[doc格式] 配电线路自适应电流速断保护的实用化研究

[doc格式] 配电线路自适应电流速断保护的实用化研究 配电线路自适应电流速断保护的实用化研 究 第31卷增刊 2OO8年11月 四川电力技术 SiehuanElectricPowerTechnology Vo1.31,Supplement Nov..2008 配电线路自适应电流速断保护的实用化研究 黄震?.陈平 (1.西南交通大学电气工程学院,四川成都610031;2.泸州电业局,四川泸州646005; 3.山东理工大学电气与电子工程学院,山东淄博255~9) 摘要:全面 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 了配电线路自适应电流速断保护的基本原理,以及故障启动,等效系统阻抗和等效电源电势在线计 算,故障类型自适应以及工频稳态分量准确提取等关键技术问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 .在此基础上,提出了一种实用的自适应电流速断 保护 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 ,并且将整个故障处理过程划分为参量计算,在线整定和测量比较三个环节,为推进自适应电流保护的商业 化发展奠定了基础. 关键词:自适应保护;电流速断保护;故障分量;配电线路 Abstract:Thebasicprincipleofadaptivecurrentinstantaneousprotection(ACIP)fordistributionlinesisanalyzedcompre- hensively,togetherwithsomekeytechnicalissuesincludingfaultstart—up,o n—linecalcaulationofequivalentsystemimped— anceandelectricsourcepotential,self—adaptingtofaulttypesandaccuratee xtractionofsteadystatecomponentsatpowerfre? quency,etc.Basedonthis,apracticalschemeforadaptivecurrentinstantaneousprotectionispresented,inwhichthewhole faultprocessingprocedureisdividedintothreesubprocedures,i.e.parametercalcaulation,on—linesetting,andmeasured valuecomparison.Thesummarizedkeyissuesandpresentedpracticalschememaybehelpfulforthecommercializationdevel? opmentofadaptivecurrentprotection(ACP)techniques. Keywords:adaptiveprotection;currentinterruptionprotection;faultcomponents;distributionlines 中图分类号:TM773文献标识码:A文章编号:1003—6954(2008)增一 0010—04 中国35kV及以下电压等级的配电线路广泛采 用三段式电流保护,即电流速断保护,限时电流速断 保护和定时限过电流保护,其中限时电流速断保护可 以与同级电流速断保护配合构成配电线路的主保护, 而定时限过电流保护一般只作为本线路的近后备保 护和相邻下一级线路的远后备保护. 传统电流保护按电力系统最大运行方式离线整 定,并按电力系统最小运行方式校验保护范围或灵敏 度.虽然这种整定 原则 组织架构调整原则组织架构设计原则组织架构设置原则财政预算编制原则问卷调查设计原则 能够保证在各种运行方式和 故障条件下继电保护动作的选择性,但保护性能却不 能达到最佳.在最小运行方式下发生最不利的故障 时,保护范围将缩小,甚至在有些情况下(例如短线 路系统阻抗较大时)可能会失去保护范围. 为克服这一缺点,可利用微机自适应继电保护技 术?,,通过实时,在线计算系统电源侧阻抗及判断 故障类型的方法,使电流保护具备自动识别系统运行 方式和判别故障类型的能力,并根据实际运行方式和 故障类型,实时.,自动地调整保护整定值,从而达到保 护性能最佳化和整定计算在线化.20世纪90年代 末,西安交通大学和原南京电力自动化设备总厂联合 研制出微机式自适应馈线保护试验装置,,并且实 . 10. 现了自适应速断保护和具有反时限特性的自适应过 电流保护两种基本原理. 分析了配电线路自适应电流速断保护的基本原 理及其关键技术问题,在此基础上提出了一种实用的 自适应电流速断保护方案,旨在促进自适应电流保护 技术的商业化发展. 1自适应电流速断保护的基本原理 1.1整定原则 自适应电流速断保护根据电力系统当前的实际 运行方式和故障状态实时,自动进行整定计算,无需 人工干预.目前广泛采用的自适应电流速断保护实 时整定算法可表示为: :I I I(1) 厶c1l厶 式中:为自适应电流速断保护的整定值;E 为等效系统电源的相电势;Z为等效系统阻抗; 为被保护线路的阻抗;为故障类型系数;为可靠 系数. 式(1)表明,实现自适应电流速断保护的关键在 第3l卷增刊 2008年11月 四川电力技术 SiehuanElectricPowerTechnology Vo1.31,Supplement Nov..2008 于能否对等效系统阻抗z,故障类型系数以及等 效系统电源的相电势进行在线,准确测量或计 算.’ 自适应电流速断保护的动作条件为 Im?Dz(2) 式中:,m为流过保护安装处的实际故障电流. 1.2保护范围分析 设自适应电流速断保护范围相对于被保护线路 全长的百分比为,0??1,则当保护范围末端发 生短路时,流过保护安装处的故障电流,可以表示 为: , 考t 令式(1)和(3)相等,可以求出自适应电流速断 的保护范围: : (4)—?面?一L4, 式(4)表明,自适应电流速断的保护范围a与 故障类型无关,而且能够随系统运行方式(等效系统 阻抗)的变化而变化,因而总能使保护范围处于最佳 状态. 设传统电流速断保护范围相对于被保护线路全 长的百分比为0【,则不难证明,二者之间存在以下关 系: … 等?’3 由于(zsi+)?zs+,故z?.显然, 自适应电流速断保护比传统的电流速断保护具有更 好的适应性能. 图1给出了一个简单的配电系统,取=1.2, 根据图中有关参数,可以计算出传统电流速断保护与 自适应电流速断保护的保护范围,如表1所示J.显 然,自适应电流速断保护范围远大于传统电流速断保 护范围. . =5f2一:I(K2 图1简单配电系统 2自适应电流速断保护关键技术问题 表1传统电流速断与自适应电流速断保护范围比较 2.1故障启动问题 为了提高检测灵敏性,并且为选择故障后第一个 周期的采样数据进行故障处理提供方便,自适应电流 速断保护需要设置启动元件,这可以利用故障分量来 实现. 在线性 电路 模拟电路李宁答案12数字电路仿真实验电路与电子学第1章单片机复位电路图组合逻辑电路课后答案 的假设前提下,可以把电力系统发生 故障后的状态视为一个非故障状态和一个故障附加 状态的叠加,如图2所示,其中是故障发生前F 点的电压. 在故障附加状态下的各种电气量统称为故障分 量.在现代微机保护装置中,中央处理单元(cPu)能 够直接获取的是各输入电流,电压信号的采样值,并 且能够缓存多个工频周期的采样值,据此可以计算出 每一相电流故障分量的采样值.以A相为例,其电 流故障分量的采样值可以表示为: [k]=[k]一[k—N](6) 式中:[k]为A相电流故障分量最新一次的 采样值;imA[k]为A相电流信号最新一次的采样值; 为采样序号;?为每个工频周期的采样点数. 对于每一相电流信号,当累计或连续多个故障分 量采样值超过预设的门槛值时,保护装置就可以启 动,并转入后续的处理程序. 2.2等效系统阻抗的在线计算 参见图2(C),可以利用故障分量相量计算等效 系统阻抗: = 式中:,为保护安装处的正序电压,电流故 障分量., 对于实际的三相线路,一般利用正序故障分量或 两相电流差故障分量计算电源侧系统阻抗. 为了获得准确的系统阻抗,需要解决以下问题: 2.2.1B相电流的获取 从目前的研究来看,等效系统阻抗都是在系统发 生故障时才进行计算.为了获得能够正确反应故障 特征的正序故障分量或者两相电流差故障分量,一般 需要引入三相电流和三相电压.在配电网中,反应相 间短路的传统电流保护,广泛采用两相星型接线方式 第31卷增刊 2008年I1月 四川电力技术 SichuanElectricPowerTechnology Vo1.31,Supplement Nov..2008 m m (a) m 图2简单电力系统故障状态的分解 (a)故障状态;(b)非故障状态;(c)故障附加状态 (不引入B相电流),为了能够适应各种类型的两相也可以设置两个层次的自适应]:第一层次为 短路和三相短路,需要用A,C相电流合成B相电流.只利用电流量识别故障类型的自适应,但是需要按最 2.2.2故障分量的计算大运行方式设置系统阻抗;第二层次为利用电流量和 由图2可见,m端在故障状态下的电压和电流可电压量识别系统阻抗的自适应.当电压回路断线或 以表示为:无法获取电压量时,可由第二层次的自适应转为第一 = %+ =+(8) 式中:,为故障状态下m端的电压,电流; 吃,为非故障状态下m端的电压,电流;吒,吃 为故障附加状态下m端的电压,电流. 如果忽略线路故障后系统调节的影响,则非故障 分量即为线路在故障前的负荷分量,因而故障分量可 以通过消除非故障分量来提取: 吃=一 =一 (9) 当保护装置启动后,中央处理单元可以利用各相 电压,电流故障分量在一个周期内的采样值计算出相 应故障分量的有效值和相位(一般采用傅氏算法), 进而获得正序故障分量或两相电流差故障分量.为 了提高精度,可以事先采取有效的数字滤波算法削弱 故障分量中非周期分量的影响. 2.2.3电压回路断线问题 当某一电压回路断线时,保护装置感受到相应信 号的有效值为0.为了避免计算出错误的系统阻抗, 必须采取有效的判据实时判断电压回路是否断线. 一 旦判断出电压回路断线,应停止对系统阻抗的在线 计算,并发出告警信号.当电压回路恢复正常时,应 重新启动系统阻抗的在线计算程序. . I2. 层次的自适应,仍能适当扩大保护范围,改善保护性 能. 2.3等效系统电源电势的在线计算 参见图2(a),式(i)中的等效系统电源电势E 可以表示为: E;zs+(1o) 对于实际的三相线路,一般利用保护安装处的正 序电压,电流分量计算等效系统电源电势. 2.4故障类型的自适应问题 自适应电流速断保护通过在整定算法中引入故 障类型系数来适应不同类型的故障,其实质是将两相 短路时的短路电流归算为同一点在三相短路情况下 的电流.对于空载短路情况,三相短路时,可近似取 K=1;两相短路时,取=,/~/2. 可以利用保护安装处的各相电流故障分量区分 两相短路和三相短路,具体判据如表2所示_3. 实际配电网系统在发生两相故障时的负荷电流 通常很大,在这种情况下,保护安装处感受到的两个 表2故障类型的识别 故障类型判据 AB BC CA ABC Il<KlII I1<II +I<I 以上判据均不满足 第31卷增刊 2008年11月 四川电力技术 SiehuanElectricPowerTechnology Vo1.31,Supplement Nov..2008 故障相电流不一定相等,并且不等于三相短路时的 /2倍.可见,当考虑负荷电流的影响时,基于固定 故障类型系数的自适应电流速断保护方案会降低保 护在两相短路时的可靠性和灵敏度. 为了能够从理论上消除负荷电流的影响,将保护 在两相短路时的灵敏度提高到与三相短路时相同,比 较好的做法是将实际的两相短路电流归算为同一点 三相短路电流,然后再与三相短路整定值作比较j. 采用这种方案时,式(1)中的故障类型系数始终为1. 2.5工频稳态分量的快速,准确提取 自适应电流速断保护需要计算故障后的电流相 量(稳态分量),以此构成保护的测量信号;同时,还 需要计算电压和电流故障分量相量,以此获得系统阻 抗和在线整定值.显然,如何在短路后的暂态过程中 快速获得电压,电流及其故障分量中的稳态分量是实 现自适应电流速断保护的关键. 在微机保护中广泛采用傅氏算法计算稳态分量. 故障信号中包含衰减的直流分量(非周期分量),它 对傅氏算法计算精度的影响很大,误差可达20%以 上J.由于非周期分量的频谱是连续的,而且主要 集中在低频段,因此要完全滤除它是很难的,一般只 能通过采取一定的数字滤波或补偿算法,将非周期分 量的影响降低到工程允许的范围以内. 3实用的自适应电流速断保护方案 假定保护装置的输入信号为A,c相电流以及 BC,CA相间电压.在正常情况下,保护装置启动元 件利用故障分量采样值启动算法检测系统是否发生 故障,启动元件一般设在采样中断服务程序中.当确 认系统发生故障后,转入故障处理程序,如图3所示. 整个故障处理流程可分为三个环节: (1)参量计算 首先收集故障后第一个工频周期的电压,电流及 其故障分量的采样数据.然后,计算故障后各相电 压,电流及其故障分量的稳态分量. (2)在线整定 首先通过执行基于故障分量的选相元件算法判 别故障类型.然后,判断电压回路是否断线.当1’V 断线时,利用事先输入的最大运行方式下的等效系统 阻抗zi以及等效系统电源电势计算第一层次自适 应整定值;当TV回路正常时,在线计算实际等效系 ? ? ? 收集故障后第一个 t频周期采样数据 I 计算故障后备相电压,电流 及其故障分壁的稳惫分截 }- l利用故障分量判别故障类型 ,,, 计算等效系统阻抗L以及系统电源电势 Il 利用在线计算出的Zs以及l利用先输入的z.以及E计算第二层次自 适应镌定值I计霉}=第一层次自适应整定值 }根据故障类型选取_蒯餐值f 一 图3实用的自适应电流速断保护方案处理流程 统阻抗z以及实际等效系统电源电势E,进而计算 第二层次自适应整定值.在两种自适应整定值的计 算过程中,故障类型系数均取为1. (3)测量比较 首先根据故障类型选取测量值.对于三相短路, 选取已经计算出的各相故障电流有效值作为测量值; 对于两相短路,将两相短路电流分别归算为同一点的 三相短路电流,并以其有效值作为测量值.然后,将 各个测量值分别与保护整定值比较,只要有任一测量 值超过保护整定值,保护立即动作切除故障.反之, 如果所有测量值均不超过保护整定值,则保护不动 作. 4结论 分析了配电线路自适应电流速断保护的基本原 理及其关键技术问题,在此基础上提出一种实用的自 适应电流速断保护方案.主要结论如下: (下转第73页) ? 13. 第31卷增刊 2008年11月 四川电力技术 SiehuanElectricPowerTechnology Vo1.31.Supplement Nov.,2008 抢修队一现场指挥部一电业局(公司)指挥中心应急 办公室一电业局(公司)指挥中心新闻发布办公室+ 省电力公司应急办公室”的顺序逐级审查汇报,确保 信息的准确性.二是为确保信息的严肃性,信息报送 和信息发布应由电业局(公司)指挥中心新闻发布办 公室进行归口管理,坚持”一口对外”的原则. 6提高应急处置能力的几点建议 (1)”兵马未动,粮草先行”.经费和物资保障是 否有力是抗灾保电能否取得胜利的关键.各级供电 企业宜常年预备一定数额的应急专项资金,专款专 用,并建立应急经费快速拨付机制.同时,各级供电 企业应根据本单位资产规模,充分考虑可能发生的严 重自然灾害情况,适当增加备品备件和应急装备储备 数量,并滚动使用,确保储备物资充足,适用. (2)加强应急预案演练,特别是应尽快获得政府 和客户支持开展大范围停电实战应急联合演练,以此 检验应急预案的可操作性,提高电力企业,政府和社 (上接第13页) 1)采用故障分量采样值(即突变量)构成启动元 件,能够提高自适应电流速断保护的启动灵敏度,并 且为选择故障后第一个周期的采样数据进行故障处 理提供了有利条件; 2)从实用角度来看,自适应电流速断保护需要 重点解决电压回路断线,计及负荷电流影响时故障类 型的自适应以及从故障暂态信号中快速,准确提取稳 态分量等关键问题. 参考文献 [1]葛耀中.自适应继电保护及其前景展望[J].电力系统 自动化,1997,21(9):42—46. [2]葛耀中.新型继电保护和故障测距的原理与技术(第2 版)[M].西安:西安交通大学出版社,2007. [3]葛耀中,赵梦华,彭鹏,等.微机式自适应馈线保护的研 究和开发[J].电力系统及其自动化,1999,23(3):19— 22 会公众联合应对电力突发事件的处理,应变能力. (3)建议各地市电业局(公司)均配置移动式应 急发电车等应急电源,以保证紧急状况下的供电需 求,并树立电力企业良好的社会形象. (4)拓宽通讯渠道,确保应急指挥通讯畅通.一 是省,市,县供电企业均配置齐各式移动通讯设备 (移动,联通,小灵通,村村通),增加备用通讯方式; 二是配置海事卫星电话,确保在其余通讯均中断的情 况下的应急指挥需求. (5)建议网省公司层面定期开展重大自然灾害 抗灾保电集团化作战应急演练,提高应对大面积抗灾 保电的能力. 作者简介: 夏志军(1979一),男,本科,泸州电业局安全监察部变电 专责,注册安全工程师; 王刚(1964一),男,研究生在读,泸州电业局安全监察 部主任,高级工程师. (收稿日期:2008—09—11) [4]葛耀中,赵梦华,彭鹏,等.微机式自适应馈线保护装置 [J].电力自动化设备,1999,19(2):30—33. [5]陈艳霞,尹项根,张哲.基于两相电流差原理的中低压线 路自适应电流保护[c].全国高等学校电力系统及其自 动化专业第十九届学术年会论文集,2003年l0月,成 都,P.1005—1008. [6]索南加乐,张健康,宋国兵,等.不同故障类型下具有相 同灵敏度的配电网自适应电流保护[J].西安交通大学 ,2005,39(2):182—186. [7]袁兆强,牛祖蘅.自适应电流速断保护中实时计算系统 参数算法研究[J].电力自动化设备,2004,24(9):21— 23.34. 作者简介: 陈平(1969一),男,博士,副教授,高级工程师,研究方向 为电力系统继电保护.. 黄震(1970一),男,在读博士研究生,副局长,总工程师, 主要从事电力系统保护和自动化,直流输电技术方面的研究. (收稿日期:2008—09—11) 以人为本安全第一 ? 73?