電力系統(tǒng)繼電保護(hù) ——阻抗繼電器的實(shí)現(xiàn)方法、距離保護(hù)的整定計(jì)算及對距離保護(hù)的評價(jià)

1、電氣工程及其自動化專業(yè)課程電氣工程及其自動化專業(yè)課程武漢理工大學(xué)自動化學(xué)院唐金銳 一、實(shí)現(xiàn)方法的概念一、實(shí)現(xiàn)方法的概念二、絕對值比較原理的實(shí)現(xiàn)二、絕對值比較原理的實(shí)現(xiàn)三、相位比較原理的實(shí)現(xiàn)三、相位比較原理的實(shí)現(xiàn)四、比較工作電壓相位法實(shí)現(xiàn)五、精確工作電流和精確工作電壓1122msetsetZZZ1122ImUmImK IK UK ImRImUUUjUUmRImIIIjII2222+mRIRRIIIRRImmmmRIRIRIUUjUU IU IU IU IZjRjXIIjIIIII0090arg90CDUU0090arg90setmmZZZ0090arg90ImUmUmK IK UK U0090a

2、rg90CDUUCCcCRCIUUUjUDDDDRDIUUUjUcos()0CDcDCRDRCIDIUUU UU Usin()0CDcDCIDRCRDIUUU UU U0090arg90CDUU( )2sin()cCnCu nUt( )2sin()DDnDunUt1()2sin( ()2cos()44CCnCCnCNunUtTUt 1()2sin( ()2cos()44DDnDDnDNunUtTUt ()()( )( )044CDcDNNununu n un()( )( )()044CDcDNNununu n unopmmsetUUI Z0012180arg180opmUU0090arg90o

3、pmUUmmm01122IIUK IK IK UU0m1122setsetmUUZZZK U一、實(shí)現(xiàn)方法的概念一、實(shí)現(xiàn)方法的概念二、絕對值比較原理的實(shí)現(xiàn)二、絕對值比較原理的實(shí)現(xiàn)三、相位比較原理的實(shí)現(xiàn)三、相位比較原理的實(shí)現(xiàn)四、比較工作電壓相位法實(shí)現(xiàn)五、精確工作電流和精確工作電壓電氣工程及其自動化專業(yè)課程電氣工程及其自動化專業(yè)課程武漢理工大學(xué)自動化學(xué)院唐金銳 一、距離保護(hù)的整定計(jì)算一、距離保護(hù)的整定計(jì)算二、對距離保護(hù)的評價(jià)二、對距離保護(hù)的評價(jià)目前電網(wǎng)中應(yīng)用的距離保護(hù)裝置，一般采用階梯時(shí)限配合的三段式配階梯時(shí)限配合的三段式配置方式置方式。距離保護(hù)的整定計(jì)算，就是根據(jù)被保護(hù)電力系統(tǒng)的實(shí)際情況，確定計(jì)算

4、出距離距離I段、段、II段和段和III段測量元件的段測量元件的整定阻抗整定阻抗以及以及II段和段和III段的段的動作時(shí)動作時(shí)限限。當(dāng)距離保護(hù)用于雙側(cè)電源的電力系統(tǒng)時(shí)，為便于配合，一般要求I、II段的測量元件都要具有明確的方向性，即采用具有方向性的測量元件。第III段為后備段，包括對本線路I、II段保護(hù)的近后備、相鄰下一級線路保護(hù)的遠(yuǎn)后備和反向母線保護(hù)的后備，所以第III段通常采用帶有偏移特性的測量元件，用較大的延時(shí)保證其選擇性。以各段測量元件均采用圓形動作特性為例，它們的動作區(qū)域可用圖3-24示意。1. 距離保護(hù)第I段的整定整定原則：距離I段為無延時(shí)的速動段，其測量元件的整定阻抗，應(yīng)該按躲過本

5、線路末端短路時(shí)的測量阻抗來整定躲過本線路末端短路時(shí)的測量阻抗來整定，以A處保護(hù)為例：（3-109）式中線路AB的正序阻抗；母線B與短路點(diǎn)之間線路的正序阻抗；分支系數(shù)。2距離保護(hù)第II段的整定(1)分支電路對測量阻抗的影響如圖3-25所示,圖中K點(diǎn)發(fā)生三相短路時(shí)， A保護(hù)處的測量阻抗為：（3-110）1)在圖3-25(a)的情況下大于2)在圖3-25(b)的情況下小于式中可靠系數(shù)，一般取0.8。式中可靠系數(shù)，考慮變壓器阻抗誤差較大，一般取0.70.75。當(dāng)被保護(hù)線路末端母線上既有出線又有變壓器時(shí)，距離II段的整定阻抗應(yīng)分別按上述兩種情況計(jì)算，取其中的取其中的較小者作為整定阻抗較小者作為整定阻抗。

6、(2) II段的整定1)與相鄰線路距離保護(hù)與相鄰線路距離保護(hù)I段相配合段相配合。保護(hù)1 II段的整定阻抗為：（3-111）為確保在各種運(yùn)行方式下保護(hù)1的II段范圍不超過保護(hù)2的I段范圍，分支系數(shù) 取各種情況下的最小值。2)與相鄰變壓器的快速保護(hù)相配合與相鄰變壓器的快速保護(hù)相配合。設(shè)變壓器的阻抗為 ，則保護(hù)1距離II段的整定值應(yīng)為：（3-112）式中t與本保護(hù)配合的相鄰元件保護(hù)段(I或II)的動作時(shí)間。(3) 靈敏度校驗(yàn):距離保護(hù)的II段，應(yīng)能保護(hù)線路的全長，本線路末端短路時(shí)，應(yīng)有足夠本線路末端短路時(shí)，應(yīng)有足夠的靈敏度的靈敏度?？紤]到各種誤差因素，靈敏系數(shù)應(yīng)滿足：（3-113）如果ksen不滿足

7、要求，則距離II段應(yīng)該改為與相鄰元件的II段保護(hù)相配合(4) 動作時(shí)間的整定:距離保護(hù)II段的動作時(shí)間，應(yīng)比與之配合的相鄰元件保護(hù)動作時(shí)間大一個(gè)時(shí)間級差t ，即：（3-114）.1.minIIIrelsetLSSreKZZK KKrel=0.80.85.1.mincos()IIIrelsetLSSresetLKZZK K4將整定參數(shù)換算到二次側(cè)或（3-122）上述計(jì)算中得到的整定阻抗，也按照類似的方法換算到二次側(cè)：（3-123）5整定計(jì)算舉例.min3()IIIIIsetrelA BbsetZKZKZ=0.8（12+1.19 20.4 ）=29.0 .min()IIIIsetrelA BbTZ

8、KZKZ0.7 （12+2.07 44.1）=72.329.1.mincos()IIIrelsetLSSresetLKZZK KKrel=0.83.1000.83163.5109.71.5 1.15cos(7025.8 )IIIsetZ圖3-28對距離保護(hù)可以做如下的評價(jià)：1)由于同時(shí)利用了短路時(shí)電壓、電流的變化特征，通過測量故障阻抗來確定故障所處的范圍，保護(hù)區(qū)穩(wěn)定、靈敏度高，動作受電網(wǎng)運(yùn)行方式變化的保護(hù)區(qū)穩(wěn)定、靈敏度高，動作受電網(wǎng)運(yùn)行方式變化的影響小影響小，能夠在多側(cè)電源的高壓及超高壓復(fù)雜電網(wǎng)中應(yīng)用。2)由于只利用了線路一側(cè)短路時(shí)電壓、電流的變化特征，距離保護(hù)I段的整定范圍為線路全長的80%

9、85%，這樣在雙側(cè)電源線路中，有有30%40%的區(qū)域故障時(shí)，只有一側(cè)的保護(hù)能無延時(shí)的動作，另一側(cè)保護(hù)需經(jīng)的區(qū)域故障時(shí)，只有一側(cè)的保護(hù)能無延時(shí)的動作，另一側(cè)保護(hù)需經(jīng)0.5s的的延時(shí)后跳閘延時(shí)后跳閘。在220kv以及以上電壓等級的網(wǎng)絡(luò)中，有時(shí)候不能滿足電力有時(shí)候不能滿足電力系統(tǒng)穩(wěn)定性對短路切除快速性的要求系統(tǒng)穩(wěn)定性對短路切除快速性的要求，因而，還應(yīng)配備能夠全線快速切除能夠全線快速切除故障的縱聯(lián)保護(hù)故障的縱聯(lián)保護(hù)。3)距離保護(hù)的阻抗測量原理，除了可以應(yīng)用于輸電線路的保護(hù)外，還可以還可以應(yīng)用于發(fā)電機(jī)、變壓器保護(hù)中，作為其后備保護(hù)應(yīng)用于發(fā)電機(jī)、變壓器保護(hù)中，作為其后備保護(hù)。4)相對于電流電壓保護(hù)來說，距

10、離保護(hù)的構(gòu)成、接線和算法都比較復(fù)雜復(fù)雜，裝置自身的可靠性稍差。如圖：網(wǎng)絡(luò)的正序阻抗Z1=0.45/km，阻抗角。線路上采用三段式距離保護(hù)，其第I、II、III段阻抗元件均采用方向阻抗繼電器，繼電器的最靈敏角 ，保護(hù)2的延時(shí) ，并設(shè) ， ，負(fù)荷的功率因數(shù) ，變壓器采用縱差保護(hù)。試求：距離保護(hù)1第 I段、第II段的動作阻抗，第II段靈敏度與動作時(shí)間，校驗(yàn)第II段靈敏度。 38km62kmA AB BC CD D30km115 /3AEkV.min10sAX.max20sAX115 /3BEkV.min30sBX.max40sBX11284.7TTZZT1T2265sen22IIIts0.85IrelK0.8IIrelKcos0.9D解：1、距離保護(hù)1第I段： 動作阻抗：2、保護(hù)1的第II段（分兩種情況）：（1）與相鄰線路配合： minminmax10 13.5(1)(1)1.5940sAABbsBXZKX（2）與變壓器支路配合：0.85 0.45 3011.475IIsetABrelABZKZmin84.7()0.8 (13.5 1.59)64.