電力系統(tǒng)繼電保護 ——阻抗繼電器實現(xiàn)方法、距離保護整定計算與對距離保護評價

1、電氣工程及其自動化專業(yè)課程電氣工程及其自動化專業(yè)課程武漢理工大學(xué)自動化學(xué)院唐金銳 一、實現(xiàn)方法的概念一、實現(xiàn)方法的概念二、絕對值比較原理的實現(xiàn)二、絕對值比較原理的實現(xiàn)三、相位比較原理的實現(xiàn)三、相位比較原理的實現(xiàn)四、比較工作電壓相位法實現(xiàn)五、精確工作電流和精確工作電壓1122msetsetZZZ1122ImUmImK IK UK ImRImUUUjUUmRImIIIjII2222+mRIRRIIIRRImmmmRIRIRIUUjUU IU IU IU IZjRjXIIjIIIII0090arg90CDUU0090arg90setmmZZZ0090arg90ImUmUmK IK UK U0090a

2、rg90CDUUCCcCRCIUUUjUDDDDRDIUUUjUcos()0CDcDCRDRCIDIUUU UU Usin()0CDcDCIDRCRDIUUU UU U0090arg90CDUU( )2sin()cCnCu nUt( )2sin()DDnDunUt1()2sin( ()2cos()44CCnCCnCNunUtTUt 1()2sin( ()2cos()44DDnDDnDNunUtTUt ()()( )( )044CDcDNNununu n un()( )( )()044CDcDNNununu n unopmmsetUUI Z0012180arg180opmUU0090arg90o

3、pmUUmmm01122IIUK IK IK UU0m1122setsetmUUZZZK U一、實現(xiàn)方法的概念一、實現(xiàn)方法的概念二、絕對值比較原理的實現(xiàn)二、絕對值比較原理的實現(xiàn)三、相位比較原理的實現(xiàn)三、相位比較原理的實現(xiàn)四、比較工作電壓相位法實現(xiàn)五、精確工作電流和精確工作電壓電氣工程及其自動化專業(yè)課程電氣工程及其自動化專業(yè)課程武漢理工大學(xué)自動化學(xué)院唐金銳 一、距離保護的整定計算一、距離保護的整定計算二、對距離保護的評價二、對距離保護的評價目前電網(wǎng)中應(yīng)用的距離保護裝置，一般采用階梯時限配合的三段式配階梯時限配合的三段式配置方式置方式。距離保護的整定計算，就是根據(jù)被保護電力系統(tǒng)的實際情況，確定計算

4、出距離距離I段、段、II段和段和III段測量元件的段測量元件的整定阻抗整定阻抗以及以及II段和段和III段的段的動作時動作時限限。當(dāng)距離保護用于雙側(cè)電源的電力系統(tǒng)時，為便于配合，一般要求I、II段的測量元件都要具有明確的方向性，即采用具有方向性的測量元件。第III段為后備段，包括對本線路I、II段保護的近后備、相鄰下一級線路保護的遠(yuǎn)后備和反向母線保護的后備，所以第III段通常采用帶有偏移特性的測量元件，用較大的延時保證其選擇性。以各段測量元件均采用圓形動作特性為例，它們的動作區(qū)域可用圖3-24示意。1. 距離保護第I段的整定整定原則：距離I段為無延時的速動段，其測量元件的整定阻抗，應(yīng)該按躲過本

5、線路末端短路時的測量阻抗來整定躲過本線路末端短路時的測量阻抗來整定，以A處保護為例：（3-109）式中線路AB的正序阻抗；母線B與短路點之間線路的正序阻抗；分支系數(shù)。2距離保護第II段的整定(1)分支電路對測量阻抗的影響如圖3-25所示,圖中K點發(fā)生三相短路時， A保護處的測量阻抗為：（3-110）1)在圖3-25(a)的情況下大于2)在圖3-25(b)的情況下小于式中可靠系數(shù)，一般取0.8。式中可靠系數(shù)，考慮變壓器阻抗誤差較大，一般取0.70.75。當(dāng)被保護線路末端母線上既有出線又有變壓器時，距離II段的整定阻抗應(yīng)分別按上述兩種情況計算，取其中的取其中的較小者作為整定阻抗較小者作為整定阻抗。

6、(2) II段的整定1)與相鄰線路距離保護與相鄰線路距離保護I段相配合段相配合。保護1 II段的整定阻抗為：（3-111）為確保在各種運行方式下保護1的II段范圍不超過保護2的I段范圍，分支系數(shù) 取各種情況下的最小值。2)與相鄰變壓器的快速保護相配合與相鄰變壓器的快速保護相配合。設(shè)變壓器的阻抗為 ，則保護1距離II段的整定值應(yīng)為：（3-112）式中t與本保護配合的相鄰元件保護段(I或II)的動作時間。(3) 靈敏度校驗:距離保護的II段，應(yīng)能保護線路的全長，本線路末端短路時，應(yīng)有足夠本線路末端短路時，應(yīng)有足夠的靈敏度的靈敏度?？紤]到各種誤差因素，靈敏系數(shù)應(yīng)滿足：（3-113）如果ksen不滿足

7、要求，則距離II段應(yīng)該改為與相鄰元件的II段保護相配合(4) 動作時間的整定:距離保護II段的動作時間，應(yīng)比與之配合的相鄰元件保護動作時間大一個時間級差t ，即：（3-114）.1.minIIIrelsetLSSreKZZK KKrel=0.80.85.1.mincos()IIIrelsetLSSresetLKZZK K4將整定參數(shù)換算到二次側(cè)或（3-122）上述計算中得到的整定阻抗，也按照類似的方法換算到二次側(cè)：（3-123）5整定計算舉例.min3()IIIIIsetrelA BbsetZKZKZ=0.8（12+1.19 20.4 ）=29.0 .min()IIIIsetrelA BbTZ

8、KZKZ0.7 （12+2.07 44.1）=72.329.1.mincos()IIIrelsetLSSresetLKZZK KKrel=0.83.1000.83163.5109.71.5 1.15cos(7025.8 )IIIsetZ圖3-28對距離保護可以做如下的評價：1)由于同時利用了短路時電壓、電流的變化特征，通過測量故障阻抗來確定故障所處的范圍，保護區(qū)穩(wěn)定、靈敏度高，動作受電網(wǎng)運行方式變化的保護區(qū)穩(wěn)定、靈敏度高，動作受電網(wǎng)運行方式變化的影響小影響小，能夠在多側(cè)電源的高壓及超高壓復(fù)雜電網(wǎng)中應(yīng)用。2)由于只利用了線路一側(cè)短路時電壓、電流的變化特征，距離保護I段的整定范圍為線路全長的80%

9、85%，這樣在雙側(cè)電源線路中，有有30%40%的區(qū)域故障時，只有一側(cè)的保護能無延時的動作，另一側(cè)保護需經(jīng)的區(qū)域故障時，只有一側(cè)的保護能無延時的動作，另一側(cè)保護需經(jīng)0.5s的的延時后跳閘延時后跳閘。在220kv以及以上電壓等級的網(wǎng)絡(luò)中，有時候不能滿足電力有時候不能滿足電力系統(tǒng)穩(wěn)定性對短路切除快速性的要求系統(tǒng)穩(wěn)定性對短路切除快速性的要求，因而，還應(yīng)配備能夠全線快速切除能夠全線快速切除故障的縱聯(lián)保護故障的縱聯(lián)保護。3)距離保護的阻抗測量原理，除了可以應(yīng)用于輸電線路的保護外，還可以還可以應(yīng)用于發(fā)電機、變壓器保護中，作為其后備保護應(yīng)用于發(fā)電機、變壓器保護中，作為其后備保護。4)相對于電流電壓保護來說，距

10、離保護的構(gòu)成、接線和算法都比較復(fù)雜復(fù)雜，裝置自身的可靠性稍差。如圖：網(wǎng)絡(luò)的正序阻抗Z1=0.45/km，阻抗角。線路上采用三段式距離保護，其第I、II、III段阻抗元件均采用方向阻抗繼電器，繼電器的最靈敏角 ，保護2的延時 ，并設(shè) ， ，負(fù)荷的功率因數(shù) ，變壓器采用縱差保護。試求：距離保護1第 I段、第II段的動作阻抗，第II段靈敏度與動作時間，校驗第II段靈敏度。 38km62kmA AB BC CD D30km115 /3AEkV.min10sAX.max20sAX115 /3BEkV.min30sBX.max40sBX11284.7TTZZT1T2265sen22IIIts0.85IrelK0.8IIrelKcos0.9D解：1、距離保護1第I段： 動作阻抗：2、保護1的第II段（分兩種情況）：（1）與相鄰線路配合： minminmax10 13.5(1)(1)1.5940sAABbsBXZKX（2）與變壓器支路配合：0.85 0.45 3011.475IIsetABrelABZKZmin84.7()0.8 (13.5 1.59)64.