电力系统继电保护第6章-电网的距离保护-课件.ppt
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- 电力系统 保护 电网 距离 课件
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1、11/10/20221l距离保护的基本原理与适用场合l单相式方向阻抗继电器的分析方法l微机常用方向阻抗继电器的原理l阻抗继电器的接线方式l振荡闭锁的原理l过渡电阻对距离保护的影响与消除措施 电压与电流的比值,110kV 比幅与比相动作方程分析 工频变化量、正序电压极化、电抗、四边形等方向阻抗继电器的构成原理 相间接线与接地接线 区分振荡与短路,从而构成闭锁措施 过渡电阻特点及对继电保护的影响11/10/20222l掌握距离保护与阻抗继电器原理l理解方向阻抗继电器接线l掌握实用阻抗继电器分析方法学习方法 要在对比中巩固三段式原理并熟练比幅与比相的相互转化方法 联系应用范围掌握方向阻抗继电器的特殊
2、问题 要联系电力系统故障分析的一些方法与结论11/10/202236.1 距离保护的基本原理kkkUZzlI而相间电流保护灵敏度低不适于高压网可见,距离保护电压电流的比值与故障点距离成正比,与系统的运行方式无关,即不受系统运行方式的影响,可以获得较为稳定的灵敏度。距离保护就是利用电压电流比值判断故障的一种保护。6.1.1距离保护的引入11/10/20224KKKUZI阻抗继电器测量阻抗距离保护利用阻抗继电器来判断故障所在区域。6.1.2距离保护原理Kset|ZZ阻抗继电器动作方程NKLUZI正常运行时为负荷阻抗KkZzl故障时为保护安装处到故障点的线路阻抗整定阻抗11/10/20225注意与三
3、段式电流保护的区别。三段式距离保护基本原理I段保护区不能伸出本线路,即测量阻抗小于本线路阻抗时动作。II1.actrelMNZK Z可靠系数,0.8 0.85II段保护区不能伸出相邻线路I段保护区,即测量阻抗小于本线路阻抗与相邻线路I段动作阻抗之和。靠延时保证选择性IIIII1.actrelMNrelNP()ZKZK Z可靠系数,0.8III段在系统正常时不起动,故障时起动,即测量阻抗小于最小的负荷阻抗时保护动作。依靠时间的阶梯性来保证选择性11/10/202266.1.3距离保护组成系统发生故障时起动保护装置判断是否跳闸由I、II、III段的阻抗继电器1KR、2KR、3KR来判断故障区域11
4、/10/202276.2 阻抗继电器分类与特性距离保护的核心元件,测量保护安装处故障点到故障点的阻抗(距离),与整定值进行比较,小于整定值为内部故障。6.2.1阻抗继电器基本原理与分类(1)阻抗继电器分类比较原理比幅:幅值比较式比相:相位比较式输入量第I型:单相式第II型:多相补偿式Kset|ZZKsetKset|arg|90ZZZZAA,UIABA,UI动作特性圆特性容易实现多边形特性11/10/20228mKTVTAKmTVKmTA/UnnUZZnIIn(2)阻抗继电器的基本概念一次值继电器的动作方程KsetZZ整定阻抗阻抗继电器KR电压UK来自TV,电流IK来自TA。有测量阻抗继电器的动
5、作特性注意:正方向故障时,ZK在第象限;反方向故障时ZK在第象限。11/10/202296.2.2单相式圆特性阻抗继电器全阻抗继电器Kset|ZZ由于构成方便,应用多。比幅动作方程setKsetK90arg90ZZZZ比相动作方程特点:无死区,无方向性KKset|UIZ电压比幅动作方程KKsetKKset90arg90IZUIZU电压比相动作方程以整定阻抗为半径的圆。应用:一般用作起动元件KKKUZI11/10/202210偏移阻抗继电器set1set2set1set2K|22ZZZZZ比幅动作方程Kset2set1K90arg90ZZZZ比相动作方程特点:无死区,无方向性set1set2se
6、t1set2KKK|22ZZZZUII电压比幅动作方程KKset2KKset190arg90UIZIZU电压比相动作方程以Zset1Zset2为直径的圆。应用:手动合闸、自动重合闸时采用。KKKUZI11/10/202211方向阻抗继电器setsetK|22ZZZ 比幅动作方程setKK90arg90ZZZ比相动作方程特点:有电压死区,有方向性(正方向故障时动作)setsetKKK|22ZZUII电压比幅动作方程KKsetK90arg90IZUU电压比相动作方程以整定阻抗Zset为直径的圆。应用:、段测量元件KKKUZI11/10/2022126.2.3直线特性阻抗继电器(1)直线继电器电抗继
7、电器直线与四边形特性居多Kset180arg()360ZZ比相动作方程KKsetK180arg360UIZI电压比相动作方程直线下方为动作区KKKUZI11/10/2022131:线路金属性短路时可靠动作,一般取15-30。(2)四边形阻抗继电器4K12Kset23Kset3:arg90:180arg()360:arg()180AOCZABZZBCZR比相动作方程Zset按照三段式整定原则整定,Rset按照小于最小负荷阻抗的电阻分量整定2:防止保护区末端经过过渡电阻短路时可能出现的超范围动作(超越),一般取7-15。3:在双电源线路上,考虑到经过过渡电阻短路时,线路始端故障时的附加测量阻抗比末
8、端故障时小,所以该角度小于线路阻抗角,一般取60。4:当线路出口经过过渡电阻短路时,测量阻抗可能呈现容性,为保证可靠动作,一般取30。11/10/2022146.2.4阻抗继电器的实现以圆特性方向阻抗继电器为例setsetKKK|22ZZUII电压比幅动作方程令setKop2ZUI工作电压setKpK2ZUUI极化电压则利用微机保护算法实现下面方程,就形成了方向阻抗继电器opp|UU11/10/202215KKsetK90arg90IZUU同理,电压比相动作方程令KopKsetUUIZ工作电压pKUU 极化电压则利用微机保护算法实现下面方程,就形成了方向阻抗继电器opp90arg90UU11/
9、10/2022166.2.5阻抗继电器的精确工作电流以圆特性全阻抗继电器为例Kset|ZZ比幅动作方程KKset|UIZ电压比幅动作方程可见,只要阻抗满足要求,继电器就应该动作。是不是真的如此?即KKset|0IZU比较元件都有最小的动作电压U0(比较电路)或最小的分辨率U0(微机保护的字长决定)。则上式变为KKset0|ZUUI结论:当电流很小时,继电器无法动作。11/10/202217阻抗继电器的精确工作电流阻抗继电器在多大电流时能够正确动作。KsenKargUI精确工作电流:当电压电流夹角为最灵敏角,即图示如右且起动阻抗actset0.9ZZ使得继电器刚好动作的电流。其中的最小值称为最小
10、精确工作电流Iac.min,最大值称为最大精确工作电流 Iac.max。11/10/2022186.3 阻抗继电器的接线方式A1A2A0MAkA1 k2 k0 kB1B2A0MBkB1 k2 k0 kC1C2A0MCkC1AA0kA1 k01kBB0kB1 k01kCC0kC1 k01kk2 k0 k()()()UIz lIzz lUIz lIzz lUIz lIzUUIz lIz lIz lUUIz lIz lIz lUUIz lIz lzIz llK点短路时母线电压为(1)测量阻抗与故障距离成正比与系统的运行方式无关(2)测量阻抗与短路类型无关。要求6.3.1故障时的测量阻抗考虑到IA I
11、A1+IA2+IA0且 z1z211/10/202219A0101AA0A0MA1 k01kkk110(3()33()IKzzUIz lIzz lIIz lzIz lK点A相接地0113zzKz式中为零序补偿系数A1A2A0kA0UIII边界条件且AkBk1 kA0A3CUUUz lIK I结论:B、C相比 相多、,则MBCMBMCBC1 k()Uz lUIIUK点BC相短路BC0kBkC,0UUIII 边界条件且BCkAkBkCkA1 kBCBCUUUUUz lII结论:AB、CA相比相多或,则11/10/202220(1)相间距离保护0接线6.3.2距离保护接线方式阻抗继电器相别 KU K
12、I A AU A03IK I B BU B03IK I C CU C03IK I (2)接地距离保护零序补偿接线阻抗继电器相别 KU KI A AU A03IK I B BU B03IK I C CU C03IK I 11/10/2022216.3.3阻抗继电器在各种故障时的动作情况结论:只有故障相阻抗继电器的可以正确测量短路阻抗。为提高计算速度,可以先选出故障相再进行阻抗计算。故障类型 AN BN CN ABN BCN CAN AB BC CA ABC KRA KRB KRC KRAB KRBC KRCA 11/10/2022226.4 实用方向阻抗元件的原理KKU0Z0考虑到线路出口短路时
13、,继电器,则,继电器不动作,即有电压死区。(1)死区(1)正方向故障无电压死区(2)反方向故障可靠不误动要求6.4.1方向阻抗继电器的死区及消除方法(2)死区消除方法两种记忆将故障前电压加以记忆,微机保护中,可以直接利用故障前一个或两个周波的电压进行比较,从而达到记忆的作用。引入第三相电压如正序电压,相当于引入了第三相电压,因为计算正序电压需要A、B、C三相电压。11/10/202223(1)变化量分析基础6.4.2工频变化量阻抗继电器k点故障利用叠加原理,有正常运行+故障增量电压电流增量定义MMkM0UUUMMkM0III正方向故障由故障增量图可见MMSMUIZ MMarg(180)UI S
14、MargZ令,则电压电流相位即夹角为钝角11/10/202224(1)变化量分析基础k点故障利用叠加原理,有正常运行+故障增量反方向故障由故障增量图可见MMMMNSNN()UIZZIZ MMargUINargZ令,则电压电流相位即夹角为锐角11/10/202225(2)工频变化量阻抗继电器分析动作方程opMsetUUIZ 相间阻抗继电器工作电压AB、BC、CApM0UU相间阻抗继电器极化电压故障前母线电压0opMset(3)UUIK IZ 接地阻抗继电器工作电压A、B、C;K为零序补偿系数PM 0UU接地阻抗继电器极化电压故障前母线电压|opPUU动作方程11/10/202226MMSMUIZ
15、 正方向故障增量图正方向故障分析故工作电压MMopSMsMSMesett()UIZIZIZZ 极化电压为故障前母线电压,则与故障点变化量电压相等,有MSPM0kMkM()UUUIZZ 代入动作方程,有kSMMMsetS|ZZZZ短路阻抗ZkM的动作区是以-ZSM为圆心,以|ZSM+Zset|为半径的圆内特点:动作区包括原点,因此无正方向出口死区。抗过渡电阻能力强。11/10/202227MMNUIZ 反方向故障增量图反方向故障分析故工作电压MMopNsMNsetet()UIZZIZIZ 极化电压为故障前母线电压,则与故障点变化量电压相等,有PM0MNkkIZZUUU 代入动作方程,有NsetN
16、k|ZZZZ短路阻抗-Zk的动作区是以ZN为圆心,以|ZN-Zset|为半径的圆内特点:测量阻抗Zk在第III象限,而动作区在第I象限,因此阻抗继电器不可能误动。11/10/202228工频变化量阻抗继电器的特点a.理论分析和构成原理简单;b.动作速度快;c.不需要振荡闭锁,振荡时又发生区内故障一般仍能正确动作;d.可以用做纵联方向保护的方向元件;e.故障时非故障相的继电器不动作,有较好的选相能力。*正方向故障无死区,反方向故障肯定不会误动11/10/2022296.4.3正序电压极化阻抗继电器KKsetK90arg90IZUU方向阻抗继电器普通方程P1KUU令则不对称故障时极化电压不为0;出
17、口对称短路时,靠记忆措施使得极化电压不为0。KKsetK90arg90UIZU改写为KKPKopsetUUIZUU 令,为了消除出口短路死区,需要保证极化电压此时不为零。即极化电压短路时,(a)相位始终不变(b)幅值不要降到零。11/10/202230(1)继电器特性分析动作方程MopMsetUUIZ相间阻抗继电器工作电压AB、BC、CAp1M0UU 相间阻抗继电器极化电压故障前母线正序电压M0opMset(3)UUIK IZ接地阻抗继电器工作电压A、B、C;K为零序补偿系数P1M 0UU 接地阻抗继电器极化电压故障前母线正序电压opP90arg90UU动作方程11/10/202231MMkM
18、UIZ正方向故障图正方向故障分析故工作电压MMMopkMskMseett()UIZIZIZZ极化电压为故障前母线正序电压,则与M侧电源电势相差,有jjMSMkMM1M0()IZZeUEe代入动作方程,有kMsetjSMkM90arg90()ZZZZe短路阻抗ZkM的动作区是以ZSM+Zset为直径的圆内特点:动作区包括原点,因此无正方向出口死区。11/10/202232MMkUIZ 反方向故障图反方向故障分析故工作电压MMopksetkset()()UIZZIZZ 极化电压为故障前母线正序电压,则与N母线正序电压相差,有jNP1M0kMNUUE eIZZ代入动作方程,有ksetjNk90arg
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