吉牛水電站縱差距離保護(hù)方案,水利水電論文

吉牛水電站縱差距離保護(hù)方案,水利水電論文革什扎河流域總裝機(jī)容量為42．3萬(wàn)kW，華而不實(shí)吉牛水電站為24萬(wàn)kW。吉牛水電站220kV線路與丹巴500kV變電站相連，其線路距離保衛(wèi)是確保電站安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要方面。暫態(tài)穩(wěn)定分析的重要內(nèi)容是評(píng)估暫態(tài)期間保衛(wèi)系統(tǒng)的行為。暫態(tài)穩(wěn)定關(guān)心的是電力系統(tǒng)遭受?chē)?yán)重干擾下保持同步的能力，因此保衛(wèi)系統(tǒng)的滿意行為對(duì)保證系統(tǒng)穩(wěn)定性是至關(guān)重要的。保衛(wèi)繼電器必須能夠區(qū)分穩(wěn)定的系統(tǒng)搖擺和失步情況。當(dāng)繼電器啟動(dòng)斷路器操作切出故障元件時(shí)，確保在穩(wěn)定的功率搖擺期間沒(méi)有引起進(jìn)一步的繼電器動(dòng)作，進(jìn)而使非故障元件不必要的開(kāi)斷是很重要的。非故障元件的跳開(kāi)將進(jìn)一步惡化系統(tǒng)并可能導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定。距離保衛(wèi)對(duì)所測(cè)量的電壓和所測(cè)量的電流之比起反響。當(dāng)表示網(wǎng)絡(luò)有效阻抗的上述比率小于繼電保衛(wèi)設(shè)定值時(shí)繼電器動(dòng)作。固然直接距離保衛(wèi)能對(duì)很多情況提供適當(dāng)?shù)谋Ｐl(wèi)，然而，當(dāng)線路兩端的同時(shí)高速跳閘對(duì)維持系統(tǒng)穩(wěn)定特別重要時(shí)，其不能令人滿意?？v差保衛(wèi)方案則合適于此類應(yīng)用。1吉牛水電站距離保衛(wèi)方案縱差距離保衛(wèi)方案需要使用它們所保衛(wèi)的線路兩端的通信通道。裝在每一端的繼電器要確定故障是保衛(wèi)線路的內(nèi)部還是外部，該信息要通過(guò)通信通道在線路兩端間傳送。對(duì)于內(nèi)部故障，受保衛(wèi)線路兩端的斷路器均跳閘;而對(duì)于外部故障則需閉鎖跳閘。圖1為吉牛水電站距離保衛(wèi)方案運(yùn)行原理圖。圖1中區(qū)域1的相間和接地方向距離保衛(wèi)覆蓋線路阻抗的80%。繼電器的動(dòng)作導(dǎo)致當(dāng)?shù)財(cái)嗦菲魈l。繼電器無(wú)需遠(yuǎn)端的信息即可瞬時(shí)動(dòng)作。區(qū)域2的相間和接地方向保衛(wèi)覆蓋被保衛(wèi)線路阻抗的120%。保證檢測(cè)到所有區(qū)內(nèi)的故障，在經(jīng)約25ms的延遲后，假如沒(méi)有閉鎖信號(hào)從遠(yuǎn)端發(fā)來(lái)即跳開(kāi)當(dāng)?shù)財(cái)嗦菲鳌Ｔ撗訒r(shí)是等待從另一端送來(lái)閉鎖信號(hào)的時(shí)間。假如在0．4s時(shí)未切除故障，區(qū)域2即跳開(kāi)當(dāng)?shù)財(cái)嗦菲?，而不管能否收到遠(yuǎn)端的閉鎖信號(hào)。圖2為吉牛水電站典型區(qū)域1和區(qū)域2的繼電器特性。假如吉牛水電站站內(nèi)的繼電器所測(cè)量到的視在阻抗在區(qū)域1特性圓內(nèi)，在吉牛水電站內(nèi)的斷路器就會(huì)立即跳閘。假如兩端的繼電器測(cè)量到的視在阻抗都在區(qū)域2的特性圓內(nèi)，兩側(cè)的斷路器將以高速跳閘。假如視在阻抗僅在電站繼電器的區(qū)域2的特性圓內(nèi)，則電站的斷路器在0．4s的時(shí)延后跳閘，條件是該阻抗在區(qū)域2內(nèi)保持0．4s［2］。2搖擺經(jīng)過(guò)中的距離保衛(wèi)行為繼電器的行為取決于兩端所測(cè)量的阻抗。在機(jī)電振蕩時(shí)，由距離繼電器所測(cè)量到的阻抗可能在繼電器特性圓之內(nèi)。視在阻抗的實(shí)際軌跡取決于發(fā)電機(jī)內(nèi)電壓，勵(lì)磁調(diào)節(jié)器和調(diào)速器動(dòng)作的變化也取決于系統(tǒng)中受互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)影響的所有電機(jī)之間的互相作用。由文獻(xiàn)［3］知，在兩機(jī)系統(tǒng)中，當(dāng)線路兩端的電壓幅值相等時(shí)，阻抗的軌跡呈現(xiàn)一條直線，它與整個(gè)系統(tǒng)阻抗垂直平分線。從兩端內(nèi)節(jié)點(diǎn)到阻抗軌跡上任何一點(diǎn)的接線所構(gòu)成的角等于相應(yīng)的功角，當(dāng)=0時(shí)，電流為零，阻抗為無(wú)窮大。當(dāng)=180時(shí)，電氣中心的電壓為零。因而，繼電器實(shí)際上看到的是電氣中心處的三相故障。此時(shí)，電氣中心和阻抗中心重合在一起。吉牛水電站通過(guò)一個(gè)強(qiáng)輸電系統(tǒng)與主系統(tǒng)相連，電氣中心可能在升壓變壓器內(nèi)或者可能就在發(fā)電機(jī)本身內(nèi)。在系統(tǒng)擾動(dòng)后，角度、電壓和電流都在不斷變化。起初轉(zhuǎn)子角變化很快，在穩(wěn)定情況下當(dāng)其到達(dá)峰值后變化緩慢;然后角度下降，振蕩也變化更小直至到達(dá)平衡點(diǎn)。假如系統(tǒng)不穩(wěn)定，角度逐步增加直至其到達(dá)180，即滑過(guò)一個(gè)磁極。除非系統(tǒng)被繼電保衛(wèi)系統(tǒng)解列，否則接下來(lái)會(huì)更快速地連續(xù)滑過(guò)磁極。在滑動(dòng)期間，電氣中心附近點(diǎn)的電壓和視在阻抗很快地振蕩［4］。在功率搖擺的情況下，用逐步穩(wěn)定仿真計(jì)算求出繼電器的阻抗，并與繼電器的動(dòng)作特性相比擬，所計(jì)算出的視在阻抗的軌跡以及繼電器特性如此圖3所示。一個(gè)定時(shí)的第二區(qū)域與高頻閉鎖線路兩端之間通信的保衛(wèi)行為并不取決于線路兩端的繼電器。假如兩端的阻抗軌跡在第二區(qū)域特性內(nèi)足夠長(zhǎng)以使定時(shí)器動(dòng)作或進(jìn)入了第一區(qū)域特性內(nèi)，則跳閘動(dòng)作。3防止在暫態(tài)情況下的跳閘縱差高頻保衛(wèi)要求在穩(wěn)定搖擺經(jīng)過(guò)中防止跳閘，同時(shí)允許在不穩(wěn)定暫態(tài)下跳閘。在搖擺經(jīng)過(guò)中，發(fā)電機(jī)的電流和電壓有較大地周期性變化，其頻率是其磁極滑差率的函數(shù)，這可能導(dǎo)致繞組應(yīng)力和脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩，它們能夠激發(fā)有危害作用的機(jī)械振動(dòng)。經(jīng)歷體驗(yàn)表示清楚:對(duì)于線路較短，線路阻抗小于發(fā)電機(jī)總阻抗時(shí)，較小的跳閘特性是令人滿意的［5］。文獻(xiàn)［6］利用具有線性特性的歐姆元件來(lái)控制搖擺時(shí)的跳閘角度范圍;文獻(xiàn)［7］利用算法實(shí)現(xiàn)凸透鏡和花生狀特性用于線路保衛(wèi)，具有優(yōu)良的響應(yīng)特性。在吉牛水電站高頻保衛(wèi)中，使用失步繼電器的工作原理防止電壓下降太快而快速跳閘。失步繼電器對(duì)于穩(wěn)定搖擺不動(dòng)作，它們必須檢測(cè)到所有不穩(wěn)定搖擺，而且其設(shè)定值在正常負(fù)荷下不啟動(dòng)。失步閉鎖在線路保衛(wèi)動(dòng)作之前檢測(cè)其條件。為了確保在故障情況下線路保衛(wèi)不被閉鎖，失步閉鎖的設(shè)定值使正常負(fù)荷情況不在閉鎖區(qū)域內(nèi)。4故障切除時(shí)間為了充分測(cè)試距離保衛(wèi)行為的快速性，需要對(duì)故障切除時(shí)間做定性的分析。故障元件的切除需要繼電保衛(wèi)系統(tǒng)檢測(cè)所發(fā)生的故障并啟動(dòng)斷路器，它將使故障元件從系統(tǒng)中分離出去。因而，總的故障切除時(shí)間的構(gòu)成是繼電器動(dòng)作時(shí)間和斷路器開(kāi)斷時(shí)間。繼電器動(dòng)作時(shí)間是從短路電流初始時(shí)間把跳閘信號(hào)送到斷路器的時(shí)間。斷路器開(kāi)斷時(shí)間是從跳閘信號(hào)啟動(dòng)到斷路器電流斷開(kāi)的時(shí)間。圖4給出了正常切除故障的時(shí)間。母線A、母線B同為3周波的斷路器。系統(tǒng)通信媒介為光纖?？紤]在母線A的繼電器的區(qū)域1內(nèi)和母線B的繼電器的區(qū)域2內(nèi)(但在區(qū)域1外)的故障。圖4所示的典型繼電器時(shí)間如表1所示。從母線A切除故障的時(shí)間是91ms，而從母線B切除故障的時(shí)間是114ms。5結(jié)語(yǔ)距離保衛(wèi)通過(guò)監(jiān)視系統(tǒng)的適當(dāng)參量來(lái)檢測(cè)不正常的存在，進(jìn)而決定應(yīng)跳開(kāi)哪一個(gè)斷路器以及向這些斷路器的跳閘回路加電。優(yōu)良的縱差高頻保衛(wèi)方案不但能夠知足對(duì)被保衛(wèi)線路全線任何地點(diǎn)的任何故障均能瞬時(shí)有選擇性地切除，而且能夠保證機(jī)組在穩(wěn)定搖擺經(jīng)過(guò)中防止跳閘，同時(shí)允許在不穩(wěn)定暫態(tài)下跳閘，甚至能夠提高保衛(wèi)裝置的自適應(yīng)性［8］。保衛(wèi)裝置的可靠性、快速性取決于通信的可靠性與通信時(shí)間，隨著通信技術(shù)的發(fā)展、微機(jī)保衛(wèi)的成熟和保衛(wèi)算法的完善，大規(guī)模電網(wǎng)智能型距離保衛(wèi)是能夠?qū)崿F(xiàn)的。以下為參考文獻(xiàn):［1］WestinghouseElectricCorporation，AppliedProtectiveＲela-ying，anewSilentSentinelspublication，Newark，1976．［2］J．H．Neher，AComprehensiveMethodofDeterminingthePer-formanceofdistanceＲelays［J］．IEEETransonPowerSys-tems，1989，56(2):833－844．［3］IEEEWorkingGroupＲeport，OutofStepＲelayingforGenera-tors［J］．IEEETransonPowerSystems，2004，96(3):1556－1564．［4］H．M．Ｒustebakke，ElectricUtilitySystemsandPractices，JohnWiley＆Sons，1983．［5］EdithClarke，ImpedancesSeenbyＲelaysduringPowerSwingswithandwithoutFaults［J］．IEEETransonPowerSystems，2003，64(3):372－384．［6］C．Ｒ．Mason，ANewLoss－of－ExcitationＲelayforSynchro-nousGenerators［J］．IEEETransonPowerSystems，1995，68(