论零序保护在电网中的应用

田积春

（山东南山铝业股份有限公司，山东 龙口 265713）

1 零序电流保护的工作原理

零序电流保护和类似的故障电流保护，反映的是中性点直接接地系统发生接地短路时产生的零序电流，利用零序电流分量构成保护，可以作为一种主要的接地短路保护。零序电流保护有四个阶段，根据具体的线路保护，通常采用三步，其保护范围为本段线路全长并延伸至相邻线路。零序保护的Ⅰ段，按躲过本线路末端单相短路时，流经保护装置的最大零序电流整定的，不能保护线路的总长度。零序Ⅱ段的保护范围和相邻线路零序保护的Ⅰ段进行配合，不仅可以保护本线路总长度，还可以一直延伸到相邻的线路。零序保护Ⅲ段与相邻线路零序保护Ⅱ段相配合的，是本线路第Ⅰ、Ⅱ段的后备保护，Ⅳ段一般是作为Ⅲ段的后备保护。Ⅲ段式零序电流保护的原理，按照图1显示，主要的保护，是无时限的零序电流速断保护（零序Ⅰ段）和限时零序电流速断保护（零序Ⅱ段）；后备保护是零序电流保护（零序Ⅲ段）。

图1 三段式零序电流保护原理接线

限时零序电流-速断保护与反映相间短路的限时电流-速断保护相同，因此，其动作值应随相邻线路零序过流I段调整，即最大零序电流设置在下级线路零序I段保护范围结束时，动作时限△t，高于下级线路零序过流I段动作时间。

2 零序保护注意细节

2.1 注意保护误动

当电流回路出现断线时，可能会出现保护误动。这是敏感保护的一个常见弱点，需要在操作中注意预防。在断线概率方面，远小于距离保护电压回路断线的可能性，如有必要，还可采用相邻电流互感器零序电流闭锁的方法防止此类误操作。

2.2 电力系统不对称运行

电力系统发生非对称运行时，也会产生零序电流。由于变压器的三相参数的不同，非对称运行或单相重合闸断路器不同步时，母线倒闸操作时断路器三相触头不同期合闸时，另外，空投变压器时产生的不平衡励磁涌流，特别是空载变压器的母线有运行的中性点接地变压器时，会产生长时间的不平衡励磁流和直流成分等，有可能启动零序电流保护。

2.3 注意平行线路

在地理上相近的平行线路中，一条线路发生故障时，另一条线路感知到零序电流，有可能引起对侧零序方向继电器的误动作。在可能的情况下，可以使用负序方向继电器来防止对方向的错误判断。

2.4 零序正向电流和零序正向电压

零序正向继电器交流电路由于平时没有零序正向电流和零序正向电压，所以很难发现电路断线；当从电压感应器的开口三角一侧取得零序电压时，也很难用直观的模拟方法检查方向的正确性，因此，由于交流电路存在问题，电力网发生故障时，有可能引起保护拒绝动作和误动作。

3 故障定位方法

当前配电网单相接地故障线路的选择方法有很多，电阻法、静态无功功率方向法、五次谐波法、零序电流比较法等。

基于小波分析的暂态零序电流比较方案步骤如下：1）以零序电流故障前一周波和故障后三周波作为分析对象；2）对零序电流进行小波分析，提取分析需要的特征信息；3）与瞬时振幅相比，由于故障线路暂态零序电流等于所有非故障线路暂态零序电流，标记瞬态故障部分振幅最大的领域；4）比较瞬态相位，由于故障相位的瞬态零序电流与非故障相位的电流相位相反，标记为反相的线路是故障段。

4 配网线路状态采集分析系统结构

分析网络线路状态，收集和分析系统由两部分组成，故障定位单元和监控中心。故障定位装置，包括数据传输终端，终端用来接受故障信息；监控中心包括工业控制和专家系统软件。

5 配网线路状态采集分析系统原理

配电线路故障状态收集和分析系统原理为：配电线路故障状态，收集和分析系统暂态零序电流故障判据的比较方法。使用三个采集终端，三相电流信息的实时采集，和当前收集的信息通过2.4G无线通信将数据传输至终端，数据传输终端根据当前采集信息，以确定具体故障。

6 结语

电力系统要选择正确的继电保护方案，保护装置的保护范围必须科学，使电气设备在各种情况下都在保护范围内，事故不扩大。