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对继电保护定值整定中的自适应算法的探讨刘洪

发表时间：2020/10/29 来源：《建筑科技信息》2020年第6期作者：刘洪

[导读] 采用直流多功率增益调节方法进行输电线继电保护装置的直流间谐波动抑制，实现基于三型两网理念的容错保护控制优化，以保证大型纺织厂正常生产

摘要：为了提高大型纺织厂输电线继电保护的容错控制能力，提出基于三型两网理念的输电线继电保护容错方法。构建大型纺织厂的输电线继电保护的多源信息有机融合模型，采用负荷的波动性调节方法进行输电线继电保护装置的直流多功率稳态调节，建立不同频率状态下的输电线继电保护故障量化特征分析模型，以负荷、回降功率、电网频率反馈系数等为约束参量，建立三型两网理念下输电线继电保护小扰动反馈调节模型，结合快速功率调控方法进行输电线继电保护容错控制，采用直流多功率增益调节方法进行输电线继电保护装置的直流间谐波动抑制，实现基于三型两网理念的容错保护控制优化，以保证大型纺织厂正常生产。仿真结果表明，采用该方法进行输电线继电保护容错控制的输出稳态性较好，响应时间较短，在输电线路各节点监测的功率响应较大，可保障大型纺织厂生产需求。
关键词：继电保护；定值整定；自适应算法

        引言
        自愈是智能电网的标志性特征，目的是通过快速仿真、决策、协调／自适应控制和分布式能源集成，实现实时评价电力系统行为，应对电力系统可能发生的各种事件组合，防止大面积停电，并快速从紧急状态恢复到正常状态，并最大限度降低停电损失。
        1继电保护传统运检模式
        1.1传统运检模式有效性分析
        继电保护的传统运检模式主要包括巡视和定检，定检包括部检和全检，继电保护系统的第一次部检是投入后第三年进行的，全检是投入后第六年进行，此后每三年交替进行部检和全检。各项运检项目均严格按照运检指导书设定的检查步骤进行。只要检验结果符合检查标准，即可初步认为所检验部分功能正常；若检验结果不符合标准，则可以发现继电保护各部分及其二次回路存在的缺陷。然而，定检过程中不可避免的长时间停电、工作量繁重的检查以及频繁插拔接线等已经成为影响继电保护运行可靠性的因素，传统运检模式亟待改进提升[1]。
        1.2间隔单元设计
        间隔单元主要用于SVG单元与站控单元之间的数据交互。当站控单元发生故障无法下发指令时，间隔单元能够对站控单元进行实时监控。间隔单元还可以对其他单元进行非保护采样并传送跳闸数据信息，其利用交换机进行数据信息的传输，交换机的具体配置需要根据设备室来划分。间隔单元的配置包括保护装置与测控装置等。
        2基于故障辨识的改进继电保护算法
        2. 1整体保护方案本文以图1中馈线2、馈线3为例，根据DG的接入位置，对提出的继电保护方案进行说明。将图1的馈线2分成2个区域:Zone1为DG下游区域，Zone2为DG上游区域。对于Zone1，可以看作一个单端电源辐射型供电网络，在保护1处配置广域自适应电流速断保护;对于Zone2，保护2及保护3配置改进保护判据的电流差动保护，当区域内发生故障时，保护装置瞬时动作，切除故障区域。由于微电网中发生瞬时性故障的概率较大，为了保证在瞬时故障消失后能快速恢复供电，在各保护安装处还设置有自动重合闸功能，在自动重合闸前需先完成检同期的工作，防止非同期合闸:即在故障线路动作之后，其一侧的断路器可在检定线路无电压情况下先重合，另一侧的断路器则检定两端电源的频率差在允许范围时重合。对于馈线3，由于没有DG的接入，馈线3保护配置与传统配电网类似，在保护7处配置广域自适应电流速断保护[2]。
        2.2基于改进电流差动保护的DG上游线路继电保护
        微网中DG上游线路出现故障时，故障电流存在潮流双向流动的特性，且直接采用传统电流差动保护中的全电流分量作为保护判据将可能出现高阻抗接地故障带来的保护拒动问题。同时，网内线路故障时，网内DG可能出现脱网现象，导致微网母线电压跌落。为了解决上述问题，网内各类DG均采用具有低电压穿越功能的PQ控制，并提出一种利用始端和末端同名相中正序故障电流分量相位差作为保护判据的改进电流差动保护方案用于保护微网的DG上游线路。

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        2.3故障辨识算法的仿真验证
        为了验证文中提出的故障辨识算法的有效性，在图1中F2处分别设置单相接地短路、两相接地短路、两相相间短路和三相短路故障，利用文中提出的故障识别算法对故障类型进行识别，故障发生后的1/2周期内各相电压有效值Urms，pu，afterfault和故障发生前1/2周期内各相电压有效值Urms，pu，pre-fault结果如表2所示。由表2可知，利用1.4节步骤1)－3)可完成故障选线工作，但是对于发生在F2处的两相短路和两相接地故障无法有效区分，无法完成故障辨识工作，故要采用步骤4)的故障辨识方法，微网故障线路电压ud变化。观察图8可知，两相相间短路故障与两相接地短路故障发生时，电压d轴分量ud幅值存在明显差异，此时Δu的数值也会对应不同，因此利用步骤4)能有效对类似故障进行分类[3]。
        2.4LVRT期间DFIG短路电流特性分析
        LVRT期间的短路电流分为两种情况：①撬棒投入，变流器闭锁；②撬棒退出，变流器工作。短路电流约在一半周波t=T/2（10ms）时达到最大值。投入后撬棒电阻使转子衰减时间常数变小，一般为0.003s，加速了短路电流的衰减。当电流快速衰减后，在LVRT策略下，风机再次进入变流器控制阶段，并依据机端电压跌落多少配合无功补偿装置发出一定的有功和无功。之后DFIG提供的短路电流在一个控制响应周期后逐渐稳定。为采用IEEE14节点模型基于PSCAD/EMTDC仿真的风电场故障时短路电流变化图。在1.2s机端A相电压跌落至0.26p.u.，定子短路电流在10ms时达到峰值。示为LVRT期间撬棒在1.2075s时投入，约20ms后切出。DFIG根据反馈值进入变流器控制阶段，短路电流逐渐稳定，约1.3s时短路电流进入稳态阶段，整个暂态过程大约100ms，之后进入稳态阶段。
        2.5继电保护运检新模式
        传统运检虽然有种种弊端，但并不是所有传统运检项目都可以被某些在线运检方法所取代，在线运检相对于传统运检而言也有评价盲区。因此亟待建立继电保护运检新模式，以弥补两种运检方法的缺陷，发挥各自的优势。基于信息共享的继电保护新体系，结合传统运检与在线运检的异同点，本文尝试探索继电保护运检的新模式。当一次系统无故障的情况下，信息采集单元根据站控层、过程层以及SCD文件获取状态信息，主要为设备状态信息，并根据这些信息实现继电保护的设备在线运检，如果有设备异常则发送异常告警信息；而对于装置外观、回路绝缘电阻等无法通过在线运检实现的日常巡视和定检项目，仍然按照“每日一次日常巡视，每三年一次定检”的周期进行[4]。
         结束语
         在电力系统中最常见的故障和不正常的工作状态是断线、短路、接地以及过载。短路的后果是相当严重的，短路电流不仅产生力和热的破坏作用，而且还会引起电压下降，使设备的正常运行遭到破坏，甚至导致破坏电力系统稳定性运行。配电所高压配出柜的继电保护整定计算，经过十几年来实践的检验和调整，完全满足了与上级一号变电所和下级井下配电站之间的安全运行要求，为红透山矿业公司铜锌矿的安全生产提供了有力的电力保障。
        参考文献：
        [1]周华,李晓龙.浅谈某10kV变电所零序电流保护的优化改进措施[J].电器工业,2020(Z1):75-78.
        [2]段若晨,邓孟华,郝珈玮,陈妍君,陆超.110kV“手拉手”自愈系统继电保护整定仿真研究[J].电力与能源,2020,41(01):129-131+144.
        [3]蒋珊珊.10kV消弧线圈并小电阻接地方式控制器与继电保护配合的探索[J].低碳世界,2020,10(02):139-140.
        [4]李欧.引入电压变速因子的反时限零序电流保护方案[J].广东电力,2020,33(02):109-116.