繼電保護(hù)-距離保護(hù)2

1、第三章電網(wǎng)的距離保護(hù)（二）,第五節(jié)距離保護(hù)的振蕩閉鎖,第四節(jié)距離保護(hù)的整定計(jì)算原則及評(píng)價(jià),第六節(jié)故障類(lèi)別判別和故障選相,第七節(jié)距離保護(hù)特殊問(wèn)題的分析,第八節(jié) 工頻故障分量距離保護(hù),第四節(jié) 距離保護(hù)的整定計(jì)算及評(píng)價(jià),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(cè)量元件都要具有明確的方向性，即采用具有方向性的測(cè)量元件。 第III段為后備段，包括對(duì)本線路I、II段保護(hù)的近后備、相鄰下一級(jí)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(cè)量元件。,距離保護(hù)各段動(dòng)作區(qū)域示意圖,R,jX,2,1,3,4,jX,R,C,A,B,D,當(dāng)各段測(cè)量元件均采用圓形動(dòng)

2、作特性時(shí)，它們的動(dòng)作區(qū)域如圖,復(fù)平面坐標(biāo)的方向做了旋轉(zhuǎn)，以使各測(cè)量元件整定阻抗方向與線路阻抗方向一致,保護(hù)A距離段,保護(hù)A距離段,保護(hù)B距離段,保護(hù)A距離段,一、整定計(jì)算原則：,A,B,C,1,2,1、距離保護(hù)I段的整定 一般按躲開(kāi)下一條線路出口處短路的原則來(lái)整定。 所以其測(cè)量元件的整定阻抗，應(yīng)該按躲過(guò)本線路末端短路時(shí)的測(cè)量阻抗來(lái)整定。,（1）動(dòng)作阻抗,（2）動(dòng)作時(shí)限：,2、距離保護(hù)II段的整定 （1）動(dòng)作阻抗（應(yīng)按以下兩點(diǎn)原則來(lái)確定）,Kb應(yīng)采用當(dāng)保護(hù)2第I段末端短路時(shí)，可能出現(xiàn)的最小值,1）與相鄰線路距離保護(hù)I段相配合，并考慮分支系數(shù)的影響,A,B,C,1,2,當(dāng)k點(diǎn)短路時(shí)，變電所A距離保

3、護(hù)1的測(cè)量阻抗是：,此時(shí)Kb1，由于助增電流的影響，與無(wú)分支情況相比，將使保護(hù)1處的測(cè)量阻抗增大，可能產(chǎn)生拒動(dòng)。,A,B,C,1,2,此時(shí)Kb1，由于外汲電流的影響，Kb1，與無(wú)分支情況比，將使測(cè)量阻抗變小，若不考慮Kb，則可能產(chǎn)生誤動(dòng)。,為充分保證保護(hù)1和保護(hù)2之間的選擇性，應(yīng)按Kb為最小的運(yùn)行方式來(lái)確定。保護(hù)1的距離II段的整定值，使之不超出保護(hù)2距離I段的范圍。,2）與相鄰變壓器的快速保護(hù)相配合，躲開(kāi)線路末端變電所變壓器低壓側(cè)出口處短路時(shí)的阻抗值。,設(shè)變壓器的阻抗為： 則起動(dòng)阻抗應(yīng)整定為： 誤差較大，取 應(yīng)采用當(dāng)k點(diǎn)短路時(shí)的最小值。,（2）動(dòng)作時(shí)限,取兩個(gè)整定值中最小的一個(gè)。,距離保護(hù)I

4、I段的動(dòng)作時(shí)間，應(yīng)在與之配合的相鄰元件保護(hù)動(dòng)作時(shí)間的基礎(chǔ)上，加上一個(gè)時(shí)間級(jí)差，即：,式中,與本保護(hù)配合的相鄰元件保護(hù)段（x為I或II）的動(dòng)作時(shí)間。,時(shí)間級(jí)差,其選取方法與階段式電流保護(hù)中時(shí)間級(jí)差選取方法一樣。,（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(zhǎng)，本線路末端短路時(shí)，應(yīng)有足夠的靈敏度。考慮到各種誤差因素，要求靈敏系數(shù)應(yīng)滿(mǎn)足：,如果Ksen不滿(mǎn)足要求，則距離II段應(yīng)改為與相鄰元件的II段保護(hù)相配合。,3、距離保護(hù)III段的整定,距離保護(hù)第III段的整定阻抗，按以下幾個(gè)原則計(jì)算。,（1）III段的整定阻抗,1）按與相鄰線路距離保護(hù)II或III段配合整定,在與相鄰線路距離保護(hù)II段配

5、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(lèi)似。,如果與相鄰線路距離保護(hù)II段配合靈敏系數(shù)不滿(mǎn)足要求，則應(yīng)改為與相鄰線路距離保護(hù)的III段相配合。,2）按與相鄰變壓器的電流、電壓保護(hù)配合整定,III段的整定阻抗為：,式中,電流、電壓保護(hù)的最小保護(hù)范圍對(duì)應(yīng)的阻抗值。,3）按躲過(guò)正常運(yùn)行時(shí)的最小負(fù)荷阻抗整定,當(dāng)線路上的負(fù)荷最大時(shí)，即線路中的電流為最大負(fù)荷電流且母線電壓最低時(shí)，負(fù)荷阻抗最小，其值為：,參照過(guò)電流保護(hù)的整定原則，考慮到電動(dòng)機(jī)自起動(dòng)的情況下，保護(hù)III段必須立即返回的要求，若采用全阻抗特性，則整定值為：,若采用方向特性，由于負(fù)荷阻抗與整定阻抗的阻抗角不同，整定阻抗可由下式

6、給出：,整定阻抗的阻抗角,當(dāng)?shù)贗II段采用偏移特性時(shí)，反向動(dòng)作區(qū)的大小通常用偏移率來(lái)整定，一般情況下，偏移率取為1030。,負(fù)荷阻抗的阻抗角,按上述三個(gè)原則進(jìn)行計(jì)算，取其中的較小者作為距離III段的整定阻抗。,R,jX,遠(yuǎn)后備保護(hù)時(shí) ：,近后備保護(hù)時(shí) ：,（2）靈敏度校驗(yàn),距離保護(hù)的III段，一方面作為本線路I、II段保護(hù)的近后備，另一方面還作為相鄰設(shè)備保護(hù)的遠(yuǎn)后備，靈敏度應(yīng)分別進(jìn)行校驗(yàn)。,按本線路末端短路校驗(yàn),按相鄰設(shè)備末端短路校驗(yàn),相鄰設(shè)備（線路、變壓器等）的阻抗。,相鄰設(shè)備末端發(fā)生金屬性短路時(shí)保護(hù)1可能出現(xiàn)的最大測(cè)量阻抗,（3）動(dòng)作時(shí)限 其動(dòng)作時(shí)限較相鄰與之配合的元件保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限增加一

7、個(gè)時(shí)限階段：,距離保護(hù)III段的動(dòng)作時(shí)間，應(yīng)在與之配合的相鄰元件保護(hù)動(dòng)作時(shí)間的基礎(chǔ)上，加上一個(gè)時(shí)間級(jí)差t，但考慮到距離III段一般不經(jīng)振蕩閉鎖，其動(dòng)作時(shí)間不應(yīng)小于最大的振蕩周期（1.5-2s）。,4. 將整定參數(shù)折算到二次側(cè),為電流互感器變比 為電壓互感器變比 為保護(hù)的一次動(dòng)作阻抗,或,計(jì)算中得到的整定阻抗，也可以按照類(lèi)似的方法換算到二次側(cè)：,5.距離保護(hù)的評(píng)價(jià) 1)主要優(yōu)點(diǎn)： 能滿(mǎn)足多電源復(fù)雜電網(wǎng)對(duì)保護(hù)動(dòng)作選擇性的要求。 阻抗繼電器是同時(shí)反應(yīng)電壓降低與電流增大而動(dòng)作，故距離保護(hù)較電流保護(hù)有較高的靈敏性，且段基本不受運(yùn)行方式的影響，而、段仍受系統(tǒng)運(yùn)行方式變化的影響，但比電流保護(hù)要小些，保護(hù)區(qū)域

8、和靈敏性比較穩(wěn)定。,2)缺點(diǎn)： 不能實(shí)現(xiàn)全線速動(dòng)，對(duì)雙側(cè)電源線路，將有全線3040%以段時(shí)限跳閘，這對(duì)穩(wěn)定有較高要求的超高壓遠(yuǎn)距離輸電系統(tǒng)來(lái)說(shuō)不能接受。 阻抗繼電器本身較復(fù)雜，還增設(shè)各種閉鎖裝置，調(diào)試麻煩，可靠性相對(duì)較低 。,例1：圖示網(wǎng)絡(luò)，各線路均裝有距離保護(hù)。試對(duì)其中保護(hù)1的相間短路保護(hù)、段進(jìn)行整定計(jì)算。已知線路AB的最大負(fù)荷電流 =350A，功率因數(shù)cos =0.9。各線路每公里阻抗 = 電動(dòng)機(jī)自起動(dòng)系數(shù) =1，正常時(shí)母線最低電壓 取等于0.9 （ =110kV）。,1,4,3,2,5,6,9,10,7,8,A,B,C,D,E,M,N,30km,60km,60km,解：各元件阻抗值的計(jì)算

9、 AB線路的正序阻抗: BC線路的正序阻抗 : 變壓器的等值阻抗 : 距離段的整定 動(dòng)作阻抗： 動(dòng)作時(shí)限：, 距離段的整定 動(dòng)作阻抗：按以下兩個(gè)條件選擇，且取其中較小的一個(gè) a.與相鄰線路BC的保護(hù)3（或5）的段配合:,為最小，是在保護(hù)3的段末段發(fā)生短路時(shí)的最小分支系數(shù),1,4,3,2,5,6,9,10,7,8,A,B,C,D,E,M,N,30km,60km,60km,求最小分支系數(shù)應(yīng)IAB取最大，而IBC取最小。即電源M在最大方式，電源N在最小方式。,0.15ZBC,ZAB,0.85ZBC,A,B,?1,?2,ZBC,Xs1.min,XS2.max,ZT,?3,C,該支路電流忽略!,b.按照

10、躲開(kāi)相鄰變壓器低壓側(cè)出口k2短路整定:,取以上兩個(gè)中較小的一個(gè)數(shù) ,故:,這時(shí)并聯(lián)支路電流可以忽略,最小分支系數(shù)應(yīng)IAB取最大，而I3取最小。,動(dòng)作時(shí)限 與相鄰保護(hù)3的段配合 則: 靈敏性校驗(yàn)：,距離段的整定,動(dòng)作阻抗：按躲開(kāi)最小負(fù)荷阻抗整定。,滿(mǎn)足要求,它能同時(shí)滿(mǎn)足與相鄰保護(hù)以及與相鄰變壓器保護(hù)配合的要求。,因?yàn)槔^電器取為相間接線方式的方向阻抗繼電器,取,b.變壓器配合：,（2）靈敏性校驗(yàn)：,a.與線路配合 :,Kb.max取最大值，電源M最小方式，電源N最大方式，線路BC停用。,滿(mǎn)足要求,不滿(mǎn)足要求,相鄰元件末端短路保護(hù)可能感受的最大測(cè)量阻抗,動(dòng)作時(shí)限：,取其中較長(zhǎng)者,變壓器： 215MV

11、A 110/6.6kV 例2：已知：線路的正序阻抗 ，線路阻抗角 ； 線路AB及BC均裝設(shè)三段式距離保護(hù)，各段測(cè)量元件均采用方向阻抗繼電器，而且均采用 接線方式，保護(hù)用電壓互感器變比為110/0.1，電流互感器變比為600/5 ； 線路AB、BC的最大負(fù)荷電流 ，負(fù)荷的功率因數(shù)為 ，負(fù)荷自起動(dòng)系數(shù) ； 保護(hù)2距離段的動(dòng)作時(shí)限 求：保護(hù)1距離、段的動(dòng)作阻抗，靈敏系數(shù)與動(dòng)作時(shí)限及阻抗繼電器的動(dòng)作阻抗。,解： 距離段：,本題 最小的情況是在 ，即電源B的機(jī)組已全停，此時(shí) 。否則 必大于1，有助增。,距離段 ： 與保護(hù)2距離段配合,為保證選擇性，取較小者為距離段的動(dòng)作阻抗 ，則： 校驗(yàn)靈敏系數(shù)：,與變

12、壓器的速動(dòng)保護(hù)配合,一種是把兩臺(tái)變壓器并聯(lián)看成一個(gè)整體，一種看成兩個(gè)并聯(lián)支路，Kb.min=1/2,把兩臺(tái)變壓器并聯(lián)看成一個(gè)整體,距離段： 按躲過(guò)最小負(fù)荷阻抗求正常運(yùn)行時(shí)的動(dòng)作阻抗， 即對(duì)應(yīng)于 時(shí)的動(dòng)作阻抗。,距離段采用方向阻抗繼電器時(shí)對(duì)應(yīng)于 時(shí)的動(dòng)作阻抗,校驗(yàn)靈敏系數(shù) ： 作線路AB的近后備時(shí)：,作相鄰線路BC的遠(yuǎn)后備時(shí)：,4.動(dòng)作時(shí)限：,作變壓器的遠(yuǎn)后備時(shí)考慮其中一臺(tái)停用。,5.繼電器的動(dòng)作阻抗：,第五節(jié) 距離保護(hù)的振蕩閉鎖,3.5.1.振蕩閉鎖的概念,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(chēng)為電力系統(tǒng)的振蕩。,引起電力系統(tǒng)振蕩的原因 ：,一種是因電力系統(tǒng)受到大的擾動(dòng)（如短路、大機(jī)組或

13、重要聯(lián)絡(luò)線的誤切除等）而導(dǎo)致暫態(tài)穩(wěn)定破壞。,一種是因?yàn)槁?lián)絡(luò)線中傳輸?shù)墓β蔬^(guò)大而導(dǎo)致靜穩(wěn)定破壞。,（1）系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)各電源之間同步運(yùn)行，各電源電勢(shì)之間的相差角為常數(shù)；,（3） 電力系統(tǒng)中發(fā)生同步振蕩或異步運(yùn)行時(shí)，各點(diǎn)的電壓、電流和功率的幅值和相位都將發(fā)生周期性的變化。阻抗繼電器的測(cè)量阻抗 也將周期性的變化，當(dāng)測(cè)量阻抗進(jìn)入距離保護(hù)動(dòng)作區(qū)域時(shí)，保護(hù)將發(fā)生誤動(dòng)作。,（2）當(dāng)系統(tǒng)短路切除太慢，或遭受較大沖擊時(shí)，并列運(yùn)行的各電源之間失去同步，系統(tǒng)發(fā)生振蕩。系統(tǒng)發(fā)生振蕩時(shí)，各電源電勢(shì)之間的相差角隨時(shí)間而變化，系統(tǒng)中出現(xiàn)幅值以一定周期變化的電流稱(chēng)為振蕩電流；,因電流保護(hù)、電壓保護(hù)和功率方向保護(hù)等一般都

14、只應(yīng)用在電壓等級(jí)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(jí)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(wèn)題。,聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān),1、系統(tǒng)振蕩的特點(diǎn)：,a. 系統(tǒng)全相運(yùn)行時(shí)發(fā)生系統(tǒng)振蕩，三相總是對(duì)稱(chēng)的。 b. 振蕩時(shí)，最大振蕩電流接近于振蕩中心處短路時(shí)的短路電流。 c. 振蕩的過(guò)程是緩慢的（我國(guó)電網(wǎng)振蕩周期一般為0.8s1.2s左右) 。,3.5.2 電力系統(tǒng)振蕩對(duì)距離保護(hù)測(cè)量元件的影響,Z,M,N,設(shè)以 為參考，使其相位角為零，則 。在振蕩時(shí)，可認(rèn)為N側(cè)系統(tǒng)

15、等值電勢(shì) 圍繞 旋轉(zhuǎn)。因 滯后于 的角度 在0360之間變化， 。,.,I,2、電流、電壓的變化規(guī)律,此電流滯后于電勢(shì)差 的角度為系統(tǒng)總阻抗角,由M側(cè)流向N側(cè)的電流為：,振蕩時(shí)，三相對(duì)稱(chēng)，系統(tǒng)中性點(diǎn)電位仍保持為零，故線路兩側(cè)母線電壓為：,設(shè) 阻抗角相同，則 為一標(biāo)量， 與 具有相同的相位。,換句話說(shuō)， 落在直線 上。,O,是輸電線上的兩個(gè)端點(diǎn)電壓，輸電線上各點(diǎn)電壓向量的端點(diǎn)沿著直線 移動(dòng)，從原點(diǎn)與此直線上任一點(diǎn)連線所做成的向量，即代表輸電線上該點(diǎn)的電壓，從原點(diǎn)作直線 的垂線所得的向量最短，垂足os所代表的輸電線上那一點(diǎn)在振蕩角度 下的電壓最低，該點(diǎn)稱(chēng)為系統(tǒng)在振蕩角度為 時(shí)的電氣中心或振蕩中心

16、。,os,O,隨著 的改變，振蕩中心在線路上的位置也在變。當(dāng)系統(tǒng)阻抗角和線路阻抗角相等且兩側(cè)電勢(shì)幅值相等時(shí)，電氣中心的位置不隨 的改變而移動(dòng)，始終位于系統(tǒng)縱向總阻抗 之中點(diǎn)處。（這就是為什么稱(chēng)其為電氣中心）,現(xiàn)在假定 I.先看振蕩中心電壓,當(dāng) =0時(shí)(或360),線路兩端電勢(shì)相等，沒(méi)有電流流過(guò),在保護(hù)安裝處電流跟振蕩中心電流一樣（同一條線路上） 當(dāng) =0時(shí),由于I=0,所以,當(dāng) =180時(shí),線路兩端電勢(shì)在中點(diǎn)相互抵消，,.再來(lái)看在保護(hù)安裝處電流、電壓的變化規(guī)律,當(dāng) =180時(shí), 而,系統(tǒng)振蕩時(shí)的電流和電壓,(b) 電流有效值變化曲線,(c)電壓有效值變化曲線,UM,Uos,o,3,4,(a)

17、相量圖及變化軌跡,UN,從圖上可以直觀地看出來(lái)，當(dāng) =180時(shí)，在保護(hù)安裝處U最小而I最大，這時(shí)繼電器的測(cè)量阻抗 ，可能進(jìn)入保護(hù)動(dòng)作區(qū),.M點(diǎn)保護(hù)裝置的測(cè)量阻抗 當(dāng)系統(tǒng)振蕩時(shí)，在變電所M的線路上，振蕩電流為：,表示系統(tǒng)總的縱向正序阻抗,M點(diǎn)阻抗繼電器的測(cè)量阻抗為：,M點(diǎn)的母線電壓為：,表示兩側(cè)系統(tǒng)電勢(shì)幅值之比,假定Ke=1，即兩系統(tǒng)電勢(shì)幅值相同，系統(tǒng)和線路的阻抗角也相同，則 隨 變化關(guān)系是：,把 隨 變化的關(guān)系畫(huà)在以保護(hù)安裝地點(diǎn)M為原點(diǎn)的復(fù)阻抗平面上。 當(dāng)全系統(tǒng)所有阻抗角均相同時(shí)（Ke=1， ）,可見(jiàn):當(dāng) =0時(shí), ；當(dāng) =180時(shí)， 即測(cè)量阻抗等于保護(hù)安裝點(diǎn)到振蕩中心的阻抗，當(dāng) 改變時(shí)，不但

18、測(cè)量阻抗的大小在改變，而且阻抗角也在變化，其變化范圍在（ ）至（ ）之間。,當(dāng)m=1/2時(shí)，特性直線通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)， 相當(dāng)于保護(hù)裝置安裝在振蕩中心處； 當(dāng)m1/2時(shí)，直線族與-jx相交，此時(shí) 振蕩中心將位于保護(hù)范圍的反方向。,在系統(tǒng)振蕩時(shí)，為了求出不同安裝地點(diǎn)距離保護(hù)測(cè)量阻抗的變化規(guī)律，令 代替 ，并設(shè) ，m為小于1的變數(shù)，則有 ,其中 表示保護(hù)安裝處X的測(cè)量阻抗。,設(shè)保護(hù)安裝在系統(tǒng)的X處，X到電源M的等值阻抗為ZX,當(dāng)m取不同數(shù)值時(shí)，測(cè)量阻抗變化的軌跡應(yīng)是平行于 直線的一直線族。,.保護(hù)安裝在不同安裝地點(diǎn)阻抗的變化規(guī)律,當(dāng)兩側(cè)系統(tǒng)的電勢(shì) ，即 時(shí)，由 其軌跡應(yīng)是位于直線 某一側(cè)的一個(gè)圓。,在這

19、種情況下，當(dāng) 時(shí)，由于兩側(cè)電勢(shì)不相等而產(chǎn)生一個(gè)環(huán)流。因此，測(cè)量阻抗不等于 ，而是一個(gè)位于圓周上的有限數(shù)值。,R,jX,N,M,o,o,1,2,Zm.M,. （兩側(cè)系統(tǒng)電勢(shì)不等）,當(dāng)Ke1， ，軌跡圓位于直線 下面，實(shí)質(zhì)電流由N側(cè)流向M側(cè),當(dāng)Ke1， ，軌跡圓位于直線 上面，實(shí)質(zhì)電流由M側(cè)流向N側(cè),實(shí)質(zhì)電流由N側(cè)流向M側(cè),實(shí)質(zhì)電流由M側(cè)流向N側(cè),.振蕩對(duì)距離保護(hù)測(cè)量元件的影響,假設(shè)M、N兩處均裝有距離保護(hù)，其測(cè)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MN阻抗的80。,N,M,1,2,3,4,虛線圓為N側(cè)I段的動(dòng)作特性。,實(shí)線圓為M側(cè)I段的動(dòng)作特性。,振蕩中心落在母線M、N之間的

20、線路上時(shí)。當(dāng)變化時(shí)，M、N兩處的測(cè)量阻抗的末端，都將沿直線 移動(dòng)。,當(dāng)在14范圍內(nèi)時(shí)，N側(cè)測(cè)量阻抗落入動(dòng)作范圍之內(nèi)，其測(cè)量元件動(dòng)作；,當(dāng)在23范圍內(nèi)時(shí)，M側(cè)測(cè)量阻抗也落入動(dòng)作范圍之內(nèi)，其測(cè)量元件也動(dòng)作。,即當(dāng)振蕩中心落在本線路上時(shí)，當(dāng)變至=1800 左右時(shí)，線路兩側(cè)保護(hù)I段的測(cè)量元件都可能動(dòng)作。,=1800,當(dāng)振蕩中心落在本線路范圍之外時(shí)，兩側(cè)保護(hù)的測(cè)量阻抗都不會(huì)進(jìn)入其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(cè)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(cè)量元件可能會(huì)動(dòng)作。,N,M,o,O,m=1/2,m1/2,m1/2,距離保護(hù)

21、安裝地點(diǎn)越接近振蕩中心，越容易引起誤動(dòng)。繼電器的動(dòng)作特性在復(fù)阻抗平面上沿 方向所占面積越大，受影響越大。,距離段、段都會(huì)誤動(dòng)，而距離段不會(huì)誤動(dòng)（由于我國(guó)電網(wǎng)的振蕩周期為1s左右，而段保護(hù)需延時(shí)1.5s以上，一般為1.5s2s，可利用延時(shí)躲開(kāi)振蕩的影響）,當(dāng)振蕩發(fā)生時(shí)，首先起動(dòng)的是段，然后是段、段阻抗繼電器。,.歸納：,Zm3,Zm2,Zm1,圖示雙側(cè)電源的系統(tǒng)中，阻抗繼電器裝在M側(cè)，兩側(cè)電源電動(dòng)勢(shì)大小相等，各元件阻抗角相同，相關(guān)參數(shù)標(biāo)在圖中。 試回答：,(1)系統(tǒng)發(fā)生振蕩時(shí)，阻抗繼電器測(cè)量阻抗端點(diǎn)的變化軌跡； (2)如果阻抗繼電器是方向阻抗繼電器，M側(cè)保護(hù)其整定阻抗Zset=3，請(qǐng)問(wèn)，在下述幾

22、種情況下系統(tǒng)發(fā)生振蕩時(shí)阻抗繼電器是否會(huì)誤動(dòng)：,(a)Zs=1，ZR=9； (b)Zs=1，ZR=4； (c)Zs=6，ZR=4。,.電力系統(tǒng)振蕩和短路時(shí)電氣量的差異,（1）電力系統(tǒng)發(fā)生短路的瞬間，短路電流突然增加，母線電壓突然降低，變化速度很快，但在短路發(fā)生后，若不計(jì)其衰減，電流、電壓將基本不再變化，保護(hù)的測(cè)量阻抗，將從負(fù)荷阻抗突變?yōu)槎搪纷杩?，并維持為短路阻抗不再變化。 系統(tǒng)振蕩時(shí)，系統(tǒng)中的電壓電流都不會(huì)有突然的變化，但在整個(gè)振蕩過(guò)程中，電壓電流一直都在作周期性變化，保護(hù)的測(cè)量阻抗也不會(huì)有突然的變化，但會(huì)隨著的變化而不斷的變化。,幅值和變化率,（2）系統(tǒng)發(fā)生各種不對(duì)稱(chēng)短路時(shí)，故障電壓、電流會(huì)有

23、較大的負(fù)序分量，在發(fā)生三相短路的最初瞬間，也會(huì)因暫時(shí)的不對(duì)稱(chēng)而出現(xiàn)負(fù)序分量。系統(tǒng)振蕩時(shí)，三相完全對(duì)稱(chēng)，不會(huì)出現(xiàn)負(fù)序量。,（3）系統(tǒng)短路時(shí)，測(cè)量電壓與測(cè)量電流之間的相位差取決于短路阻抗角，它基本不變。系統(tǒng)振蕩時(shí)，電壓電流之間的相位，隨著的變化而變化。,序分量,相位變化,構(gòu)成振蕩閉鎖回路應(yīng)滿(mǎn)足以下基本要求：,先故障后振蕩，保護(hù)不致無(wú)選擇的動(dòng)作。,在振蕩中故障，保護(hù)應(yīng)能正確動(dòng)作。,系統(tǒng)發(fā)生故障，保護(hù)應(yīng)不被閉鎖而能可靠動(dòng)作。,系統(tǒng)只發(fā)生振蕩，應(yīng)將保護(hù)可靠閉鎖，且振蕩不停，閉鎖不解除。,3.5.3 距離保護(hù)的振蕩閉鎖措施,振蕩閉鎖措施,為滿(mǎn)足上述要求，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)

24、故障時(shí)短時(shí)開(kāi)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(kāi)放，就是在系統(tǒng)沒(méi)有故障時(shí)，距離保護(hù)的I、II段一直處于閉鎖狀態(tài)，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，短時(shí)開(kāi)放距離保護(hù)I、II段。若在開(kāi)放的時(shí)間內(nèi)，I、II段的測(cè)量元件動(dòng)作，則繼續(xù)維持開(kāi)放狀態(tài)，直至保護(hù)動(dòng)作，故障消失。若在開(kāi)放的時(shí)間內(nèi)I、II段測(cè)量元件未動(dòng)，則說(shuō)明故障不在保護(hù)區(qū)內(nèi)，則重新將保護(hù)閉鎖。,即系統(tǒng)沒(méi)有故障時(shí)，起動(dòng)元件不動(dòng)作，I、II段的測(cè)量部分將被閉鎖； 系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，起動(dòng)元件動(dòng)作，迅速將I、II段測(cè)量部分投入工作。 起動(dòng)元件僅需要判斷系統(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(duì)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。,系統(tǒng)是否

25、發(fā)生故障的判斷，是由距離保護(hù)的起動(dòng)元件完成。,距離保護(hù)中應(yīng)用的起動(dòng)元件,負(fù)序分量或零序分量起動(dòng),電流突變量起動(dòng),（1）利用負(fù)序分量起動(dòng),開(kāi)放保護(hù),整組復(fù) 歸,S R,SW,DW,TDW,利用負(fù)序分量實(shí)現(xiàn)振蕩閉鎖,系統(tǒng)正常運(yùn)行或因靜穩(wěn)定破壞而引發(fā)振蕩時(shí)，負(fù)序元件不動(dòng)作，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)不會(huì)被開(kāi)放，所以不可能發(fā)生誤動(dòng)。,當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生短路時(shí)，它立即起動(dòng)，動(dòng)作信號(hào)經(jīng)雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器SW記憶下來(lái)，直至整組復(fù)歸，SW輸出的信號(hào)，又送至一單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器DW，固定輸出時(shí)間寬度為T(mén)DW的短脈沖，在TDW時(shí)間內(nèi)允許保護(hù)動(dòng)作。,雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器,單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器,“0”,保護(hù)區(qū)外發(fā)生故障時(shí)，負(fù)序元件

26、也將動(dòng)作，并且振蕩閉鎖部分也會(huì)開(kāi)放TDW時(shí)間。如果區(qū)外故障沒(méi)有引起系統(tǒng)振蕩，則距離保護(hù)的測(cè)量元件不會(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，測(cè)量元件不會(huì)動(dòng)作，所以在振蕩閉鎖開(kāi)放的時(shí)間段內(nèi)，保護(hù)不會(huì)誤動(dòng)，TDW時(shí)間后，測(cè)量元件可能會(huì)因變大而動(dòng)作，但這時(shí)開(kāi)放時(shí)間已過(guò)，保護(hù)也不會(huì)誤動(dòng)作。,當(dāng)故障發(fā)生在保護(hù)區(qū)內(nèi)時(shí)，距離保護(hù)的I段或II段測(cè)量元件立即動(dòng)作，I段動(dòng)作后立即跳閘；II段動(dòng)作后實(shí)現(xiàn)自保持，直至故障被切除。所以區(qū)內(nèi)故障情況下，保護(hù)能夠可靠動(dòng)作。,TDW稱(chēng)為振蕩閉鎖的開(kāi)放時(shí)間，或稱(chēng)允許動(dòng)作時(shí)間。 其選擇要兼顧兩個(gè)原則： 一是要保證在正向

27、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(cè)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(cè)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(zhǎng)，一般不應(yīng)大于0.3s。 通常情況下取TDW=0.1-0.3s。,整組復(fù)歸電路在判斷出故障或振蕩消失，再經(jīng)過(guò)一個(gè)延時(shí)后動(dòng)作，將SW復(fù)原，它與負(fù)序元件、SW配合，保證在整個(gè)一次故障過(guò)程中，保護(hù)只開(kāi)放一次。,a.零序分量 在三相電壓中，零序電壓大小相同，相位相同，因此，在線電壓中沒(méi)有零序電壓分量。 在輸入端采用線電壓，就可以消除零序電壓的影響，因此在輸出端不可能有零序分量出現(xiàn)

28、。,用以從三相不對(duì)稱(chēng)電壓中取出其負(fù)序分量的回路稱(chēng)為負(fù)序電壓過(guò)濾器。,b.正序分量 、 、 是沿順時(shí)針?lè)较蛞来温浜?120 在 回路中,電流超前電壓30， 在 回路中,電流超前電壓60。,負(fù)序電壓過(guò)濾器,則當(dāng)輸入端有正序電壓加入時(shí)： 故在m、n端正序電壓也沒(méi)有輸出。,在 回路中,電流超前電壓30，,在 回路中,電流超前電壓60。,c.負(fù)序分量 當(dāng)輸入端有負(fù)序電壓加入時(shí)，在mn端空載輸出電壓 ：,因此，負(fù)序電壓過(guò)濾器的空載輸出電壓與輸入端的負(fù)序相電壓成正比，且超前 30。 當(dāng)電路中有負(fù)序分量出現(xiàn)，一定是系統(tǒng)發(fā)生故障，保護(hù)應(yīng)動(dòng)作。,在微機(jī)保護(hù)中對(duì)稱(chēng)分量的計(jì)算根據(jù)輸入量的性質(zhì)有兩類(lèi)算法，即復(fù)相量濾序算

29、法和采樣值濾序算法。,假定已通過(guò)前面的算法求得了各相電壓基頻復(fù)相量的實(shí)部和虛部，譬如，采用富氏算法算得a、b、c三相電壓的實(shí)部和虛部，用復(fù)相量記法分別表示為：,1、復(fù)相量濾序算法,這時(shí)，只需將式（2）代入式（1），便可直接算出各序分量復(fù)相量的實(shí)部和虛部。這里假定零序分量、正序分量及負(fù)序分量電壓的復(fù)相量分別記為：,例如：對(duì)于負(fù)序分量，由式（1）、式（2）和式（3）得：,將上式展開(kāi)后合并，即可得：,零序分量和正序分量可仿此計(jì)算。,(4),假定已通過(guò)前面的數(shù)字濾波器求得了各相電壓基頻分量采樣值序列，譬如，采用級(jí)聯(lián)濾波器算得a、b、c三相基頻電壓的采樣值分別為 、 、 。,零序分量的計(jì)算比較簡(jiǎn)單，可采

30、用同時(shí)刻的采樣值直接相加，即:,2、采樣值濾序算法,下面討論負(fù)序分量的計(jì)算（正序分量只需顛倒相序，即交換任意兩相的位置即可）。參考式（1），將相量濾序原理應(yīng)用于離散化采樣值，有：,(5),式（5）的數(shù)據(jù)窗的寬度為 （相當(dāng)于2/3個(gè)基頻周期），計(jì)算時(shí)間較長(zhǎng)。,依此來(lái)處理式（5）中的c相電壓，即取,為了縮小數(shù)據(jù)窗的寬度，注意到對(duì)于純正弦量，有：,式（6）的數(shù)據(jù)窗寬度為 （相當(dāng)于1/3個(gè)基頻周期），計(jì)算時(shí)間明顯縮短。,（2）反應(yīng)測(cè)量阻抗變化速度的振蕩閉鎖回路,振蕩時(shí)，Z1、Z2依次動(dòng)作 內(nèi)部故障時(shí)，Z1、Z2同時(shí)動(dòng)作,a.阻抗元件Z1、Z2同時(shí)啟動(dòng)，則為系統(tǒng)發(fā)生短路開(kāi)放保護(hù)。 b. Z1先啟動(dòng)，經(jīng)t

31、延時(shí)后，Z2才啟動(dòng)，就可認(rèn)為是振蕩引起的，閉鎖保護(hù)。,Z2,Zk,Zm,Z1,ZL,O,O,高靈敏度阻抗元件,低靈敏度阻抗元件 （整定值小）,“大圓套小圓”振蕩閉鎖,正常運(yùn)行時(shí)Z1、Z2均不動(dòng)作,振蕩時(shí)Z1、Z2依次動(dòng)作,內(nèi)部故障時(shí)Z1、Z2同時(shí)動(dòng)作,系統(tǒng)發(fā)生振蕩時(shí)： 測(cè)量阻抗緩慢變化，首先進(jìn)入動(dòng)作特性Z1，測(cè)量元件Z1先動(dòng)作，Y1動(dòng)作輸出為“1”，使T開(kāi)始計(jì)時(shí)，這時(shí)T輸出仍然為“0”，若T的延時(shí)時(shí)間t小于系統(tǒng)振蕩情況下測(cè)量阻抗從進(jìn)入Z1到進(jìn)入Z2的時(shí)間，則T一定在Z2動(dòng)作之前先動(dòng)作輸出為“1”，從而將與門(mén)Y2閉鎖，從而使保護(hù)不能開(kāi)放。,正常時(shí)： 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)

32、作， Z2不動(dòng)作，與門(mén)Y2輸出為“0”，所以保護(hù)不可能開(kāi)放 。,大圓,小圓,注意：Z1、Z2是振蕩閉鎖測(cè)量元件與保護(hù)測(cè)量動(dòng)作元件不同 其動(dòng)作阻抗整定值均大于距離段整定阻抗。,當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生短路故障時(shí)： 測(cè)量阻抗從負(fù)荷阻抗ZL突變至短路阻抗Zk，這時(shí)Z1、Z2兩個(gè)測(cè)量元件將同時(shí)動(dòng)作，Z2動(dòng)作后T動(dòng)作前，這時(shí)T仍然輸出為“0”，通過(guò)Y2開(kāi)放保護(hù)，并將Y1閉鎖，使T返回，這樣，Y2將維持開(kāi)放狀態(tài)，直到Z2返回。,這相當(dāng)于在Z1動(dòng)作后將先開(kāi)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(kāi)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(kāi)放。,2）利用動(dòng)作的延時(shí)實(shí)現(xiàn)振蕩閉鎖,電力系統(tǒng)振蕩時(shí)，距

33、離保護(hù)的測(cè)量阻抗是隨角的變化而不斷變化的，分析表明，對(duì)于按躲過(guò)最大負(fù)荷整定的III段阻抗元件來(lái)說(shuō)，測(cè)量阻抗落入其動(dòng)作區(qū)的時(shí)間一般不會(huì)超過(guò)11.5s，即系統(tǒng)振蕩時(shí)III段阻抗元件動(dòng)作持續(xù)的時(shí)間不會(huì)所以超過(guò)11.5s。這樣，只要令其動(dòng)作的時(shí)間不小于11.5s，系統(tǒng)振蕩時(shí)它就不會(huì)誤動(dòng)作。系統(tǒng)故障時(shí)，若I、II段保護(hù)拒動(dòng)，測(cè)量阻抗會(huì)一直落在III段動(dòng)作區(qū)內(nèi)，經(jīng)過(guò)預(yù)定的延時(shí)后，III段動(dòng)作跳閘。 目前的距離保護(hù)中，一般都是利用上述的短時(shí)開(kāi)放原理在振蕩過(guò)程中閉鎖I、II段保護(hù)，但I(xiàn)II段保護(hù)一直處于開(kāi)放狀態(tài)，它依靠動(dòng)作延時(shí)來(lái)免受振蕩的影響。,3.5.1 振蕩過(guò)程中再故障時(shí)的保護(hù)再開(kāi)放,振蕩閉鎖措施能夠在系

34、統(tǒng)出現(xiàn)振蕩的情況下，可靠地將保護(hù)I、II段閉鎖，使其不會(huì)發(fā)生誤動(dòng)。 但是如果系統(tǒng)在振蕩過(guò)程中又發(fā)生了內(nèi)部故障，保護(hù)的I、II段也將不能動(dòng)作，故障將無(wú)法被快速切除。為克服此缺點(diǎn)，振蕩閉鎖元件中還可以增設(shè)振蕩過(guò)程中再故障的判別邏輯，判出振蕩過(guò)程中又發(fā)生內(nèi)部短路時(shí)，將保護(hù)再次開(kāi)放。,（1）振蕩過(guò)程中再發(fā)生不對(duì)稱(chēng)故障的判斷,當(dāng)振蕩過(guò)程中又發(fā)生不對(duì)稱(chēng)短路時(shí)，可用下列判據(jù)作為重新開(kāi)放保護(hù)的條件。,即：,式中 、 、 分別為負(fù)序、零序和正序電流的幅值； m比例系數(shù)，一般取0.50.7。,在系統(tǒng)全相振蕩時(shí)，三相電流仍然對(duì)稱(chēng)，正序電流很大，負(fù)序和零序電流都為0，雖然I2和I0濾過(guò)器會(huì)有一定的不平衡輸出，但量值較

35、小，上式得不到滿(mǎn)足，保護(hù)不會(huì)開(kāi)放。,（2）振蕩過(guò)程中再發(fā)生對(duì)稱(chēng)性故障的判斷,對(duì)稱(chēng)故障判別元件的動(dòng)作判據(jù)為 :,式中 為電流落后電壓的相角。p.u.標(biāo)么值,為電壓相量 在電流相量 方向上的投影，是一個(gè)標(biāo)量。,分析表明，在系統(tǒng)發(fā)生三相短路時(shí)，如果忽略系統(tǒng)阻抗和線路阻抗中的電阻分量，則 近似等于故障點(diǎn)處的電弧電壓Uarc，其值一般不超過(guò)額定電壓的6，且與故障距離無(wú)關(guān)、基本不隨時(shí)間的變化而變化。,在系統(tǒng)振蕩時(shí)， 近似為振蕩中心的電壓，當(dāng)在1800附近時(shí)，該電壓值很小，可能會(huì)滿(mǎn)足上式，但當(dāng)為其它角度時(shí)，該電壓值就比較高，不會(huì)滿(mǎn)足上式。即系統(tǒng)三相故障時(shí)，上式會(huì)一直被滿(mǎn)足，而在系統(tǒng)振蕩時(shí)，上式僅在較短的時(shí)間

36、內(nèi)滿(mǎn)足，其余時(shí)間都不滿(mǎn)足。這樣，用上式再配合一個(gè)延時(shí)時(shí)間就能夠區(qū)分出三相故障和振蕩。,3.6 故障類(lèi)型判別和故障選相,在啟動(dòng)元件動(dòng)作后，需要根據(jù)故障特征，判別出故障類(lèi)型和相別，找出故障環(huán)路，從而計(jì)算測(cè)量阻抗，確定故障位置。,數(shù)字保護(hù)常用選相啟動(dòng)元件,相電流差突變量,相電流突變量,相電流突變量差,這些量既可以利用瞬時(shí)采樣值通過(guò)保護(hù)算法計(jì)算得到有效值后獲得，也可以直接利用瞬時(shí)采樣值直接計(jì)算獲得。,起動(dòng)元件程序可采用多種方式來(lái)完成，目前系統(tǒng)中通常采用的方式是相電流突變量起動(dòng)方式。具體做法是求出每個(gè)采樣點(diǎn)的相電流瞬時(shí)值與前一個(gè)工頻周期相同相位的瞬時(shí)采樣值之差值，即取突變量值，如大于整定值保護(hù)就起動(dòng)。突

37、變量起動(dòng)方式可表示為： ，式中N為每周采樣點(diǎn)數(shù)。 相電流突變量起動(dòng)方式的程序較為簡(jiǎn)單，抗干擾能力較差，起動(dòng)較為頻繁容易造成誤起動(dòng)。,t,k,k-N,Ik,Ik-N,相電流突變量,這樣的起動(dòng)方式可以克服系統(tǒng)頻率偏離額定值時(shí)造成的不平衡電流（采樣點(diǎn)位置不對(duì)應(yīng)）。,在實(shí)際應(yīng)用中采取相電流突變量差的起動(dòng)方式，即兩兩相鄰周期的突變量之差，A相的突變量差值為：,相電流突變量差,當(dāng)任一相的相電流差突變量大于整定值四次，保護(hù)裝置即起動(dòng)。,為了進(jìn)一步提高起動(dòng)的抗干擾能力，在程序中是采用相電流差突變量起動(dòng)方式，可表示為：,相電流差突變量,相電流差突變量,其中：,是相電流差突變量,是相電流突變量,是故障后相電流,是

38、故障前相電流,在選相程序中，可以先進(jìn)行接地/相間故障判別。,故障相判別程序流程圖(先進(jìn)行接地/相間故障判別),Y,N,Y,N,N,Y,KA(1),KB(1),KC(1),計(jì)算ZA,計(jì)算ZB,計(jì)算ZC,KAB(1,1),KBC(1,1),KCA(1,1),計(jì)算ZAB,計(jì)算ZBC,計(jì)算ZCA,KAB(2),KBC(2),KCA(2),計(jì)算ZAB,計(jì)算ZBC,計(jì)算ZCA,計(jì)算ZAB,1.接地故障 當(dāng)滿(mǎn)足 時(shí)判為接地故障。 2.單相接地故障相別判別,最小,最小,最小,為了與上述分析進(jìn)一步吻合，取一個(gè)放大倍數(shù)m（4m8)，考慮留有一定的裕度，則有：,由上分析，當(dāng) 時(shí)，有 則當(dāng)滿(mǎn)足接地故障條件時(shí)，可按下式

39、判別：,判別公式為：,4.三相短路判別 當(dāng)滿(mǎn)足 即可判為三相短路。,3.兩相接地故障相別判別,當(dāng)單相接地條件不滿(mǎn)足時(shí)，則判定為兩相接地故障，只要求出三個(gè)相電流差突變量的最大值，與之對(duì)應(yīng)的兩相就是故障相。,若接地故障條件不滿(mǎn)足，則判定為非接地故障。,5.兩相短路判別（即不是接地，也不是三相短路）,3.7 距離保護(hù)特殊問(wèn)題的分析,前面的分析中，大多是以金屬性短路為例進(jìn)行的，但實(shí)際情況下，電力系統(tǒng)的短路一般都不是金屬性的，而是在短路點(diǎn)存在過(guò)渡電阻。過(guò)渡電阻的存在，將使距離保護(hù)的測(cè)量阻抗、補(bǔ)償電壓等發(fā)生變化，有可能造成距離保護(hù)的不正確工作。,3.7.1 短路點(diǎn)過(guò)渡電阻對(duì)測(cè)量元件的影響,1.短路點(diǎn)過(guò)渡電

40、阻的性質(zhì),(3)在相間短路時(shí)，過(guò)渡電阻主要由電弧電阻構(gòu)成，在導(dǎo)線對(duì)鐵塔放電的接地短路時(shí)鐵塔及其接地電阻構(gòu)成主要成分。,(2)包括：電弧、中間物質(zhì)的電阻、導(dǎo)線與地間的接觸電阻、金屬桿塔的接地電阻等。,(1)過(guò)渡電阻 Rg是指當(dāng)相間短路或接地短路時(shí)，短路電流從一相流到另一相或從相導(dǎo)線流入地的途徑中所通過(guò)的物質(zhì)的電阻。,（4）電弧電阻,電弧電流有效值 （A）,電弧長(zhǎng)度 （m）,過(guò)渡電阻的存在使阻抗繼電器的測(cè)量阻抗 增大，保護(hù)范圍縮小，使保護(hù)的靈敏性降低。,由于過(guò)渡電阻的影響，使得段的保護(hù)范圍縮小。 保護(hù)裝置距短路點(diǎn)越近時(shí)，受過(guò)渡電阻的影響越大，同時(shí)保護(hù)裝置的整定值越小，則相對(duì)受過(guò)渡電阻的影響越大。

41、I段最嚴(yán)重，II段次之，III段最小。,即:Rg的存在總是使繼電器的測(cè)量阻抗增大，使保護(hù)范圍縮短,2.單電源線路Rg的影響,Zm.A,Rg,Z,C,A,（a）,B,B,jX,R,R,jX,A,單側(cè)電源線路過(guò)渡電阻的影響,C,(b),（a）系統(tǒng)示意圖,(b) 對(duì)不同安裝地點(diǎn)的距離保護(hù)的影響,當(dāng)線路B-C的始端經(jīng)過(guò)渡電阻Rg短路時(shí)，B處保護(hù)的測(cè)量阻抗為Zm.B=Rg，而A處保護(hù)的測(cè)量阻抗為Zm.A= ZAB+ Rg ，當(dāng)Rg的數(shù)值較大時(shí)，就可能出現(xiàn)B處超出其I段范圍而B(niǎo)處和A處仍位于其II段范圍內(nèi)的情況。此時(shí)A處的II段動(dòng)作切除故障，從而失去了選擇性，同時(shí)也降低了動(dòng)作的速度。,保護(hù)裝置距短路點(diǎn)越近

42、時(shí)，受過(guò)渡電阻影響越大；同時(shí)，保護(hù)裝置的整定阻抗越?。ㄏ喈?dāng)于被保護(hù)線路越短），受過(guò)渡電阻的影響越大。,3.雙側(cè)電源線路Rg的影響,A,B,C,2,1,分別為兩側(cè)電源供給的短路電流， 流經(jīng) 的電流,A和B母線電壓：,表示 超前于 的角度，當(dāng) 為正時(shí)，測(cè)量阻抗的電抗部分增大，使 的阻抗角增大，過(guò)渡電阻呈感性，可能拒動(dòng)；而當(dāng) 為負(fù)時(shí)，電抗部分減小，過(guò)渡電阻呈容性，使 的阻抗角變小，引起保護(hù)的誤動(dòng)。所以雙側(cè)電源系統(tǒng)中，由于過(guò)渡電阻的影響，可能導(dǎo)致保護(hù)的無(wú)選擇性動(dòng)作。,A,Zk,則：,4.不同特性的阻抗繼電器，受過(guò)渡電阻的影響程度不同 方向阻抗繼電器受過(guò)渡電阻的影響嚴(yán)重，偏移阻抗繼電器次之，全阻抗繼電器

43、相對(duì)最小。,+R,+jx,5.減少過(guò)渡電阻影響的措施,在過(guò)渡電阻的大小和兩側(cè)電流相位關(guān)系一定的情況下，它對(duì)阻抗繼電器的影響，與短路點(diǎn)所處的位置、繼電器所選用的特性等有密切的關(guān)系。對(duì)于圓特性的方向阻抗繼電器來(lái)說(shuō)，在被保護(hù)區(qū)的始端和末端短路時(shí)，過(guò)渡電阻的影響比較大，而在保護(hù)區(qū)的中部短路時(shí)，過(guò)渡電阻的影響則較小。在整定值相同的情況下，動(dòng)作特性在R軸方向所占的面積越小，受過(guò)渡電阻Rg的影響就越大。此外，由于接地故障時(shí)過(guò)渡電阻遠(yuǎn)大于相間故障的過(guò)渡電阻，所以過(guò)渡電阻對(duì)接地距離元件的影響要大于對(duì)相間距離元件的影響。,采用能容許較大的過(guò)渡電阻而不至于拒動(dòng)的測(cè)量元件，是克服過(guò)渡電阻影響的主要措施。,1）在整定值

44、相同的情況下，具有正序電壓極化或記憶電壓極化的測(cè)量元件動(dòng)作特性在R軸方向所占的面積比方向阻抗元件大，所以它們耐受過(guò)渡電阻的能力要比方向阻抗元件強(qiáng)。,2）使動(dòng)作特性向R方向偏轉(zhuǎn)一個(gè)角度，則特性在R軸方向所占的面積更大，耐受過(guò)渡電阻的能力將更強(qiáng)，但特性圓偏轉(zhuǎn)后，圓的直徑變大，造成保護(hù)區(qū)加長(zhǎng)，又容易在區(qū)外故障時(shí)引起穩(wěn)態(tài)超越，造成保護(hù)誤動(dòng)。為防止此情況的發(fā)生，可將偏轉(zhuǎn)后的特性與一個(gè)下傾的電抗特性復(fù)合，這樣，既可以保證有很強(qiáng)的耐受過(guò)渡電阻能力，又能夠避免穩(wěn)態(tài)超越。,3）四邊形特性測(cè)量元件的四個(gè)邊可以分別整定，可使其在R軸方向所占的面積足夠大，并在保護(hù)區(qū)的始端和末端都有比較大的動(dòng)作區(qū)，所以它具有比較好的耐

45、受過(guò)渡電阻的能力。,3.7.2 短路電壓電流中的非工頻分量對(duì)測(cè)量元件的影響,在電力系統(tǒng)發(fā)生短路后的暫態(tài)過(guò)程中，故障電壓、電流中除了含有工頻的正弦量以外，還含有周期性的諧波分量和非周期的暫態(tài)分量。電流的暫態(tài)分量中又包括衰減的直流分量、衰減的諧波量和高頻行波量等，電壓的暫態(tài)量中主要為衰減的諧波量和高頻行波量。這些諧波量、暫態(tài)量都是非工頻的分量，它們的存在將使故障后電壓、電流的波形發(fā)生嚴(yán)重畸變，對(duì)反應(yīng)工頻電壓電流的距離保護(hù)的正確工作產(chǎn)生不利的影響。,電壓互感器和電流互感器在短路后暫態(tài)過(guò)程中會(huì)有較大的誤差，這將會(huì)使電壓、電流的波形進(jìn)一步畸變，對(duì)距離保護(hù)的工作產(chǎn)生不利的影響。,1） 衰減直流分量對(duì)距離保

46、護(hù)的影響,在模擬式距離保護(hù)中，測(cè)量電流一般是通過(guò)模擬電抗變換器引入到裝置中的，模擬電抗器輸出的電壓近似為輸入電流的導(dǎo)數(shù)，所以它對(duì)直流分量有很好的阻斷作用，但對(duì)于衰減的直流分量，它也能夠部分地傳變至輸出端。即在輸入電流中含有較大衰減直流分量時(shí)，電抗變換器的輸出電壓中會(huì)有一定的直流分量。,直流分量的存在，對(duì)絕對(duì)值比較和相位比較的測(cè)量元件都會(huì)有影響，但對(duì)相位比較原理的影響較大。直流分量使比較電壓的波形偏向時(shí)間軸的一側(cè)，半波波形變寬，另外半波波形變窄，比相回路無(wú)法正確反應(yīng)兩比較量之間的相位關(guān)系，有可能導(dǎo)致出現(xiàn)錯(cuò)誤的比相結(jié)果，造成距離保護(hù)的不正確工作。,在數(shù)字式距離保護(hù)中，測(cè)量電流既可以通過(guò)模擬電抗變換

47、器引入，也可以通過(guò)小型電流變換器引入，通過(guò)電流變換器引入時(shí)，直流分量全部能夠傳變至輸出端，輸出電壓中將會(huì)有較大的衰減直流信號(hào)。衰減直流分量對(duì)數(shù)字式距離保護(hù)的影響，與保護(hù)所選用的測(cè)量原理、濾波措施、計(jì)算方法等有密切的關(guān)系。,消除衰減直流分量影響的措施主要有:,采用不受其影響的算法。 如：解微分方程算法等基于瞬時(shí)值模型的算法； 根據(jù)故障條件，設(shè)法擬合出衰減直流分量，并從測(cè)量電流中將其減掉，使參與計(jì)算或比較的電流中不再包括直流分量； 采用帶通濾波、差分濾波等濾波措施； 近處故障時(shí)，測(cè)量阻抗遠(yuǎn)離動(dòng)作邊界，即使有較大的測(cè)量誤差一般也不會(huì)使其偏出動(dòng)作區(qū)，應(yīng)用比較簡(jiǎn)單、粗略但數(shù)據(jù)窗較短、速度較快的算法，保證

48、近處故障快速動(dòng)作，而當(dāng)故障發(fā)生在整定點(diǎn)附近時(shí)，采用比較精確但通常耗時(shí)較長(zhǎng)的算法，保證動(dòng)作的范圍不受或少受衰減直流分量的影響,采用最小二乘算法,2）諧波及高頻分量對(duì)距離保護(hù)的影響,對(duì)模擬式保護(hù)來(lái)說(shuō)，諧波及高頻分量的存在將會(huì)影響波形過(guò)零點(diǎn)的位置和波形的幅度，所以對(duì)相位比較和幅值比較的測(cè)量元件的正確工作都有一定的影響。,當(dāng)測(cè)量電流有電抗變換器引入時(shí)，電流中的諧波和高頻分量將被放大，可能會(huì)有較大的影響。,對(duì)數(shù)字式保護(hù)來(lái)說(shuō)，為了滿(mǎn)足采樣定理，輸入信號(hào)必須經(jīng)過(guò)模擬低通濾波后才送入數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，這樣在采集到的數(shù)字信號(hào)中，高頻分量已基本不存在，諧波信號(hào)的幅度也會(huì)有所減少。諧波信號(hào)對(duì)數(shù)字式保護(hù)的影響，也與保護(hù)所

49、選用的測(cè)量原理、濾波措施、計(jì)算方法等有密切的關(guān)系。,付氏算法本身能夠?yàn)V除各種整數(shù)次諧波，基本不受整次諧波分量的影響；半波積分算法對(duì)諧波也有一定的濾波作用，所以受諧波影響較??；導(dǎo)數(shù)算法、兩點(diǎn)積算法和解微分方程算法等受諧波影響較大。,數(shù)字濾波通?？梢苑奖愕貫V除整數(shù)次諧波，對(duì)非整數(shù)次諧波也有一定的衰減作用，是消除諧波影響的主要措施。,除了系統(tǒng)振蕩、過(guò)渡電阻等影響因素外，還有幾種影響距離保護(hù)的正常工作的因素：,（1）電壓回路斷線 （2）串聯(lián)電容補(bǔ)償 （3）短路電流中的暫態(tài)分量 （4）電流互感器的過(guò)渡過(guò)程 （5）電容式電壓互感器的過(guò)渡過(guò)程 （6）輸電線路的非全相運(yùn)行,第八節(jié) 工頻故障分量距離保護(hù),與反應(yīng)

50、故障后工頻電壓、電流的距離保護(hù)不同，工頻故障分量距離保護(hù)是通過(guò)反應(yīng)故障前后電壓電流量的工頻變化量而工作的。,3.8.1 工頻故障分量 的概念,(a)故障系統(tǒng),當(dāng)系統(tǒng)在k點(diǎn)發(fā)生金屬性短路時(shí)，故障點(diǎn)的電壓降為0，這時(shí)故障系統(tǒng)可以用一等值電路來(lái)代替。,等值電路中兩附加電壓源的電壓大小相等、符號(hào)相反。假定電力系統(tǒng)為線性系統(tǒng)，則根據(jù)疊加原理，可以將其分解成故障前負(fù)荷狀態(tài)和短路附加狀態(tài)兩個(gè)子系統(tǒng)。,故障前負(fù)荷狀態(tài)對(duì)應(yīng)于故障前的正常系統(tǒng)，各點(diǎn)處的電壓電流均與故障前的穩(wěn)態(tài)負(fù)荷情況一致。,短路附加狀態(tài)中各點(diǎn)的電壓電流是由故障引起的電壓電流的變化量，其中的工頻成分，就是工頻變化量。,k,系統(tǒng)故障時(shí)，保護(hù)安裝處電流

51、、電壓的變化量可以分別表示為：,取工頻變化量距離元件的工作電壓為補(bǔ)償電壓的變化量，即：,式中 Zset為保護(hù)的整定阻抗，一般取為線路正序阻抗 的8085。,Uop穩(wěn)態(tài)時(shí)就是保護(hù)范圍末端z點(diǎn)的電壓。,k1,z,Z set,0,在保護(hù)區(qū)內(nèi)k1點(diǎn)短路時(shí)， 在0與 連線的延長(zhǎng)線上，這時(shí)有:,k2,z,Z set,0,在正向區(qū)外k2點(diǎn)短路時(shí)， 在0與 的連線上，這時(shí)有:,k3,z,Z set,0,在反向區(qū)外k3點(diǎn)短路時(shí)， 在0與 的連線上，這時(shí)有:,可見(jiàn)，比較工作電壓與故障附加網(wǎng)絡(luò)電源電壓的大小，就能夠區(qū)分出區(qū)內(nèi)外的故障。 、 和 的幅值分別等于k1、k2和k3點(diǎn)故障前電壓的幅值，假設(shè)短路前系統(tǒng)為空載，

52、則它們的幅值都相等，且等于電源電動(dòng)勢(shì)的幅值 。若設(shè)動(dòng)作門(mén)檻為 ，則工頻變化量距離元件的動(dòng)作判據(jù)可以表示為 :,滿(mǎn)足該式判定為區(qū)內(nèi)故障，保護(hù)動(dòng)作； 不滿(mǎn)足該式，判定為區(qū)外故障，保護(hù)不動(dòng)作。,3.8.3 工頻變化量距離保護(hù)的動(dòng)作特性,1. 正向故障時(shí),式中：,為正向故障時(shí)測(cè)量元件的測(cè)量阻抗；,為工頻故障分量電流助增系數(shù)。,將其代入動(dòng)作判據(jù)表達(dá)式,可以得到 ：,其中，系統(tǒng)阻抗Zs和整定阻抗Zset都為常數(shù)，測(cè)量阻抗Zm隨著短路距離和過(guò)渡電阻Rg的變化而變化，上式取等號(hào)，可以得到臨界動(dòng)作情況下的軌跡，即動(dòng)作的特性為：,-Zs,Zk,Zset,Zs+Zm,Zm,CRg,o,在阻抗復(fù)平面上，該特性是以-Z

53、s為圓心，以 為半徑的圓。,當(dāng)測(cè)量阻抗Zm落在圓內(nèi)時(shí)，滿(mǎn)足動(dòng)作判據(jù)表達(dá)式，測(cè)量元件動(dòng)作，所以圓內(nèi)為動(dòng)作區(qū)。圓外為不動(dòng)作區(qū)。,可見(jiàn)，在正向故障時(shí)，特性圓的直徑很大，有很強(qiáng)的允許過(guò)渡電阻能力。,盡管過(guò)渡電阻數(shù)值上仍受助增電流的影響，但由于 一般與 同相位，過(guò)渡電阻地影響始終呈電阻性，與R軸平行，不存在由于對(duì)側(cè)電流助增引起的穩(wěn)態(tài)超越問(wèn)題。,1. 反向故障時(shí),將其代入動(dòng)作判據(jù)表達(dá)式可以得到 ：,式中：,為反向故障時(shí)測(cè)量元件的測(cè)量阻抗；,為工頻故障分量電流助增系數(shù)。,類(lèi)似于對(duì)正向故障情況的分析，可以得到在反向故障情況下的動(dòng)作特性,R,jX,Zset,-Zm,-CRg,o,-Zk,在阻抗復(fù)平面上，繼電器的

54、動(dòng)作區(qū)域是以 的末端為圓心，以 為半徑的圓。由于動(dòng)作的區(qū)域在第一象限，而測(cè)量阻抗Zm位于第三象限，所以繼電器不可能動(dòng)作，具有明確的方向性。,3.8.4 工頻變化量距離保護(hù)的特點(diǎn),1.阻抗繼電器以電力系統(tǒng)故障引起的故障分量電壓、電流為測(cè)量信號(hào)，不反應(yīng)故障前的負(fù)荷量和系統(tǒng)振蕩，動(dòng)作性能基本上不受非故障狀態(tài)的影響，無(wú)需加振蕩閉鎖。 2.阻抗繼電器僅反應(yīng)故障分量中的工頻穩(wěn)態(tài)量，不反應(yīng)其中的暫態(tài)分量，動(dòng)作性能較為穩(wěn)定。 3.阻抗繼電器的動(dòng)作判據(jù)簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)方便，動(dòng)作速度快。 4.阻抗繼電器具有明確的方向性，因而既可以作為距離元件，也可以作為方向元件使用。 5.阻抗繼電器本身具有較好的選相能力。,填空題,3

55、-1 距離保護(hù)是反應(yīng)_的距離，并根據(jù)距離的遠(yuǎn)近確定_的一種保護(hù)。,3-3 方向阻抗繼電器幅值比較式電氣動(dòng)作方程為 則其相位比較式電氣動(dòng)作方程為_(kāi)。偏移阻抗繼電器相位比較式電氣動(dòng)作方程為 ，則其幅值比較式電氣動(dòng)作方程為_(kāi)。,3-4實(shí)用的方向阻抗繼電器的插入電壓(又稱(chēng)極化電壓)來(lái)自?xún)蓚€(gè)方面：_。 3-5若方向阻抗元件的整定阻抗為 ，則方向阻抗繼電器比幅式動(dòng)作方程為_(kāi)，其比相式動(dòng)作方程為_(kāi)。 3-6 偏移阻抗繼電器比幅式動(dòng)作方程為_(kāi)，其比相式動(dòng)作方程為_(kāi)，當(dāng)Zset2= Zset1時(shí)，其特性變?yōu)開(kāi)特性，當(dāng)Zset2=0時(shí)，其特性為_(kāi)特性。 3-7 圓特性阻抗繼電器， 為整定阻抗， 為測(cè)量阻抗，比幅式阻抗繼電器能夠啟動(dòng)對(duì)方向阻抗繼電器應(yīng)滿(mǎn)足的條件為_(kāi)，偏移阻抗繼電器應(yīng)滿(mǎn)足的條件為_(kāi)，方向阻抗繼電器的缺點(diǎn)是_，偏移阻抗繼電器的缺點(diǎn)是_。,3-8 距離保護(hù)對(duì)反應(yīng)BC相間短路的阻抗繼電器，加入繼電器的電壓為_(kāi)，加入繼電器的電流為_(kāi)。對(duì)反應(yīng)A相接地短路的阻抗繼電器，加入繼電器端子的電壓為_(kāi)，加入繼電器端子的電流為_(kāi)。 3-9 阻抗繼電器通常采用_