論零序保護在電網中的應用

田積春

（山東南山鋁業股份有限公司，山東 龍口 265713）

1 零序電流保護的工作原理

零序電流保護和類似的故障電流保護，反映的是中性點直接接地系統發生接地短路時產生的零序電流，利用零序電流分量構成保護，可以作為一種主要的接地短路保護。零序電流保護有四個階段，根據具體的線路保護，通常采用三步，其保護范圍為本段線路全長并延伸至相鄰線路。零序保護的Ⅰ段，按躲過本線路末端單相短路時，流經保護裝置的最大零序電流整定的，不能保護線路的總長度。零序Ⅱ段的保護范圍和相鄰線路零序保護的Ⅰ段進行配合，不僅可以保護本線路總長度，還可以一直延伸到相鄰的線路。零序保護Ⅲ段與相鄰線路零序保護Ⅱ段相配合的，是本線路第Ⅰ、Ⅱ段的后備保護，Ⅳ段一般是作為Ⅲ段的后備保護。Ⅲ段式零序電流保護的原理，按照圖1顯示，主要的保護，是無時限的零序電流速斷保護（零序Ⅰ段）和限時零序電流速斷保護（零序Ⅱ段）；后備保護是零序電流保護（零序Ⅲ段）。

圖1 三段式零序電流保護原理接線

限時零序電流-速斷保護與反映相間短路的限時電流-速斷保護相同，因此，其動作值應隨相鄰線路零序過流I段調整，即最大零序電流設置在下級線路零序I段保護范圍結束時，動作時限△t，高于下級線路零序過流I段動作時間。

2 零序保護注意細節

2.1 注意保護誤動

當電流回路出現斷線時，可能會出現保護誤動。這是敏感保護的一個常見弱點，需要在操作中注意預防。在斷線概率方面，遠小于距離保護電壓回路斷線的可能性，如有必要，還可采用相鄰電流互感器零序電流閉鎖的方法防止此類誤操作。

2.2 電力系統不對稱運行

電力系統發生非對稱運行時，也會產生零序電流。由于變壓器的三相參數的不同，非對稱運行或單相重合閘斷路器不同步時，母線倒閘操作時斷路器三相觸頭不同期合閘時，另外，空投變壓器時產生的不平衡勵磁涌流，特別是空載變壓器的母線有運行的中性點接地變壓器時，會產生長時間的不平衡勵磁流和直流成分等，有可能啟動零序電流保護。

2.3 注意平行線路

在地理上相近的平行線路中，一條線路發生故障時，另一條線路感知到零序電流，有可能引起對側零序方向繼電器的誤動作。在可能的情況下，可以使用負序方向繼電器來防止對方向的錯誤判斷。

2.4 零序正向電流和零序正向電壓

零序正向繼電器交流電路由于平時沒有零序正向電流和零序正向電壓，所以很難發現電路斷線；當從電壓感應器的開口三角一側取得零序電壓時，也很難用直觀的模擬方法檢查方向的正確性，因此，由于交流電路存在問題，電力網發生故障時，有可能引起保護拒絕動作和誤動作。

3 故障定位方法

當前配電網單相接地故障線路的選擇方法有很多，電阻法、靜態無功功率方向法、五次諧波法、零序電流比較法等。

基于小波分析的暫態零序電流比較方案步驟如下：1）以零序電流故障前一周波和故障后三周波作為分析對象；2）對零序電流進行小波分析，提取分析需要的特征信息；3）與瞬時振幅相比，由于故障線路暫態零序電流等于所有非故障線路暫態零序電流，標記瞬態故障部分振幅最大的領域；4）比較瞬態相位，由于故障相位的瞬態零序電流與非故障相位的電流相位相反，標記為反相的線路是故障段。

4 配網線路狀態采集分析系統結構

分析網絡線路狀態，收集和分析系統由兩部分組成，故障定位單元和監控中心。故障定位裝置，包括數據傳輸終端，終端用來接受故障信息；監控中心包括工業控制和專家系統軟件。

5 配網線路狀態采集分析系統原理

配電線路故障狀態收集和分析系統原理為：配電線路故障狀態，收集和分析系統暫態零序電流故障判據的比較方法。使用三個采集終端，三相電流信息的實時采集，和當前收集的信息通過2.4G無線通信將數據傳輸至終端，數據傳輸終端根據當前采集信息，以確定具體故障。

6 結語

電力系統要選擇正確的繼電保護方案，保護裝置的保護范圍必須科學，使電氣設備在各種情況下都在保護范圍內，事故不擴大。