基于电流突变量的自适应过电流保护新原理探究

王春华

（国网山东省电力公司商河县供电公司 山东济南 251600）

引言

依据问题发生后只中断问题支路这一准则，以往配电网保护一般选用三段式的电流保护措施，整定过电流时则根据其避开的最大负荷电流进行，通常会因为自驱动电流大，在比较长的线路尾端出现短路问题，灵敏性无法满足有关需求，保护装备不能正常运行，大大降低电网的可靠性和安全性。相关人员一定要对此予以高度重视，同时研究出科学合理的解决对策。

1 电网运行中负荷自启动对过电流保护的影响

以某一配电网为例（如图1所示），若K位置出现问题，保护2主保护马上驱动，去除故障，求备用保护是保护3，在问题解决后要稳定返回。

图1 辐射型配电网结构图

图2 负荷电流变化特征图示

在此配电网里，以上保护的整定匹配关系还要充分结合以下几方面考虑：

（1）保护装备的误动。若线路的外在问题点K被去除之后，B（母线）所衔接的负荷自驱动，增加3位置的负荷电流，有很大几率会引发保护3出现误动情况。因此，运算过电流保护整定的具体数值时，要结合电感性负荷自驱动的干扰考虑，提升备用保护的稳定性，但这也会减少电流保护的敏感性。

（2）保护装备的拒动。结合负荷自驱动所造成的干扰考虑，在整定过电流保护时要添加自驱动系数，造成最终的整定数值偏大，但在最小运作形式下线路2尾端出现故障问题时，基本上可断定为短路电流值过低导致保护2敏感度下滑，从而引发拒动问题[1]。

2 电流图变量的自适应过电流保护新原理的研究

2.1 自适应过电流保护整定

在以往的电网继电保护整定工作时，对于过电流保护中整定指数值为不变数值，进行自启动系数和重负荷数据分析时，可能造成整定值过大，不能实现设备工作灵敏度。整定人员设计出一种新型对过电流保护的工作原理，保证保护动作时可以躲过负荷最大电流，外部进行故障去除后，对负荷自启动进行识别过程，发生负荷自启动工作时，结合前期对自启动数据和负荷电流整定值实施调整，确定保护装置工作的合法性。对于三段时自适应保护设施，前两段保护过程中，由于整定值设置较高，自启动电流不会对其造成影响，可使用普通工作形式进行设定，日常工作时，第三段过电流保护值的设置按照躲过负荷电流整定值进行，不考虑其他因素，所以整定值设置比较低，设备灵敏性增加。将外部故障去除后，负荷自启动，第三段过电保护进行工作时要对以往负荷自启动系数进行分析，计算出新的整定值，负荷自启动完成后，再使用平时的整定值，进行数值的保护要在设备工作稳定基础上，增强过电流保护灵敏度。

2.2 外部事故去除后负荷自启动的识别方式

电力正常工作中，配电网中故障中的保护动作去除以后，由另外的保护电流对故障前的负荷电流，突变成故障电流，再由故障电流，突变成自启动电流，这一系列的过程中，突变成自启动电流中的数值小于突变成故障电流的数值以后，仍然比发生故障前的负荷电流大，这么一来，可以确定发生故障后仍可进行自启动电流，实验人员可将这个特点作为判定负荷自启动的依据，如图2。

实际工作过程中，根据下面两点进行判断：判断一，当t1时间段发生问题的时候，工作电流出现第一次突变，公式为：ΔI1=|It1-It1-T|，其中ΔI1为第一次电流突变值，It1-T为在t1-T时间段电流数值，It1是t1时间段电流数值，是工作频周期。主要判断公式为ΔI1＞Id1，其中，Id1为临界限值，最后整定Id1=（0.2-0.3）IN。其中IN指标准负荷电流值。判断二，一段时间后，故障被去除，电流由故障电流突变成自启动电流，电流突变量公式为：ΔI2=|It1+t-It1-T|，其中ΔI2为后期电流突变值，It1-T指t1+T时候的电流值，主要辨别公式为 ΔI2＞Id2，Id2指临界限值，最后整定为 Id2≥（0.3-0.5）IL，IL指事故前负荷电流，并且第一次电流突变的量值和后期突变量值工作满足公式ΔI1＞＞ΔI2。当保护装置连续经过两次数据的突变，电流的突变量同时符合上述公式判断时，就可确定外部故障去除后可产生负荷自启动情况。

2.3 自适应过电流保护动作原则

当经过检测线路产生外侧故障的时候，电流在事故发生前和事故去除后出现两次突变，并且和事故发生前负荷电流比较，出现不同特点，结合上述判断，可以确定负荷自启动方式过程：①当电网正常工作，保护装置对工作电流采取数据，自适应过电流保护使用负荷电流计算，使用整定值最低值。②当工作设备发生线路短路时，保护装置检出电流突变量位置，对故障部分进行分析和切除，自适应过电流保护判别设备，刚出现电流突变是否满足判断一，如果电流突变数据量满足判断一，并且电路中电流可以达到整定值最低点，就可使用自适应过电流保护行为，预测行为到达时限后，后备保护切断电路。③电流突变数据量符合判断一时，就能检测到后期发生的电流突变，对事故进行排除后，再诊断是否符合判断二，并确定外部事故去除后的负荷自启动过程，保护设备进行负荷电流数据的实时采集，并计算整定值最低值。所以，正常工作时，保护设施使用整定值最低值，提升过电流维护的灵敏性，外侧事故去除过程中，保护设施使用整定值最高值，这么做可以提升系统安全性，避免再次发生故障。

3 实验验证

3.1 常规运作整定值

常规运作过程中，此自适应过电流保护，按照负荷电流运算且选用一些数值较小的整定值，此数值不再负荷自驱动系数范围内。而且线路负荷电流较低时，需要提供40～55%的额定负荷数值，根据固定的公式展开运算。

建设的仿真模型，要选用总负荷时15/10/12MVA的系统，利用此三种运作模式（等同于80%、60%、70%的额定运作模式）下，保护线路过电流时要根据以往整定措施与上文自适应整定形式并调整最后数值，同时对此两种方式展开仿真检验。经过比较灵敏性和整定数值，传统方法整定数值较大，灵敏性低，E母线中的最小运作形式出现问题，保护4是此线路最近的主要备用，Ksen.4不足1.6（灵敏度），保护3是周围线路的最远备用，无法符合Ksen.3大于等于1.3的要求，还会引发拒动现象，因此不能达到灵敏度的需求。但本文介绍的过电流保护原理，整定值较小，提升了保护行为的灵敏度，还是E母线中的最小运作形式下的故障问题，保护3/4依次是此线路附近线路最远的备用与最近的备用，其灵敏度基本能符合Ksen.3大于等于1.3；Ksen.4大于1.6的保护需求，大大提升了过电流保护的稳定性和安全性。

3.2 负荷自驱动环节整定值

一旦线路外界出现K1点问题，其保护5行为去除问题之后，在3中运作形式下，线路DE与CD经过负荷驱动电流，能通过其算出保护3/4的自驱动进程与常规运作形式整定值。可发现，本文所说的自适应是一个过电流保护，常规运作时调节的低值整定值，能提升保护可靠性，然而却不能避开线路负荷自驱动电流，此措施在鉴别出现自驱动时，短期内使用高值整定值，以防保护装备出现误动情况，从而提升保护装备的稳定性。

4 结论

在外界出现问题故障并顺利取出以后，若使用的保护原理可以精准的判断出负荷自驱动过程，短期能使用自适应较高的整定值，则能有效防止保护误动，确保了保护的稳定性。在下级、本级线路出现问题时，备用或者远备用保护动作是自适应过电流时，此保护由于利用较低整定值而具备良好的灵敏度，针对运作形式繁杂且波动明显的分布式电源衔接配电网，能有效提升其可靠性。