故障主要为两　相短路和三相短路，两相短路有不对称的特点；而三　相短路有三相对称的特点，正常负荷电流也为三相　对称，因此两相短路可以区别于三相短路电流及正　常负荷电流。我们可以列出三者的特征来区别。　①两相短路的特征为一相电流为零，另两相电　流数值相等相位相反，相位相差１８０。。　护，只要电流采样值大于整定最小动作值则经动作　时间延时后出口跳闸，Ｉ段为速动段，一般按照躲线　路末端三相短路计算，Ⅱ段为延时段，一般按照保证　线路末端两相短路有足够灵敏度，Ⅲ段为最灵敏延　收稿１３期：２００５—１２—０６；修订日期：２００６—０２—０６　维普资讯 http://www.cqvip.com

２００６年第４期　广西电力　②三相短路则三相电流数值大小相等，三相相　位相差１２０。。　保护的两相电流的差值与最大相电流的比值的绝对　值Ｋ等于１或者２，对于高压变压器短路，任意两电　流的差值与最大相电流的比值的绝对值Ｋ等于０　③正常负荷电流数值大小相等，只是电流数值　远小于三相短路电流，三相相位相差１２０。。　４．２在变压器上发生两相短路　或者１．５。正常时三相负荷电流数值相等，相位相　差１２０。，则两相电流的差值与任意一相电流的Ｋ等　于√３≈１．７３２，但是需要考虑线路三相参数不平衡　以及ＴＡ测量误差的可靠系数。保护可以判断Ｋ　落在１．６～１．９之外即为两相短路，可以快速动作出　目前我国不接地系统中的高压供电变压器普遍　采用Ｙ，ｄｌｌ接线，在变压器低压侧短路时，故障侧　与非故障侧的电流、电压在数值和相位上均有所不　同，依照变压器电气展开图可以求得它们的关系。　Ａ　Ｂ　Ｃ　—　图１变压器电流图　△形接线侧线电流由节点电流定律求得为：　＝　。一　Ｂ＝（　Ａ—　Ｂ）÷√３　ｂ＝　ａ—　７＝（　Ｂ—　ｃ）÷√３　ｆ。＝　７一ｆ　＝（　ｃ一　）÷√３　Ｙ形接线侧线电流（也即相电流）为：　ＩＡ＝（　一　。）÷√３　Ｂ＝（　ｂ—　）÷√３　ｃ＝（　。一　ｂ）÷　由以上式子可知，无论在哪一侧两相短路时，非　故障侧三相电流都不为零，有两相电流的数值相同　（是对侧故障电流的１／４３倍）而相位相同，有一相的　电流数值为对侧故障电流的２／３４倍且与另外两相　相位相反。　４．３对保护软件的改进　从以上分析看出，微机保护应该能够根据电流　特点区分出两相短路故障，线路保护可以实现两相　故障时快速动作。考虑到保证上述原理的实际意　义，设定两相（假设为Ａ，Ｃ相）电流引入保护装置，　从逻辑判断着手，可以进行简单的程序设计。线路　两相短路时相位相反是一大特征，就如保护带方向　原理一样。可以以１８０。为灵敏角，动作区向两边各　扩大３Ｏ。，比较引入保护的两相电流相位相差是否　落在１５０～２１０。之间，是则可以判定为两相短路而　快速出口，否则转为第二特征判断；各相电流数值不　相同是第二特征，按理论计算，线路两相短路时引入　口跳闸。此时如怕两相故障特征判断误动则可以加　一个相电流低值闭锁值，防止ＴＡ断线误动。　５改进后保护配合分析　在微机保护上进行逻辑组合后，可以区分短路　电流和负荷电流，有效改善保护对短路的判断。保　护设计成类似超高压线路保护的两相短路选相的程　序，线路发生短路故障时，在保护启动后，为防止存　在很大的短路电流，可以先进人速动段进行电流判　断，速动段不动作后进入两相故障特征判断，根据两　相短路特征不同于正常负荷电流特征的特点，一是　判断两相电流数值是否相等、相位是否相反，或一相　电流为零而另一相电流不为零，符合上述任一条件　者即为两相短路，可以立即快速出口，最后才进入延　时段电流判断。这样实现了前两者快速动作，特别　是利用两相短路的独有特征使得保护快速切除故　障。按照目前的微机保护硬件和软件水平，实现在　５０　ＩＴＩＳ内动作不成问题，避免了延时段动作时故障　范围扩大。　６结语　虽然通常认为３～３５　ｋＶ供电终端电网很简单，　相应的保护原理也是一直采用电流比较的办法，但　是在现场运行经验总结中，３－３５　ｋＶ供电系统的设　备绝缘低，发生短路的机率又很高，在受短路电流或　过电压反复冲击下，设备就会容易发生故障而扩大　短路范围。如在保护原理中增加本文中探讨的办　法，根据两相短路的特征快速出口，尽量避免短路电　流短时甚至长时存在，有利于保障设备安全和可靠　供电。　参考文献　［１］崔家佩，孟庆炎，等．电力系统继电保护与安全自动装　置整定计算［Ｍ］．北京：中国电力出版社，２０００．　［２］华北电力学院．电力系统故障分析［Ｍ］．北京：电力工　业出版社，１９８０．