CN105207180A - 利用串联电抗实现配电线路全线电流速断保护配合的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种利用串联电抗实现配电线路全线电流速断保护配合的方法，通过在本级配电线路段的末端串联一个适当阻值的电抗，使得本级线路段末端和下级线路段首端处发生短路故障时的短路电流幅值出现明显区别，从而可以实现本级线路段全长范围内电流速断保护，并且在最大运行方式下不会延伸到下一级线路段的首端。在本发明中，电流速断保护定值按最小运行方式下末端两相短路有灵敏度整定，串入线路段末端的电抗按照最大运行方式下三相短路时，本级电流速断保护不延伸至下一级线路段首端来确定其电抗值。采用本发明的技术方法对于供电半径较短、分段数多的配电线路，可以很好地解决其上下级馈线段三段式过流保护定值整定配合困难的问题。

Description

利用串联电抗实现配电线路全线电流速断保护配合的方法

技术领域

本发明涉及电力系统继电保护领域，特别涉及一种利用串联电抗实现配电线路全线电流速断保护配合的方法。

背景技术

在配电网继电保护方面，DL/T584-2007、GB/T4285-2006GB/T50062-2008等相关标准中都对3～10kV线路保护的配置进行了规定。

文献“面向智能配电网的保护与控制方法”、“配电网继电保护若干技术问题的探讨”均对配电网继电保护配置与整定的问题进行了研究，但是在实际当中，由于受到配电网线路分段多，供电半径短等实际条件的限制，保护定值整定仍存在很大困难，故障发生后造成越级跳闸和多级跳闸的现象还非常普遍。

文献“继电保护与配电自动化配合的配电网故障处理”指出对于供电半径较短、分段数较多的开环运行的城市配电线路，在线路发生故障时，故障位置上游各个分段开关处的短路电流大小往往差异比较小，建议了一种利用纯延时时间级差配合的配电网过流保护方案，旨在实现分支故障不影响主干线、次分支/用户故障不影响分支，但是由于受到变电站出线开关过流保护动作整定时间的限制，该方案可实现的保护配合级数一般不能超过3级，且为了避免变电站出线开关保护越级跳闸，一般需限制其保护范围或延长其动作时间甚至是退出变电站出线开关瞬时电流速断保护。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用串联电抗实现配电线路全线电流速断保护配合的方法，解决传统三段式过流保护在配电网短线路保护整定配合中存在的定值整定困难的问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

利用串联电抗实现配电线路全线电流速断保护配合的方法，通过在本级配电线路段的末端串联一个电抗，使得本级线路段末端和下级线路段首端处发生短路故障时的短路电流幅值出现跃变，从而可以实现本级线路段全长范围内电流速断保护，并且在最大运行方式下本级电流速断保护不会延伸到下一级线路段的首端。

进一步的，电抗的阻值通过以下方法确定：

(1)首先计算被保护配电线路段末端在最小运行方式下发生两相短路时的短路电流I_min；

(2)为了确保被保护配电线路段首端电流速断保护能够保护线路全长，其定值I_set,1整定为：

$I_{set,1}=\frac{I_{min}}{K_{lm}}$

K_lm的取值为1.3-1.5；

(3)为了避免最大运行方式下被保护配电线路段首端电流速断保护的保护范围超出下一段线路的首端，假设在被保护配电线路段末端串入电抗后，被保护配电线路段末端在最大运行方式下的三相短路电流为I′_max，则I′_max满足：

$I_{max}^{\′}\≤\frac{I_{set,1}}{K_{lm}}$

(4)根据I′_max的取值范围，确定所需串入电抗的阻值。

相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

1)解决了速断保护无法确保选择性的问题，各级电流速断保护不仅可以在最小运行方式下保护线路全长，并可确保在最大运行方式下不会延伸到下一级线路段的首端，从而完全可以替代传统三段式过流保护中的过流一段和二段保护配合的模式，实现全线故障的不带延时切除。

2)对于供电半径较短、分段数多的配电线路，采用本发明的技术方法可以很好地解决其上下级馈线段三段式过流保护定值整定配合困难的问题。

附图说明

图1是在一条典型配电线路上应用本发明的技术方案实现保护配合的示意图。

图中，E_s为10kV母线侧等效系统电源，Z_s为系统侧等效阻抗，l₁、l₂为一条配电线路的两个分段，P₁、P₂分别为馈线段l₁、l₂首端保护。l₁、l₂段线路的长度分别为0.25km、0.25km，系统侧阻抗最大运行方式下为：Z_s,min＝j0.2Ω；最小运行方式下为：Z_s,max＝j0.4Ω；馈线段l₁、l₂的单位长度阻抗均为z_l＝0.132+j0.4Ω/km。

具体实施方式

本发明提出一种利用串联电抗实现配电线路全线电流速断保护配合的方法，通过在本级配电线路段的末端串联一个电抗，使得本级线路段末端和下级线路段首端处发生短路故障时的短路电流幅值出现跃变，从而可以实现本级线路段全长范围内电流速断保护，并且在最大运行方式下本级电流速断保护不会延伸到下一级线路段的首端。

其中，电抗的阻值通过以下方法确定：

(1)首先计算被保护配电线路段末端在最小运行方式下发生两相短路时的短路电流I_min；

(2)为了确保被保护配电线路段首端电流速断保护能够保护线路全长，其定值I_set,1整定为：

$I_{set,1}=\frac{I_{min}}{K_{lm}}$

K_lm的取值为1.3-1.5；

(3)为了避免最大运行方式下被保护配电线路段首端电流速断保护的保护范围超出下一段线路的首端，假设在被保护配电线路段末端串入电抗后，被保护配电线路段末端在最大运行方式下的三相短路电流为I′_max，则I′_max满足：

$I_{max}^{\′}\≤\frac{I_{set,1}}{K_{lm}}$

(4)根据I′_max的取值范围，确定所需串入电抗的阻值。

请参阅图1所示，以下将结合附图和具体例子对本发明的技术方案作进一步的说明。已知E_s为10kV，l₁、l₂段线路的长度分别为0.25km、0.25km，系统侧等效阻抗最大运行方式下为：Z_s,min＝j0.2Ω；最小运行方式下为：Z_s,max＝j0.4Ω；馈线段l₁、l₂的单位长度阻抗均为z_l＝0.132+j0.4Ω/km，由于其单位电抗远大于其电阻，因此在进行短路电流计算的时候忽略其电阻部分而仅考虑电抗部分。

本发明一种利用串联电抗实现配电线路全线电流速断保护配合的方法，在馈线段l₁的末端串入一个电抗，其电抗值为jX，使得其首端保护P₁可以实现l₁线路段全长范围内电流速断保护，并确保在最大运行方式下不会延伸到下一级线路段l₂的首端。

为了确定电抗jX的取值，步骤如下：

(1)计算可得线路l₁末端最小运行方式下发生两相短路时的短路电流为：

$I_{l1,\min }=\frac{\sqrt{3}}{2}\frac{10/\sqrt{3}}{j(0.4+0.25*0.4)}=10kA$

(2)为了确保P₁电流速断保护能够保护线路全长，其定值应整定为：

$I_{set,1}^{P1}=\frac{I_{l1,\min }}{K_{lm}}$

K_lm取1.5，可得：

$I_{se,1}^{P1}=\frac{10}{1.5}=6.67kA$

(3)为了避免最大运行方式下P₁电流速断保护的保护范围超出下一段线路首端，假设在线路l₁末端串入电抗后，l₁线路末端在最大运行方式下的三相短路电流I′_max,l1，则I′_max,l1应满足：

$I_{\max ,l1}^{\′}\≤\frac{I_{set,1}^{P1}}{K_{lm}}=\frac{6.67}{1.5}=4.45kA$

(4)根据I′_max,l1的值，最终确定馈线段l₁的末端串入电抗值：

$I_{\max ,l1}^{\′}=\frac{10/\sqrt{3}}{j(0.2+0.25*0.4+X)}\≤4.45$

解得：

X≥1Ω

也即，通过在l₁线路段末端串入电抗值为1Ω的电抗之后，将P₁电流速断保护的定值整定为6.67kA，即可实现l₁线路段全长范围内速断保护，并确保最大运行方式下不会延伸到l₂线路段首端，P₁电流速断保护可以确保选择性。

Claims (2)

1.利用串联电抗实现配电线路全线电流速断保护配合的方法，其特征在于，通过在本级配电线路段的末端串联一个电抗，使得本级线路段末端和下级线路段首端处发生短路故障时的短路电流幅值出现跃变，从而可以实现本级线路段全长范围内电流速断保护，并且在最大运行方式下本级电流速断保护不会延伸到下一级线路段的首端。

2.根据权利要求1所述的利用串联电抗实现配电线路全线电流速断保护配合的方法，其特征在于，电抗的阻值通过以下方法确定：

(1)首先计算被保护配电线路段末端在最小运行方式下发生两相短路时的短路电流I_min；

(2)为了确保被保护配电线路段首端电流速断保护能够保护线路全长，其定值I_set,1整定为：

$I_{set,1}=\frac{I_{\min }}{K_{lm}}$

K_lm的取值为1.3-1.5；

(3)为了避免最大运行方式下被保护配电线路段首端电流速断保护的保护范围超出下一段线路的首端，假设在被保护配电线路段末端串入电抗后，被保护配电线路段末端在最大运行方式下的三相短路电流为I′_max，则I′_max满足：

$I_{max}^{\′}\≤\frac{I_{set,1}}{K_{lm}}$

(4)根据I′_max的取值范围，确定所需串入电抗的阻值。