CN104659764A - 一种不受负荷影响的不接地电力系统自适应电流保护方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种不受负荷影响的不接地电力系统自适应电流保护方法。首先，当自适应电流保护装置启动后，判断故障类型；然后，若为两相短路故障，则根据本发明中提出的故障期间负荷电流的计算方法，求取两故障相的负荷电流；其次，用保护安装处的实际测量电流减去计算得到的负荷电流，得到不包含负荷电流分量的空载故障电流；最后，用空载故障电流代替保护安装处的实际测量电流进行自适应电流保护定值计算，并比较空载故障电流和保护定值的大小，若空载故障电流大于保护定值则判定为区内故障，否则判定为区外故障；本发明方法可以使自适应电流保护的保护范围不受负荷的影响，避免自适应电流保护的保护范围随负荷变化而发生大范围波动，保证自适应电流保护的选择性和灵敏性，有效地提高自适应电流保护的动作性能。

Description

一种不受负荷影响的不接地电力系统自适应电流保护方法

技术领域

本发明涉及不接地电力系统的自适应电流保护技术领域，具体涉及一种不受负荷影响的不接地电力系统自适应电流保护方法。

背景技术

目前，自适应电流保护在电力系统中得到日渐广泛的应用。不同于传统保护，自适应电流保护在定值计算中考虑了故障类型和系统运行方式对短路电流的影响。因此，自适应电流保护的保护范围可以不受故障类型和系统运行方式的影响，有着保护范围稳定的优点。鉴于此优点，近年来自适应电流保护得到了业内人士的认可，并得以广泛应用。

根据自适应电流保护原理，电流保护定值的计算需使用短路电流的故障分量。然而，当不接地系统中发生两相短路故障时，受负荷影响，保护安装处除流过短路电流的故障分量外，还流过故障状态下的负荷电流。因此，使用保护安装处的测量电流计算得到的自适应电流保护定值将不准确。若系统带重负荷运行时发生两相短路故障，则负荷电流对保护定值的影响将更加明显。此外，受负荷电流影响，保护安装处测量得到的故障两相电流将不再满足幅值相等方向相反的关系。此时，由于故障两相电流幅值不等，在有些情况下会出现某一故障相测量电流大于整定值，但另一故障相测量电流小于整定值的情况，保护失去选择性。针对这一问题，现有的技术是采用故障两相中某一相测量电流与整定值进行比较，进而得到判别结果。这种方法保证了保护的选择性，但势必造成保护范围随负荷变化而出现波动，严重时会导致自适应电流保护失去保护范围或是发生保护超越。

发明内容

为解决上述现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种不受负荷影响的不接地电力系统自适应电流保护方法，使自适应电流保护的性能能够免受负荷影响，保证自适应电流保护的选择性和灵敏性，并有效提高自适应电流保护的动作性能。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种不受负荷影响的不接地电力系统自适应电流保护方法，包括如下步骤：

步骤一：当自适应电流保护启动后，电流互感器采集不接地电力系统保护安装处的电流并通过选相元件选出故障相；

步骤二：若为两相短路则进入步骤三，否则为三相短路，由于三相短路时负荷电流为零，保护安装处测量电流即为空载故障电流，可直接进入步骤四；

步骤三：使用保护安装处的测量电流，计算故障期间两故障相的负荷电流；

计算过程如下：

由选相结果得到故障相别，设两故障相为α和β，使用保护安装处的测量电流，根据式(1)计算出α相和β相在故障期间的负荷电流：

${\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{l\α}}={\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{l\β}}=\frac{{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{m\α}}+{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{m\β}}}{2}---\left(1\right)$

式中，分别为两故障相α和β故障期间的负荷电流，分别为两故障相α和β保护安装处的测量电流；

步骤四：对两相短路，用保护安装处测量电流对应地减去计算得到的负荷电流得到不包含负荷电流分量的空载故障电流

计算采用如下公式(2)：

$\left\{\begin{array}{c}{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{m\α}}^{,}={\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{m\α}}-{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{l\α}}\\ {\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{m\β}}^{,}={\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{m\β}}-{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{l\β}}\end{array}\right.---\left(2\right)$

式中，分别为两故障相α和β不包含负荷电流分量的空载故障电流；

对三相短路，保护安装处的电流即为空载故障电流。

步骤五：用空载故障电流进行自适应电流保护定值计算，并比较空载故障电流和保护定值的大小，若空载故障电流大于保护定值则判定为区内故障，否则判定为区外故障。

本发明和现有技术相比较，具备如下优点：

本发明方法使用两相短路故障期间保护安装处的测量电流对故障期间的负荷电流进行计算，进而得到不包含负荷电流的空载故障电流。通过在自适应电流保护中使用空载故障电流代替保护安装处测量电流，使自适应电流保护免受负荷影响。保证了自适应电流保护在不同负荷条件下的选择性和灵敏性，有效地提高了自适应电流保护的动作性能。

附图说明

图1是适用于本发明方法的一种电力网络示意图。

图2a是图1被保护线路f处发生两相短路故障时B母线实测电压波形。

图2b是图1被保护线路f处发生两相短路故障时BC段线路首端实测电流波形。

图3是保护安装处测量电流的幅值及使用测量电流计算得到的保护整定值。

图4是使用本发明方法计算得到的空载故障电流幅值及使用空载故障电流计算得到的保护整定值。

图5是实现本发明方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。

如图1所示，给出了单侧电源带两回线路的仿真模型，系统的正序阻抗为j2.4Ω，线路正序阻抗为(0.169+j0.4)Ω/km。自适应电流保护R1安装在B母线出口处。

图2所示为图1中线路f处发生两相短路故障时，保护安装处监测到的电压电流波形。图3所示为两相短路时保护安装处监测到的两故障相电流幅值，可见受负荷影响两故障相电流幅值不等。如果采用保护安装处测量电流进行保护定值计算得到保护定值I_set，比较测量电流和整定值的大小，可见在此情况下会出现一故障相测量电流大于整定值，但另一故障相测量电流小于整定值的情况，此时保护失去选择性。

如图5所示，本发明一种不受负荷影响的不接地电力系统自适应电流保护方法，包括如下步骤：

步骤一：当自适应电流保护启动后，电流互感器采集不接地电力系统保护安装处的电流并通过选相元件选出故障相；

步骤二：若为两相短路则进入步骤三，否则为三相短路，由于三相短路时负荷电流为零，保护安装处测量电流即为空载故障电流，可直接进入步骤四；

步骤三：使用保护安装处的测量电流，计算故障期间两故障相的负荷电流；

计算过程如下：

由选相结果得到故障相别，设两故障相为α和β，使用保护安装处的测量电流，根据式(1)计算出α相和β相在故障期间的负荷电流：

${\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{l\α}}={\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{l\β}}=\frac{{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{m\α}}+{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{m\β}}}{2}---\left(1\right)$

式中，分别为两故障相α和β故障期间的负荷电流，分别为两故障相α和β保护安装处的测量电流；

步骤四：对两相短路，用保护安装处测量电流对应地减去计算得到的负荷电流得到不包含负荷电流分量的空载故障电流

计算采用如下公式(2)：

$\left\{\begin{array}{c}{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{m\α}}^{,}={\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{m\α}}-{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{l\α}}\\ {\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{m\β}}^{,}={\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{m\β}}-{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{l\β}}\end{array}\right.---\left(2\right)$

式中，分别为两故障相α和β不包含负荷电流分量的空载故障电流；

对三相短路，保护安装处的电流即为空载故障电流。

步骤五：用空载故障电流进行自适应电流保护定值计算，并比较空载故障电流和保护定值的大小，若空载故障电流大于保护定值则判定为区内故障，否则判定为区外故障。计算结果如图4所示,两相短路时，两故障相的空载故障电流幅值相等，且均大于整定值，保护可靠动作。由此可见，使用空载故障电流进行自适应电流保护定值的计算，并通过比较空载故障电流幅值与该保护定值的大小来区分区内故障和区外故障，可有效解决图3所示的保护失去选择性的问题，使自适应电流保护免受负荷影响，保证了自适应电流保护在不同负荷条件下的选择性和灵敏性。

Claims (1)

1.一种不受负荷影响的不接地电力系统自适应电流保护方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一：当自适应电流保护启动后，电流互感器采集不接地电力系统保护安装处的电流并通过选相元件选出故障相；

步骤二：若为两相短路则进入步骤三，否则为三相短路，由于三相短路时负荷电流为零，保护安装处测量电流即为空载故障电流，可直接进入步骤四；

步骤三：使用保护安装处的测量电流，计算故障期间两故障相的负荷电流；

计算过程如下：

由选相结果得到故障相别，设两故障相为α和β，使用保护安装处的测量电流，根据式(1)计算出α相和β相在故障期间的负荷电流：

${\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{l\α}}={\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{l\β}}=\frac{{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{m\α}}+{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{m\β}}}{2}---\left(1\right)$

式中，分别为两故障相α和β故障期间的负荷电流，分别为两故障相α和β保护安装处的测量电流；

步骤四：对两相短路，用保护安装处测量电流对应地减去计算得到的负荷电流得到不包含负荷电流分量的空载故障电流

计算采用如下公式(2)：

$\left\{\begin{array}{c}{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{m\α}}^{\text{'}}={\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{m\α}}-{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{l\α}}\\ {\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{m\β}}^{\text{'}}={\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{m\β}}-{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{l\β}}\end{array}\right.---\left(2\right)$

式中，分别为两故障相α和β不包含负荷电流分量的空载故障电流；

对三相短路，保护安装处的电流即为空载故障电流。

步骤五：用空载故障电流进行自适应电流保护定值计算，并比较空载故障电流和保护定值的大小，若空载故障电流大于保护定值则判定为区内故障，否则判定为区外故障。