繼電保護(hù)課件-第三章電網(wǎng)距離zhending

第三章電網(wǎng)的距離保護(hù)一、距離保護(hù)基本原理二、阻抗繼電器動作特性三、阻抗繼電器實(shí)現(xiàn)方法四、距離保護(hù)的整定計(jì)算及對距離保護(hù)的評價(jià)五、距離保護(hù)的振蕩閉鎖六、故障類型判別及故障選相七、距離保護(hù)特殊問題的分析八、工頻故障分量距離保護(hù)第一節(jié)距離保護(hù)基本原理及構(gòu)成一、距離保護(hù)的基本概念

電流保護(hù)：簡單、經(jīng)濟(jì)、工作可靠；距離保護(hù)：受運(yùn)行方式、線路長短影響；短路時(shí)電壓、電流同時(shí)變化的特征，≤35KV速動性不滿足高壓電網(wǎng)要求，MN反映故障點(diǎn)至保護(hù)安裝點(diǎn)之間的距離，根據(jù)距離的遠(yuǎn)近確定動作時(shí)間。MNLZSetZRj

Xk3Z依據(jù)測量阻抗在不同情況下幅值和相位的“差異”，區(qū)分系統(tǒng)是否發(fā)生故障、故障發(fā)生的范圍。k1Zk2Z區(qū)內(nèi)：區(qū)外：反方向：二、距離保護(hù)的接線方式對接線方式的基本要求：測量電壓2）Zm與故障類型無關(guān),＝ZK選取形式測量電流1）MNZK=z1lkMN接地短路相間短路1)單相接地短路(A)=0一個(gè)接地阻抗元件動作MN接地距離保護(hù)接線方式：2)兩相接地短路（AB）=0兩個(gè)接地阻抗元件動作MN3)兩相相間短路（AB）=0無接地阻抗元件動作MN接地距離保護(hù)接線方式：4)三相短路=0三個(gè)接地阻抗元件均動作MN相間距離保護(hù)接線方式：1)三相短路MN=0三個(gè)相間阻抗元件均動作2)兩相相間短路（AB,ABG）=0一個(gè)相間阻抗元件動作MN3)單相接地短路(A)=0無相間阻抗元件動作MN接地短路距離保護(hù)相間短路距離保護(hù)相間短路的故障環(huán)路為相－相故障環(huán)路。

測量電壓、測量電流取用了故障環(huán)路（故障電流流通的回路）電壓、電流量。接地短路的故障環(huán)路為相－地故障環(huán)路；三、距離保護(hù)的構(gòu)成啟動部分：判別系統(tǒng)是否發(fā)生故障,負(fù)序/零序,電流突變量測量部分：測量故障距離（阻抗）,由阻抗元件構(gòu)成，三段振蕩閉鎖：系統(tǒng)振蕩時(shí)，防止距離保護(hù)誤動TV斷線：防止由于測量電壓消失而使測量部分誤動第二節(jié)阻抗繼電器及其動作特性阻抗繼電器：動作特性阻抗繼電器在阻抗復(fù)平面動作區(qū)域的形狀稱其為動作特性。曲線的方程稱為動作特性方程測量故障環(huán)路的測量阻抗Zm，與整定阻抗Zset比較，確定故障所處的區(qū)段，決定保護(hù)是否應(yīng)該動作。

LZSetZRj

Xk3Zk1Zk2ZMN第二節(jié)阻抗繼電器及其動作特性阻抗繼電器：1）線路參數(shù)是分布的，阻抗角有差異2）TA、TV有誤差3）故障點(diǎn)過渡電阻4）分布電容等。Zm落在Zset附近的一個(gè)區(qū)域中。動作區(qū)域圓形四邊形蘋果形橄欖形等LZSetZRj

Xk3Zk1Zk2ZMN一、阻抗繼電器的動作特性和動作方程動作特性：動作區(qū)域的形狀（圓、四邊形等）；幾何圖形、動作方程1.圓特性阻抗繼電器偏移圓、上拋圓、偏轉(zhuǎn)圓方向圓、全阻抗圓MNLZSetZRj

Xk3Zk1Zk2Z圓內(nèi)為動作區(qū)1）偏移阻抗圓特性兩矢量末端的連線作圓MNRj

X圓心：正方向整定阻抗Zset1,圓內(nèi)為動作區(qū);圓外為非動作區(qū)。半徑：Z0反方向整定阻抗Zset2（1）幅值比較方式動作方程：Rj

XZ0Zm圓周上任何一點(diǎn)到圓心的距離均等于半徑其中圓心向量

（2）相位比較方式動作方程：Rj

XZ0Zm

當(dāng)測量阻抗落在右下部分圓周的任一點(diǎn)上時(shí)

當(dāng)測量阻抗落在圓內(nèi)的任一點(diǎn)上時(shí)Zm

當(dāng)測量阻抗落在左上部分圓周的任一點(diǎn)上時(shí)

因而測量元件的動作條件可以表示為

圓周上任何一點(diǎn)到直徑兩端點(diǎn)之間的夾角均等于90

動作阻抗Zop：使阻抗元件處于臨界動作狀態(tài)的阻抗。

不同測量阻抗角所對應(yīng)的動作阻抗是不同的。

最靈敏角：Rj

XZ0

方向性：能夠消除方向阻抗元件在正向出口處的保護(hù)死區(qū)，但同時(shí)反方向故障也存在誤動的可能，所以沒有完全的方向性。

應(yīng)用：距離保護(hù)的后備段（第III段）Φset1（線路阻抗角）ZOP1ZOP2保護(hù)范圍最長動作阻抗最大Z02）方向阻抗圓特性MNRj

X圓心：半徑：動作方程：Zm

動作阻抗Zop：

不同測量阻抗角所對應(yīng)的動作阻抗是不同的。

最靈敏角：

方向性：當(dāng)保護(hù)反方向發(fā)生故障時(shí)不動作，阻抗元件本身具有方向性。

應(yīng)用：距離保護(hù)的主保護(hù)段（第I、II段）Φset－線路阻抗角Z0Rj

XZm動作阻抗最大保護(hù)范圍最長3）全阻抗圓特性MN圓心：半徑：動作方程：Rj

XZm

動作阻抗Zop：

不同測量阻抗角所對應(yīng)的動作阻抗相同。

方向性：無方向性。

應(yīng)用：單側(cè)電源系統(tǒng)中。Rj

X4）上拋圓特性MN圓心：半徑：動作方程：Rj

X

應(yīng)用：發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)。5）特性圓的偏轉(zhuǎn)MN動作方程：Rj

X偏轉(zhuǎn)動作范圍：180°2.蘋果圓特性和橄欖形特性蘋果形橄欖形抗過渡電阻能力強(qiáng)，耐過負(fù)荷能力差抗過渡電阻能力差，耐過負(fù)荷能力強(qiáng)j

XRR＝j(luò)

X耐受過渡電阻能力一般與動作特性沿+R軸正向的面積有關(guān)，面積越大，耐受過渡電阻能力越強(qiáng)，躲負(fù)荷能力越差。3.直線特性阻抗元件j

XR1)電抗特性無方向性，耐過渡電阻能力強(qiáng)，重負(fù)荷情況下可能誤動，一般不單獨(dú)采用（復(fù)合特性元件）。2)電阻特性j

XR3)方向特性j

XR4.多邊形特性Rj

XRsetXset克服圓特性的缺點(diǎn)，兼顧耐受過電阻和過負(fù)荷的能力5.復(fù)合特性二、幅值比較和相位比較之間的關(guān)系Rj

XZ0Rj

XZmRj

XZ0第三節(jié)阻抗繼電器的實(shí)現(xiàn)MN動作特性的實(shí)現(xiàn)有兩種方法：（1）精確測量Zm（2）無需精確測量Zm，間接判斷故障位置－微機(jī)保護(hù);－模擬保護(hù)一、絕對值比較原理的實(shí)現(xiàn)－電壓形式的比幅方程（模擬式保護(hù)）1.模擬式保護(hù)中絕對值比較的實(shí)現(xiàn)TA×絕對值比較回路RTV電抗互感器的作用KI：阻抗量綱KU：無量綱主要是將輸入電流轉(zhuǎn)換成與電流成正比的輸出電壓，調(diào)節(jié)負(fù)載電阻，可以改變一次與二次輸出之間的相位T為電壓變換器，它將電壓互感器的輸出電壓（100/）變換為適合弱電回路運(yùn)算的電壓TA×絕對值比較回路RTV方向特性阻抗繼電器KI：阻抗量綱KU：無量綱同除以2.數(shù)字式保護(hù)中絕對值比較的實(shí)現(xiàn)（計(jì)算電流、電壓相量，然后帶入比幅表達(dá)式進(jìn)行幅值比較）既可用電壓形式實(shí)現(xiàn)，也可用阻抗形式實(shí)現(xiàn)。電壓/電流采樣值－>測量電壓/電流基波相量二、相位比較原理的實(shí)現(xiàn)×相位比較回路RTATV1.模擬式保護(hù)中相位比較的實(shí)現(xiàn)2.數(shù)字式保護(hù)中相位比較的實(shí)現(xiàn)（1）阻抗形式（2）電壓形式-相量比較形式-瞬時(shí)值比較形式電壓比較算法（1）相量比較方式。用實(shí)部和虛部表示成直角坐標(biāo)1）動作范圍為-90°～90°。此時(shí)，相位比較動作的條件為比相動作的條件稱為余弦型相位比較判據(jù)還可導(dǎo)出2）動作范圍為0°～180°。此時(shí)，相位比較動作的條件為即比相動作的條件由于該式是通過相角差正弦的形式導(dǎo)出的，所以它又可以稱為正弦型相位比較判據(jù)（2）瞬時(shí)采樣值比較方式。與比較電壓對應(yīng)的瞬時(shí)電壓可以表示為若當(dāng)前的采樣時(shí)刻為tn，則當(dāng)前時(shí)刻的采樣值表示為工頻1/4周期以前時(shí)刻的采樣值表示為對應(yīng)項(xiàng)平方相加將對應(yīng)項(xiàng)相除，則若令則這種算法只需要采用相隔1/4工頻周期的兩個(gè)采樣值就可以完成比相，故可稱為比相的兩點(diǎn)積算法。三、比較工作電壓相位法實(shí)現(xiàn)的故障區(qū)段判斷1、比較工作電壓相位法的基本原理在距離保護(hù)中，工作電壓又稱為補(bǔ)償電壓，通常用表示，定義為保護(hù)安裝處測量電壓與測量電流的線性組合，即按照參考方向，在系統(tǒng)正常時(shí)，上式中的補(bǔ)償電壓就是線路上z點(diǎn)的運(yùn)行電壓，它在量值上接近額定電壓，相位上基本與測量電壓同相位。MNzMNz正常運(yùn)行：K2：K3：K1：不同地點(diǎn)短路時(shí)，工作電壓和參考電壓的相位關(guān)系：Z點(diǎn)電壓，接近額定電壓，基本同相Z點(diǎn)殘余電壓，基本同相Z點(diǎn)殘余電壓，基本同相無物理意義，基本反相在實(shí)際的系統(tǒng)中，由于互感器誤差、過渡電阻等因素的存在，區(qū)內(nèi)故障時(shí)測量電壓和工作電壓之間的相位也并不一定正好相反，區(qū)外故障時(shí)也并不一定正好相同。測量元件動作的條件可以表示為若取α1=α2=90°，則優(yōu)點(diǎn)：動作具備方向性。缺點(diǎn)：方向阻抗繼電器出現(xiàn)“電壓死區(qū)”（保護(hù)正向附近短路）消除方法：引入第三相電壓MNz保護(hù)正方向出口短路，能否正確動作？不能，Um=0相位不隨故障位置變化出口短路時(shí)不為零參考電壓2.以正序電壓為參考電壓的測量元件MNz除了三相短路外，出口短路時(shí)正序電壓不為零。相當(dāng)于引入了非故障相電壓。對于不同類型和相別的故障，應(yīng)取故障環(huán)路上的電壓、電流作為繼電器的測量電壓和測量電流。同樣，構(gòu)成參考電壓的正序電壓，也應(yīng)該取故障環(huán)路上的電壓。相間距離接線方式接地距離接線方式(1)不同故障情況下正序參考電壓的變化分析：以最嚴(yán)重的出口短路為例，假設(shè)短路前后非故障相的電壓不變。1）A相單相接地短路。出口A相單相接地短路時(shí)，保護(hù)安裝處的三相電壓為出口單相接地故障時(shí)，故障相正序電壓的相位與該相故障前電壓的相位相同，幅值等于該相故障前電壓的2/32)A、B相兩相接地短路。出口A、B相兩相接地短路時(shí)，即出口兩相接地故障時(shí)，兩故障相正序電壓的相位都與對應(yīng)相故障前電壓的相位相同，幅值等于故障前電壓的1/3,兩故障相間正序電壓的相位與該兩相故障前相間電壓的相位相同，幅值等于故障前電壓的1/3。3)A、B相兩相不接地短路。出口A、B相兩相不接地短路時(shí)，即出口兩相不接地故障時(shí)，兩故障相正序電壓的相位都與對應(yīng)相故障前電壓的相位相同，幅值等于故障前電壓的1/2,兩故障相間正序電壓的相位與該兩相故障前相間電壓的相位相同，幅值等于故障前電壓的1/2。4)A、B、C相三相對稱短路。出口A、B、C相三相對稱短路即出口三相對稱短路時(shí)，各正序電壓都為0，正序參考電壓將無法應(yīng)用。但當(dāng)發(fā)生非出口三相短路時(shí)，正序電壓將不再為0，變成相應(yīng)相或相間的殘余電壓，如果殘余電壓不低于額定電壓的10％～15％，正序參考電壓可以使用。在出口發(fā)生各種不對稱短路時(shí)，故障環(huán)路上的正序電壓都有較大的量值。正序參考電壓可以使用。MN（1）不同故障情況下正序參考電壓的變化分析結(jié)論：在出口發(fā)生各種不對稱短路時(shí)，故障環(huán)路上的正序電壓都有較大的量值，相位與故障前的環(huán)路電壓相同。單相接地A：兩相接地AB：兩相相間AB：三相短路：(2)以正序電壓為參考電壓的測量元件的動作特性正序電壓作為參考電壓時(shí)，有兩種應(yīng)用方式：一種是參考電壓等于相應(yīng)相或相間的正序電壓，另一種是令參考電壓等于其負(fù)值。或動作方程接地距離接線則保護(hù)安裝處故障相的電壓和正序電壓可分別表示為

動作條件表示為（2）以正序電壓為參考電壓的測量元件的動作特性－正方向單相接地接地距離元件：Zset-ZM1結(jié)論：動作區(qū)域包含坐標(biāo)原點(diǎn)（保護(hù)出口）；耐過渡電阻能力增強(qiáng)；不失方向性。MN－反方向單相接地結(jié)論：動作區(qū)域?yàn)樯蠏亪A，保護(hù)反方向出口短路不誤動。ZsetMNZm按相間距離接線的相（可取AB、BC、CA）測量元件來說，比相動作的條件為3.以記憶電壓為參考電壓的測量元件針對：出口三相短路的電壓死區(qū)。MN措施：利用記憶電壓作為參考電壓。分析：以AB相間阻抗元件為例Zset-ZM1正向短路反向短路MNZsetZm初態(tài)特性：上述偏移圓特性、上拋圓特性僅在故障發(fā)生后最初的一段時(shí)間成立。說明以記憶電壓為參考電壓的測量元件也具有明確的方向性。在傳統(tǒng)的模擬式距離保護(hù)中，記憶電壓是通過LC諧振記憶回路獲得的，即系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)——測量電壓為額定電壓，LC諧振回路儲存一定的電磁能量；系統(tǒng)出口短路時(shí)——測量電壓變?yōu)?，依靠LC回路的的自由振蕩，記憶故障前的測量電壓。由于回路電阻的存在，記憶是逐漸衰減的，故障一定時(shí)間后，記憶電壓將衰減到故障后的測量電壓，動作特性將變成經(jīng)過原點(diǎn)的方向圓特性。

數(shù)字式保護(hù)：記憶電壓是存放在存儲器中的故障前電壓的采樣值，不存在記憶衰減問題，但故障發(fā)生一定時(shí)間后，電源的電動勢變化，將不再等于故障前的記憶電壓，動作特性的關(guān)系將不再成立，再用故障前的記憶電壓作為參考電壓，特性也將會發(fā)生變化。所以記憶電壓僅能在故障后的一定時(shí)間內(nèi)使用。四、阻抗繼電器的精確工作電流與精確工作電壓為保證動作的可靠性，實(shí)現(xiàn)絕對值比較原理的比較電路有一定的動作門檻，即只有與之差大于一個(gè)固定門檻值U0時(shí)才會動作。對于具有圓特性的方向阻抗繼電器來說，阻抗繼電器測量特性（臨界動作點(diǎn)和輸入電流關(guān)系）使繼電器的測量阻抗處于臨界動作狀態(tài)，就是繼電器的動作阻抗,記為ZOP，顯然IOP.min是使動作阻抗降為0對應(yīng)的測量電流，稱為最小動作電流。Iac.min和Iac.max都是使動作阻抗降為0.9ZSet對應(yīng)的測量電流，MNIac.min為阻抗繼電器最小精確工作電流，指當(dāng)動作阻抗等于0.9倍的整定阻抗ZSet時(shí)，流入繼電器的最小電流，當(dāng)測量電流大于時(shí)，保證繼電器的起動阻抗與整定阻抗的誤差在10%以內(nèi)

Iac.max為阻抗繼電器最大精確工作電流,則最小精確工作電流與整定阻抗值的乘積，稱為阻抗繼電器的最小精確工作電壓，用Uac.min表示只有實(shí)際的測量電流在最小和最大精確工作電流之間、測量電壓在最小精確工作電壓以上時(shí)，三段式距離保護(hù)才能準(zhǔn)確地配合工作，其誤差已被考慮在可靠系數(shù)中。最小精確工作電流是距離保護(hù)測量元件的一個(gè)重要參數(shù)，越小越好。校驗(yàn)測量元件精確電流：一般是指對最小精確工作電流的校驗(yàn)。要求在保護(hù)區(qū)內(nèi)發(fā)生短路時(shí)，通入繼電器的最小電流不小于最小精確工作電流，并留有一定的裕度，裕度系數(shù)不小于1.5～2，即第四節(jié)距離保護(hù)的整定計(jì)算及評價(jià)一、距離保護(hù)的整定計(jì)算CABDRjX2ABCD保護(hù)為三段式：I、II段：方向特性III段：偏移特性距離保護(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)算出距離保護(hù)Ⅰ段、Ⅱ段和Ⅲ段測量元件的整定阻抗以及Ⅱ段和Ⅲ段的動作時(shí)限。1.距離一段2ABCD距離保護(hù)Ⅰ段為無延時(shí)的速動段，它應(yīng)該只反應(yīng)本線路的故障，下級線路出口發(fā)生短路故障時(shí)，應(yīng)可靠不動作。所以其測量元件的整定阻抗，應(yīng)該按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，測量元件的整定阻抗為。原則：按躲過線路末端故障整定。2.距離二段2AB2ABC助增：使測量阻抗增大外汲：使測量阻抗減小1)與相鄰線路一段配合2ABCD在圖（a）中其值大于1，使得保護(hù)1測量到的阻抗大于從A母線處到故障點(diǎn)之間的阻抗ZA-B＋ZK

。這種使測量阻抗變大的分支，稱為助增分支，對應(yīng)的電流稱為助增電流在圖（b）中其值小于1，使得保護(hù)1測量到的阻抗小于從A母線處到故障點(diǎn)之間的阻抗ZA-B＋ZK。這種使測量阻抗變小的分支，稱為外汲分支，對應(yīng)的電流稱為外汲電流。

原則2：與相鄰變壓器的快速保護(hù)相配合。當(dāng)被保護(hù)線路的末端接有變壓器時(shí)，距離保護(hù)Ⅱ段應(yīng)與變壓器的快速保護(hù)（一般是差動保護(hù)）相配合，其動作范圍不應(yīng)超出變壓器快速保護(hù)的范圍。（考慮到變壓器阻抗誤差較大）當(dāng)被保護(hù)線路末端既有出線又有變壓器時(shí)，取上述兩項(xiàng)中數(shù)值小者作為保護(hù)II段整定阻抗

2AB2)與相鄰變壓器的快速保護(hù)配合2AB取小值作為定值靈敏度校驗(yàn)：按本線路末端故障校驗(yàn)靈敏度。若靈敏度不滿足要求，應(yīng)與相鄰線路距離保護(hù)II段配合。1)與相鄰線路一段配合（4）動作時(shí)間的整定：距離Ⅱ段的動作時(shí)間整定，應(yīng)比與之配合的相鄰元件的保護(hù)動作時(shí)間大一個(gè)時(shí)間級差Δt式中－與本保護(hù)配合的相鄰元件保護(hù)段（x為Ⅰ或Ⅱ段）最大的動作時(shí)間3、距離保護(hù)III段整定(1)整定阻抗1）按與相鄰下級線路距離保護(hù)Ⅱ段或III段配合整定。在與相鄰下級線路距離保護(hù)Ⅱ段配合時(shí)，III段的整定阻抗為可靠系數(shù)的取法與II段整定中類似，分支系數(shù)應(yīng)取各種情況下的最小值。若靈敏度不滿足要求，應(yīng)與相鄰線路距離保護(hù)III段配合。2ABCD3.距離三段2)與相鄰變壓器的電流、電壓保護(hù)配合2AB式中Zmin－電流、電壓保護(hù)的最小保護(hù)范圍對應(yīng)的阻抗值。3)躲過正常運(yùn)行時(shí)的最小負(fù)荷阻抗2ABM全阻抗：方向阻抗：偏移阻抗：RjXZL.min求最小負(fù)荷阻抗：當(dāng)線路上的負(fù)荷最大且母線電壓最低時(shí)，負(fù)荷阻抗最小1)與相鄰線路II段或III段配合2)與相鄰變壓器的電流、電壓保護(hù)配合3)躲過正常運(yùn)行時(shí)的最小負(fù)荷阻抗取最小值靈敏度校驗(yàn)：2ABC動作時(shí)間：>最大振蕩周期（1.5－2s）（3）動作時(shí)間的整定。距離保護(hù)III段的動作時(shí)間，應(yīng)比與之配合的相鄰設(shè)備保護(hù)動作時(shí)間大一個(gè)時(shí)間級差Δt，但考慮到距離保護(hù)III段一般不經(jīng)振蕩閉鎖，其動作時(shí)間不應(yīng)小于最大的振蕩周期。4、將整定參數(shù)換算到二次側(cè)5、整定計(jì)算舉例K2短路K1短路二、對距離保護(hù)的評價(jià)

1.選擇性在多電源的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中能保證動作的選擇性。

2.快速性距離保護(hù)的第一段能保護(hù)線路全長的85%，對雙側(cè)電源的線路，至少有30%的范圍保護(hù)要以II段時(shí)間切除故障。3.靈敏性由于距離保護(hù)同時(shí)反應(yīng)電壓和電流，比單一反應(yīng)電流的保護(hù)靈敏度高。距離保護(hù)第一段的保護(hù)范圍不受運(yùn)行方式變化的影響。保護(hù)范圍比較穩(wěn)定。第二、第三段的保護(hù)范圍受運(yùn)行方式變化影響。（分支系數(shù)變化）

4.可靠性由于阻抗繼電器構(gòu)成復(fù)雜，距離保護(hù)的直流回路多，振蕩閉鎖、斷線閉鎖等使接線復(fù)雜，可靠性較電流保護(hù)低。應(yīng)用：在35KV~110KV作為相間短路的主保護(hù)和后備保護(hù)，采用帶零序電流補(bǔ)償?shù)慕泳€方式，在110KV線路中也可作為接地故障的保護(hù)。在220KV線路中作為后備保護(hù)。影響阻抗繼電器正確工作的因素:短路點(diǎn)的過渡電阻電力系統(tǒng)振蕩保護(hù)安裝處與故障點(diǎn)之間的分支電路TA、TV的誤差TV二次回路斷線串聯(lián)補(bǔ)償電容

§3-5距離保護(hù)的振蕩閉鎖一、振蕩閉鎖的概念并聯(lián)運(yùn)行的電力系統(tǒng)或發(fā)電廠之間出現(xiàn)功率角大范圍周期性變化的現(xiàn)象，稱為電力系統(tǒng)的振蕩。電力系統(tǒng)振蕩時(shí)，系統(tǒng)兩側(cè)等效電動勢間的夾角可能在0度到360度范圍內(nèi)作周期性變化。這樣，在電力系統(tǒng)出現(xiàn)嚴(yán)重的失步振蕩時(shí)，功角在0度到360度之間變化，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)振蕩而動作。電力系統(tǒng)的失步振蕩屬于嚴(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裝置的調(diào)節(jié)自行恢復(fù)同步，或者在預(yù)定的地點(diǎn)由專門的振蕩解列裝置動作解開已經(jīng)失步的系統(tǒng)。如果在振蕩過程中繼電保護(hù)裝置無計(jì)劃地動作，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)因測量元件動作而誤動。這種用來防止系統(tǒng)振蕩時(shí)保護(hù)誤動的措施，就稱為振蕩閉鎖。（一）基本概念1、振蕩：發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)電源之間或系統(tǒng)兩部分電源之間功角δ的擺動現(xiàn)象。2、振蕩中心：在電勢相角差為δ的情況下，系統(tǒng)中總有一點(diǎn)的電壓為最低，這一點(diǎn)稱為振蕩中心，又稱為電氣中心。3、振蕩周期：在系統(tǒng)發(fā)生振蕩時(shí)，電壓的幅值由一個(gè)最大值到下一個(gè)最大值之間的時(shí)間。一個(gè)振蕩周期最長，一般可按1.5～2S考慮。二、電力系統(tǒng)振蕩對距離保護(hù)測量元件的影響1、電力系統(tǒng)振蕩時(shí)電流、電壓的變化規(guī)律幾點(diǎn)假設(shè)：①.全相振蕩時(shí)，系統(tǒng)三相對稱，故可只取一相分析；②.設(shè)系統(tǒng)兩側(cè)等效電動勢和幅值相等，相角差（即功角）為，等效電源之間的阻抗為③.系統(tǒng)中各元件阻抗角均相等，以φd表示④.不考慮負(fù)荷電流的影響，不考慮振蕩同時(shí)發(fā)生短路。則線路中的電流和母線M、N上的電壓分別為振蕩電流為振蕩電流有效值為振蕩電流為振蕩電流有效值為兩端母線電壓由O向相量所做的垂線的長度，并將該垂線代表的電壓相量記為。電力系統(tǒng)振蕩時(shí)系統(tǒng)中，總有一點(diǎn)的電壓為最低，該點(diǎn)則稱為振蕩中心當(dāng)電壓的有效值等于0線路上任意一點(diǎn)的電壓相量的末端，都必須在由和的末端連接而成的直線上，即上當(dāng)系統(tǒng)中各元件阻抗角相等時(shí)，振蕩中心的位置在全系統(tǒng)縱向阻抗的中點(diǎn)（即處）振蕩中心電壓的有效值：當(dāng)時(shí)，I最大，振蕩中心點(diǎn)電壓等于0，相當(dāng)于在線路z點(diǎn)發(fā)生三相短路。在時(shí)，I=0，振蕩中心點(diǎn)電壓達(dá)到最大值，等于Em當(dāng)δ在0～360°范圍內(nèi)變化時(shí)，振蕩電流和系統(tǒng)各點(diǎn)電壓的大小和相位都會發(fā)生變化。當(dāng)Em=En且全系統(tǒng)阻抗角相等時(shí)，振蕩中心的位置在全系統(tǒng)縱向阻抗的中點(diǎn)（即Z∑/2處）2、系統(tǒng)振蕩時(shí)測量阻抗時(shí)測量阻抗的變化規(guī)律系統(tǒng)振蕩時(shí)，安裝在M處的測量元件的測量阻抗測量阻抗的變化軌跡當(dāng)ρM＝1/2,保護(hù)安裝處M正好就是振蕩中心，該阻抗等于0，測量阻抗末端軌跡的直線在坐標(biāo)原點(diǎn)處與Z∑相交，肯定穿越保護(hù)區(qū)。當(dāng)ρM小于1/2，即保護(hù)安裝在送電端且振蕩中心位于保護(hù)的正方向時(shí)，振蕩時(shí)測量阻抗末端軌跡的直線在第一象限內(nèi)與Z∑相交當(dāng)ρM〉1/2,即振蕩中心在保護(hù)的反方向上，，測量阻抗末端軌跡的直線在第三象限內(nèi)與Z∑相交，是否會引起保護(hù)誤動，視保護(hù)的動作特性而異。3、系統(tǒng)振蕩時(shí)距離保護(hù)的影響假設(shè)每條線路的兩側(cè)均裝有距離保護(hù)，每個(gè)距離保護(hù)均采用相同的方向性阻抗繼電器。現(xiàn)分析1、2距離保護(hù)Ⅰ段在系統(tǒng)振蕩時(shí)的動作行為。當(dāng)測量阻抗進(jìn)入特性圓內(nèi)，阻抗繼電器就要誤動。M側(cè)阻抗繼電器誤動的相角δ1～δ4，N側(cè)方向阻抗繼電器誤動的相角δ2～δ3。小結(jié)：當(dāng)保護(hù)安裝點(diǎn)越靠近振蕩中心，受影響越大措施：①.延長保護(hù)裝置的動作時(shí)間（如距離Ⅲ段）②.把整定值壓低，使振蕩中心位于特性圓外③.增設(shè)振蕩閉鎖裝置或閉鎖回路。4、電力系統(tǒng)振蕩與短路時(shí)電氣量的差異（1）振蕩時(shí)，三相完全對稱，沒有負(fù)序分量和零序分量出現(xiàn)，而當(dāng)短路時(shí)，總要長時(shí)間（不對稱短路時(shí)）或瞬間（三相短路時(shí)）出現(xiàn)負(fù)序分量和零序分量。（2）振蕩時(shí)，電氣量呈現(xiàn)周期性變化，其變化速度與系統(tǒng)功角的變化速度一致，比較慢，當(dāng)兩側(cè)功角擺開至180度時(shí)相當(dāng)于在振蕩中心發(fā)生三相短路，從短路前到短路后其值突然變化，速度很快，而短路后短路電流、各點(diǎn)的殘余電壓和測量阻抗在不計(jì)衰減時(shí)是不變的。(3）振蕩時(shí)，電氣量呈現(xiàn)周期性變化，若阻抗測量元件誤動作，則在一個(gè)振蕩周期內(nèi)動作和返回各一次，而短路時(shí)阻抗測量元件可能動作（區(qū)內(nèi)短路），可能不動作（區(qū)外短路）。三、振蕩閉鎖回路1、基本要求：①.當(dāng)系統(tǒng)只發(fā)生振蕩而無故障時(shí)，應(yīng)可靠閉鎖保護(hù)；②.區(qū)外故障而引起系統(tǒng)振蕩時(shí)，應(yīng)可靠閉鎖保護(hù)③.區(qū)內(nèi)故障，不論系統(tǒng)是否振蕩，都不應(yīng)閉鎖保護(hù)。根據(jù)上述基本要求，振蕩閉鎖回路目前主要采用兩種原理：①.利用短路時(shí)出現(xiàn)負(fù)序分量而振蕩時(shí)無