【word】 基于补偿电流与有功分量的接地保护原理

【word】 基于补偿电流与有功分量的接地保护原理 基于补偿电流与有功分量的接地保护原理 2008年第1期 第8卷(总第26期) 淮南职业技术学院 JOURNALOFHI3/NANVOCATIONAL&TECHNICALCOLLEG E NO.1,2008 VOL.8,SerialNo.26 基于补偿电流与有功分量的接地保护原理 邢锦磊,牟龙华 (同济大学电气工程系,上海201804) [摘要]介绍了一种适用于中性点经消弧线圈接地电网的接地保护新原理,给出了基于消弧线圈补偿 电流与有功分量的动作判据模型,通过将中性点的补偿电流引入到选线判据中,有效地拉大了故障支路与非故 障支路接地故障判断量的差距,使保护裕度大为提高,较好地解决补偿电网的单相接地故障选线问题. [关键词]接地保护;选择性;消弧线圈;配电网 [中图分类号]TM771[文献标识码]A[文章编 号]1671—4733(2008)01—0023—04 1引言 中性点不接地系统的优点是单相接地电流较 小,单相接地不形成短路回路,电力系统安全运行规 程规定可继续运行1,2h.随着供配电线路的加 长,电容电流增大,近年来消弧线圈在配电网络得到 了推广应用.目前主要采用消弧线圈并(串)电阻 的派生接地方式,以充分发挥消弧线圈补偿电容电 流,提高单相接地故障自恢复概率的作用,又可利用 阻尼电阻实现抑制暂态过电压和单相接地故障选 线;当电网发生接地故障后,切除阻尼电阻,使接地 故障点残流降到理想值. 补偿电网单相接地故障线路的正确识别和隔离 问题一直未得到很好的解决.根据实施接地保护时 所采用电气量的不同,接地保护原理可分为利用注 入信号和故障信号两大类,其中利用故障信号的方 法又可分为利用故障信号稳态分量和暂态分量两 类.目前国内外已出现并可采用的补偿电网接地保 护原理或方法有:首半波原理,谐波电流方向原理. 有功分量原理,信号注入法原理,零序导纳法.负序 电流保护原理,基于小波分析的暂态信号保护原理, 能量函数法等.在接地选线 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 上,除常规的绝对 定值保护方案外,还有群体比幅比相方案,群体比幅 方案,人工智能技术等.这些原理或方法用于生产 实践中解决了相当多的接地选线问题,但是误选现 象仍时常出现. 在上述各种原理中,零序电流有功分量原理以 其故障特征明显,易于实现而在补偿电网接地选线 装置中得到较多的应用.但受电网结构,消弧线圈 补偿脱谐度及接地故障点过渡电阻的影响,故障电 流变化范围较大,特别在高阻接地故障情况下,故障 电流较小,较小的有功分量很容易被噪声干扰,易造 成误选或漏判. 由于零序电流有功分量相对于无功分量较小, 为了充分地利用此有功分量,有效地拉大故障线路 与非故障线路故障判断量的差距,提高保护裕度,本 文提出了基于补偿电流与有功分量的补偿电网接地 选线保护新原理. 2补偿电网单相接地故障时零序电流分布 考虑图1所示的中性点经消弧线圈接地系统单 相接地故障零序等效网络.图1中为消弧线圈电 感,R为包括消弧线圈阻尼在内的中性点并联电 阻;C,r,C2,r2,Ca,ra分别为线路厶,,的三相 对地电容和绝缘电阻,用集中参数 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 示. 设接地故障时电网的零序电压为,规定电流从 母线指向线路为正方向.则由图1可得到流过非故 障支路厶,首端的零序电流分别为 ‘‘1 Io1=Uo(?+c1)=+i.1(1) [收稿日期]2008—01—07 [作者简介]邢锦磊(1983一)男,江苏海门人,硕士研究生,主要研究方 向:电力系统微机保护与嵌入式系统开发, 电话:021—69589871. 24淮南职业技术学院第8卷 = (+joJC2)=+(2) 图1消弧线圈接地系统单相接地故障零序等效网络 流过故障支路,首端的零序电流则为 t=一[+寺+1r2+jo(c-+c2H] =一 IR一(,cl+,a)一(3) (3)式中=,删+,,l+,r2为流过故障支路的 零序电流有功分量之和. 单相经过渡电阻R接地时(设为A相)电网零 序相位滞后于零序电压 9O..在>Io+,a的条件下,将使超前零序电 压的角度大于9O.. 流过非故障支路的零序电流只是由本支路对地 电容和绝缘电阻产生的容性与阻性电流,超前零序 电压的角度小于9O..一般架空线路的阻尼率在 3%一10%;电缆线路的阻尼率在2%一4%,绝缘 老化严重的电缆可达1O%.因此,超前角度一般在 84.2.一88.9.之间. 由于有功电流主要存在于故障支路中,故可充 分利用此有功分量来实现选择性接地保护,而摒弃 利用无功分量的不足. \ I ,0l? 一 丘j.,,I一( l\ I一iR 图2零序电流与零序电压相量图 3基于补偿电流与有功分量的接地保护原 理与动作判据模型 为解决有功分量相对无功分量较小易造成误 判,漏判的缺陷,下面提出经修正的改进判据. 为讨论问题方便,令Uo=Uo=<0.,将式(1)一 式(3)改写为如下形式 I=Ir+ji(,5 = 1,2+a(6) Iof=一IR+j’,IL—In—Ic2,)=一IR+jILc,) (7)式中=IL一,a一十分简 单,明了.下面分别按消弧线圈的不同补偿脱谐度 运行情况对式(11)的适应性进行分析. 3.1过补偿 消弧线圈过补偿运行时,1>oJC,>,c1+ ,,即>0,显然式(11)的关系成立. 3.2全补偿 消弧线圈全补偿运行时,1/o~L=oJC.当故障 支路3为短支路,C3可以忽略时,1/o~L>?(C1+ c2),即=,a+,,ILc=0.此时式(11)的关系 依然成立,并可改写为如下形式 IL>Jv,c1一,r1(12) 3.3欠补偿 消弧线圈欠补偿运行时,1<oJC.当 1lolL>?(C1+c2),即时<,c1+,时,<0. 变为负值后,式(11)的关系能否成立需要作进一 步的讨论. 对补偿电网来说,为取得较好的补偿效果,消弧 线圈的补偿脱谐度一般较小,即值较小.例如, 假设IL=0.8(,cl+,),则ILc=一0.251L,一般 比,,要大得多,因此对绝大多数配电网络来说,显 然可以满足式(11)的条件. 特殊地,在消弧线圈欠补偿脱谐度较大,非故障 支路同时存在长线路(例如,较大)的特例下,式 (11)关系可能不成立,需要对式(11)的判据作补 充. 进一步观察式(9.),(1O)可以发现,在欠补偿运 行方式下,当<0时,修正后故障,非故障支路零 序电流的实部方向相反,因此可以引人如下式 (13),(14)的辅助判据. 对非故障支路 ,r1+,aIL>0(13) 对故障支路 一 IRIRN+IIL<04 式(11),(13),(14)即构成了适用于补偿电网 接地选线保护的新判据.因此,基于补偿电流与有 功分量的补偿电网接地保护原理可叙述为: 将各馈出线路零序电流与中性点补偿电流分别 相乘,求取修正后各零序电流的实部,虚部,实部为 负者为故障支路;若实部全部为正,则虚部最大者为 故障支路. 为便于微机保护的实施,进行比较计算时,可采 用群体比向,群体比幅方案,保护的基本流程如图3 所示.由于采用零序电压越限后同步实时采样得到 的各零序电流值进行计算,因此无需知道每一支路 及消弧线圈补偿支路的零序电流准确值. 图3基于补偿电流与有功分量的补偿电网接地保护流程 新原理将中性点的补偿电流引人到选线判据 中,较大的消弧线圈感性电流放大了故障支路的零 序电流有功分量,使故障判断量差距拉大,保护裕度 大为增加.理论上说,只要故障支路存在较小的有 功分量,即可利用消弧线圈感性电流的放大作用实 现可靠的接地选线. 同时,由于新判据的实施可采用群体比向,群体 比幅方案,使接地保护动作值具有随动的”水涨船 高”优点,避免”绝对定值”方案带来的整定麻烦. 经过修正后的零序电流被有效地放大,使接地 选线保护的灵敏度比单纯利用零序电流有功分量法 得到较大提高,动作可靠性和抗干扰能力大为增强; 特别是对高阻接地故障时零序电流较小,识别困难 的问题,提供了一种十分有效的解决方法. 本文提出的基于补偿电流与有功分量的接地保 护新原理,可较好地解决补偿电网的单相接地故障 选线问题;所给出的选线动作判据简单直观,灵敏度 高,对补偿电网中出现的各种接地故障具有很高的 淮南职业技术学院第8卷 选择性.由于该原理有效地拉大了接地故障判断量 的差距,使保护裕度大为提高,提高了故障支路判断 的准确性. 参考文献: [1]陈维江,蔡国雄,蔡雅萍,等.10kV配电网中性点经 消弧线圈并联电阻接地方式[J].电网技术,2004,28 (24):56—60. [2]王娜,周有庆,龚静.小波变换在配电网单相接地故 障选线中的应用[J].电力自动化设备,2003,23(10): 27—30. [3]牟龙华,孟庆海.供配电安全技术[M].北京:机械工 业出版社,2003. [4]GivelbergMyron,LysenkoEfim,ZeHchonokRoald.Zero [5] [6] [7] [8] sequencedirectionalearth—faultprotectionwithimproved characteristicsforcompensateddistributionnetworks[J]. ElectricPowerSystemsResearch,1999,52(3):217— 222. 齐郑,杨以涵.中性点非有效接地系统单相接地选线 技术分析[J].电力系统自动化,2OO4,28(14):1—5. 黄芳,陈志军,蒋晓宇.小电流接地系统故障选线算法 综述[J].江苏电机工程,2005,24(3):80—84. 杜丁香,徐玉琴.消弧线圈接地电网的有功选线[J]. 继电器,2002,30(5):33—36. 唐轶,陈奎,陈庆,等.导纳互差之绝对值和的极大值 法小电流接地选线研究[J].中国电机工程, 2005.25(6):49—54. Ground-—faultProtectionPrincipleUsingCompensatedCurrentand ActiveComponentforArc-—suppressionCoilNeutralGroundedSystems XINGJin—lei.MULong—hua (DepartmentofElectricalEngineering,ron~iUniversity,Shanghai201804) Abstract:Thispaperproposesanewprincipleofground—faultprotectionfor arc—suppressioncoilneutral groundedsystems.Themodelsofactioncriterionbasedoncompensatedcurrentandactivecomponentarepresen- ted.Byintroducingthecompensatedcurrentofneutralpointintotheactioncriterion,thedifferenceoffaultjudging quantitybetweenthefaultfeederandsoundfeedercallbeincreasedeffectively,andtheprotectingabundantdegree willalsobeenhancedgreatlyanditcanbeusedpreferablyinarc—suppression coilneutralgroundedsystems. Keywords:ground—faultprotection;selectivity;a|?一 suppressioncoil:distributionnetwork 注:无方括号的量的名称与单位名称均为全称.方括号中的字,在不致 引起混淆,误解的情况下,可以省略.去掉方括号 中的字即为其名称的简称.?