基于電流突變量的自適應過電流保護新原理探究

王春華

（國網山東省電力公司商河縣供電公司 山東濟南 251600）

引言

依據問題發生后只中斷問題支路這一準則，以往配電網保護一般選用三段式的電流保護措施，整定過電流時則根據其避開的最大負荷電流進行，通常會因為自驅動電流大，在比較長的線路尾端出現短路問題，靈敏性無法滿足有關需求，保護裝備不能正常運行，大大降低電網的可靠性和安全性。相關人員一定要對此予以高度重視，同時研究出科學合理的解決對策。

1 電網運行中負荷自啟動對過電流保護的影響

以某一配電網為例（如圖1所示），若K位置出現問題，保護2主保護馬上驅動，去除故障，求備用保護是保護3，在問題解決后要穩定返回。

圖1 輻射型配電網結構圖

圖2 負荷電流變化特征圖示

在此配電網里，以上保護的整定匹配關系還要充分結合以下幾方面考慮：

（1）保護裝備的誤動。若線路的外在問題點K被去除之后，B（母線）所銜接的負荷自驅動，增加3位置的負荷電流，有很大幾率會引發保護3出現誤動情況。因此，運算過電流保護整定的具體數值時，要結合電感性負荷自驅動的干擾考慮，提升備用保護的穩定性，但這也會減少電流保護的敏感性。

（2）保護裝備的拒動。結合負荷自驅動所造成的干擾考慮，在整定過電流保護時要添加自驅動系數，造成最終的整定數值偏大，但在最小運作形式下線路2尾端出現故障問題時，基本上可斷定為短路電流值過低導致保護2敏感度下滑，從而引發拒動問題[1]。

2 電流圖變量的自適應過電流保護新原理的研究

2.1 自適應過電流保護整定

在以往的電網繼電保護整定工作時，對于過電流保護中整定指數值為不變數值，進行自啟動系數和重負荷數據分析時，可能造成整定值過大，不能實現設備工作靈敏度。整定人員設計出一種新型對過電流保護的工作原理，保證保護動作時可以躲過負荷最大電流，外部進行故障去除后，對負荷自啟動進行識別過程，發生負荷自啟動工作時，結合前期對自啟動數據和負荷電流整定值實施調整，確定保護裝置工作的合法性。對于三段時自適應保護設施，前兩段保護過程中，由于整定值設置較高，自啟動電流不會對其造成影響，可使用普通工作形式進行設定，日常工作時，第三段過電流保護值的設置按照躲過負荷電流整定值進行，不考慮其他因素，所以整定值設置比較低，設備靈敏性增加。將外部故障去除后，負荷自啟動，第三段過電保護進行工作時要對以往負荷自啟動系數進行分析，計算出新的整定值，負荷自啟動完成后，再使用平時的整定值，進行數值的保護要在設備工作穩定基礎上，增強過電流保護靈敏度。

2.2 外部事故去除后負荷自啟動的識別方式

電力正常工作中，配電網中故障中的保護動作去除以后，由另外的保護電流對故障前的負荷電流，突變成故障電流，再由故障電流，突變成自啟動電流，這一系列的過程中，突變成自啟動電流中的數值小于突變成故障電流的數值以后，仍然比發生故障前的負荷電流大，這么一來，可以確定發生故障后仍可進行自啟動電流，實驗人員可將這個特點作為判定負荷自啟動的依據，如圖2。

實際工作過程中，根據下面兩點進行判斷：判斷一，當t1時間段發生問題的時候，工作電流出現第一次突變，公式為：ΔI1=|It1-It1-T|，其中ΔI1為第一次電流突變值，It1-T為在t1-T時間段電流數值，It1是t1時間段電流數值，是工作頻周期。主要判斷公式為ΔI1＞Id1，其中，Id1為臨界限值，最后整定Id1=（0.2-0.3）IN。其中IN指標準負荷電流值。判斷二，一段時間后，故障被去除，電流由故障電流突變成自啟動電流，電流突變量公式為：ΔI2=|It1+t-It1-T|，其中ΔI2為后期電流突變值，It1-T指t1+T時候的電流值，主要辨別公式為 ΔI2＞Id2，Id2指臨界限值，最后整定為 Id2≥（0.3-0.5）IL，IL指事故前負荷電流，并且第一次電流突變的量值和后期突變量值工作滿足公式ΔI1＞＞ΔI2。當保護裝置連續經過兩次數據的突變，電流的突變量同時符合上述公式判斷時，就可確定外部故障去除后可產生負荷自啟動情況。

2.3 自適應過電流保護動作原則

當經過檢測線路產生外側故障的時候，電流在事故發生前和事故去除后出現兩次突變，并且和事故發生前負荷電流比較，出現不同特點，結合上述判斷，可以確定負荷自啟動方式過程：①當電網正常工作，保護裝置對工作電流采取數據，自適應過電流保護使用負荷電流計算，使用整定值最低值。②當工作設備發生線路短路時，保護裝置檢出電流突變量位置，對故障部分進行分析和切除，自適應過電流保護判別設備，剛出現電流突變是否滿足判斷一，如果電流突變數據量滿足判斷一，并且電路中電流可以達到整定值最低點，就可使用自適應過電流保護行為，預測行為到達時限后，后備保護切斷電路。③電流突變數據量符合判斷一時，就能檢測到后期發生的電流突變，對事故進行排除后，再診斷是否符合判斷二，并確定外部事故去除后的負荷自啟動過程，保護設備進行負荷電流數據的實時采集，并計算整定值最低值。所以，正常工作時，保護設施使用整定值最低值，提升過電流維護的靈敏性，外側事故去除過程中，保護設施使用整定值最高值，這么做可以提升系統安全性，避免再次發生故障。

3 實驗驗證

3.1 常規運作整定值

常規運作過程中，此自適應過電流保護，按照負荷電流運算且選用一些數值較小的整定值，此數值不再負荷自驅動系數范圍內。而且線路負荷電流較低時，需要提供40～55%的額定負荷數值，根據固定的公式展開運算。

建設的仿真模型，要選用總負荷時15/10/12MVA的系統，利用此三種運作模式（等同于80%、60%、70%的額定運作模式）下，保護線路過電流時要根據以往整定措施與上文自適應整定形式并調整最后數值，同時對此兩種方式展開仿真檢驗。經過比較靈敏性和整定數值，傳統方法整定數值較大，靈敏性低，E母線中的最小運作形式出現問題，保護4是此線路最近的主要備用，Ksen.4不足1.6（靈敏度），保護3是周圍線路的最遠備用，無法符合Ksen.3大于等于1.3的要求，還會引發拒動現象，因此不能達到靈敏度的需求。但本文介紹的過電流保護原理，整定值較小，提升了保護行為的靈敏度，還是E母線中的最小運作形式下的故障問題，保護3/4依次是此線路附近線路最遠的備用與最近的備用，其靈敏度基本能符合Ksen.3大于等于1.3；Ksen.4大于1.6的保護需求，大大提升了過電流保護的穩定性和安全性。

3.2 負荷自驅動環節整定值

一旦線路外界出現K1點問題，其保護5行為去除問題之后，在3中運作形式下，線路DE與CD經過負荷驅動電流，能通過其算出保護3/4的自驅動進程與常規運作形式整定值?？砂l現，本文所說的自適應是一個過電流保護，常規運作時調節的低值整定值，能提升保護可靠性，然而卻不能避開線路負荷自驅動電流，此措施在鑒別出現自驅動時，短期內使用高值整定值，以防保護裝備出現誤動情況，從而提升保護裝備的穩定性。

4 結論

在外界出現問題故障并順利取出以后，若使用的保護原理可以精準的判斷出負荷自驅動過程，短期能使用自適應較高的整定值，則能有效防止保護誤動，確保了保護的穩定性。在下級、本級線路出現問題時，備用或者遠備用保護動作是自適應過電流時，此保護由于利用較低整定值而具備良好的靈敏度，針對運作形式繁雜且波動明顯的分布式電源銜接配電網，能有效提升其可靠性。