2024年3月21日发(作者：么韵流)
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Z1=ZSE输出电源 Z2=输出 Z3=输入电源 Z4=输入（短延时）Z5=输入(接地故障)
所谓ZSI（Zone-Selection Interlocking）是指实现保护区域选择性的一种实用性技术，其功
能是在保证上下级间选择性配合的前提下，实现保护以最短时限切除区域内故障，即在下级
保护区域内的故障时，由下级保护迅速切除故障，同时闭锁上级保护，以实现级间选择性的
配合。
发电厂厂用电系统常采用多级供电形式，作者曾将ZSI技术应用到几个工程的6kV厂用电
系统中。
ZSI的原理及特点
1 ZSI原理
发电厂中压和低压厂用电系统一般采用多级供电形式，根据DL／T5153—2002《火力发电
厂厂用电设计技术规定》（以下简称“技规”），供电回路（或负荷）一般装设有相间短路保
护，包括电流速断保护和过电流保护，还根据厂用电系统不同的接地方式设置单相接地保护
或单相接地短路保护等。上述保护主要采用电流作为其保护起动判据，往往通过电流定值和
延时时间的级差配合等方法实现相邻的上下级保护间的选择性。
ZSI技术的解决方案是在保护中增加一个判别故障区域的判据。系统发生相间短路故障时，
检测到故障电流的保护会送一个ZSI闭锁信号给上级保护，同时检查是否收到下级保护上
传的ZSI闭锁信号。如果保护未收到下级传来的闭锁信号，保护即判断该故障发生在本保
护区域内，电流速断保护瞬时动作切除故障。若检测到有下级保护发来的ZSI闭锁信号，
则电流速断保护会被闭锁但短延时的过电流保护会起动，作为下级断路器保护的后备保护。
以图1所示的两级供电网络为例，在d1处发生相间短路故障时P1和M1回路中的保护都
会瞬时检测到故障电流，同时P1、M1都会向上级保护发出ZSI闭锁信号，并检查有无闭
锁信号输入。M1接收到F1发出的ZSI闭锁信号后闭锁电流速断保护出口，启动短延时的
过电流保护。由于未检测到下级的闭锁信号输入，F1判断该故障为区域内故障，电流速断
保护动作，瞬时跳闸切除故障，M1的过电流保护随之复位。
在d2点发生相间短路故障时，M1检测到故障电流，且无ZSI闭锁信号输入，电流速断保
护会无延时迅速切除故障。
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2 ZSI的主要特点
多级供电系统中，ZSI能够通过上下级保护间的闭锁信号来鉴别区内外故障，实现上下级保
护的“选择性”配合；在保护区内发生短路故障时，保护能够在最短时限内切除故障，实现保
护的“速动性”；在ZSI系统中，电流不再是唯一的判据，保护整定值可以降低，从而增加了
保护的“灵敏性”；当下级供电回路发生短路故障时，相邻的上级带短延时的过电流保护会启
动作为下级保护的后备，增加了保护的“可靠性”。可见保护所要求的“四性”得到了很好的体
现。
发电厂中的应用
1 6kV厂用电系统中的应用
某2×300MW发电厂中，6kV厂用电系统存在三级供电形式，如图2所示。
根据“技规”要求：
（1）6kV工作段进线断路器设置分支过流保护和限时速断保护。
（2）6kV工作段至6kV公用段的供电回路设置电流速断保护和短延时过流保护。
（3）6kV工作段和6kV公用段上的电动机、变压器等负荷一般设置电流速断保护和过流保
护等。
如果不采用ZSI技术仅从电流定值和延时时间两方面进行保护整定时，6kV工作段进线断路
器的限时速断保护需要采用二级延时级差，延时时间整定为t=0.4～1s（若△t=0.2～0.5s）。
显然，6kV工作段母线发生最严重的三相短路时，保护也得延时0。4～1s后跳闸，这对开
关柜是个严峻的考验。
工程中上述保护均采用微机型综合保护测控装置，而该装置一般无专门的ZSI输入输出接
口，实际应用中可利用装置的开关量输入和输出接口，将闭锁信号采集后作为电流速断保护
的闭锁判据即可。
实际工程应用中往往需要注意以下几个问题：
（1）由于6kV工作段和公用段上的回路很多，若每个回路都将闭锁信号的电缆引至上级进
线断路器，则必然会造成接线复杂反而降低了保护的可靠性。所以工程设计中，在6kV开
关柜上分别敷设1组或2组级联信号小母线，每个回路将本回路的速断保护启动信号（常
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开接点）引至小母线正负极，进线断路器的保护测控装置仅需采集该小母线上的信号。当任
何一个馈线回路的速断保护启动时，小母线正负极都会导通，发送信号至进线断路器的保护
测控装置巾。这样二次回路接线得到了较大的简化，相对地提高了保护的可靠性。
（2）当一段母线有两回电源进线时，该段母线需要敷设2组级联信号小母线，两回电源进
线断路器的保护测控装置分别采集其中1组母线信号。由于在电厂运行中，一般禁止两回
电源并联运行，所以在正常情况下仅有一回电源进线断路器合闸，另外一个断路器由于处于
跳闸状态，不会影响ZSI的实现。
（3）由于断路器的速断保护需要下级断路器的ZSI闭锁信号作为判据，当保护装置电流元
件启动后不能马上出口，需要检测有无ZSI信号，然后再出口跳闸或闭锁出口，所以这种
速断保护相对于传统的仅有电流判据的速断保护多了一个检测ZSI信号的延时，当然该延
时远小于前文提及的0.4～1s。工程中所有微机型综合保护测控装置一般采用同生产厂商、
同系列的产品，它们的采样精度、采样时间的离散性相对较小，ZSI保护配合比较容易实现。
2 应用于380V厂用电系统的探讨
发电厂低压厂用电系统通常采用多级供电形式，供电回路元件一般采用框架断路器和塑壳断
路器等搭配形式。
根据目前调研的情况，某些框架断路器具有ZSI功能，并在产品样本中阐明该项功能，但
塑壳断路器不论国内、国外鲜有该功能，使得ZSI无法应用于低压厂用电系统中。实际工
程中，由于低压厂用电系统一般采用动力中心（PC）、电动机控制中心（MCC）供电方式，
上下级开关级差较大，调整断路器保护整定值大小，基本能满足上下级保护配合要求。据
IEEE相关文献，中低压系统实际运行中的许多故障是非金属性短路故障，往往还伴随着弧
光放电，此时会产生大量热量，对设备危害较大，短路电流却较小。所以针对上述情况，保
护整定值应尽可能小，以求足够的灵敏度。另外，在多级供电网络中，一味地采用延时级差
来满足选择性要求是不可取的。在低压厂用电系统中应用ZSI基本可以解决或缓解上述相
关问题。
鉴于大多数的低压元件制造厂未提供相关产品的情况，笔者认为开发框架断路器和塑壳断路
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器的ZSI功能，会为低压厂用电系统提供一个解决保护配合的技术手段，特别是随着技术
的发展，智能断路器和电子式脱扣器等已经大量应用于工程实践中，为ZSI的开发和应用
提供了良好的硬件平台。
结束语
ZSI技术作为一种实用功能可以应用于发电厂厂用电系统中，能较好实现上下级保护配合。
建议低压元件厂商开发具有ZSI功能的各种断路器，为ZSI技术应用于发电厂低压系统中
创造条件。但ZSI需要上下级间传送闭锁信号，其接线较为复杂，在设计、施工及调试中
应充分予以重视
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Z1=ZSE输出电源 Z2=输出 Z3=输入电源 Z4=输入（短延时）Z5=输入(接地故障)
所谓ZSI（Zone-Selection Interlocking）是指实现保护区域选择性的一种实用性技术，其功
能是在保证上下级间选择性配合的前提下，实现保护以最短时限切除区域内故障，即在下级
保护区域内的故障时，由下级保护迅速切除故障，同时闭锁上级保护，以实现级间选择性的
配合。
发电厂厂用电系统常采用多级供电形式，作者曾将ZSI技术应用到几个工程的6kV厂用电
系统中。
ZSI的原理及特点
1 ZSI原理
发电厂中压和低压厂用电系统一般采用多级供电形式，根据DL／T5153—2002《火力发电
厂厂用电设计技术规定》（以下简称“技规”），供电回路（或负荷）一般装设有相间短路保
护，包括电流速断保护和过电流保护，还根据厂用电系统不同的接地方式设置单相接地保护
或单相接地短路保护等。上述保护主要采用电流作为其保护起动判据，往往通过电流定值和
延时时间的级差配合等方法实现相邻的上下级保护间的选择性。
ZSI技术的解决方案是在保护中增加一个判别故障区域的判据。系统发生相间短路故障时，
检测到故障电流的保护会送一个ZSI闭锁信号给上级保护，同时检查是否收到下级保护上
传的ZSI闭锁信号。如果保护未收到下级传来的闭锁信号，保护即判断该故障发生在本保
护区域内，电流速断保护瞬时动作切除故障。若检测到有下级保护发来的ZSI闭锁信号，
则电流速断保护会被闭锁但短延时的过电流保护会起动，作为下级断路器保护的后备保护。
以图1所示的两级供电网络为例，在d1处发生相间短路故障时P1和M1回路中的保护都
会瞬时检测到故障电流，同时P1、M1都会向上级保护发出ZSI闭锁信号，并检查有无闭
锁信号输入。M1接收到F1发出的ZSI闭锁信号后闭锁电流速断保护出口，启动短延时的
过电流保护。由于未检测到下级的闭锁信号输入，F1判断该故障为区域内故障，电流速断
保护动作，瞬时跳闸切除故障，M1的过电流保护随之复位。
在d2点发生相间短路故障时，M1检测到故障电流，且无ZSI闭锁信号输入，电流速断保
护会无延时迅速切除故障。
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2 ZSI的主要特点
多级供电系统中，ZSI能够通过上下级保护间的闭锁信号来鉴别区内外故障，实现上下级保
护的“选择性”配合；在保护区内发生短路故障时，保护能够在最短时限内切除故障，实现保
护的“速动性”；在ZSI系统中，电流不再是唯一的判据，保护整定值可以降低，从而增加了
保护的“灵敏性”；当下级供电回路发生短路故障时，相邻的上级带短延时的过电流保护会启
动作为下级保护的后备，增加了保护的“可靠性”。可见保护所要求的“四性”得到了很好的体
现。
发电厂中的应用
1 6kV厂用电系统中的应用
某2×300MW发电厂中，6kV厂用电系统存在三级供电形式，如图2所示。
根据“技规”要求：
（1）6kV工作段进线断路器设置分支过流保护和限时速断保护。
（2）6kV工作段至6kV公用段的供电回路设置电流速断保护和短延时过流保护。
（3）6kV工作段和6kV公用段上的电动机、变压器等负荷一般设置电流速断保护和过流保
护等。
如果不采用ZSI技术仅从电流定值和延时时间两方面进行保护整定时，6kV工作段进线断路
器的限时速断保护需要采用二级延时级差，延时时间整定为t=0.4～1s（若△t=0.2～0.5s）。
显然，6kV工作段母线发生最严重的三相短路时，保护也得延时0。4～1s后跳闸，这对开
关柜是个严峻的考验。
工程中上述保护均采用微机型综合保护测控装置，而该装置一般无专门的ZSI输入输出接
口，实际应用中可利用装置的开关量输入和输出接口，将闭锁信号采集后作为电流速断保护
的闭锁判据即可。
实际工程应用中往往需要注意以下几个问题：
（1）由于6kV工作段和公用段上的回路很多，若每个回路都将闭锁信号的电缆引至上级进
线断路器，则必然会造成接线复杂反而降低了保护的可靠性。所以工程设计中，在6kV开
关柜上分别敷设1组或2组级联信号小母线，每个回路将本回路的速断保护启动信号（常
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何一个馈线回路的速断保护启动时，小母线正负极都会导通，发送信号至进线断路器的保护
测控装置巾。这样二次回路接线得到了较大的简化，相对地提高了保护的可靠性。
（2）当一段母线有两回电源进线时，该段母线需要敷设2组级联信号小母线，两回电源进
线断路器的保护测控装置分别采集其中1组母线信号。由于在电厂运行中，一般禁止两回
电源并联运行，所以在正常情况下仅有一回电源进线断路器合闸，另外一个断路器由于处于
跳闸状态，不会影响ZSI的实现。
（3）由于断路器的速断保护需要下级断路器的ZSI闭锁信号作为判据，当保护装置电流元
件启动后不能马上出口，需要检测有无ZSI信号，然后再出口跳闸或闭锁出口，所以这种
速断保护相对于传统的仅有电流判据的速断保护多了一个检测ZSI信号的延时，当然该延
时远小于前文提及的0.4～1s。工程中所有微机型综合保护测控装置一般采用同生产厂商、
同系列的产品，它们的采样精度、采样时间的离散性相对较小，ZSI保护配合比较容易实现。
2 应用于380V厂用电系统的探讨
发电厂低压厂用电系统通常采用多级供电形式，供电回路元件一般采用框架断路器和塑壳断
路器等搭配形式。
根据目前调研的情况，某些框架断路器具有ZSI功能，并在产品样本中阐明该项功能，但
塑壳断路器不论国内、国外鲜有该功能，使得ZSI无法应用于低压厂用电系统中。实际工
程中，由于低压厂用电系统一般采用动力中心（PC）、电动机控制中心（MCC）供电方式，
上下级开关级差较大，调整断路器保护整定值大小，基本能满足上下级保护配合要求。据
IEEE相关文献，中低压系统实际运行中的许多故障是非金属性短路故障，往往还伴随着弧
光放电，此时会产生大量热量，对设备危害较大，短路电流却较小。所以针对上述情况，保
护整定值应尽可能小，以求足够的灵敏度。另外，在多级供电网络中，一味地采用延时级差
来满足选择性要求是不可取的。在低压厂用电系统中应用ZSI基本可以解决或缓解上述相
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结束语
ZSI技术作为一种实用功能可以应用于发电厂厂用电系统中，能较好实现上下级保护配合。
建议低压元件厂商开发具有ZSI功能的各种断路器，为ZSI技术应用于发电厂低压系统中
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