一种利用序分量原理提高电流保护灵敏度的

摘　要：为了避免小电流接地系统中，电流保护的灵敏度受故障类型和相别的影响，提出了一种利用序分量提高电流保护灵敏度的新原理。可以克服故障类型对保护灵敏度的影响；变压器一侧短路时，不会影响另一侧保护的灵敏度；而且，该原理受负荷电流的影响较小。给出了利用两相电流互感器实现该原理的简便算法。该算法逻辑简单，无需判别故障类型，有较好的实用性。
关键词：序分量； 电流保护； 灵敏度
中图分类号：TM 771

A NEW THEORY TO IMPROVE THE SENSITIVITY
OF CURRENT PROTECTION BY SEQUENCE COMPONENTS

Li Zhe, Zhang Baohui
(Xi'an Jiaotong University, Xi'an 710049, China)

Abstract: For avoiding the influence of fault type and faulted phase on the sensitivity of current protection in isolated neutral system, this paper proposes a new theory that can improve the sensitivity of current protection by sequence components and overcome the influence of fault type on the sensitivity of current protection. When short circuit faults occur on one side of a transformer, the sensitivity of current protection on the other side could not be affected. And the theory is hardly affected by load current. This paper also presents a simple method which can realize this theory by current transformers of phase A and phase C. The logic of the method is simple and it doesn't need to identify fault type. And the dynamic tests show that this method has better practicality in power system.
Keywords: sequence components; current protection; sensitivity▲

0　引言

　　目前，我国小电流接地的中低压系统广泛采用电流保护作为相间故障的主保护，电流保护直接反映电流的大小，实现简单、可靠性高。但是，由于实际故障电流的大小与系统运行方式、故障类型有关，因此影响了电流保护的灵敏度。针对这一问题，国内学者已提出两种解决方案。一种是采取自适应电流保护［1］，它利用故障分量实时求取系统背侧阻抗，并判断故障类型，动态整定保护定值，使保护范围始终处于最佳状态，这一方案基本上可以较好地解决系统运行方式和故障类型对保护灵敏度的影响，但需要电压信号和经过故障选相。另一种方案是利用故障分量判断故障类型［2］，根据不同的故障类型投入不同的保护定值；若为三相短路，则投入正常的Idz值；若为两相短路，则投入Idz/2值，也可以消除故障类型对保护灵敏度的影响，相当于提高了灵敏度。以上两种方案在Y,d变压器的一侧发生短路时，另一侧保护的灵敏度要受影响，如要保持灵敏度不变，则需另外增加判据，使判据复杂化。
　　本文提出一种新的算法，利用对电流正、负序分量的有效值进行相加，得出一综合测量值Is，利用Is取代传统的单相电流值作为保护判据，保护无需判断故障类型和进行故障选相，就可把两相短路时保护的灵敏度提高为与三相短路时的灵敏度相同，而且，变压器一侧发生两相短路时，另一侧的保护灵敏度不受其影响，无需额外增加判据。通过理论推导与仿真计算可以验证，在故障电流受负荷电流影响较大的情况下，利用本算法提出的判据，保护不会误动作。1　利用序分量原理提高灵敏度的算法
1.1　序分量原理的推导
　　在小电流接地的中低压系统中，为了节省设备投资和简化保护，一般采用不完全星形接线方式，通常采取A，C两相TA(电流互感器)接线方式，且单相接地故障由其他设备发出信号，所以，保护只考虑三相短路与两相短路。
　　由故障分析可知，三相短路时，故障点处正序分量1=(3)f，负序分量2=0；而两相短路时，

式中　(3)f表示三相短路电流。
　　对于单电源网络，保护安装处的电流即为故障点电流，考虑利用式（1）来实现具有相同灵敏度的算法：

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(1)

式中　Is表示综合测量值。
　　显然，根据式（1）所得Is，无论三相短路还是两相短路，均为相同值I(3)f。所以，利用Is代替传统的单相电流值，使得在各种短路类型下，获得相同的输出。无论三相短路还是两相短路，保护都具有相同的灵敏度。无疑这将消除短路类型的不同对保护的影响，两相短路时电流速断保护范围可以较传统的保护范围大，即提高了两相短路时保护的灵敏度。
　　当变压器一侧短路时，另一侧所测的1，2仅发生相位偏移［3］，幅值不发生改变，因此Is的计算不会发生改变。所以，对于Y,d或Y,y变压器，当一侧发生故障时，另一侧的电流保护装置保护范围不变，不会发生误动或拒动现象，且保护灵敏度不受影响。
1.2　实现方法
　　对于中性点不接地或小电流接地系统，零序电流I0≈0，因此，B=-(A+C)，利用A，C可以求出1，2，代入式（1），得出实用算法：

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