新型过电流加速度模型的探究

1新型过电流加速度模型的探究郑威（云南三环中化化肥有限公司，云南昆明650113）摘要：针对现有继电保护过电流技术的不完善性分析了继电保护过电流时间和电流的漂移,提出了过电流加速度的保护模型，对改善继电保护动作时间和响应时间具有借鉴意义。关键词：继电保护；过电流；加速度0引言继电保护中过电流保护是电力变压器、电动机、电容器的重要保护。过电流保护是当被测电流增大超过允许值时执行相应保护动作(如使断路器跳闸)的一种措施保护。传统的过电流动作从故障发生到保护出口的时间存在延时，因此传统的过电流保护跳闸时间会延长，电流会漂移的更高。1传统继电保护过电流的缺陷传统继电保护信号从采样、运算、判断、出口各环节都需要一定的时间。各环节的时间总和就是继电保护装置固有动作时间。保护装置从CT、PT采样时间，A/D转换时间、逻辑判断时间（指令执行时间）到做出响应动作时间（如驱动相应继电器接点闭合）,各种装置及不同保护的时间也是不一样的，一般小于等于0.1s，因此就存在跳闸时间就是设定时间和固有动作时间之和，动作电流就会比设定的动作电流（Iop）要高。继电保护跳闸电流（A）继电保护动作时间（S）TIt1t2=t1+ΔtIopIop’=Iop+ΔI图1继电保护跳闸电流及动作时间漂移示意图根据图1可知，t1为继电保护设定保护动作时间，实际动作时间为t2,又t2=t1+Δt，Δt≤100ms。Iop为理论跳闸电流值，但由于实际动作时间增大，实际跳闸电流数值Iop’=Iop+ΔI。当发生相间短路和接地故障时，ΔI就非常大，dtId导数也非常大，当发生过负荷，ΔI就比较小，dtId就比较小。2过电流模型分析根据以上分析，当电气设备发生短路故障或过负荷，电流增大，然而实际动作电流（Iop’）就会发生漂移，比设定的跳闸电流大的多，实际动作时间（t3）比设定时间（t2）要长，这个时间即使是速断动作，也大于100ms，所以Δt越大，电气设备的危险性也就越大，因此减小Δt即减小响应时间就会缩短继电保护跳闸动作时间，由于固有时间不可以减少，所以只能减小反映时间提高继电保护的灵敏性。2.1过负荷电流模型分析过负荷是指在电力系统中发电机、变压器及线路的电流超过额定值或规定的允许值。电气设备一般在其额定负载下或小于额定负载情况下可以长期安全工作，如果超过其额定负载，将带来损耗增加，发热严重，绝缘老化甚至破坏，因此过负荷是基于电流的额定值In来判别的，一般的过负荷保护整定如下式：郑威（1984—），男，山西忻州人，化工电气助理工程师、H3C网络认证工程师，云南三环中化化肥有限公司电气专业技术带头人，太原科技大学电气工程及其自动化工学学士、计算机科学与技术理学学士，昆明理工大学在职硕士研究生，主要从事电气工程自动化和控制工程设计维护工作。2nopII)25.120.1(（1）式中：Iop—过负荷跳闸整定电流；In—额定电流。TI0InIopt1t2t0Iy图2过负荷电流保护示意图根据图（2）构建以下函数：ttbxatttTttbxaI22210011)(0（2）设式（2）分段函数在,0上连续，并且在,),(),(,0221100tttttt上可导，可得式（3）：12'22')()(2kabxatItt（3）2.2速断保护电流模型分析电流速断即短路保护，电流速断保护一般按照保护设备的短路电流整定，当短路电流超过整定值时，则保护装置动作，断路器跳闸，在工程实践，也可以基于电流的额定值In来判别的，只是比例系数较大。一般的电流速断保护整定如下式：nopII)138(（4）TI0InIopt1t2t0Iy图3电流速断保护示意图根据图（3）构建以下函数：3ttbxatttTttbxaI222210011)(0（2）设式（2）分段函数在,0上连续，并且在2110,,tttt上不可导，可得式（5）：22'222)()('0')('22tabxatITtItttt（3）据式（3）可见：22)()(''ttttttII（4）3新型过电流加速度模型的构建根据2分析，可知，在过负荷的电流模型中，电流随时间是连续的并且可导，导数Ig’(t)=K1,而电流速断Is’(t)不存在，但是在,2t，I’(t)存在且为a2t2,显然在,2t，导数Is’(t)Ig’(t)，可见速断下电流随时间的增长率远远大于过负荷电流随时间的增长率，及时较大的增长率，跳闸电流和跳闸时间都会发生漂移，漂移跳闸电流都会高于设定电流几倍甚至是几十倍，因此，考虑到漂移跳闸电流了漂移跳闸时间，继电保护动作的固有灵敏性就会降低。新型过电流加速度模型就是在（t1，t2）构建I和T的函数Ij(t)与运行中I和T的函数Iy(t)比较，从而使得电流沿着Ig(t)运行，当运行至跳闸电流Iop处跳闸，从而缩短了漂移时间，提高了继电保护装置的灵敏性。TI0t0t1t2't2t3In1.20InIop’Iop123Iy(t)Ij(t)图4过电流加速模型示意图根据图（4）可以得知：电流随时间变化的函数为Iy(t)，电流I达到Iop跳闸电流时，沿着Iy(t)曲线I、T将漂移到Iop’、t3处，此时可以令Ij(t)加速度函数为：x、x2、ex-1或x3，则容易得出I’j(t)I’y(t)。当I达到1.20In时启动电流加速度曲线Ij(t),电流I达到Iop跳闸电流时，时间t在t2’处，加上固有动作时间，则电流达到Iop跳闸时，时间约为t2与动作时间几乎相等，继电保护的时间灵敏性时差为t3-t2，从而提高了继电保护的时间灵敏性。4结论新型电流加速度模型弥补了传统继电保护缺陷，使用预测电流函数的导数大于实际电流函数的原理，提高了跳闸电流的时间上灵敏性，缩短了跳闸电流和跳闸时间的漂移，为新型4继电保护的研究提供了一种新的思路。参考文献：【1】周玉兰、唐克明等.《电力系统机电保护及安全自动装置运行评价规程》.机械工业出版社.1987.11.【2】曹华.《浅谈微机保护装置的应用》.电气自动化.2003.4.【3】李明强等.《微机综合保护的设计与应用发展》.电气应用.2006.2.【4】许健安.《电力系统继电保护》.水利水电出版社.2001.1.【5】唐云岐.《电力系统继电保护》.水利水电出版社.2001.1.