距離保護(hù)的振蕩閉鎖

1、.3.5距離保護(hù)的振蕩閉鎖（Power Swing Blocking of Distance Protection）3.5.1振蕩閉鎖的概念（Concept of Power Swing Blocking）并聯(lián)運(yùn)行的電力系統(tǒng)或發(fā)電廠失去同步的現(xiàn)象，稱為電力系統(tǒng)的振蕩（Power Swing）。電力系統(tǒng)振蕩時(shí)，系統(tǒng)兩側(cè)等效電動(dòng)勢間的夾角在范圍內(nèi)作周期性變化，從而使系統(tǒng)中各點(diǎn)的電壓、線路電流、功率方向以及距離保護(hù)的測量阻抗也都呈現(xiàn)周期性變化。這樣，以上述這些量為測量對象的各種保護(hù)的測量元件，就有可能因系統(tǒng)振蕩而動(dòng)作。電力系統(tǒng)的振蕩是屬于嚴(yán)重的不正常運(yùn)行狀態(tài)，而不是故障狀態(tài)，大多數(shù)情況下能夠通過自動(dòng)

2、裝置的調(diào)節(jié)自行恢復(fù)同步。如果在振蕩過程中繼電保護(hù)動(dòng)作，切除了重要的聯(lián)絡(luò)線，或斷開了電源和負(fù)荷，不僅不利于振蕩的自動(dòng)恢復(fù)，而且還有可能使事故擴(kuò)大，造成更為嚴(yán)重后果。所以在系統(tǒng)振蕩時(shí)，要采取必要的措施，防止保護(hù)因測量元件動(dòng)作而誤動(dòng)。這種用來防止系統(tǒng)振蕩時(shí)保護(hù)誤動(dòng)的措施，就稱為振蕩閉鎖。因電流保護(hù)、電壓保護(hù)和功率方向保護(hù)等一般都只應(yīng)用在電壓等級較低的中低壓配電系統(tǒng)，這些系統(tǒng)出現(xiàn)振蕩的可能性很小，振蕩時(shí)保護(hù)誤動(dòng)產(chǎn)生的后果也不會(huì)太嚴(yán)重，所以一般不需要采取振蕩閉鎖措施。距離保護(hù)一般用在較高電壓等級的電力系統(tǒng)，系統(tǒng)出現(xiàn)振蕩的可能性大，保護(hù)誤動(dòng)造成的損失嚴(yán)重，所以必須考慮振蕩閉鎖問題。在無特殊說明的情況下，本

3、書所提及的振蕩閉鎖，都是指距離保護(hù)的振蕩閉鎖。3.5.2 電力系統(tǒng)振蕩對距離保護(hù)測量元件的影響（Effect of Power Swing to Measuring Unit of Distance Protection）1電力系統(tǒng)振蕩時(shí)電流、電壓的變化規(guī)律現(xiàn)以圖3-31所示的雙側(cè)電源的電力系統(tǒng)為例，分析系統(tǒng)振蕩時(shí)電流、電壓的變化規(guī)律。KZN之 G G 圖3-31 雙側(cè)電源的電力系統(tǒng)M設(shè)系統(tǒng)兩側(cè)等效電動(dòng)勢和的幅值相等，相角差（即功角）為，等效電源之間的阻抗為，其中為M側(cè)系統(tǒng)的等值阻抗，為N側(cè)系統(tǒng)的等值阻抗，為聯(lián)絡(luò)線路的阻抗，則線路中的電流和母線M、N上的電壓分別為： (3-144) (3-14

4、5) (3-146)它們之間的相位關(guān)系如圖3-32(a)所示。以為參考相量，當(dāng)在0o360o 范圍內(nèi)變化時(shí)，相當(dāng)于相量在0o360o 范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)。圖3-32系統(tǒng)振蕩時(shí)的電流和電壓 (a) 相量圖； (b) 電流有效值變化曲線；(c ) 電壓有效值變化曲線o(a)I0 180o 360o 540o 720o 900o(b)U0 180o 360o 540o 720o 900o(c)UM UNUZ由圖可以看出電勢差的有效值為 (3-147)所以線路電流的有效值為 (3-148)電流有效值隨變化的曲線如圖(b)所示。電流的相位滯后于的角度為，其相量末端的隨變化的軌跡如圖(a)中的虛線圓周所示。 假設(shè)

5、系統(tǒng)中各部分的阻抗角都相等，則線路上任意一點(diǎn)的電壓相量的末端，都必然落在由和的末端連接而成的直線上（即上）。M、N兩母線處的電壓相量和標(biāo)在圖(a)中。 其有效值隨變化的曲線，如圖(c)所示。在圖(a)中，由o點(diǎn)向相量作一垂線，并將該垂線代表的電壓相量記為，顯然，在為0以外的任意值時(shí)，電壓都是全系統(tǒng)最低的，特別是當(dāng)時(shí)，該電壓的有效值變?yōu)?。電力系統(tǒng)振蕩時(shí)，電壓最低的這一點(diǎn)稱為振蕩中心，在系統(tǒng)各部分的阻抗角都相等的情況下，振蕩中心的位置就位于阻抗中心處。由圖(a)可見，振蕩中心電壓的有效值可以表示為 (3-149)2電力系統(tǒng)振蕩時(shí)測量阻抗的變化規(guī)律系統(tǒng)振蕩時(shí)，安裝在M點(diǎn)處的測量元件的測量阻抗為 (

6、3-150)因?yàn)?所以 (3-151) 式中 為M側(cè)系統(tǒng)阻抗占總串聯(lián)阻抗的比例?？梢?，系統(tǒng)振蕩時(shí)，M處的測量阻抗由兩大部分組成，第一部分為 ，它對應(yīng)于線路上從母線M到振蕩中心z一段線路的阻抗，是不隨變化的。第二部分為，它垂直于，隨著的變化而變化。當(dāng)由變化到時(shí)，測量阻抗的末端沿著一條經(jīng)過阻抗中心點(diǎn)，且垂直于的直線自右向左移動(dòng)，如圖3-33所示。當(dāng)時(shí)，測量阻抗位于復(fù)平面的右側(cè)，其值為無窮大；當(dāng)時(shí)，第二部分阻抗等于0，總測量阻抗變成；當(dāng)時(shí)，測量阻抗的值也為無窮大，但位于復(fù)平面的左側(cè)。RjXNMZmo圖3-33 測量阻抗的變化軌跡o12如果和的幅值不相等，則分析表明，系統(tǒng)振蕩時(shí)測量阻抗末端的軌跡將不再

7、是一條直線，而是一個(gè)圓弧。設(shè)，當(dāng)及時(shí)，測量阻抗末端的軌跡如圖中的虛線圓弧1和2所示。由圖可見，保護(hù)安裝處M到振蕩中心z一段線路的阻抗為，它與比值的大小密切相關(guān)。當(dāng)時(shí)，它與同方向，振蕩中心Z點(diǎn)位于阻抗平面的第一象限，振蕩時(shí)測量阻抗末端軌跡的直線在第一象限內(nèi)與相交；當(dāng)時(shí)，該阻抗等于0，振蕩中心z正好位于M點(diǎn)，測量阻抗末端軌跡的直線在坐標(biāo)原點(diǎn)處與相交；當(dāng)時(shí)，它與方向相反，振蕩中心z點(diǎn)位于阻抗平面的第三象限，振蕩時(shí)測量阻抗末端軌跡的直線在第三象限內(nèi)與相交。若令，則當(dāng)和都小于時(shí)，振蕩中心就落在線路MN上，其它情況下，振蕩中心將落在線路MN之外。3電力系統(tǒng)振蕩對距離保護(hù)測量元件的影響在圖3-31所示的雙側(cè)

8、電源系統(tǒng)中，假設(shè)M、N兩處均裝有距離保護(hù)，其測量元件均采用圓特性的方向阻抗元件，距離I段的整定阻抗為線路阻抗的80，則兩側(cè)測量元件的動(dòng)作特性如圖3-34所示，實(shí)線圓為M側(cè)I段的動(dòng)作特性，虛線圓為N側(cè)I段的動(dòng)作特性。RjXNM1圖3-34 振蕩對測量元件的影響234o根據(jù)前面的分析，若和都小于，振蕩中心就落在母線M、N之間的線路上。當(dāng)變化時(shí)，M、N兩處的測量阻抗的末端，都將沿圖3-34中的直線移動(dòng)。由圖可見，當(dāng)在14范圍內(nèi)時(shí)，N側(cè)測量阻抗落入動(dòng)作范圍之內(nèi)，其測量元件動(dòng)作；當(dāng)在23范圍內(nèi)時(shí)，M側(cè)測量阻抗也落入動(dòng)作范圍之內(nèi)，其測量元件也動(dòng)作。即在振蕩中心落在本線路上的情況下，當(dāng)變至左右時(shí)，線路兩側(cè)保

9、護(hù)I段的測量元件都可能動(dòng)作。當(dāng)和任意一個(gè)不小于時(shí)，振蕩中心都將落在本線路之外，這時(shí)兩側(cè)保護(hù)的測量阻抗都不會(huì)進(jìn)入I段的動(dòng)作區(qū)，本線路的距離I段將不受振蕩的影響。但由于II段及III段的整定阻抗一般較大，振蕩時(shí)的測量阻抗比較容易進(jìn)入其動(dòng)作區(qū)，所以II段及III段的測量元件可能會(huì)動(dòng)作?？傊?，電力系統(tǒng)振蕩時(shí)，阻抗繼電器有可能因測量阻抗進(jìn)入其動(dòng)作區(qū)而動(dòng)作，并且整定值越大的阻抗繼電器越容易受振蕩的影響。在整定值相同的情況下，動(dòng)作特性曲線在與整定阻抗垂直方向的動(dòng)作區(qū)越大時(shí)，越容易受振蕩的影響。比如，與方向圓阻抗特性相比，全阻抗特性在與整定阻抗垂直方向的動(dòng)作區(qū)較大，所以它受振蕩的影響就較大；而方向阻抗特性在整

10、定阻抗垂直方向的動(dòng)作區(qū)較橄欖形特性大，所以它受振蕩的影響要比橄欖特性大。4引發(fā)電力系統(tǒng)振蕩的原因引起電力系統(tǒng)振蕩的原因主要有兩種，一種則是因?yàn)槁?lián)絡(luò)線中傳輸?shù)墓β蔬^大而導(dǎo)致靜穩(wěn)定破壞，另一種是因電力系統(tǒng)受到大的擾動(dòng)（如短路、大機(jī)組或重要聯(lián)絡(luò)線的誤切除等）而導(dǎo)致暫態(tài)穩(wěn)定破壞。電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)中各點(diǎn)的電壓均接近額定電壓，線路中的電流為負(fù)荷電流，傳輸?shù)墓β蕿樨?fù)荷功率，此時(shí)兩側(cè)電源之間的功角小于。當(dāng)線路中傳輸?shù)墓β手饾u增加時(shí)，功角將逐漸增大，一旦超過，系統(tǒng)就有可能發(fā)生振蕩。由于負(fù)荷變化的過程并不是突發(fā)的，所以系統(tǒng)從正常狀態(tài)變到振蕩狀態(tài)的過程中，電氣量不會(huì)發(fā)生突然的變化。進(jìn)入振蕩狀態(tài)后，電壓、電流

11、、功率和測量阻抗等電氣量都將隨著的變化而不斷的變化，阻抗繼電器可能因測量阻抗進(jìn)入其動(dòng)作范圍而誤動(dòng)作。此外，在靜穩(wěn)定破壞引發(fā)振蕩的情況下，系統(tǒng)的三相仍然是完全對稱的，不會(huì)出現(xiàn)負(fù)序量和零序量。電力系統(tǒng)發(fā)生短路、斷線等較大沖擊的情況下，功率可能會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的不平衡，若處置不當(dāng)，很容易引發(fā)系統(tǒng)振蕩。這種振蕩是由于電氣量的突然劇變引起的，所以系統(tǒng)從正常狀態(tài)變?yōu)檎袷帬顟B(tài)的過程中，電氣量會(huì)發(fā)生突變，系統(tǒng)也可能出現(xiàn)三相不對稱。進(jìn)入振蕩狀態(tài)后，電氣量將隨著的變化而不斷的變化，阻抗繼電器也可能因測量阻抗進(jìn)入其動(dòng)作范圍而誤動(dòng)作。由此可見，雖然由靜穩(wěn)定破壞引發(fā)的系統(tǒng)振蕩和由暫態(tài)穩(wěn)定破壞引發(fā)的系統(tǒng)振蕩的電氣量變化過程有所

12、不同，但在進(jìn)入振蕩狀態(tài)后，阻抗繼電器都有可能誤動(dòng)作，為防止距離保護(hù)誤動(dòng)作，在兩種情況下，都應(yīng)將保護(hù)閉鎖。3.5.3 距離保護(hù)振蕩閉鎖的措施（Measures of Power Swing Blocking）距離保護(hù)的振蕩閉鎖，應(yīng)能夠準(zhǔn)確地區(qū)分振蕩與短路，并應(yīng)滿足以下的基本要求：（1） 系統(tǒng)發(fā)生振蕩而沒有故障時(shí)，應(yīng)可靠地將保護(hù)閉鎖，且振蕩不平息，閉鎖不解除。（2） 系統(tǒng)發(fā)生各種類型的故障時(shí)，保護(hù)不應(yīng)被閉鎖，以保證保護(hù)正確動(dòng)作。（3） 振蕩過程中再發(fā)生故障時(shí)，保護(hù)應(yīng)能夠正確地動(dòng)作（即保護(hù)區(qū)內(nèi)故障可靠動(dòng)作，區(qū)外故障可靠不動(dòng)）。（4） 若振蕩的中心不在本保護(hù)的保護(hù)區(qū)內(nèi)，則阻抗繼電器就不可能因振蕩而誤動(dòng)

13、，這種情況下保護(hù)可不采用振蕩閉鎖。如上所述，電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，阻抗繼電器感受到的測量阻抗為阻抗值基本不變的負(fù)荷阻抗，其阻抗值較大、阻抗角較小，一般均落在阻抗繼電器的動(dòng)作區(qū)域之外，阻抗繼電器不會(huì)動(dòng)作；電力系統(tǒng)因靜穩(wěn)定破壞而引發(fā)振蕩時(shí)，電壓、電流和測量阻抗等電氣量將隨著功角的變化而不斷的緩慢變化，經(jīng)一定時(shí)間后，阻抗繼電器可能因測量阻抗進(jìn)入其動(dòng)作區(qū)而動(dòng)作；電力系統(tǒng)因暫態(tài)穩(wěn)定破壞而引發(fā)振蕩時(shí)，在大擾動(dòng)發(fā)生的瞬間，電壓、電流和測量阻抗等電氣量有一個(gè)突變的過程，擾動(dòng)過后的振蕩過程中，電氣量也將隨著功角的變化而不斷的緩慢變化，一定時(shí)間后阻抗繼電器也可能誤動(dòng)作；保護(hù)區(qū)內(nèi)發(fā)生短路故障時(shí)，故障電壓、電流都會(huì)發(fā)生

14、突變，測量阻抗也將從負(fù)荷阻抗突變?yōu)槎搪纷杩?，并基本維持短路阻抗不變，測量元件立即動(dòng)作，并在故障切除前一直處于動(dòng)作狀態(tài)。根據(jù)上述的特點(diǎn)和要求，距離保護(hù)一般采用以下幾種振蕩閉鎖措施：1 利用系統(tǒng)故障時(shí)短時(shí)開放的措施實(shí)現(xiàn)振蕩閉鎖所謂系統(tǒng)故障時(shí)短時(shí)開放，就是在系統(tǒng)沒有故障時(shí)，距離保護(hù)一直處于閉鎖狀態(tài)，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，短時(shí)開放距離保護(hù)。若在開放的時(shí)間內(nèi)，阻抗繼電器動(dòng)作，說明故障點(diǎn)位于阻抗繼電器的動(dòng)作范圍之內(nèi)，則保護(hù)繼續(xù)維持開放狀態(tài)，直至保護(hù)動(dòng)作，將故障線路跳開；若在開放的時(shí)間內(nèi)阻抗繼電器未動(dòng)，則說明故障不在保護(hù)區(qū)內(nèi)，則重新將保護(hù)閉鎖。這種振蕩閉鎖方式的原理框圖如圖3-35所示。跳閘整組復(fù)歸SRSWDW

15、TDW圖3-35 利用故障時(shí)短時(shí)開放的方式實(shí)現(xiàn)振蕩閉鎖故障判斷KZ1（I段）&KZ2（II段）1&II段延時(shí)系統(tǒng)正常運(yùn)行或因靜穩(wěn)定失去而出現(xiàn)振蕩時(shí)，故障判斷元件和整組復(fù)歸元件都不會(huì)動(dòng)作，這時(shí)雙穩(wěn)觸發(fā)器SW以及單穩(wěn)觸發(fā)器DW都不會(huì)動(dòng)作，保護(hù)裝置的I段和II段被閉鎖，無論阻抗繼電器本身是否動(dòng)作，保護(hù)都不可能動(dòng)作跳閘，即不會(huì)發(fā)生誤動(dòng)。電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，故障判斷元件立即動(dòng)作，動(dòng)作信號經(jīng)雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器SW記憶下來，直至整組復(fù)歸，SW輸出的信號，又送至一單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器DW，固定輸出時(shí)間寬度為TDW的短脈沖，在TDW時(shí)間內(nèi)允許保護(hù)動(dòng)作。若故障發(fā)生在保護(hù)的I段范圍之內(nèi)，則I段的阻抗繼電器KZ1立即動(dòng)作，因保護(hù)處

16、于開放狀態(tài)，動(dòng)作后立即跳閘。若故障發(fā)生在保護(hù)的II段范圍之內(nèi)區(qū)內(nèi)時(shí)，則II段的阻抗繼電器KZ2立即動(dòng)作， II段動(dòng)作后實(shí)現(xiàn)自保持，直至故障被切除。由于一般情況下距離保護(hù)的第III段大都通過動(dòng)作延時(shí)來躲避振蕩，所以III段無須用短時(shí)開放的方法來實(shí)現(xiàn)振蕩閉鎖。若故障發(fā)生在保護(hù)的動(dòng)作區(qū)域之外，故障判斷元件也也可能動(dòng)作，并且振蕩閉鎖部分也會(huì)開放TDW時(shí)間。如果區(qū)外故障沒有引起系統(tǒng)振蕩，則各段的阻抗繼電器都不會(huì)動(dòng)作，所以保護(hù)也不會(huì)發(fā)生誤動(dòng)；若區(qū)外故障引起了系統(tǒng)振蕩，因在剛發(fā)生故障后的一定時(shí)間（TDW）內(nèi)角較小，I、II段的阻抗繼電器不會(huì)動(dòng)作，所以在振蕩閉鎖開放的時(shí)間段內(nèi)，保護(hù)不會(huì)誤動(dòng)，TDW時(shí)間后，I、

17、II段阻抗繼電器可能會(huì)因變大而動(dòng)作，但這時(shí)開放時(shí)間已過，保護(hù)也不會(huì)誤動(dòng)作。TDW稱為振蕩閉鎖的開放時(shí)間，或稱允許動(dòng)作時(shí)間，它的選擇要兼顧兩個(gè)原則，一是要保證在正向區(qū)內(nèi)故障時(shí)，I段保護(hù)有足夠的時(shí)間可靠跳閘，II段保護(hù)的測量元件能夠可靠起動(dòng)并實(shí)現(xiàn)自保持，因而時(shí)間不能太短，一般不應(yīng)小于0.1s；二是要保證在區(qū)外故障引起振蕩時(shí)，測量阻抗不會(huì)在故障后的TDW時(shí)間內(nèi)進(jìn)入動(dòng)作區(qū)，因而時(shí)間又不能太長，一般不應(yīng)大于0.3s。所以，通常情況下取TDW=0.10.3s，現(xiàn)代數(shù)字保護(hù)中，開放時(shí)間一般取0.15s左右。整組復(fù)歸元件在故障或振蕩消失后再經(jīng)過一個(gè)延時(shí)動(dòng)作，將SW復(fù)原，它與故障判斷元件、SW配合，保證在整個(gè)一

18、次故障過程中，保護(hù)只開放一次。可見，電力系統(tǒng)是否發(fā)生故障的判斷，是短時(shí)開放式振蕩閉鎖方式的核心。故障判斷元件，又可稱為起動(dòng)元件，用來完成系統(tǒng)是否發(fā)生故障的判斷，它僅需要判斷系統(tǒng)是否發(fā)生了故障，而不需要判出故障的遠(yuǎn)近及方向，對它的要求是靈敏度高、動(dòng)作速度快，系統(tǒng)振蕩時(shí)不誤動(dòng)作。目前距離保護(hù)中應(yīng)用的故障判斷元件，主要有反映電壓、電流中負(fù)序或零序分量的判斷元件和反映電流突變量的判斷元件兩種，現(xiàn)分別討論如下：（1）反映電壓、電流中負(fù)序或零序分量的故障判斷元件電力系統(tǒng)系統(tǒng)正常運(yùn)行或因靜穩(wěn)定破壞而引發(fā)振蕩時(shí)，系統(tǒng)均處于三相對稱狀態(tài)，電壓、電流中不存在負(fù)序或零序分量。電力系統(tǒng)發(fā)生各種類型的不對稱短路時(shí)，故障

19、電壓、電流中都會(huì)出現(xiàn)較大的負(fù)序或零序分量，即使在發(fā)生三相對稱性短路時(shí)，也會(huì)因三相短路的不同時(shí)或負(fù)序、零序?yàn)V序器的不平衡輸出，在短路瞬間也會(huì)有較大的負(fù)序或零序分量存在。這樣，就可以利用負(fù)序或零序分量是否存在，作為系統(tǒng)是否發(fā)生故障的判斷。電壓、電流中不存在負(fù)序或零序分量時(shí)，故障判斷元件不動(dòng)作，從而將保護(hù)閉鎖；電壓、電流中存在較大負(fù)序或零序分量時(shí)，故障判斷元件立即動(dòng)作， 短時(shí)開放保護(hù)。（2）反映電流突變量的故障判斷元件反映電流突變量的故障判斷元件是根據(jù)在系統(tǒng)正?；蛘袷帟r(shí)電流變化比較緩慢，而在系統(tǒng)故障時(shí)電流會(huì)出現(xiàn)突變這一特點(diǎn)來進(jìn)行故障判斷的。電流突變的檢測，既可以用模擬的方法實(shí)現(xiàn)，也可以用數(shù)字的方法實(shí)

20、現(xiàn)，此處僅討論數(shù)字的方法。設(shè)每個(gè)工頻周期采樣的點(diǎn)數(shù)為N，則電流的突變量可由下述二式給出 (3-152) (3-153)式中 當(dāng)前（k）時(shí)刻電流的采樣值；半個(gè)工頻周期前時(shí)刻電流的采樣值；一個(gè)工頻周期前（kN）時(shí)刻電流的采樣值。電力系統(tǒng)正常運(yùn)行或發(fā)生振蕩時(shí)，電氣量的變化是比較緩慢的，用上述兩式算出的的量值都很??；電力系統(tǒng)短路時(shí)，短路電流發(fā)生突變，由式(3-152)可以算出故障后的半個(gè)工頻周期內(nèi)電流的突變量，由式(3-153)可以算出故障后的一個(gè)工頻周期內(nèi)電流的突變量，兩式算出的的量值都很大。因而根據(jù)的大小，就能夠判斷出系統(tǒng)是否發(fā)生故障。的量值較小時(shí)，表明系統(tǒng)沒有故障，此時(shí)保護(hù)僅執(zhí)行正常運(yùn)行程序，測

21、量阻抗的計(jì)算與比較等各種保護(hù)功能算法程序根本不執(zhí)行，這樣也就不可能發(fā)生誤動(dòng)作。當(dāng)?shù)牧恐递^大時(shí)，表明系統(tǒng)發(fā)生故障，這時(shí)保護(hù)停止正常程序的執(zhí)行，開始執(zhí)行包括故障距離計(jì)算、比較和邏輯判斷等程序在內(nèi)的故障處理程序。如果在故障后的一段開放時(shí)間內(nèi)，故障處理程序判斷為區(qū)內(nèi)故障，則繼續(xù)進(jìn)行故障處理計(jì)算，直至保護(hù)動(dòng)作，故障消失。若在開放的時(shí)間內(nèi)故障處理程序未判出有區(qū)內(nèi)的故障，保護(hù)將不再執(zhí)行故障距離的計(jì)算、比較、判斷等故障處理程序，轉(zhuǎn)而執(zhí)行振蕩閉鎖程序，將保護(hù)閉鎖。故障消失或振蕩平息后，再經(jīng)過一個(gè)延時(shí)時(shí)間，保護(hù)整組復(fù)歸，重新執(zhí)行正常運(yùn)行程序。當(dāng)系統(tǒng)振蕩頻率較快，或振蕩幅度較大，或振蕩引起的電網(wǎng)頻率偏差較大時(shí)，用式

22、（3-152）、（3-153）算出的量值可能會(huì)較大，直接用它進(jìn)行判斷時(shí)，有可能造成保護(hù)的誤開放，從而可能造成保護(hù)誤動(dòng)作。為防止這種情況發(fā)生，可采取以下兩種措施。一種措施是將式（3-152）、（3-153）改為下列形式 (3-154) (3-155)式中 二個(gè)工頻周期前（k2N）時(shí)刻電流的采樣值。在系統(tǒng)短路的情況下，用式（3-154）、（3-155）計(jì)算得到的與用式（3-152）、（3-153）計(jì)算基本相同；而在系統(tǒng)振蕩時(shí)，、和、雖都可能不為0，但它們的差值都很小，所以由該兩式算出的的量值仍然很小，用它進(jìn)行判斷，就不會(huì)出現(xiàn)誤開放的情況。另一種措施是先利用式（3-152）或（3-153）算出突變電

23、流的離散值，然后利用半波積分算法求出突變電流的半波積分值（半波積分算法詳見第九章），并利用下式進(jìn)行判斷 (3-156)式中 三相突變電流半波積分值中的最大值；浮動(dòng)門檻電流；為固定門檻。 采用浮動(dòng)門檻后，突變電流的動(dòng)作值將隨著突變量算法的不平衡輸出的增大而自動(dòng)提高，可保證系統(tǒng)振蕩時(shí)不誤開放保護(hù)。2 利用阻抗變化率的不同來構(gòu)成振蕩閉鎖如上所述，在電力系統(tǒng)發(fā)生短路故障時(shí)，測量阻抗從負(fù)荷阻抗突變?yōu)槎搪纷杩梗谙到y(tǒng)振蕩時(shí)，測量阻抗變化比較緩慢，這樣，就可以根據(jù)測量阻抗的變化速度不同構(gòu)成振蕩閉鎖。利用測量阻抗的變化速度不同構(gòu)成振蕩閉鎖的原理可以用圖3-36來說明。圖（a）為原理示意圖，圖（b）為邏輯框圖

24、，圖中Z1為高靈敏度的阻抗元件，Z2為低靈敏度的阻抗元件。Z1Z2(a)ZkZos Z2Z1&1&2KTt(b)2圖3-36 利用電氣量變化速度不同構(gòu)成振蕩閉鎖(a) 原理示意圖；(b) 邏輯框圖開放保護(hù)KZ2KZ1ZLjXZ1R系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，兩個(gè)阻抗元件Z1和Z2都不會(huì)動(dòng)作，所以保護(hù)不可能開放。系統(tǒng)發(fā)生振蕩時(shí)，測量阻抗緩慢變化，首先進(jìn)入動(dòng)作特性Z1，測量元件Z1先動(dòng)作，“與門1”動(dòng)作使KT開始計(jì)時(shí)，若KT的延時(shí)時(shí)間t小于系統(tǒng)振蕩情況下測量阻抗從進(jìn)入Z1到進(jìn)入Z2的時(shí)間，則KT在Z2動(dòng)作之前動(dòng)作，將“與門2”閉鎖，使保護(hù)不能開放。而當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)部短路故障時(shí)，測量阻抗從負(fù)荷阻抗ZL突變至短路阻抗Z

25、k，這時(shí)Z1、Z2兩個(gè)測量元件將同時(shí)動(dòng)作，Z2動(dòng)作后T動(dòng)作前，通過“與門2”開放保護(hù)，并將“與門1”閉鎖，使T返回，這樣，“與門2”將維持開放狀態(tài)，直到Z2返回。這相當(dāng)于在Z1動(dòng)作后將先開放一個(gè)t的時(shí)間，如果在這段時(shí)間內(nèi)Z2動(dòng)作，就去開放保護(hù)，直到Z2返回，如果在t的時(shí)間內(nèi)Z2不動(dòng)作，保護(hù)就不會(huì)被開放，從這個(gè)意義上講，這種振蕩閉鎖也是一種短時(shí)開放，但與前面短時(shí)開放不同的是，測量阻抗每次進(jìn)入Z1的動(dòng)作區(qū)后，都會(huì)開放一定時(shí)間，而不是在整個(gè)故障過程中只開放一次。由于對測量阻抗變化率的判斷是由兩個(gè)不同大小的阻抗園完成的，所以這種振蕩閉鎖通常俗稱為“大園套小園”振蕩閉鎖原理。3 利用動(dòng)作的延時(shí)實(shí)現(xiàn)振蕩閉

26、鎖如前所述，電力系統(tǒng)振蕩時(shí)，距離保護(hù)的測量阻抗是隨角的變化而不斷變化的，當(dāng)角變化到某個(gè)角度時(shí)，測量阻抗進(jìn)入到阻抗繼電器的動(dòng)作區(qū)，而當(dāng)角繼續(xù)變化到另個(gè)角度時(shí)，測量阻抗又從動(dòng)作區(qū)移出。分析表明，對于按躲過最大負(fù)荷整定的III段阻抗繼電器來說，測量阻抗落入其動(dòng)作區(qū)的時(shí)間一般不會(huì)超過11.5s，即系統(tǒng)振蕩時(shí)III段阻抗繼電器動(dòng)作持續(xù)的時(shí)間不會(huì)超過11.5s。這樣，只要III段動(dòng)作的延時(shí)時(shí)間不小于11.5s，系統(tǒng)振蕩時(shí)III段保護(hù)就不會(huì)誤動(dòng)作。系統(tǒng)故障時(shí)，若I、II段保護(hù)拒動(dòng)，測量阻抗會(huì)一直落在III段動(dòng)作區(qū)內(nèi)，經(jīng)過預(yù)定的延時(shí)后，III段動(dòng)作跳閘。目前國內(nèi)各廠家生產(chǎn)的距離保護(hù)中，一般都是利用上述的短時(shí)開

27、放原理在振蕩過程中閉鎖I、II段保護(hù)，但I(xiàn)II段保護(hù)一直處于開放狀態(tài)，它依靠動(dòng)作延時(shí)來免受振蕩的影響。國外廠家生產(chǎn)的距離保護(hù)大多都采用大園套小園的振蕩閉鎖原理。4 靜穩(wěn)定破壞引起的振蕩的閉鎖在采取了上述故障時(shí)短時(shí)開放保護(hù)地措施后，系統(tǒng)正常運(yùn)行或因靜穩(wěn)定破壞而發(fā)生振蕩時(shí)，由于故障判斷元件不動(dòng)作，所以保護(hù)不會(huì)被開放，即使測量元件因振蕩而動(dòng)作，保護(hù)也不會(huì)誤動(dòng)跳閘。在故障情況下，啟動(dòng)元件動(dòng)作，短時(shí)開放保護(hù)，既能夠保證區(qū)內(nèi)故障可靠動(dòng)作，又能夠保證在區(qū)外故障引發(fā)系統(tǒng)振蕩時(shí)可靠閉鎖。但是，如果在靜穩(wěn)定破壞后的振蕩過程中，又發(fā)生了區(qū)外故障，或故障判斷元件因系統(tǒng)操作、振蕩嚴(yán)重等情況發(fā)生誤動(dòng)，保護(hù)將會(huì)被開放，可能會(huì)因測量阻抗正好位于動(dòng)作區(qū)內(nèi)而造成保護(hù)誤動(dòng)作。為解決此問題，距離保護(hù)中還應(yīng)設(shè)置靜穩(wěn)定破壞檢測部分，在檢出靜穩(wěn)定破壞引發(fā)的振蕩后，閉鎖故障判斷元件，使其不再動(dòng)作。靜穩(wěn)定破壞的檢測可以用按第III段定值整定的阻抗元件或按躲最大負(fù)荷電流整定的過電流元件來實(shí)現(xiàn)，當(dāng)III段阻抗