繼電保護新原理新技術(shù)介紹

1、南京南瑞繼保電氣有限公司南京南瑞繼保電氣有限公司繼電保護新原理新技術(shù)繼電保護新原理新技術(shù)介紹介紹線路保護部份線路保護部份工頻變化量阻抗繼電器工頻變化量阻抗繼電器工頻變化量方向繼電器工頻變化量方向繼電器以正序電壓作為極化量的阻抗繼電器和以正序電壓作為極化量的阻抗繼電器和電抗繼電器構(gòu)成的距離保護電抗繼電器構(gòu)成的距離保護振蕩閉鎖新原理振蕩閉鎖新原理單側(cè)電源線路上發(fā)生短路防止縱聯(lián)保護單側(cè)電源線路上發(fā)生短路防止縱聯(lián)保護拒動的措施拒動的措施在有串聯(lián)補償電容線路上線路保護的對在有串聯(lián)補償電容線路上線路保護的對策策工頻變化量繼電器的理論基礎(chǔ)工頻變化量繼電器的理論基礎(chǔ)重疊原理的應(yīng)用重疊原理的應(yīng)用RESEFUFU

2、MNZKZUISEREMNFUlUlIMNFUUI短路后狀 態(tài)短路附加狀態(tài)llIIIUUU正常負荷狀態(tài)工頻變化量繼電器的基本關(guān)系式工頻變化量繼電器的基本關(guān)系式正向短路基本關(guān)系式正向短路基本關(guān)系式SZIUMNFUUIKZSZFI工頻變化量繼電器的基本關(guān)系式工頻變化量繼電器的基本關(guān)系式反向短路基本關(guān)系式反向短路基本關(guān)系式RZIUUIRZKZMNFFU工頻變化量阻抗繼電器的構(gòu)成工頻變化量阻抗繼電器的構(gòu)成 用于構(gòu)成快速的距離用于構(gòu)成快速的距離段段 其動作方程為：其動作方程為：UopUop為保護范圍末端電壓為保護范圍末端電壓, , 上式代表保上式代表保護范圍末端電壓變化量大于護范圍末端電壓變化量大于 時

3、繼時繼電器動作電器動作, , 否則不動作。否則不動作。對相間阻抗繼電器對相間阻抗繼電器對接地阻抗繼電器對接地阻抗繼電器 為動作門檻，取故障前工作為動作門檻，取故障前工作 電壓的記憶量。電壓的記憶量。SETOPZIUUSETOPZIKIUU03MOPOPUU.MOPU.MOPU.工頻變化量阻抗繼電器工作原理工頻變化量阻抗繼電器工作原理 正向短路正向短路 正向區(qū)內(nèi)短路正向區(qū)內(nèi)短路 正向區(qū)外短路正向區(qū)外短路KSFsetSsetSsetOPZZIUZZIIZIZIZUUsetKZZFOPUUsetKZZFOPUUSRFUOPUFYSRFYFUOPU工頻變化量阻抗繼電器工作原理工頻變化量阻抗繼電器工作原

4、理 反向短路反向短路KRFsetRsetRsetOPZZIUZZIIZIZIZUUFOPUUSFYFUOPUR工頻變化量阻抗繼電器工作原理工頻變化量阻抗繼電器工作原理 工頻變化量阻抗繼電器動作方程為工頻變化量阻抗繼電器動作方程為 用用 代替代替 故動作方程為故動作方程為FOPUUMOPU.FUMOPOPUU.正向短路動作特性正向短路動作特性當當 落在圓內(nèi)繼電器動作落在圓內(nèi)繼電器動作保護過渡電阻的能力很強，該保護過渡電阻的能力很強，該能力有很強的自適應(yīng)能力。能力有很強的自適應(yīng)能力。由于由于 與與 相位相同，所以相位相同，所以過渡電阻附加阻抗是純阻性的。過渡電阻附加阻抗是純阻性的。因此區(qū)外短路不會

5、超越。因此區(qū)外短路不會超越。正向出口短路沒有死區(qū)。正向出口短路沒有死區(qū)。正向出口短路動作速度很快。正向出口短路動作速度很快。保護背后運行方式越大保護背后運行方式越大 ，本線，本線路越長，動作速度越快。路越長，動作速度越快。系統(tǒng)振蕩時不會誤動，不必經(jīng)系統(tǒng)振蕩時不會誤動，不必經(jīng)振蕩閉鎖控制。振蕩閉鎖控制。適用于串補線路。適用于串補線路。 KZRjXSETSZZ 2SETZKZoSETSKSETKoZZZZZ2702arg90II 正向出口短路動作速度很快正向出口短路動作速度很快 圖中圖中 為保護背后電源阻抗，為保護背后電源阻抗， 為繼電器整定阻抗。正向出口發(fā)為繼電器整定阻抗。正向出口發(fā)生短路，短路

6、點電壓變化生短路，短路點電壓變化 。連接連接 線并引長交線并引長交 點垂線于點垂線于 點。則點。則 線為保護范圍末端電線為保護范圍末端電壓變化量壓變化量 。顯見，短路點。顯見，短路點越近保護安裝處、越近保護安裝處、 越短、越短、 線線越長，動作量越長，動作量 比制動量比制動量 大得越多。大得越多。 ，繼電，繼電器動作越快。最快可達到器動作越快。最快可達到 現(xiàn)場曾有現(xiàn)場曾有 動作于出口的記動作于出口的記錄。錄。SMMYFUSPYQYQOPUSMMYOPUFUFOPUUmS4SMNYFUOPUPQmS3反向短路動作特性反向短路動作特性 反向短路時反向短路時 落在第落在第象限，進入不了圓內(nèi)。象限，進

7、入不了圓內(nèi)。因而繼電器不會誤動。而因而繼電器不會誤動。而有良好的方向性。有良好的方向性。RjXKZSETRZZ 2SETZKZoSETRKSETKoZZZZZ2702arg90工頻變化量方向繼電器工頻變化量方向繼電器(RCS-901) 工頻變化量方向繼電器測量電壓、電流故工頻變化量方向繼電器測量電壓、電流故障分量的相位。障分量的相位。 正方向元件的測量相角為：正方向元件的測量相角為： 反方向元件的測量相角為：反方向元件的測量相角為： 動作方程為：動作方程為：DCOMZIZIUArg121212DZIUArg1212oo27090 正方向故障時：正方向故障時： 反方向故障時：反方向故障時：0Zr

8、g180ZrgSSDDCOMZAZZA180Zrg0ZrgRRDDCOMZAZZA工頻變化量方向繼電器工頻變化量方向繼電器工頻變化量方向繼電器特點工頻變化量方向繼電器特點 在在RCS-901RCS-901中構(gòu)成縱聯(lián)方向保護。中構(gòu)成縱聯(lián)方向保護。 測量的角度與故障類型無關(guān)，與運行方式無關(guān)測量的角度與故障類型無關(guān)，與運行方式無關(guān)， 只與故障方向有關(guān)。只與故障方向有關(guān)。即使非全相運行，該性能也即使非全相運行，該性能也 不變。不變。 測量的角度只與短路方向相反一側(cè)的電源等值阻測量的角度只與短路方向相反一側(cè)的電源等值阻 抗的阻抗角有關(guān)?？沟淖杩菇怯嘘P(guān)。因而與過渡電阻大小無關(guān)。與因而與過渡電阻大小無關(guān)。與

9、 負荷電流大小無關(guān)。負荷電流大小無關(guān)。 不反映系統(tǒng)振蕩，靈敏度高。因而用它構(gòu)成的縱不反映系統(tǒng)振蕩，靈敏度高。因而用它構(gòu)成的縱聯(lián)保護可始終投入聯(lián)保護可始終投入，而不是僅投入，而不是僅投入20-30ms20-30ms 正、反方向元件相配合，提高安全性正、反方向元件相配合，提高安全性 適用于串補線路適用于串補線路 動作速度動作速度5 510ms10ms三段式距離保護三段式距離保護 阻抗繼電器由正序電壓極化阻抗繼電器由正序電壓極化，因而對不，因而對不對稱短路有較大的保護過渡電阻的能力；對稱短路有較大的保護過渡電阻的能力； 接地阻抗繼電器接地阻抗繼電器 相間阻抗繼電器相間阻抗繼電器 低壓距離低壓距離 當

10、正序電壓下降至當正序電壓下降至10%10%以下時，進入三相以下時，進入三相低壓程序，由正序電壓的記憶量極化低壓程序，由正序電壓的記憶量極化三段式阻抗繼電器的構(gòu)成三段式阻抗繼電器的構(gòu)成 用正序電壓作極化量用正序電壓作極化量 工作電壓：工作電壓： 極化電壓：極化電壓： 動作方程：動作方程： 相間阻抗繼電器：相間阻抗繼電器： 接地阻抗繼電器：接地阻抗繼電器： 在低壓距離中用接地阻抗繼電器，極化電壓用正序電在低壓距離中用接地阻抗繼電器，極化電壓用正序電 壓記憶量：壓記憶量： SETOPIZUU1UUPoPOPoUU90arg901PSET UZI-UUUOP103UUZIKIUUPSETOPMPUU.

11、1三段式阻抗繼電器動作特性三段式阻抗繼電器動作特性 正向不對稱故障暫、穩(wěn)態(tài)動作特性正向不對稱故障暫、穩(wěn)態(tài)動作特性正向?qū)ΨQ故障暫態(tài)動作特性正向?qū)ΨQ故障暫態(tài)動作特性三段式阻抗繼電器動作特性三段式阻抗繼電器動作特性 對稱故障穩(wěn)態(tài)動作特性對稱故障穩(wěn)態(tài)動作特性三段式阻抗繼電器動作特性三段式阻抗繼電器動作特性 反向不對稱故障暫態(tài)穩(wěn)態(tài)動作特性反向不對稱故障暫態(tài)穩(wěn)態(tài)動作特性反向?qū)ΨQ故障暫態(tài)動作特性反向?qū)ΨQ故障暫態(tài)動作特性ZDZRjXKZRZ三段式阻抗繼電器三段式阻抗繼電器 當用于短線路時，為了當用于短線路時，為了進一步擴大測量過渡電進一步擴大測量過渡電阻的能力，還可將阻的能力，還可將、段阻抗特性段阻抗特性向第

12、向第象象限偏移限偏移；為防止接地阻；為防止接地阻抗繼電器在區(qū)外短路時抗繼電器在區(qū)外短路時超越，再加一個零序電超越，再加一個零序電抗繼電器。兩個繼電器抗繼電器。兩個繼電器構(gòu)成邏輯構(gòu)成邏輯與與的關(guān)系。的關(guān)系。 零序電抗繼電器的構(gòu)成零序電抗繼電器的構(gòu)成 動作方程：動作方程：dPsetZIUZIKIUopU00)3(oPOPoUU90arg90RjXsetZ012三段式阻抗繼電器三段式阻抗繼電器 當用于長距離重負荷線當用于長距離重負荷線路，常規(guī)距離繼電器整路，常規(guī)距離繼電器整定困難時，可引入負荷定困難時，可引入負荷限制繼電器，負荷限制限制繼電器，負荷限制繼電器和距離繼電器的繼電器和距離繼電器的交集為動

13、作區(qū)，這有效交集為動作區(qū)，這有效地防止了重負荷時測量地防止了重負荷時測量阻抗進入距離繼電器而阻抗進入距離繼電器而引起的誤動。引起的誤動。 振蕩閉鎖振蕩閉鎖由四部份組成由四部份組成: : 起動元件開放瞬間起動元件開放瞬間，若按躲過最大負荷整，若按躲過最大負荷整定的正序過流元件不動作或動作時間尚不定的正序過流元件不動作或動作時間尚不到到10ms10ms，則將振蕩閉鎖開放，則將振蕩閉鎖開放160ms160ms。 區(qū)內(nèi)不對稱故障開放振蕩閉鎖區(qū)內(nèi)不對稱故障開放振蕩閉鎖 區(qū)內(nèi)對稱故障開放振蕩閉鎖區(qū)內(nèi)對稱故障開放振蕩閉鎖120ImII11cosUUOS振蕩閉鎖振蕩閉鎖 非非全相故障開放振蕩閉鎖全相故障開放振

14、蕩閉鎖非全相振蕩時，距離繼電器可能動作，非全相振蕩時，距離繼電器可能動作，但選相區(qū)為跳開相區(qū)。非全相再單相故障但選相區(qū)為跳開相區(qū)。非全相再單相故障時，距離繼電器動作的同時選相區(qū)進入故時，距離繼電器動作的同時選相區(qū)進入故障相區(qū)，因此，可以以選相區(qū)不在跳開相障相區(qū)，因此，可以以選相區(qū)不在跳開相區(qū)作為開放條件。另外，非全相運行時，區(qū)作為開放條件。另外，非全相運行時，測量二個運行相相電流之差的工頻變化量，測量二個運行相相電流之差的工頻變化量，當該電流突然增大達一定幅值時，說明運當該電流突然增大達一定幅值時，說明運行相上又發(fā)生短路。立即開放非全相運行行相上又發(fā)生短路。立即開放非全相運行振蕩閉鎖。因而非全

15、相運行發(fā)生故障時能振蕩閉鎖。因而非全相運行發(fā)生故障時能快速開放?？焖匍_放。振蕩閉鎖特點振蕩閉鎖特點 系統(tǒng)發(fā)生振蕩時閉鎖距離保護系統(tǒng)發(fā)生振蕩時閉鎖距離保護 正常運行時發(fā)生短路開放距離保護正常運行時發(fā)生短路開放距離保護 區(qū)外短路并引起系統(tǒng)振蕩時閉鎖距離保區(qū)外短路并引起系統(tǒng)振蕩時閉鎖距離保護護 區(qū)外短路后緊接著發(fā)生區(qū)內(nèi)短路開放距區(qū)外短路后緊接著發(fā)生區(qū)內(nèi)短路開放距離保護離保護 振蕩中發(fā)生區(qū)外短路距離保護不會誤動，振蕩中發(fā)生區(qū)外短路距離保護不會誤動，振蕩中發(fā)生區(qū)內(nèi)短路距離保護可動作跳振蕩中發(fā)生區(qū)內(nèi)短路距離保護可動作跳閘閘 非全相振蕩時閉鎖距離保護，非全相運非全相振蕩時閉鎖距離保護，非全相運行又發(fā)生短路時

16、開放距離保護行又發(fā)生短路時開放距離保護單側(cè)電源線路上發(fā)生短路縱聯(lián)保單側(cè)電源線路上發(fā)生短路縱聯(lián)保護拒動的原因護拒動的原因(以閉鎖式為例以閉鎖式為例) 如果負荷側(cè)起動元件未起動如果負荷側(cè)起動元件未起動,則將由遠則將由遠方起信起動發(fā)信方起信起動發(fā)信,閉鎖了電源側(cè)的縱聯(lián)閉鎖了電源側(cè)的縱聯(lián)保護保護 如果負荷側(cè)起動元件起動的話如果負荷側(cè)起動元件起動的話,則由于則由于方向元件或阻抗元件不動作而不能仃方向元件或阻抗元件不動作而不能仃信。閉鎖了電源側(cè)的縱聯(lián)保護信。閉鎖了電源側(cè)的縱聯(lián)保護防止縱聯(lián)保護拒動的措施防止縱聯(lián)保護拒動的措施 負荷側(cè)如果起動元件未起動，則檢查當任一負荷側(cè)如果起動元件未起動，則檢查當任一個相電

17、壓或相間電壓降低到小于個相電壓或相間電壓降低到小于0.6倍額定倍額定電壓時電壓時,將遠方起信推遲將遠方起信推遲100mS。讓電源側(cè)跳。讓電源側(cè)跳閘。閘。 負荷側(cè)如果起動元件起動負荷側(cè)如果起動元件起動,再加入一個超范再加入一個超范圍的工頻變化量阻抗繼電器圍的工頻變化量阻抗繼電器 (901),或反方或反方向動作的阻抗繼電器向動作的阻抗繼電器 (902)。當其它的方。當其它的方向元件、阻抗元件不動作而向元件、阻抗元件不動作而 元件動作或元件動作或 元件不動作的話則仃信。讓電源側(cè)跳閘。元件不動作的話則仃信。讓電源側(cè)跳閘。ZZZZ在有串補電容線路上保護的對策在有串補電容線路上保護的對策 研制并生產(chǎn)了研制

18、并生產(chǎn)了RCS-902AS和和RCS-931AS兩種專門用于有串補電容情況下的保護。兩種專門用于有串補電容情況下的保護。適用于本線路有串補電容、正向相鄰線適用于本線路有串補電容、正向相鄰線路出口有串補電容和反方向出口有串補路出口有串補電容和反方向出口有串補電容時的高壓線路保護。電容時的高壓線路保護。 上述兩種保護裝置在距離保護和零序方上述兩種保護裝置在距離保護和零序方向繼電器上采取了專門措施。向繼電器上采取了專門措施。D DC CQ QS SM MO OV V 典型的串補裝置典型的串補裝置M MO OV VB Br re ea ak ke er rX XC CL LS SI IC CI IL

19、Li in ne eI IT TV VT TV VC C固定串補固定串補可控串補可控串補0 0. .2 20 0. .4 40 0. .6 6R R/ /X Xc c- -0 0. .2 2- -0 0. .4 4- -0 0. .6 6- -0 0. .8 8- -1 1. .0 0X X/ /X Xc c1 1, ,I I= =I Ip pr r2 2, ,I I= =2 2I Ip pr r3 3, ,I I= =1 10 0I Ip pr rI IC CX XC C R RC C M MO OV VI IC CX XC C0 0 MOV MOV和電容的等值特性和電容的等值特性0.50.

20、51.01.01.51.510102 210104 410103 310105 5protectiveprotectivelevellevelMinimum referenceMinimum referencevoltagevoltageSeries capacitorSeries capacitorrated voltagerated voltageDC 20DC 20o o C CDC 1000DC 1000o o C CAC 20AC 20o o C CAC 1000AC 1000o o C CVoltage(p.u.of minimum referenceVoltage(p.u.of

21、minimum referencevoltage(peak value)voltage(peak value)Current(A)Current(A)Region 1Region 1Region 3Region 3Region 2Region 210101 110100 010-10-1 11010-4-41010-5-51010-3-31010-2-2 MOV MOV的伏的伏-安特性安特性MOVMOV未擊穿未擊穿( (線路末端三相短路線路末端三相短路) )： 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 -500 0 500 time s u (kV)

22、 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 -10 -5 0 5 10 time s i (kA) MOV MOV擊穿擊穿( (電容器出口三相短路電容器出口三相短路) )： 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 -500 0 500 time s u (kV) 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 -20 -10 0 10 20 time s i (kA) 在有串補電容情況下繼電保護遇在有串補電容情況下繼電保護遇到的問題到的問題正向出口有串補電容時，在電容

23、器后發(fā)生正向出口有串補電容時，在電容器后發(fā)生短路。由于電壓反相，測量阻抗是容性的，短路。由于電壓反相，測量阻抗是容性的，導致方向阻抗繼電器有一段拒動區(qū)導致方向阻抗繼電器有一段拒動區(qū)如果反方向出口有串補電容時，在電容器如果反方向出口有串補電容時，在電容器另一側(cè)發(fā)生短路。由于電壓、電流都反相，另一側(cè)發(fā)生短路。由于電壓、電流都反相，測量阻抗是感性的。將導致方向阻抗繼電測量阻抗是感性的。將導致方向阻抗繼電器可能誤動器可能誤動如果本線路末端或相鄰線路始端有串補電如果本線路末端或相鄰線路始端有串補電容時，在串補電容后發(fā)生短路。按本線路容時，在串補電容后發(fā)生短路。按本線路阻抗阻抗(8085)%整定的距離保護

24、第整定的距離保護第段將段將誤動，產(chǎn)生超越。誤動，產(chǎn)生超越。正向出口電容器后短路拒動問題的對策正向出口電容器后短路拒動問題的對策 工頻變化量阻抗繼電器能可靠動作工頻變化量阻抗繼電器能可靠動作FUOPUOPUFU用帶記憶的正序電壓作極化量的阻抗繼電用帶記憶的正序電壓作極化量的阻抗繼電器也能可靠動作器也能可靠動作RjXSETZSZCjXERES-UCUOPMPSETOPUUIZUU1相鄰線路出口電容器后短路超越相鄰線路出口電容器后短路超越問題的對策問題的對策 帶記憶的正序電壓為極化量的阻抗繼電器帶記憶的正序電壓為極化量的阻抗繼電器F F1 1點故障時，繼電器測量阻抗為點故障時，繼電器測量阻抗為 。造

25、成距。造成距離離段誤動。為此再設(shè)置一個電抗型繼電器，其定值段誤動。為此再設(shè)置一個電抗型繼電器，其定值為為 利用正向保護級電壓利用正向保護級電壓UplvUplv，根據(jù)實測電流，根據(jù)實測電流自動調(diào)整電抗器的動作特性，自適應(yīng)于系統(tǒng)運行方式自動調(diào)整電抗器的動作特性，自適應(yīng)于系統(tǒng)運行方式的變化。保證阻抗的變化。保證阻抗段不超越。該電抗繼電器與帶記段不超越。該電抗繼電器與帶記憶的正序電壓為極化量的阻抗繼電器構(gòu)成邏輯與關(guān)系。憶的正序電壓為極化量的阻抗繼電器構(gòu)成邏輯與關(guān)系。F1I2I1(a)F3(b)F21IUZplvsetClXIIjZ)1 (12電抗型繼電器特性電抗型繼電器特性動作方程：動作方程：dPpl

26、vsetZIUIUZIUUop)(RjX電抗線-ZsIUplvsetZoPOPoUU90arg90工頻變化量阻抗繼電器在制動量中另再加入保工頻變化量阻抗繼電器在制動量中另再加入保護級電壓護級電壓 來防止超越來防止超越plvMOPopMOPopUUUUU改為動作方程由.05.105.1FUOPUplvFUUplvU反方向電容器后短路誤動的對策反方向電容器后短路誤動的對策F1RZRjX電抗線RZSETZCjX以帶記憶的正序電壓為極化量的阻以帶記憶的正序電壓為極化量的阻抗繼電器抗繼電器 反方向電容器后三相短路時，短反方向電容器后三相短路時，短路初瞬由于記憶作用阻抗繼電器不路初瞬由于記憶作用阻抗繼電器

27、不會誤動，短路穩(wěn)態(tài)時由于記憶消失會誤動，短路穩(wěn)態(tài)時由于記憶消失有可能動作。為此利用記憶時間相有可能動作。為此利用記憶時間相差兩個周波的兩個阻抗繼電器的邏差兩個周波的兩個阻抗繼電器的邏輯組合來保證阻抗繼電器的方向性。輯組合來保證阻抗繼電器的方向性。反向三相短路時，記憶時間短的先反向三相短路時，記憶時間短的先動作，記憶時間長的后動作。如果動作，記憶時間長的后動作。如果它們動作時間相差它們動作時間相差15mS15mS以上不發(fā)跳以上不發(fā)跳閘命令。而正向短路時兩個繼電器閘命令。而正向短路時兩個繼電器是同時動作的。是同時動作的。RjX電抗線RZSETZCjX工頻變化量阻抗繼電器工頻變化量阻抗繼電器 利用兩

28、個工頻變化量阻抗繼電器構(gòu)成邏輯與。一利用兩個工頻變化量阻抗繼電器構(gòu)成邏輯與。一個按正常定值整定，另一個定值很大整定到對側(cè)電源個按正常定值整定，另一個定值很大整定到對側(cè)電源中心點。后者在反方向短路時的動作特性很小，理想中心點。后者在反方向短路時的動作特性很小，理想情況動作特性是一個點。兩個繼電器動作特性的交集情況動作特性是一個點。兩個繼電器動作特性的交集是動作區(qū)。在反向串補電容后短路是動作區(qū)。在反向串補電容后短路 不可能進入該不可能進入該交集，防止了誤動。而正方向短路時兩個工頻變化量交集，防止了誤動。而正方向短路時兩個工頻變化量阻抗繼電器是都動作的。阻抗繼電器是都動作的。RjXRZSETZCjX

29、CjX母線保護部份母線保護部份 母線差動保護遇到的主要問題母線差動保護遇到的主要問題 自適應(yīng)加權(quán)式抗電流互感器飽和的差動保護自適應(yīng)加權(quán)式抗電流互感器飽和的差動保護 母線運行方式變化時的自適應(yīng)調(diào)整母線運行方式變化時的自適應(yīng)調(diào)整 電流互感器變比不一致的自動調(diào)整電流互感器變比不一致的自動調(diào)整母線差動保護遇到的主要問題母線差動保護遇到的主要問題 母線外短路電流互感器飽和時母線差動母線外短路電流互感器飽和時母線差動保護不能誤動。而母線內(nèi)短路時希望快保護不能誤動。而母線內(nèi)短路時希望快速動作。速動作。 當母線上發(fā)生短路時，差動保護的動作當母線上發(fā)生短路時，差動保護的動作應(yīng)盡量不受負荷電流、短路點的過渡電應(yīng)盡

30、量不受負荷電流、短路點的過渡電阻的影響。阻的影響。 當母線運行方式發(fā)生變化時不必進行二當母線運行方式發(fā)生變化時不必進行二次回路的切換，仍然能只切故障母線。次回路的切換，仍然能只切故障母線。 各連接元件電流互感器變比不一致時能各連接元件電流互感器變比不一致時能自動調(diào)整，不必加輔助變流器。自動調(diào)整，不必加輔助變流器。電流互感器飽和問題電流互感器飽和問題 電磁式電流互感器是一個鐵芯元件。它電磁式電流互感器是一個鐵芯元件。它是一個非線性元件。當一次電流很大時、是一個非線性元件。當一次電流很大時、當一次電流中含有較大直流分量時、當當一次電流中含有較大直流分量時、當鐵芯有很大剩磁時、當二次負載電阻很鐵芯有

31、很大剩磁時、當二次負載電阻很大時，它的工作點將進入磁化曲線的飽大時，它的工作點將進入磁化曲線的飽和部份。勵磁電流急劇增大。將造成差和部份。勵磁電流急劇增大。將造成差動保護因不平衡電流增大而誤動。動保護因不平衡電流增大而誤動。 為避免差動保護誤動而設(shè)立的電流互感為避免差動保護誤動而設(shè)立的電流互感器飽和的判據(jù)又往往造成母線內(nèi)短路時器飽和的判據(jù)又往往造成母線內(nèi)短路時差動保護的延緩動作。差動保護的延緩動作。電流互感器飽和問題電流互感器飽和問題 由電流互感器生產(chǎn)廠家，用生產(chǎn)一次電由電流互感器生產(chǎn)廠家，用生產(chǎn)一次電流互感器相同的材料做一個截面積小的流互感器相同的材料做一個截面積小的電流互感器。通過大量的試

32、驗得到電流電流互感器。通過大量的試驗得到電流互感器飽和特性的大量數(shù)據(jù)。經(jīng)過定量互感器飽和特性的大量數(shù)據(jù)。經(jīng)過定量的分析得到一些有意義的結(jié)論。的分析得到一些有意義的結(jié)論。關(guān)于電流互感器飽和的一些有用的結(jié)論關(guān)于電流互感器飽和的一些有用的結(jié)論由于電流互感器存在角度誤差，因此即使一、二次電由于電流互感器存在角度誤差，因此即使一、二次電流有效值的差不大于流有效值的差不大于1010，它所引起的差電流也往往，它所引起的差電流也往往會大于一次電流的會大于一次電流的1010。即使一次電流達到即使一次電流達到100100多倍額定電流，其二次多倍額定電流，其二次 電流也不會為零。電流也不會為零。3. 3. 當一次電

33、流含有很大的非周期分量且衰減時間常當一次電流含有很大的非周期分量且衰減時間常數(shù)較長時，在暫態(tài)過程中，尤其是在起始的數(shù)較長時，在暫態(tài)過程中，尤其是在起始的2 23 3個周個周波之內(nèi)，二次電流會出現(xiàn)嚴重的缺損，從而引起的很波之內(nèi)，二次電流會出現(xiàn)嚴重的缺損，從而引起的很大的差電流。大的差電流。4. 4. 短路初始階段電流互感器并不會馬上飽和，一、短路初始階段電流互感器并不會馬上飽和，一、二次總有一段正確傳變時間，一般情況下該時間大于二次總有一段正確傳變時間，一般情況下該時間大于2ms2ms。 自適應(yīng)加權(quán)式抗自適應(yīng)加權(quán)式抗TA飽和的差動保護飽和的差動保護 除穩(wěn)態(tài)量的比率差動保護外還采用國內(nèi)除穩(wěn)態(tài)量的比

34、率差動保護外還采用國內(nèi)外首創(chuàng)的以工頻變化量為基礎(chǔ)的自適應(yīng)外首創(chuàng)的以工頻變化量為基礎(chǔ)的自適應(yīng)加權(quán)式母差保護的原理。加權(quán)式母差保護的原理。 構(gòu)成元件：構(gòu)成元件： 1 1工頻變化量電壓開放元件工頻變化量電壓開放元件 2 2工頻變化量比率差動繼電器工頻變化量比率差動繼電器 3 3工頻變化量阻抗繼電器工頻變化量阻抗繼電器 4 4工頻變化量電流開放元件工頻變化量電流開放元件工頻變化量比率差動繼電器工頻變化量比率差動繼電器( )cdzdTmjjDIDII1mjjmjjIKI11大差大差KK可整定，小差可整定，小差K=0.75K=0.75IIKBLCD工頻變化量阻抗繼電器工頻變化量阻抗繼電器( )工頻變化量阻

35、抗繼電器工頻變化量阻抗繼電器( (Z Z ） | |u/i| Zsu/i| U UT T +0.05U+0.05UN Nu u：母線電壓工頻變化量瞬時值：母線電壓工頻變化量瞬時值U UT T ：母線電壓工頻變化量浮動門坎：母線電壓工頻變化量浮動門坎0.05U0.05UN N ：固定門坎：固定門坎 無論何種故障，無論何種故障，u u都會自適應(yīng)地開放都會自適應(yīng)地開放。U自適應(yīng)加權(quán)算法自適應(yīng)加權(quán)算法t tS S0 0t tS S0 0加權(quán)算法加權(quán)算法等權(quán)算法等權(quán)算法以以 元件動作為基準時間，元件動作為基準時間， 元件動作后元件動作后 和和 元件動作得越早加的權(quán)越大。當權(quán)值和達到閥值時發(fā)跳值命令元件動

36、作得越早加的權(quán)越大。當權(quán)值和達到閥值時發(fā)跳值命令。最多只計算半個周波的權(quán)值和。最多只計算半個周波的權(quán)值和。母線內(nèi)短路時上述三個元件同時動作，加的權(quán)很大。所以用不母線內(nèi)短路時上述三個元件同時動作，加的權(quán)很大。所以用不了多長時間就可以發(fā)跳閘命令。保護動作得很快。了多長時間就可以發(fā)跳閘命令。保護動作得很快。母線外短路且母線外短路且TA飽和。飽和。 元件短路后立即動作，但由于短路元件短路后立即動作，但由于短路初始階段初始階段TA是不飽和的，所以是不飽和的，所以 和和 元件一開始不動元件一開始不動作。到作。到TA飽和后才動作，所以加的權(quán)值小。半周內(nèi)的權(quán)值和也飽和后才動作，所以加的權(quán)值小。半周內(nèi)的權(quán)值和也

37、達不到跳閘的閥值，所以差動保護不動作。達不到跳閘的閥值，所以差動保護不動作。 UBLCDUUBLCDZZ自適應(yīng)加權(quán)算法自適應(yīng)加權(quán)算法 在在3/23/2接線方式，或雙母線等接線方式接線方式，或雙母線等接線方式 情況下發(fā)生電壓互感器斷線等無母線電情況下發(fā)生電壓互感器斷線等無母線電壓的情況下，此時工頻變化量電壓開放壓的情況下，此時工頻變化量電壓開放元件和工頻變化量阻抗元件都不能工作，元件和工頻變化量阻抗元件都不能工作，此時將工頻變化量電壓開放元件改為工此時將工頻變化量電壓開放元件改為工頻變化量電流標量和開放元件，工頻變頻變化量電流標量和開放元件，工頻變化量差動繼電器動作后即給以加權(quán)值。化量差動繼電器

38、動作后即給以加權(quán)值。并將權(quán)值略抬高。并將權(quán)值略抬高。自適應(yīng)加權(quán)差動保護的特點自適應(yīng)加權(quán)差動保護的特點 母線外短路抗母線外短路抗TATA飽和性能優(yōu)異飽和性能優(yōu)異(2ms(2ms以后飽和就以后飽和就可可靠制動）可可靠制動） 動作速度快（動作速度快（8 812ms12ms即可發(fā)跳閘命令）即可發(fā)跳閘命令） 靈敏度高。由于都采用工頻變化量繼電器不受靈敏度高。由于都采用工頻變化量繼電器不受負荷電流的影響。受短路點的過渡電阻的影響負荷電流的影響。受短路點的過渡電阻的影響小。小。 靈敏度不受常規(guī)制動系數(shù)的影響靈敏度不受常規(guī)制動系數(shù)的影響這樣從根本上解決了母差保護這樣從根本上解決了母差保護可靠性與快速性和靈敏性

39、之間的矛盾可靠性與快速性和靈敏性之間的矛盾母線運行方式變化時的自適應(yīng)調(diào)整母線運行方式變化時的自適應(yīng)調(diào)整 利用各連接元件電壓切換繼電器的接點利用各連接元件電壓切換繼電器的接點作為開入量輸入裝置。裝置根據(jù)該開入作為開入量輸入裝置。裝置根據(jù)該開入量的情況，將該連接元件的電流自動切量的情況，將該連接元件的電流自動切換到相應(yīng)的小差的電流計算中去。所以換到相應(yīng)的小差的電流計算中去。所以當母線運行方式變化時不必在二次回路當母線運行方式變化時不必在二次回路中進行任何工作，裝置能自動調(diào)整。中進行任何工作，裝置能自動調(diào)整。當當母線上發(fā)生短路時只切除故障母線。母線上發(fā)生短路時只切除故障母線。各連接元件電流互感器變比

40、不一各連接元件電流互感器變比不一致時的自動調(diào)整致時的自動調(diào)整 各連接元件電流互感器變比不一致時裝各連接元件電流互感器變比不一致時裝置在軟件中將模數(shù)轉(zhuǎn)換后的數(shù)值乘一個置在軟件中將模數(shù)轉(zhuǎn)換后的數(shù)值乘一個系數(shù)進行自動調(diào)整。不必再加輔助變流系數(shù)進行自動調(diào)整。不必再加輔助變流器器變壓器保護部份變壓器保護部份 變壓器差動保護需要解決的主要問題變壓器差動保護需要解決的主要問題 工頻變化量的比率差動保護工頻變化量的比率差動保護 Y-11接線變壓器電流相位補償?shù)男陆泳€變壓器電流相位補償?shù)男路椒ǚ椒ㄗ儔浩鞑顒颖Ｗo需要解決的主要問題變壓器差動保護需要解決的主要問題 變壓器的勵磁涌流將可能導致差動保護變壓器的勵磁涌流

41、將可能導致差動保護的誤動。而傳統(tǒng)的勵磁涌流閉鎖三相差的誤動。而傳統(tǒng)的勵磁涌流閉鎖三相差動保護的方法又將導致空投在故障變壓動保護的方法又將導致空投在故障變壓器上時差動保護不能快速跳閘。器上時差動保護不能快速跳閘。 變壓器有變壓器有70%左右的故障是匝間短路，左右的故障是匝間短路，為了提高小匝間短路時差動保護的靈敏為了提高小匝間短路時差動保護的靈敏度比率制動特性中的起動電流往往整定度比率制動特性中的起動電流往往整定得較小，例如整定成得較小，例如整定成(0.30.5)倍的額定電倍的額定電流。而且初始部份沒有制動特性。但運流。而且初始部份沒有制動特性。但運行實踐證明這樣的差動保護往往在區(qū)外行實踐證明這

42、樣的差動保護往往在區(qū)外短路或短路切除的恢復過程中由于各側(cè)短路或短路切除的恢復過程中由于各側(cè)電流互感器暫態(tài)或穩(wěn)態(tài)特性不一致或者電流互感器暫態(tài)或穩(wěn)態(tài)特性不一致或者二次回路時間常數(shù)的差異或者電流互感二次回路時間常數(shù)的差異或者電流互感器飽和造成保護的誤動。器飽和造成保護的誤動。變壓器差動保護需要解決的主要問題變壓器差動保護需要解決的主要問題dIrIcdqdI無制動 由于由于起動電流起動電流 整定成整定成(0.30.5)倍的額定電流。倍的額定電流。動作特性的初始部份無制動動作特性的初始部份無制動特性特性 運行實踐證明這樣的差動保運行實踐證明這樣的差動保護往往在區(qū)外短路或短路切除護往往在區(qū)外短路或短路切除

43、的恢復過程中由于各側(cè)電流互的恢復過程中由于各側(cè)電流互感器暫態(tài)或穩(wěn)態(tài)特性不一致或感器暫態(tài)或穩(wěn)態(tài)特性不一致或者二次回路時間常數(shù)的差異或者二次回路時間常數(shù)的差異或者電流互感器飽和造成保護的者電流互感器飽和造成保護的誤動。誤動。 cdqdI變壓器的工頻變化量的比率差動保護變壓器的工頻變化量的比率差動保護 除常規(guī)的穩(wěn)態(tài)量的比率差動保護外增加了除常規(guī)的穩(wěn)態(tài)量的比率差動保護外增加了 工工頻變化量的比率差動保護。其動作方程為頻變化量的比率差動保護。其動作方程為miirmiiderdrddtdtdIIIIIIIIIIII11erermaxI2I 3.075.0I2I 6.025.1變壓器的工頻變化量的比率差動保

44、護變壓器的工頻變化量的比率差動保護 II：為各支路工頻變化量電流的向量和：為各支路工頻變化量電流的向量和|I|I|：為各支路工頻變化量電流的標量和：為各支路工頻變化量電流的標量和 : :為固定門檻為固定門檻 : :為浮動門檻。浮動門檻的設(shè)置可防為浮動門檻。浮動門檻的設(shè)置可防止在系統(tǒng)發(fā)生振蕩時或頻率有偏移時保護誤止在系統(tǒng)發(fā)生振蕩時或頻率有偏移時保護誤動動 理論上，工頻變化量比率差動制動系數(shù)可取理論上，工頻變化量比率差動制動系數(shù)可取較高的數(shù)值，這樣有利于防止區(qū)外故障較高的數(shù)值，這樣有利于防止區(qū)外故障TATA飽飽和等因素所造成的差動保護誤動。和等因素所造成的差動保護誤動。 dthIdtI變壓器工頻變化量比率差動繼電器變壓器工頻變化量比率差動繼電器的動作特性的動作特性0IdIr0.750.2Ie2Ie0.6工頻變化量比率差動繼電器的優(yōu)點工頻變化量比率差動繼電器的優(yōu)點 負荷電流對它沒有影響。對穩(wěn)態(tài)量的比率差動負荷電流對它沒有影響。對穩(wěn)態(tài)量的比率差動繼電器，負荷電流是一個制動量。會影響內(nèi)部繼電器，負荷電流是一個制動量。會影響內(nèi)部短路的靈敏度。短路的靈敏度。 受過渡電阻影響小。受過渡電阻影響小。 由于上述原因工頻變化量比率差動繼電器比較由于上述原因工頻變化量比率差動繼電器比較靈敏。靈敏。提高了小匝數(shù)的匝間短路時的靈敏度提高了小匝數(shù)的匝間短路時的靈敏度。由于制動系數(shù)取得較高，在發(fā)生由于制動系數(shù)取