一种大保护范围的三段式电流保护电流整定装置的制作方法

本实用新型涉及电流保护技术领域，具体是涉及一种大保护范围的三段式电流保护电流整定装置。

背景技术：

在35kv及以下电压网络中，广泛的使用由无时限电流速断保护(电流i段保护)、限时电流速断保护(电流ii段保护)和定时过电流保护(电流iii段保护)构成的三段式电流保护作为输电线路相间短路的保护方案。

三段式电流保护具有简单、可靠，并且在一般情况下能够满足快速切除故障的要求，但是，三段式电流保护也具有直接受电网接线方式以及电力系统运行方式变化的影响的缺点，例如电流整定值必须按照系统最大运行方式来选择，而灵敏性必须用系统最小运行方式来校验，这就使它往往不能满足灵敏性或保护范围的要求。

在如图1所示的网络中，电源的相电压为eg，最大等值阻抗为zsmax，最小等值阻抗为zsmin，单位长度的线路阻抗为z1，那么，根据传统三段式电流保护的计算方法，该网络中电流i段保护定值计算式为式(1)所示，其中为电流i段保护的可靠系数，通常取1.2～1.3。

在这个整定值下，电流i段保护的最小保护范围的计算式如式(2)所示。

电流i段保护的保护范围主要受到系统运行方式、故障类型等因素的影响。如果系统的运行方式变化较大(即zsmax与zsmin的数值相差较大)，那么将会造成电流i段保护的保护范围很小甚至完全没有保护范围。

技术实现要素：

为解决上述问题，本实用新型提出一种大保护范围的三段式电流保护电流整定装置，通过该装置可以整定出在不同短路故障类型下、不同运行方式时的电流i段保护的定值，在该动态定值下，大大增加了电流i段保护的保护范围，提高了保护的灵敏性。

为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案为：一种大保护范围的三段式电流保护电流整定装置，设置在由系统电源es以及断路器组成输电线路的ab之间的输电线路上，由外加高频电源es1、高通滤波器、刀闸qs1、qs2以及两组高频阻波器组成，两组高频阻波器分别置于a、b相一侧，外加高频电源es1通过刀闸qs1接入两组高频阻波器之间且靠近a相一侧，高通滤波器通过刀闸qs2接入两组高频阻波器之间且靠近b相一侧。

所述系统电源es的电源相电压为eg，频率f0为50hz；所述外加高频电源es1的电源相电压为e1，频率为f1，且满足e1＜＜eg和f1》f0。所述高通滤波器在频率f1时并联谐振，在频率f0时呈现高阻抗。所述高频阻波器在频率f0时呈现低阻抗，在高频f1时呈现高阻抗。

所述刀闸qs1、qs2通过微机保护装置控制其开闭，平时运行时，刀闸qs1、qs2均为打开状态，当系统运行方式发生变化时，微机保护装置控制刀闸qs2先闭合，高频电源es1投入到系统中运行；随即，微机保护装置控制刀闸qs1闭合，由于高通滤波器在频率f1时是并联谐振的，相当于是制造了高频电源es1的三相短路；当微机保护装置发出跳闸命令，控制刀闸qs1和刀闸qs2打开，准备好下一次系统运行方式发生改变时再次闭合。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果表现在：

本实用新型的大保护范围的三段式电流保护电流整定装置，可以实现动态阻抗值的测量，进而通过动态阻抗值计算该网络中电流i段保护定值。即通过动态阻抗值可以整定出在不同短路故障类型下、不同运行方式时的电流i段保护的定值，在该动态定值下，大大增加了电流i段保护的保护范围、提高了保护的灵敏性。

在刀闸qs1闭合时，由于高通滤波器在频率为工频f0时是呈现高阻抗的，此时对于系统电源es相当于是正常运行，完全没有任何影响；当微机保护装置控制刀闸qs2与qs1闭合，高频电源es1相当于发生了三相短路故障，短路电流为但由于e1＜＜eg，短路电流非常小，不会造成输电线路和电气设备损坏。

附图说明

以下结合实施例和附图对本实用新型的大保护范围的三段式电流保护电流整定装置作进一步的详述。

图1是输电线路网络。

图2是本实用新型的大保护范围的三段式电流保护电流整定装置的结构示意图。

图3是微机保护装置与刀闸之间的连接关系示意图。

具体实施方式

有鉴于现有技术中电流i段保护的保护范围很小甚至完全没有保护范围的缺点，本实用新型在进行电流i段保护定值整定时，从以下两个方面进行改进。

首先，针对式(1)中的线路末端短路电流，不使用固定短路电流ikmax，而是区分三相短路、两相短路接地和两相短路三种形式，分别使用不同的计算公式计算不同的短路电流值，设置三种不同的保护定值，具体如式(3)所示。

当线路发生短路故障后，有多种判据可以快速判断出是哪种故障。比如，利用a、b、c三相电流突然增大了很多倍，判断线路中发生的是三相短路故障；利用a、b、c三相电流中有两相电流增大了很多倍，另外一相电流基本没有变化，而且系统中存在明显的零序电流，判断线路中发生了两相短路接地故障；利用a、b、c三相电流中有两相电流增大了很多倍，另外一相电流基本没有变化，而且系统中没有零序电流，判断线路中发生了两相短路故障。

当微机保护装置判定出线路中发生的是哪种短路故障以后，立刻调用相对应的整定电流值，用该定值作为此短路故障下的电流i段保护的保护定值。使用该方法以后，可以消除由于故障类型不同使整定电流值不同，影响电流i段保护保护区的问题。

其次，式(1)在计算电流i段保护整定值时，用到的电源等值阻抗是采用最小阻抗zsmin，这里采用的是静态阻抗，实际上在线路运行时，随着运行方式变化，电源的等值阻抗是一个动态变化的阻抗值，如果能够动态测量发生短路故障时的电源等值阻抗与线路阻抗之和zs动，那么式(3)可以写为式(4)。

为了能够动态测量发生短路故障时的电源等值阻抗与线路阻抗之和zs动，本实用新型设计了一种三段式电流保护电流整定装置，如图2所示，该装置设置在由系统电源es以及断路器组成输电线路的ab之间的输电线路上，由外加高频电源es1、高通滤波器、刀闸qs1、qs2以及两组高频阻波器组成，两组高频阻波器分别置于a、b相一侧，外加高频电源es1通过刀闸qs1接入两组高频阻波器之间且靠近a相一侧，高通滤波器通过刀闸qs2接入两组高频阻波器之间且靠近b相一侧。

其中，系统电源es(图中部件①)，电源相电压为eg，频率f0为50hz。外加高频电源es1(图中部件②)，电源相电压为e1，频率为f1，且满足e1＜＜eg和f1＞＞f0。高通滤波器(图中部件③)，设计成在频率f1时并联谐振，在频率f0时呈现高阻抗。高频阻波器(图中部件④)，设计成在频率f0时呈现低阻抗，便于工频电能的传输，在高频f1时呈现高阻抗，使高频电源es1产生的高频电能不要传输到ab线路以外的线路，以免使高频电能损失和影响其他线路工作。

微机保护装置除了按照常规三段式电流微机保护装置进行接线以外，还需要增加以下接线，如图3所示。通过微机保护装置控制刀闸qs1(图中部件⑤)、qs2(图中部件⑥)的开闭。平时运行时，刀闸qs1、qs2均为打开状态，当系统运行方式发生变化时，微机保护装置控制刀闸qs2先闭合，高频电源es1投入到系统中运行。随即，微机保护装置控制刀闸qs1闭合，由于高通滤波器在频率f1时是并联谐振的，相当于是制造了高频电源es1的三相短路，此时频率f1的高频短路电流为将这个电流用微机保护装置进行采集。

同时，高频短路电流可以使用式(5)进行计算。

因此，可以计算出r与l分别如式(6)与式(7)所示：

微机保护装置根据以上r与l的数值，可以计算出在此时的运行方式下，系统阻抗的电阻部分为r，电抗部分为则系统在工频下的动态阻抗值zs动可以式(8)进行计算。

最后，结合式(4)，即可通过动态阻抗值zs动计算该网络中电流i段保护定值即通过式(4)可以整定出在不同短路故障类型下、不同运行方式时的电流i段保护的定值，在该动态定值下，大大增加了电流i段保护的保护范围、提高了保护的灵敏性。

当微机保护装置计算出动态阻抗值zs动以后，装置发出跳闸命令，控制刀闸qs1和刀闸qs2打开，准备好下一次系统运行方式发生改变时再次闭合。

以上内容仅仅是对本实用新型的构思所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离实用新型的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本实用新型的保护范围。