自适应零序电流继电保护分析

郭凯

内蒙古京隆发电有限责任公司 012100

摘要：电力系统继电保护系统装置，占据至关重要的地位，自适应零序电流保护方式，是一种灵活的接地保护方法，传统的零序电流保护整定计算方式，难以使用实际应用需要，基于此，本文在传统整定计算方式基础上进行分析和优化，分析了自适应零序电流保护，包括接地故障和参数计算；探究了传统自适应零序电流继电保护的相关内容，并在传统零序电流继电保护方式基础上，对自适应零序电流继电保护展开深入的研究，旨在弥补传统自适应零序电流继电保护方式，更好自适应零序电流保护的灵敏性，更好在实际应用过程中，展现作用优势。

关键词：自适应零序电流；继电保护；保护系统；整定计算

引言：基于现代化科学技术发展下，驱动了电网调度自动化技术的发展，并在微机计算机作用下，为自适应零序电流继电保护整定计算提供了技术支撑，确保更好实现自适应保护目标。因此，相关研究人员认为，有必要全面探究自适应零序电流继电保护相关内容，更好提升自适应继电保护装置应用的可靠性，保证自适应零序电流继电保护实际应用效果。

1 自适应零序电流保护

要想提升自适应零序电流保护作用，需要对其系统保护的整定值进行规范和确定，确保在接地故障发生、系统运行受阻等情况下，增强自适应零序电流保护能力，进而加强对自适应零序电流保护故障类型的判定，更好根据保护系统实际运行方式，进行整定，提升整定参数在系统实际运行中使用的可行性。以下就具体的故障类型进行判定：

1. 1. 接地故障

在接地故障判定上，主要借助零序分量进行辅助判断，若发生接地故障，可根据两相电流差的变量进行判断，进而提升对接地故障判断的精准性，更好区分单相接地故障或是两相接地故障。相关人员在实际研究中，运用零序分量对接地故障进行判断，主要检查线路上是否出现问题，避免出现其他因素干扰下，整定出来的自适应零序电流；同时，采用零序增量的方式判断零序电压，进一步确定接地故障发生的相关影响因素，若发生的是接地故障，则需要根据两相电流差突变量特点，对上述两种故障进行判定。研究发现发生接地故障，两项电流差突变量元件值较小，若其余元件值相近，则可确定，发生了单相接地故障；当两相电流变量值逐渐变大的情况下，那么，可判断出现了两相接地短路故障^[1]。

1. 2. 参数计算

实际进行参数计算时，需要优先判断系统发生的故障类型，并根据具体的故障类型和系统运行方式，计算整定保护动作值，自适应零序电流速断保护动作值需要躲开的下一线路出口处的单相或者两相接地时出现的零序电流，单相接地时，自适应零序电流速断整定值为 （1）；其中 表示两相接地故障发生时，此时故障点出现的零序电流；式中的C_0m表示零序电流的分布系数，根据（1）式可具体推算出 和 的实际运行方式，并推理出C_0m。

2 分析传统自适应零序电流继电保护的相关内容

2.1 零序电流计算

在零序电流计算过程中，根据（图1）P点的故障位置，具体计算出故障点在不同运行方式状态下的自适应零序电流值，根据电流值的计算，可为整定值的计算，提供科学的计算依据。因此，在实际计算过程中，要优先计算出P故障点正序等值阻抗以及零序等值的阻抗，计算发电机正序阻抗等，整个计算过程，可借助负序网络计算等值系统正序阻抗等。用公式可表示为 （2）；进而可根据（2）式计算出P故障电零序 （3）。其中E为电源的电势（200V）； 为P故障点的正序等值阻抗； 是P故障点零序等值阻抗；C_0m表示零序电流的分布系数。通过公式逐步推导，最终可得出： （4）。

图 1 零序电流计算

2.2 自适应零序电流保护整定计算

传统的零序电流保护整定计算过程中，假定带有0.1s的延时保护，则单相或两相接地时出现的最大零序电流为 ，进而进行整定计算，那么传统的零序电流速断保护整定计算值为： （5），式中的 为可靠系数， 表示零序电流速断保护动作值。通过公式推导计算，最终可得出最大零序电流值，整定计算出零序电流速断保护动作电流值。

3 自适应零序电流继电保护研究

3.1 整定计算

自适应整定计算，可准确判断短路类型，并根据具体的类型特征确定保护范围，实施匹配度较高的系统运行方式，并通过整定计算推理计算出保护动作数值。其数值整定过程中，主要按照 进行整定，那么，两相接地保护的自适应零序电流整定值可表示为： （9），式中 ，因此，通过公式代入，可计算得出自适应零序电流速断保护的整定结果。

3.2 保护范围计算

保护范围计算方面，具体根据故障点的位置进行计算，实践研究发现，自适应零序电流继电保护与传统的零序电流继电保护范围，在计算方式上存在一定的共性。

3.3 限时速断保护计算

自适应零序电流限时速断保护计算，需要充分与动作值下一线路的零序电流进行协调和配合，根据上文的相关公式，可进行取值

^[2]。公式表示如下： ，根据 取值代入后，能够求取具体的分支系数。

3.4 灵敏度计算

实际研究发下，自适应零序电流继电保护较比传统零序继电保护灵敏度更高，且两种保护方式的限时速断保护计算方法相似，然而自适应零序电流继电保护过程中，支持自动调整对限时速断的保护，具体的灵感度计算如下： （单相接地）；两相接地，则用公式表示为： 。因此，根据相关公式计算，可具体得出灵敏度数值，进而更好判断自适应零序电流继电保护的可靠性。

3.5 整定案例

假定的自适应零序电流继电保护各元件参数取_值为：

；

因此，采取传统自适应零序电流速断时，整定过程：

1. 当变压器接地时，M和N两侧的系统此时为最大运行方式，需要根据具体的故障点进行正定计算，最终可计算得出整定值为0.945；若将M侧作为系统最大的运行方式，将N侧作为最小的运行方式，需要根据故障点发生的具体故障类型进行整定计算。

2. 当变压器不接地时，此时，M和N侧系统的共同作为最大运行方式，可将故障点作为单相故障类型进行整定计算，最终可求取整定值，若将M侧系统作为最大的运行方式，N侧系统作为最小的运行方式，可具体根据故障点单相接地故障进行整定，可提高整定计算的结果，整个整定过程，较比传统的零序电流继电保护整定计算方案更具优势。

3. 灵敏度检验

灵敏度检验，主要目的是检验传统零序电流速断时，支持的保护范围在25%左右，当变压器不接地的情况下，支持的保护范围线路长度在35%左右；实施自适应零序电流继电保护后，大大拓宽了可保护的范围，保护范围长度达到了90%左右；当变压器不接地时，其保护范围线路全长为80%左右，进一步扩展了保护线路范围，较比传统零序电流继电保护方式，更具优势作用，实践研究发现，自适应零序电流继电保护方式较比传统零序电流继电保护方式，灵敏度更高，自适应零序电流保护的范围更大，更好适应各类故障的优化，简化了零序电流整定计算过程，提升整定计算结果的准确性。

结论：综上所述，由于传统的零序电流继电保护难以顺应不同故障运行方式的变化情况，可保护的范围较小，因此，为弥补传统零序电流继电保护局限，本文在传统继电保护的基础上，实施了自适应零序电流继电保护方式，在整定计算方面更具优势，保证自适应零序电流保护目标的实现，并在自适应零序电流保护动作值变化下，其运行方式和短路故障类型也随之发生不同的变化，适用性强，值得在实际工作中推广。

参考文献：

[1]刘娟,胡徐胜.自适应零序电流继电保护研究[J].唐山学院学报,2020,33(03):27-31+46.

[2]喻磊,郭晓斌,韩博文.小电阻接地系统馈线自适应零序电流保护原理及装置实现[J].电力自动化设备,2017,37(11):125-131+137.