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WIFI网络控制断路器选择性保护算法:上下级配合与故障隔离
时间:2025-09-28 来源:米博电气集团
在WIFI网络控制断路器系统中,选择性保护算法通过**电流选择性、时间选择性、能量选择性及逻辑选择性**的协同作用,结合上下级断路器的参数整定与通信交互,实现故障精准隔离并保障系统可靠性。以下是具体算法实现与上下级配合的关键要点:

### **一、选择性保护的核心算法**

1. **电流选择性算法**
- **原理**:通过设定上下级断路器的动作电流阈值,确保故障电流仅触发下级保护。
- **实现条件**:
- 下级断路器瞬时脱扣电流整定值 \( I_{zd2} \) 需小于上级断路器瞬时脱扣电流 \( I_{zd1} \),且差值需覆盖系统最大不平衡电流(可靠系数通常取1.2~1.6)。
- 公式:\( I_{zd1} \geq 1.2 \times I_{zd2} \)。
- **应用场景**:终端配电系统中,支路断路器与主干断路器的配合。

2. **时间选择性算法**
- **原理**:通过设定上下级断路器的动作时间差,使下级优先动作。
- **实现条件**:
- 下级断路器动作时间 \( t_2 \) 需小于上级 \( t_1 \),时间差需大于断路器固有分闸时间(通常0.2~0.5秒)。
- 公式:\( t_1 - t_2 \geq 0.2 \, \text{s} \)。
- **应用场景**:多级配电系统(如变电站至用户侧)或新能源箱变中高低压开关的配合。

3. **能量选择性算法**
- **原理**:利用元件能量特性实现选择性。当下级断路器触头因电动力斥开产生电弧时,产气材料受热汽化推动脱扣器动作,限流能力优于瞬时脱扣。
- **实现条件**:
- 下级断路器需具备能量脱扣功能(如限流型断路器)。
- 故障电流超过上级瞬动保护阈值时,下级优先熔断。
- **应用场景**:高短路电流场景(如阻抗性短路或燃弧型短路)。

4. **逻辑选择性算法**
- **原理**:通过保护装置间的通信交互实现故障精准定位。
- **实现条件**:
- 下级断路器检测到故障时,向上级发送闭锁信号;上级收到信号后延时动作,由下级切除故障。
- 若未收到闭锁信号,上级瞬时脱扣。
- **应用场景**:智能配电系统(如区域选择性联锁ZSI)。

### **二、上下级断路器的配合策略**

1. **参数整定规则**
- **上级断路器**:
- 过载长延时整定电流 \( I_{zd1} \geq 1.3 \times I_{zd2} \)(下级整定电流)。
- 短路短延时整定电流 \( I_{zd3} \geq 1.2 \times I_{zd2} \)(下级瞬时脱扣电流)。
- 瞬时脱扣电流 \( I_{inst1} \geq 1.2 \times I_{sc2} \)(下级出线端单相短路电流)。
- **下级断路器**:
- 瞬时脱扣电流 \( I_{inst2} \) 需小于上级短延时整定电流 \( I_{zd3} \)。

2. **级差时间设置**
- 当上下级均采用选择性断路器时,上级短延时动作时间需比下级长0.2秒以上。
- 示例:下级短延时0.1秒,上级短延时0.3秒。

3. **非选择型断路器的配合**
- 若上下级均为非选择型,需加大脱扣器整定电流级差:
- 上级长延时整定电流 \( \geq 2 \times \) 下级长延时整定电流。
- 上级瞬时脱扣电流 \( \geq 1.4 \times \) 下级瞬时脱扣电流。

### **三、故障隔离的实现流程**

1. **故障检测与定位**
- 通过电流互感器或WIFI网络传输的电流/电压数据,检测故障类型(过载、短路)及位置。
- 逻辑选择性算法中,下级断路器优先判断故障是否在其保护范围内。

2. **选择性动作执行**
- **电流/时间选择性**:下级断路器动作电流或时间优先达到阈值,切断故障回路。
- **能量选择性**:下级断路器触头斥开产生电弧,限流并推动脱扣器动作。
- **逻辑选择性**:下级发送闭锁信号,上级延时等待;若故障未隔离,上级瞬时脱扣。

3. **系统恢复与通信**
- 故障隔离后,WIFI网络上传断路器状态至监控系统,触发报警或自动重合闸(若适用)。
- 监控系统分析故障数据,优化选择性保护参数。

### **四、实际应用中的优化建议**

1. **智能断路器的应用**
- 采用具备区域选择性联锁(ZSI)功能的智能断路器,通过微电子技术实现保护特性曲线自动匹配,减少人工整定误差。

2. **动态参数调整**
- 根据系统运行方式(如负荷变化)动态调整脱扣器整定值,例如长延时脱扣器整定电流可按额定电流的0.9~1.1倍调整。

3. **级联保护设计**
- 在终端配电系统中,主路与支路断路器采用能量选择性级联配合,但需注意短路电流过大时的越级跳闸风险,可增设限流型断路器。