距離保護(hù)的振蕩閉鎖.doc

1、.3.5 距離保護(hù)的振蕩閉鎖（Power Swing Blocking of DistanceProtection）3.5.1 振蕩閉 鎖的概念 （ Concept of Power SwingBlocking ）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，稱為電力系統(tǒng)的振蕩（ Power Swing）。電力系統(tǒng)振蕩時(shí)， 系統(tǒng)兩側(cè)等效電動(dòng)勢間的夾角 在 0o 360o 范圍內(nèi)作周期性變化，從而使系統(tǒng)中各點(diǎn)的電壓、 線路電流、功率方向以及距離保護(hù)的測量阻抗也都呈現(xiàn)周期性變化。 這樣，以上述這些量為測量對(duì)象的各種保護(hù)的測量元件， 就有可能因系統(tǒng)振蕩而動(dòng)作。電力系統(tǒng)的振蕩是屬于嚴(yán)重的不正常運(yùn)行狀態(tài)，

2、而不是故障狀態(tài)，大多數(shù)情況下能夠通過自動(dòng)裝置的調(diào)節(jié)自行恢復(fù)同步。如果在振蕩過程中繼電保護(hù)動(dòng)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(dòng)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(dòng)作而誤動(dòng)。這種用來防止系統(tǒng)振蕩時(shí)保護(hù)誤動(dòng)的措施，就稱為振蕩閉鎖。因電流保護(hù)、電壓保護(hù)和功率方向保護(hù)等一般都只應(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1/20.一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)

3、誤動(dòng)造成的損失嚴(yán)重，所以必須考慮振蕩閉鎖問題。 在無特殊說明的情況下，本書所提及的振蕩閉鎖， 都是指距離保護(hù)的振蕩閉鎖。3.5.2 電力系統(tǒng)振蕩對(duì)距離保護(hù)測量元件的影響（Effectof Power Swing to Measuring Unit of DistanceProtection）1電力系統(tǒng)振蕩時(shí)電流、電壓的變化規(guī)律現(xiàn)以圖 3-31 所示的雙側(cè)電源的電力系統(tǒng)為例， 分析系統(tǒng)振蕩時(shí)電流、電壓的變化規(guī)律。EMMKZINEN設(shè)系統(tǒng)兩側(cè)等效電動(dòng)勢EM 和 E N 的幅值相等，相角差G之G，等效電源之間的阻抗為 ZZl Z N ，（即功角）為Z MU其中ZM為 M側(cè)系統(tǒng)的等值阻抗，3-31Z

4、N為 N側(cè)系統(tǒng)的等值阻圖雙側(cè)電源的電力系統(tǒng)抗， Z l 為聯(lián)絡(luò)線路的阻抗， 則線路中的電流和母線M、N 上的電壓分別為：IEM ENE EM (1 e j )(3-144)ZZZU MEMI Z M(3-145)U NE NI Z N(3-146)它們之間的相位關(guān)系如圖3-32(a)所示。以 EM 為參考相量，當(dāng)在 0o360o范圍內(nèi)變化時(shí)，相當(dāng)于 EN 相量在 0o360o2/20.范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn) 。III max的有效值為由圖可以看出電勢差od( 180)E2E M sin(3-147)EMUM2Eooooo所以線路電流的有效值為 0180360540720900U os E2EMsinoIU

5、 N ZZ2U(b)UM UN(3-148)E N電流有效值隨變化的曲線如圖(b)所示。電流的相位U Z滯后于 E EM EN的角度為d，其相量末端的隨變化的軌(a)0 180o360o540o720o900o跡如圖 (a)中的虛線圓周所示。(c)圖 3-32 系統(tǒng)振蕩時(shí)的電流和電壓假設(shè)系統(tǒng)中各部分的阻抗角都相等，則線路上任意一(a) 相量圖； (b) 電流有效值變化曲線； (c ) 電壓有效值變化曲線點(diǎn)的電壓相量的末端，都必然落在由 EM 和 EN 的末端連接而成的直線上（即 E 上）。M 、N 兩母線處的電壓相量 U M 和 U N 標(biāo)在圖 (a)中。 其有效值隨變化的曲線，如圖 (c)

6、所示。在圖 (a)中，由 o 點(diǎn)向相量E 作一垂線，并將該垂線代表的電壓相量記為 U os ，顯然，在為 0 以外的任意值時(shí)， 電壓 U os 都是全系統(tǒng)最低的，特別是當(dāng)180o 時(shí)，該電壓的有效值變?yōu)?0。電力系統(tǒng)振蕩時(shí)， 電壓最低的這一點(diǎn)稱為振蕩中心，在系統(tǒng)各部分的阻抗角都相等的情況下， 振蕩中心的位置就位于阻抗中心有效值可以表示為1 Z 處。由圖 (a)可見，振蕩中心電壓的23/20.U os EM cos2(3-149)2電力系統(tǒng)振蕩時(shí)測量阻抗的變化規(guī)律系統(tǒng)振蕩時(shí)，安裝在M 點(diǎn)處的測量元件的測量阻抗為U MEMIM ZMEMZM1ZZ M(3-150)ZmI MI M1 ejI M因?yàn)?/p>

7、1 ej1cosj sin21jctg2所以Z m( 1 ZZ M )j 1Zctg2( 1M )Z j 1 Zctg22222(3-151)Z M式中MZ為 M 側(cè)系統(tǒng)阻抗占總串聯(lián)阻抗的比例?？梢姡到y(tǒng)振蕩時(shí)， M 處的測量阻抗由兩大部分組成，第一部分為( 1M )Z，它對(duì)應(yīng)于線路上從母線 M 到振蕩2中心 z一段線路的阻抗，是不隨變化的。第二部分為j 1 Z ctg，它垂直于 Z ，隨著的變化而變化。當(dāng)由 0o 變22化到 360o 時(shí)，測量阻抗Z m 的末端沿著一條經(jīng)過阻抗中心點(diǎn)1 Z ，且垂直于 Z 的直線 o o 自右向左移動(dòng)，如圖 3-33 所示。2當(dāng) 0o ( ) 時(shí)，測量阻抗

8、Z m 位于復(fù)平面的右側(cè)， 其值為無窮大；1當(dāng) 180o 時(shí)，第二部分阻抗等于 0，總測量阻抗變成 ( 2 M )Z ；當(dāng) 360o ( ) 時(shí)，測量阻抗的值也為無窮大，但位于復(fù)平面的4/20.左側(cè)。jX如果EM 和 EN 的幅值不相等，則分析表明，系統(tǒng)振蕩時(shí)N測量阻抗末端的軌跡將不再是一條直線，1K e1而是一個(gè)圓弧。設(shè)ooEM，當(dāng) K e 1及 K e 1K eE N時(shí)，測量阻抗末端的軌跡如圖1ZmK e 1oZ所示。中的虛線圓弧 1 和22oMR2心 z 一段線路的阻由圖可見，保護(hù)安裝處( 1MM )到振蕩中Z2K e1抗為 (1M )Z ，它與比值M 的大小密切相關(guān)。當(dāng)M1 時(shí)，2圖

9、3-33 測量阻抗的變化軌跡2它與 Z同方向，振蕩中心 Z 點(diǎn)位于阻抗平面的第一象限， 振蕩時(shí)測量阻抗末端軌跡的直線o o 在第一象限內(nèi)與 Z 相交；當(dāng) M21 時(shí)，該阻抗等于 0，振蕩中心 z 正好位于 M 點(diǎn)，測量阻抗末端軌跡的直線o o在坐標(biāo)原點(diǎn)處與Z 相交；當(dāng)1M 2 時(shí)，它與 Z 方向相反，振蕩中心 z 點(diǎn)位于阻抗平面的第三象限，振蕩時(shí)測量阻抗末端軌跡的直線 o o 在第三象限內(nèi)與 Z 相交。Z N1若令Z ，則當(dāng)NM 和N 都小于 2 時(shí)，振蕩中心就落在線路 MN 上，其它情況下，振蕩中心將落在線路MN 之外。3電力系統(tǒng)振蕩對(duì)距離保護(hù)測量元件的影響5/20.在圖 3-31 所示的雙

10、側(cè)電源系統(tǒng)中，假設(shè) M、N 兩處均裝有距離保護(hù)，其測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阻抗的 80，則兩側(cè)測量元件的動(dòng)作特性如圖 3-34 所示，實(shí)線圓為 M 側(cè) I 段的動(dòng)作特性，虛線圓為 N 側(cè) I 段的動(dòng)作特性。根據(jù)前面的分析， 若 M 和jXN 都小于 1 ，振蕩中心就落在2N母線 M 、N 之間的線路上。當(dāng)R4o3變化時(shí)， M 、N 兩處的測量阻抗的末端，都將沿圖3-34 中的直線 oo 移動(dòng)。由圖可見，當(dāng)1o2RM在 范圍內(nèi)時(shí)， N 側(cè)測量14jX阻抗落入動(dòng)作范圍之內(nèi)，其測圖 3-34 振蕩對(duì)測量元件的影響量元件動(dòng)作；當(dāng)在 23范圍內(nèi)時(shí)， M 側(cè)測量阻抗

11、也落入動(dòng)作范圍之內(nèi)，其測量元件也動(dòng)作。即在振蕩中心落在本線路上的情況下，當(dāng)變至180o左右時(shí)，線路兩側(cè)保護(hù)I 段的測量元件都可能動(dòng)作。當(dāng) M 和 N 任意一個(gè)不小于 1 時(shí)，振蕩中心都將落在本線2路之外，這時(shí)兩側(cè)保護(hù)的測量阻抗都不會(huì)進(jìn)入I 段的動(dòng)作6/20.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 段的測量元件可能會(huì)動(dòng)作?？傊?，電力系統(tǒng)振蕩時(shí)，阻抗繼電器有可能因測量阻抗進(jìn)入其動(dòng)作區(qū)而動(dòng)作， 并且整定值越大的阻抗繼電器越容易受振蕩的影響。 在整定值相同的情況下， 動(dòng)作特性曲線在與整定阻抗垂

12、直方向的動(dòng)作區(qū)越大時(shí)，越容易受振蕩的影響。比如，與方向圓阻抗特性相比， 全阻抗特性在與整定阻抗垂直方向的動(dòng)作區(qū)較大， 所以它受振蕩的影響就較大； 而方向阻抗特性在整定阻抗垂直方向的動(dòng)作區(qū)較橄欖形特性大，所以它受振蕩的影響要比橄欖特性大。4引發(fā)電力系統(tǒng)振蕩的原因引起電力系統(tǒng)振蕩的原因主要有兩種，一種則是因?yàn)槁?lián)絡(luò)線中傳輸?shù)墓β蔬^大而導(dǎo)致靜穩(wěn)定破壞，另一種是因電力系統(tǒng)受到大的擾動(dòng) （如短路、大機(jī)組或重要聯(lián)絡(luò)線的誤切除等）而導(dǎo)致暫態(tài)穩(wěn)定破壞。電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)中各點(diǎn)的電壓均接近額定電壓，線路中的電流為負(fù)荷電流，傳輸?shù)墓β蕿樨?fù)荷功率，此時(shí)兩側(cè)電源之間的功角 小于 90 0 。當(dāng)線路中傳輸?shù)墓β手饾u

13、增加時(shí)，功角 將逐漸增大，一旦 超過 90 0 ，系統(tǒng)就有可能發(fā)生振蕩。 由于負(fù)荷變化的過程并不是突發(fā)的， 所以系統(tǒng)從正常狀態(tài)變到振蕩狀態(tài)的過程中， 電氣量不會(huì)發(fā)生突7/20.然的變化。進(jìn)入振蕩狀態(tài)后， 電壓、電流、功率和測量阻抗等電氣量都將隨著 的變化而不斷的變化， 阻抗繼電器可能因測量阻抗進(jìn)入其動(dòng)作范圍而誤動(dòng)作。此外，在靜穩(wěn)定破壞引發(fā)振蕩的情況下，系統(tǒng)的三相仍然是完全對(duì)稱的，不會(huì)出現(xiàn)負(fù)序量和零序量。電力系統(tǒng)發(fā)生短路、斷線等較大沖擊的情況下，功率可能會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的不平衡， 若處置不當(dāng)，很容易引發(fā)系統(tǒng)振蕩。這種振蕩是由于電氣量的突然劇變引起的， 所以系統(tǒng)從正常狀態(tài)變?yōu)檎袷帬顟B(tài)的過程中， 電氣量會(huì)

14、發(fā)生突變， 系統(tǒng)也可能出現(xiàn)三相不對(duì)稱。進(jìn)入振蕩狀態(tài)后，電氣量將隨著 的變化而不斷的變化，阻抗繼電器也可能因測量阻抗進(jìn)入其動(dòng)作范圍而誤動(dòng)作。由此可見，雖然由靜穩(wěn)定破壞引發(fā)的系統(tǒng)振蕩和由暫態(tài)穩(wěn)定破壞引發(fā)的系統(tǒng)振蕩的電氣量變化過程有所不同， 但在進(jìn)入振蕩狀態(tài)后， 阻抗繼電器都有可能誤動(dòng)作， 為防止距離保護(hù)誤動(dòng)作，在兩種情況下，都應(yīng)將保護(hù)閉鎖。3.5.3 距離保護(hù)振蕩閉鎖的措施（Measures of PowerSwing Blocking ）距離保護(hù)的振蕩閉鎖，應(yīng)能夠準(zhǔn)確地區(qū)分振蕩與短路，并應(yīng)滿足以下的基本要求：（ 1） 系統(tǒng)發(fā)生振蕩而沒有故障時(shí)， 應(yīng)可靠地將保護(hù)閉鎖，且振蕩不平息，閉鎖不解除。8/

15、20.（ 2） 系統(tǒng)發(fā)生各種類型的故障時(shí)，保護(hù)不應(yīng)被閉鎖，以保證保護(hù)正確動(dòng)作。（ 3） 振蕩過程中再發(fā)生故障時(shí)， 保護(hù)應(yīng)能夠正確地動(dòng)作（即保護(hù)區(qū)內(nèi)故障可靠動(dòng)作，區(qū)外故障可靠不動(dòng)）。（4） 若振蕩的中心不在本保護(hù)的保護(hù)區(qū)內(nèi)， 則阻抗繼電器就不可能因振蕩而誤動(dòng)， 這種情況下保護(hù)可不采用振蕩閉鎖。如上所述，電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)， 阻抗繼電器感受到的測量阻抗為阻抗值基本不變的負(fù)荷阻抗， 其阻抗值較大、阻抗角較小，一般均落在阻抗繼電器的動(dòng)作區(qū)域之外， 阻抗繼電器不會(huì)動(dòng)作；電力系統(tǒng)因靜穩(wěn)定破壞而引發(fā)振蕩時(shí)， 電壓、電流和測量阻抗等電氣量將隨著功角 的變化而不斷的緩慢變化，經(jīng)一定時(shí)間后， 阻抗繼電器可能因測量

16、阻抗進(jìn)入其動(dòng)作區(qū)而動(dòng)作；電力系統(tǒng)因暫態(tài)穩(wěn)定破壞而引發(fā)振蕩時(shí)， 在大擾動(dòng)發(fā)生的瞬間， 電壓、電流和測量阻抗等電氣量有一個(gè)突變的過程，擾動(dòng)過后的振蕩過程中， 電氣量也將隨著功角的變化而不斷的緩慢變化， 一定時(shí)間后阻抗繼電器也可能誤動(dòng)作；保護(hù)區(qū)內(nèi)發(fā)生短路故障時(shí)， 故障電壓、電流都會(huì)發(fā)生突變，測量阻抗也將從負(fù)荷阻抗突變?yōu)槎搪纷杩梗?并基本維持短路阻抗不變， 測量元件立即動(dòng)作， 并在故障切除前一直處于動(dòng)作狀態(tài)。根據(jù)上述的特點(diǎn)和要求，距離保護(hù)一般采用以下幾種9/20.振蕩閉鎖措施：1利用系統(tǒng)故障時(shí)短時(shí)開放的措施實(shí)現(xiàn)振蕩閉鎖所謂系統(tǒng)故障時(shí)短時(shí)開放， 就是在系統(tǒng)沒有故障時(shí)， 距離保護(hù)一直處于閉鎖狀態(tài)， 當(dāng)系統(tǒng)

17、發(fā)生故障時(shí)， 短時(shí)開放距離保護(hù)。若在開放的時(shí)間內(nèi)， 阻抗繼電器動(dòng)作， 說明故障點(diǎn)位于阻抗繼電器的動(dòng)作范圍之內(nèi)，則保護(hù)繼續(xù)維持開放狀態(tài)，直至保護(hù)動(dòng)作， 將故障線路跳開； 若在開放的時(shí)間內(nèi)阻抗繼電器未動(dòng)，則說明故障不在保護(hù)區(qū)內(nèi)， 則重新將保護(hù)閉鎖。這種振蕩閉鎖方式的原理框圖如圖 3-35 所示。KZ1（I 段）&跳閘系統(tǒng)正常運(yùn)行或因靜穩(wěn)定失去而出現(xiàn)振蕩時(shí)，故障判KZ2 （ II 段）斷元件和整組復(fù)歸元件都不會(huì)動(dòng)作， 這時(shí)雙穩(wěn)觸發(fā)器 SW 以&II 段延時(shí)SW1I段和II段被及單穩(wěn)觸發(fā)器 DW 都不會(huì)動(dòng)作，保護(hù)裝置的故障判斷SDW閉鎖，無論阻抗繼電R器本身是否動(dòng)作，保護(hù)都不可能動(dòng)作跳整組復(fù)歸TDW閘

18、，即不會(huì)發(fā)生誤動(dòng)。 電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)， 故障判斷元件圖 3-35 利用故障時(shí)短時(shí)開放的方式實(shí)現(xiàn)振蕩閉鎖立即動(dòng)作，動(dòng)作信號(hào)經(jīng)雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 SW 記憶下來，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 TDW 的短脈沖，在 TDW 時(shí)間內(nèi)允許保護(hù)動(dòng)作。若故障發(fā)生在保護(hù)的I 段范圍之內(nèi)，則 I 段的阻抗繼電器 KZ1 立即動(dòng)作，因保護(hù)處于開放狀態(tài)， 動(dòng)作后立即跳閘。若故障發(fā)生在保護(hù)的 II 段范圍之內(nèi)區(qū)內(nèi)時(shí)，則 II 段的阻抗10/20.繼電器 KZ2 立即動(dòng)作， II 段動(dòng)作后實(shí)現(xiàn)自保持， 直至故障被切除。由于一般情況下距離保護(hù)的第 III 段大都通過動(dòng)作延

19、時(shí)來躲避振蕩，所以 III 段無須用短時(shí)開放的方法來實(shí)現(xiàn)振蕩閉鎖。若故障發(fā)生在保護(hù)的動(dòng)作區(qū)域之外，故障判斷元件也也可能動(dòng)作，并且振蕩閉鎖部分也會(huì)開放TDW 時(shí)間。如果區(qū)外故障沒有引起系統(tǒng)振蕩， 則各段的阻抗繼電器都不會(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， I、II 段的阻抗繼電器不會(huì)動(dòng)作，所以在振蕩閉鎖開放的時(shí)間段內(nèi)，保護(hù)不會(huì)誤動(dòng)， TDW 時(shí)間后， I、II 段阻抗繼電器可能會(huì)因變大而動(dòng)作，但這時(shí)開放時(shí)間已過，保護(hù)也不會(huì)誤動(dòng)作。TDW 稱為振蕩閉鎖的開放時(shí)間， 或稱允許動(dòng)作時(shí)間， 它的選擇要兼顧兩個(gè)原則，一是要保證在正向區(qū)

20、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，一般不應(yīng)大于 0.3s。所以，通常情況下取 TDW=0.10.3s，現(xiàn)代數(shù)字保護(hù)中，開放時(shí)間一般取 0.15s 左右。整組復(fù)歸元件在故障或振蕩消失后再經(jīng)過一個(gè)延時(shí)動(dòng)作，將 SW 復(fù)原，它與故障判斷元件、 SW 配合，保證在整11/20.個(gè)一次故障過程中，保護(hù)只開放一次。可見，電力系統(tǒng)是否發(fā)生故障的判斷，是短時(shí)開放式振蕩閉鎖方式的核心。故障判斷元件，又可稱為起動(dòng)元件，

21、用來完成系統(tǒng)是否發(fā)生故障的判斷， 它僅需要判斷系統(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。 目前距離保護(hù)中應(yīng)用的故障判斷元件， 主要有反映電壓、 電流中負(fù)序或零序分量的判斷元件和反映電流突變量的判斷元件兩種，現(xiàn)分別討論如下：（1）反映電壓、電流中負(fù)序或零序分量的故障判斷元件電力系統(tǒng)系統(tǒng)正常運(yùn)行或因靜穩(wěn)定破壞而引發(fā)振蕩時(shí)，系統(tǒng)均處于三相對(duì)稱狀態(tài)， 電壓、電流中不存在負(fù)序或零序分量。電力系統(tǒng)發(fā)生各種類型的不對(duì)稱短路時(shí)， 故障電壓、電流中都會(huì)出現(xiàn)較大的負(fù)序或零序分量， 即使在發(fā)生三相對(duì)稱性短路時(shí)， 也會(huì)因三相短路的不同時(shí)或負(fù)序、 零序?yàn)V

22、序器的不平衡輸出，在短路瞬間也會(huì)有較大的負(fù)序或零序分量存在。這樣，就可以利用負(fù)序或零序分量是否存在， 作為系統(tǒng)是否發(fā)生故障的判斷。 電壓、電流中不存在負(fù)序或零序分量時(shí)，故障判斷元件不動(dòng)作， 從而將保護(hù)閉鎖； 電壓、電流中存在較大負(fù)序或零序分量時(shí)，故障判斷元件立即動(dòng)作，短時(shí)開放保護(hù)。（2）反映電流突變量的故障判斷元件12/20.反映電流突變量的故障判斷元件是根據(jù)在系統(tǒng)正?；蛘袷帟r(shí)電流變化比較緩慢， 而在系統(tǒng)故障時(shí)電流會(huì)出現(xiàn)突變這一特點(diǎn)來進(jìn)行故障判斷的。 電流突變的檢測， 既可以用模擬的方法實(shí)現(xiàn)，也可以用數(shù)字的方法實(shí)現(xiàn)， 此處僅討論數(shù)字的方法。設(shè)每個(gè)工頻周期采樣的點(diǎn)數(shù)為 N，則電流的突變量可由下述

23、二式給出i(k)i (k)i (kN)2i(k )i (k)i (kN )(3-152)(3-153)式中i (k ) 當(dāng)前（ k）時(shí)刻電流的采樣值；i (kN) 半個(gè)工頻周期前 (kN2) 時(shí)刻電流的采樣值；2i (kN) 一個(gè)工頻周期前（ kN）時(shí)刻電流的采樣值。電力系統(tǒng)正常運(yùn)行或發(fā)生振蕩時(shí)，電氣量的變化是比較緩慢的，用上述兩式算出的 i (k ) 的量值都很?。浑娏ο到y(tǒng)短路時(shí)，短路電流發(fā)生突變， 由式 (3-152)可以算出故障后的半個(gè)工頻周期內(nèi)電流的突變量， 由式 (3-153)可以算出故障后的一個(gè)工頻周期內(nèi)電流的突變量， 兩式算出的 i (k) 的量值都很大。因而根據(jù) i (k) 的

24、大小，就能夠判斷出系統(tǒng)是否發(fā)生故障。i (k) 的量值較小時(shí)，表明系統(tǒng)沒有故障，此時(shí)保護(hù)僅13/20i (k ).執(zhí)行正常運(yùn)行程序，測量阻抗的計(jì)算與比較等各種保護(hù)功能算法程序根本不執(zhí)行，這樣也就不可能發(fā)生誤動(dòng)作。當(dāng)i (k) 的量值較大時(shí)，表明系統(tǒng)發(fā)生故障，這時(shí)保護(hù)停止正常程序的執(zhí)行，開始執(zhí)行包括故障距離計(jì)算、 比較和邏輯判斷等程序在內(nèi)的故障處理程序。 如果在故障后的一段開放時(shí)間內(nèi)，故障處理程序判斷為區(qū)內(nèi)故障， 則繼續(xù)進(jìn)行故障處理計(jì)算，直至保護(hù)動(dòng)作， 故障消失。若在開放的時(shí)間內(nèi)故障處理程序未判出有區(qū)內(nèi)的故障， 保護(hù)將不再執(zhí)行故障距離的計(jì)算、比較、判斷等故障處理程序，轉(zhuǎn)而執(zhí)行振蕩閉鎖程序，將保護(hù)

25、閉鎖。故障消失或振蕩平息后， 再經(jīng)過一個(gè)延時(shí)時(shí)間，保護(hù)整組復(fù)歸，重新執(zhí)行正常運(yùn)行程序。當(dāng)系統(tǒng)振蕩頻率較快，或振蕩幅度較大，或振蕩引起的電網(wǎng)頻率偏差較大時(shí)， 用式（3-152）、（3-153）算出的量值可能會(huì)較大， 直接用它進(jìn)行判斷時(shí)， 有可能造成保護(hù)的誤開放，從而可能造成保護(hù)誤動(dòng)作。為防止這種情況發(fā)生，可采取以下兩種措施。一種措施是將式（ 3-152）、（3-153）改為下列形式i( k) i(k) i ( kN )i ( kN ) i(kN )(3-154)22i(k)i (k) i(k N) i(k N) i (k 2N) (3-155)式中i (k 2N ) 二個(gè)工頻周期前（ k2N）時(shí)

26、刻電流的采樣值。14/20.在系統(tǒng)短路的情況下，用式（ 3-154）、（3-155）計(jì)算得到的 i( k) 與用式（ 3-152）、（3-153）計(jì)算基本相同；而在系統(tǒng)振蕩時(shí)， i (k ) i (kN ) 、 i (kN ) i (k N ) 和 i(k) i (kN ) 、22i (kN )i(k2N) 雖都可能不為0，但它們的差值都很小，所以由該兩式算出的i (k) 的量值仍然很小，用它進(jìn)行判斷，就不會(huì)出現(xiàn)誤開放的情況。另一種措施是先利用式（ 3-152）或（ 3-153）算出突變電流的離散值，然后利用半波積分算法求出突變電流的半波積分值（半波積分算法詳見第九章） ，并利用下式進(jìn)行判斷I

27、max 1.25 I T 0.2I n(3-156)式中I max 三相突變電流半波積分值中的最大值；I T 浮動(dòng)門檻電流；0.2I n 為固定門檻。采用浮動(dòng)門檻后，突變電流的動(dòng)作值將隨著突變量算法的不平衡輸出的增大而自動(dòng)提高， 可保證系統(tǒng)振蕩時(shí)不誤開放保護(hù)。2利用阻抗變化率的不同來構(gòu)成振蕩閉鎖如上所述，在電力系統(tǒng)發(fā)生短路故障時(shí)，測量阻抗從負(fù)荷阻抗 Z L 突變?yōu)槎搪纷杩?Z k ，而在系統(tǒng)振蕩時(shí)， 測量阻抗變化比較緩慢， 這樣，就可以根據(jù)測量阻抗的變化速度不同構(gòu)成振蕩閉鎖。15/20.利用測量阻抗的變化速度不同構(gòu)成振蕩閉鎖的原理可以用圖 3-36 來說明。圖（ a）為原理示意圖，圖（ b）為

28、邏輯框圖，圖中 Z1 為高靈敏度的阻抗元件， Z2 為低靈敏度的阻抗元件。jXZZ1Z2KZ22開放保護(hù)Z2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)作，Zk所以保護(hù)Z不os可能開放。Z系L統(tǒng)發(fā)生KZ1振蕩時(shí)，1測量阻KT抗緩慢變化，Z 1&t首先進(jìn)入動(dòng)作特性Z1，R測量元件 Z1 先動(dòng)作，“與門 1”動(dòng)作(a)t 小于系統(tǒng)振蕩情況使 KT 開始計(jì)時(shí)，若 KT 的延時(shí)時(shí)間(b)圖 3-36 利用電氣量變化速度不同構(gòu)成振蕩閉鎖下測量阻抗從進(jìn)入(a) 原Z理1示到意圖進(jìn)；入(b) Z邏輯2的框圖時(shí)間，則 KT 在 Z2 動(dòng)作之前動(dòng)作，將“與門 2”閉鎖，使保護(hù)不能開放。而當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)部短路

29、故障時(shí)，測量阻抗從負(fù)荷阻抗 ZL 突變至短路阻抗 Zk，這時(shí) Z1、Z2 兩個(gè)測量元件將同時(shí)動(dòng)作， Z2 動(dòng)作后 T 動(dòng)作前，通過“與門 2”開放保護(hù)，并將“與門 1”閉鎖，使 T 返回，這樣，“與門 2”將維持開放狀態(tài)，直到Z2 返回。這相當(dāng)于在 Z1 動(dòng)作后將先開放一個(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)被開放，從這個(gè)意義上講，這種振蕩閉鎖也是一種短時(shí)開放， 但與前面短時(shí)開放不同的是，測量阻抗每次進(jìn)入Z1 的動(dòng)作區(qū)后，都會(huì)開放一定時(shí)間，而不是在整個(gè)故障過程中只開放一次。由于對(duì)測量阻抗變化率的判斷是由兩個(gè)不同大小

30、的阻16/20.抗園完成的，所以這種振蕩閉鎖通常俗稱為“大園套小園”振蕩閉鎖原理。3利用動(dòng)作的延時(shí)實(shí)現(xiàn)振蕩閉鎖如前所述，電力系統(tǒng)振蕩時(shí)， 距離保護(hù)的測量阻抗是隨角的變化而不斷變化的，當(dāng) 角變化到某個(gè)角度時(shí)，測量阻抗進(jìn)入到阻抗繼電器的動(dòng)作區(qū)，而當(dāng) 角繼續(xù)變化到另個(gè)角度時(shí)，測量阻抗又從動(dòng)作區(qū)移出。 分析表明，對(duì)于按躲過最大負(fù)荷整定的 III 段阻抗繼電器來說，測量阻抗落入其動(dòng)作區(qū)的時(shí)間一般不會(huì)超過 11.5s，即系統(tǒng)振蕩時(shí) III 段阻抗繼電器動(dòng)作持續(xù)的時(shí)間不會(huì)超過 1 1.5s。這樣，只要 III段動(dòng)作的延時(shí)時(shí)間不小于 11.5s，系統(tǒng)振蕩時(shí) III 段保護(hù)就不會(huì)誤動(dòng)作。系統(tǒng)故障時(shí)，若 I、 I

31、I 段保護(hù)拒動(dòng)，測量阻抗會(huì)一直落在 III 段動(dòng)作區(qū)內(nèi)， 經(jīng)過預(yù)定的延時(shí)后， III 段動(dòng)作跳閘。目前國內(nèi)各廠家生產(chǎn)的距離保護(hù)中， 一般都是利用上述的短時(shí)開放原理在振蕩過程中閉鎖 I、II 段保護(hù)，但 III 段保護(hù)一直處于開放狀態(tài)，它依靠動(dòng)作延時(shí)來免受振蕩的影響。國外廠家生產(chǎn)的距離保護(hù)大多都采用大園套小園的振蕩閉鎖原理。4 靜穩(wěn)定破壞引起的振蕩的閉鎖在采取了上述故障時(shí)短時(shí)開放保護(hù)地措施后，系統(tǒng)正常運(yùn)行或因靜穩(wěn)定破壞而發(fā)生振蕩時(shí)， 由于故障判斷元件不17/20.動(dòng)作，所以保護(hù)不會(huì)被開放，即使測量元件因振蕩而動(dòng)作，保護(hù)也不會(huì)誤動(dòng)跳閘。 在故障情況下， 啟動(dòng)元件動(dòng)作， 短時(shí)開放保護(hù)，既能夠保證區(qū)內(nèi)故障可靠動(dòng)作， 又能夠保證在區(qū)外故障引發(fā)系統(tǒng)振蕩時(shí)可靠閉鎖。但是，如果在靜穩(wěn)定破壞后的振蕩過程中，又發(fā)生了區(qū)外故障，或故障判斷元件因系統(tǒng)操作、 振蕩嚴(yán)重等情況發(fā)生誤動(dòng)，保護(hù)將會(huì)被開放， 可能會(huì)因測量阻抗正好位于動(dòng)作區(qū)內(nèi)而造成保護(hù)誤動(dòng)作。 為解決此問題，距離保護(hù)中還應(yīng)設(shè)置靜穩(wěn)定破壞檢測部分，在檢出靜穩(wěn)定破壞引發(fā)的振蕩后，閉鎖故障判斷元件，使其不再動(dòng)作。靜穩(wěn)定破壞的檢測可以用按第III 段定值整定的阻抗元件或按躲最大負(fù)荷電流整定的過電流元件