中低压保护微机化后的原理探索

1　引言 　　
继电保护采用单片微机技术后许多观念应当得到更新，遗憾的是有些基于机械型保护时代的观念仍未改变，没有充分发挥微机保护的优势。本文将以最基本的几类保护为例探讨这方面的问题，起抛砖引玉的作用，望各位同仁提出宝贵的意见。
2　低压母线保护 　　
母线保护装设在变电所的母线上，在母线故障时，快速切除故障，满足电力系统安全运行的要求。现在母线保护的原理主要是采用电流差动方式，将母线上所有出线的二次电流分相地接入到一个集中的母差装置上，这种接线方式投资大，接线复杂。在低压母线中实现此方案尤其如此，原有的变电所母线一般不设保护，依靠变压器的后备保护延时跳开断路器，这样会造成与对侧距离二段竞争出口，造成事故蔓延，一次设备损伤。 　　
随着网络技术进入变电所自动化领域，尤其是CAN2.0B协议的多ID地址特征使所内点与点的通讯成为可能。网络化的低压母线保护的概念由此浮出水面。 　　
网络化的低压母线保护由CAN网络总线收集母线上悬挂的各10kV出线的保护动作信息，通过预先设置的保护程序进行分析判断和逻辑处理：若有任一线路保护动作信息，则闭锁低压母线保护，若未收到有任一线路保护动作信息，则 低压母线保护启动，判断出故障母线段，快速切除故障的母线段的相关联的断路器，于是就保证了在母线发生故障时能迅速找到故障点，以最小限度的时限快速切除故障，从而保证电网安全运行及供电的可靠性。 以上方案已获得国家知识产权局的专利授权：专利号为00221250.1。
3　小接地电流探索装置 　　
目前,电力系统的小接地电流选线装置，一般都采用零序功率方向和零序电流及零序电压的大小作为判断线路是否接地的依据,该选线装置只能在判别后选择一次,而在系统零序电流很小的情况下,若无明显的特征电气量,往往会作出错误的判断,不能给现场运行人员提供正确的操作提示,增加现场维护人员的工作量,不能满足快速隔离故障的要求,给现场带来一定的危害性。 　　
同样利用变电所的现场 CAN总线的网络信息，获取各线路单元的零序电压及零序电流和零序功率方向等信息,通过预先设置的判断程序,选取小接地电流系统单相接地故障特征最为明显的线路,通过网络发送该线路的跳闸命令使该线路跳开。然后又继续利用网络信息特征判别接地故障是否存在,如果仍然存在接地故障,则继续发送相应线路的跳闸命令。跳开现存故障特征电气量最为明显的线路,并发送合闸命令将第一次跳开的线路合闸,如此循环三次至故障消失为止,跳开的线路即为接地线路,这样就保证了在小接地电流系统发生线路单相接地时能快速准确地找到接地点,减少维护量,满足快速隔离故障的电力系统要求, 保证电网安全运行及供电的可靠性。 以上方案已获得国家知识产权局的专利授权：专利号为00221250.x。
4　无 B相TA增加灵敏度法 　　
传统过电流保护动作电流采用相电流法，10kV线路过电流保护一般只有两个电流互感器，通常提供A相和C相电流，在传统的继电器保护的配置方案中，只配A相和C相过电流 继电器，这样在Y/△接线的变压器后的两相短路降低了保护的灵敏度，而为增加灵敏度而加装的反应I a I c 的第三个继电器常常因为价格因素而不装设。这样，往往会造成事故的越级跳闸，扩大了事故停电范围。 　　
在微机保护中，对于三相短路，仍采用相电流I作为过电流保护的动作电流，即动作判据为I>Iset，Iset为动作定值，再利用三相电流平衡的原理，由I b =-I a -I c 得出另一相电流，充分利用微机保护的可计算性，增加一个保护动作的元件，在不增加任何硬件成本的情况下，实现保护电流的两相三元件法。从而大大地增加了保护的灵敏度，避免了事故停电范围的扩大。
5　有B相TA增加灵敏度法 　　
传统过电流保护动作电流采用相电流整定法，这样使三相短路的灵敏度是两相短路的1.15倍（Z∑（1）=Z∑2）。整定计算后，必须再进行灵敏度的校验，这样的过程显得特别不方便。 　　在微机保护中，可充分利用微机保护的可计算性，在采集了三相相电流后，将相电流进行星角变换，变为线电流，即：I ab =I a -I b ，I bc =I b -I c ，I ca =I c -I a ，用线电流I ab 、I bc 、I ca 作为过电流保护的动作电流 。当（Z∑（1）= Z∑2）时，两相短路和三相短路的最大线电流总是相等，因此，三相短路和两相短路的灵敏度相等。整定定值和校验灵敏度仅按三相短路计算即可，大大减轻了现场人员的工作量。 　　
在传统的一些保护，例如过负荷告警，过负荷闭锁，有载调压，过负荷启动风冷，往往都仅仅采用B相TA，这是基于防止A、C相TA负载太重和多装继电器造成经济浪费的原因。微机保护中则根本不可能存在这两个因素，可完全利用三相电流I a .I b .I c >Iset判别式的与门出口，大大增加了装置的可靠性。
6　间隙零序保护的问题 　　
在传统的 继电保护中的间隙零序保护一直采取普通的过电流继电器来实现保护的功能。但现场的放电间隙往往在过电压时瞬时放电后，电压立即下降，放电则立刻停止，电压又上升，放电则又开始，是一个脉冲的放电过程。传统的继电器无法模仿其真实的过程,不能达到最完美的保护效果。微机保护由其记忆性和计算性的特点，则可以模仿放电间隙的真实过程，准确地反映故障情况，达到跟好的保护效果。