方向電流保護

1、,電氣工程與自動化學院 School of Electrical Engineering & Automation,電力系統(tǒng)繼電保護,主講人：劉雪莉,2.2.1 雙側電源網(wǎng)絡相間短路時的功率方向,不帶方向的三段式電流保護一般只應用于單側電源線路。,單側電源線路中K點發(fā)生短路故障時，短路電流的實際方向都是從電源指向短路點，即從母線指向線路。,通過功率的方向來定義電流的方向：,定義： 電壓的正方向：相地 電流的正方向：母線線路,功率的正方向：母線線路,當 時，功率方向為正。,當 時，功率方向為負。,有功功率,雙側電源線路：保護安裝于線路兩側； 功率方向可能,母線 線路 線路 母線,k1短路,k2短

2、路,規(guī)定流出母線功率為正，流入為負,k1,在k1點短路時，閉鎖電流保護1，同時保證電流保護6正確動作的措施是找出k1點短路時，電流保護1和6之間的差別。 在k1點短路時保護1和6之間的差別：短路功率方向不同。,假設短路功率的正方向：母線線路。 在k1點短路時，電流保護1的實際功率方向為負方向； 在k1點短路時，電流保護6的實際功率方向為正方向。,實際短路功率的方向等于實際電流的方向。,功率正方向,實際方向,功率實際方向,正方向,負方向,克服方法：,措施：增設功率方向元件，構成方向性電流保護。 跳閘條件：短路電流大于整定值；短路功率方向為正。 當增設方向元件后，可以把線路上方向性電流保護拆開看成

3、兩個單側電源網(wǎng)絡的保護，即14，58兩組，分別按單側電源系統(tǒng)來整定。兩組方向性保護之間不需配合。,2.2.2 方向性電流保護的基本原理,原理：在原有電流保護基礎上加裝功率方向判別元件， 反方向故障時把保護閉鎖不致誤動。,方向性電流保護的動作條件： （必須同時滿足） （1）電流大于起動電流整定值；（2）功率方向為正； （3）短路電流持續(xù)時間超過動作時限。,2.2.3 功率方向判別元件（功率方向繼電器）,對功率方向繼電器的基本要求是： 1具有明確的方向性。即正方向發(fā)生任何故障（k1點）都能夠動作，而反方向故障（k2點）時不動作。 2足夠的靈敏性。,幾個基本概念,A相功率方向繼電器分析,正方向（k1

4、點）短路故障：,反方向（k2點）短路故障：,也可以說，,當 時，認為故障發(fā)生在正方向。,當 時，認為故障發(fā)生在反方向。,若功率方向繼電器的輸入電壓和電流幅值不變，輸出動作量隨電壓和電流之間的相角變化。,為了在最常見正方向短路情況下使繼電器動作最靈敏，即讓輸出動作量最大，A相功率方向繼電器應接成最大靈敏角 。即當正方向（k1點）發(fā)生短路故障時，動作輸出量 應該最大。,所以當正方向（點k1）短路故障時，應滿足：,這里,最大靈敏角 ：功率方向繼電器輸入電壓、電流幅值不變，其輸出動作量隨兩者間相位差的大小而改變，輸出最大時的相位差稱為最大靈敏角。即 時，輸出動作量最大。,是最大靈敏角，有,動作方程（2

5、種形式）：,考慮最大靈敏角的功率方向繼電器的動作方程,動作相位區(qū)間：,（以適應在 在090范圍內的變化）,（相角形式）,電壓死區(qū): 正方向出口三相短路、AB或CA兩相接地短路、 A相接地短路時,A相功率方向繼電器拒動。 解決措施：采用90接線方式, IA(IB ,IC)，UBC(UCA, UAB)。,內角：,0接線方式功率方向繼電器的電壓死區(qū)：,90接線方式功率方向繼電器的分析：,動作方程：,2種動作方程：,3.功率方向判別元件的構成框圖,功率方向元件判別框圖,相位比較法的原理,測量兩個電壓瞬時值同時為正的持續(xù)時間來進行的。 存在電壓死區(qū)：短路時電流很大而電壓很小，當短路點越靠近母線時，電壓可

6、能小于最小動作電壓（形成方波所需電壓） 存在“潛動”問題：是指只加入電流信號或只加入電壓信號就能動作。造成的原因主要是方波的開環(huán)運算放大器存在零點漂移。,！注意：極性連接。,圖有錯誤。能發(fā)現(xiàn)嗎？,3. 90接線方式功率方向繼電器的動作情況 （1）正方向三相短路,A相方向繼電器動作條件為：,（2）正方向兩相短路（保護安裝處、遠處） . 保護安裝處故障，即近處故障,. 遠離保護安裝點,B相： 30 90 C相： 0 60 ,綜合以上兩種極限情況可以得出，在正方向任何地點兩相短路時，B相、C相方向繼電器能夠動作的條件：,同理，對AB、CA相間短路進行分析的結果如下表。,電流速斷保護可以取消方向元件的

7、情況,2. 限時電流速斷保護（電流段）整定時分支電路的影響,基本整定與單側電源網(wǎng)絡電流段整定相同，保護范圍不能超過下一級線路的電流段的保護范圍，仍與下一級線路的電流段配合。但要考慮保護安裝地點與下一級線路短路點之間有電源或線路支路（分支電路）的影響。,（a） 電源支路對限時電流速斷保護的影響,（b） 線路支路對限時電流速斷保護的影響,（1）電源支路的影響（助增電流的影響）,如不考慮分支支路，保護2的電流段按上節(jié)的方法來整定：,設：M點是保護2的電流段的保護范圍的最末端。,考慮分支電路，M點短路流過2的實際電流為：,因為電源支路的助增電流作用,，所以,對保護2的電流段進行整定計算時必須考慮電源支

8、路的影響。,B,1,2,XS2,XS1,C,A,電源支路的影響（助增電流的影響）,曲線 是線路上不同地點短路時，流過線路AB的電流曲線； 曲線 是線路上不同地點短路時，流過線路BC的電流曲線；,由于電源支路 的電流起助增作用，導致,M點是保護2的電流段保護范圍的最末端。,所以必須按照流過線路AB段的電流 來整定，這樣才能滿足電流段的保護范圍要求。,有電源支路時，限時電流速斷保護的整定（起動電流整定）,電流段保護范圍不變：本線路全長，延伸到下一級線路出口（首端）。但不能超過下一級線路電流段的保護范圍。,設保護2的電流段保護范圍最末端是M點。M點必然位于下一級線路BC段上。,保護2的電流段起動電流整定值應按照M點短路實際流過線路AB段（即保護2）的電流來整定：,所以，,稱為分支系數(shù),有分支支路時，限時電流速斷保護的整定, 起動電流整定值 限時電流速斷保護2的保護范圍不應超過下一級線路保護1的段保護范圍。, 動作時限,其中， 段可靠系數(shù)：,分支系數(shù)：,以上起動電流整定公式適用于電源和負荷線路支路的情況。,， t0.5s,對于電源支路的情況（助增電流）： 對于負荷線路支路的情況（外汲電流）：,過電