计算机保护_继电保护的一些问题(研究生讲稿).doc

继电保护的一些问题
距离保护的测量阻抗
正向故障时测量阻抗
正向故障时的系统图
参见图所示的双端电源系统,保护装设在线路的M侧。设两侧电源电势分别为Em和En,为系统功角。设在正方向F点发生故障,过渡电阻为;故障点电压为;为F点与保护安装处之间线路的阻抗;为F点向M看入的等效系统阻抗;为F点向N看入的等效阻抗。Im、In分别为M侧和N侧流入故障点的电流,电流方向如图所示。为了方便分析起见,忽略系统阻抗和线路阻抗的电阻分量,并且假设两侧电源电势幅值相同,即有。由图可得到以下方程:
(11)
(12)
(13)
(14)
解式(11)~(14)可以得到流入故障点F的电流:
(15)
(16)
根据式(13)~式(16)可得距离保护的测量阻抗为:
(17)
其中: (18)
Zfh0即为在F点观察到的负荷阻抗,对于保护测量到的负荷阻抗,显然有。
(19)
(20)
反向故障时测量阻抗
反向故障时系统图
参见图,当故障点F位于保护背后时,式(11)~(13)中电压、电流的关系仍然成立,根据图7可得:
(21)
根据式(11)~(13)以及式(21)可得反向故障时保护的测量阻抗为:
(22)
式中:
(23)
(24)
测量阻抗变化轨迹
影响测量阻抗的因素为过渡电阻、功角、负荷阻抗Zfh0。在上述简化模型中,负荷阻抗实际上是由功角(以及系统阻抗参数)引起的。
根据圆的反演的知识可知,若其它参数不变,当Rf 从0到变化时,正向故障和反向故障时测量阻抗随着Rf的变化轨迹均为一段圆弧,下称“测量阻抗轨迹”。正向故障时测量阻抗轨迹圆弧的圆心和半径分别为
(25)
(26)
反向故障时测量阻抗轨迹圆弧的圆心和半径分别为
(27)
(28)
观察式(17)、(22)可知,正向故障和反向故障时,保护的测量阻抗都是故障线路阻抗的实际值与一个附加阻抗之和。为了方便讨论,设故障发生在出口处,即Zd =0,对于非出口故障的情况,容易从出口故障的结论中引出。
如图10、11所示,当Rf很小的时候,测量阻抗靠近原点,随着Rf的增大,测量阻抗沿着测量阻抗轨迹圆弧逐渐接近负荷阻抗,当Rf 时测量阻抗就等于负荷阻抗。测量阻抗轨迹圆弧的所对应的弦是连接原点与负荷阻抗Zfh的直线。根据第5节中圆的反演的相关知识可知,正、反向故障时测量阻抗轨迹圆弧与弦的关系分别由和决定。
图10正向故障时保护的测量阻抗轨迹
图11反向故障时保护的测量阻抗轨迹
测量阻抗轨迹的要点:
测量阻抗轨迹为一段圆弧,该圆弧两个端点分别为金属性故障()和负荷阻抗()。
系统运行方式:
振荡中心电压的估算公式(假设线路为纯电抗)
,
时称为送端,反之称为受端。送端时负荷阻抗在第I或者第IV象限(典型为第I象限)。受端时负荷阻抗在第III或者第II象限(典型为第III象限)。
,变化时,就是系统振荡时的测量阻抗轨迹,振荡中心就是上面的F点。园的半径无穷大,退化为直线。若过渡电阻不是无穷大,则为系统振荡下故障的轨迹。
正常运行时的各点电压电流相量。
送端正向故障时,造成距离保护超越的情况。
运行方式在第IV象限(送端),出口附近故障时,方向判别会受影响(影响小)
受端反向(出口附近)故障时,容易造成故障方向的误判。运行方式在第II象限时影响更大。
系统振荡时,距离保护要误动。系统振荡下故障时,故障的选择性判别根据困难。
距离继电器
防止正向故障距离保护超越的方法

送端,距离保护要超越。
不能直接测量。若找到与相位相同的能够测量的电气量A,就能够消除超越的影响。设,


因此,故障(线路段)阻抗能够测量,故能够防止超越。
实际继电器(电抗继电器)的动作方程:采用电抗线
测量电抗:
动作方程:

参考电压(极化电压)、工作电压(补偿电压)、临界点、补偿点的概念。
零序电抗继电器
对于接地故障,零序电流与故障点电流相位接近。

为了防止故障点两侧等效零序阻抗角不相等产生的误差:实用继电器取的下倾角:


故障分量电抗继电器
对于不接地故障,可取:
对于高阻故障,动模试验发现,故障分量电抗继电器误差较大。
对于感受到的‘过渡电阻’,需要注意对侧的助增影响。对于弱系统,感受的过渡电阻会很大。
防止反向故障距离保护误动的方法
以方向园阻抗继电器(西方称为:姆欧继电器)为例


要点:寻找与电源电势相位相同的电气量。具体的,对于正向故障,理想的是采用本侧电源电势作为参考电压。反向故障,则为对侧电源电压。




相当于将保护装设在电源出口