继电保护-距离保护ppt课件.ppt

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1、q第五节距离保护的振荡闭锁第五节距离保护的振荡闭锁q第四节距离保护的整定计算原则及评价第四节距离保护的整定计算原则及评价q第六节故障类别判别和故障选相第六节故障类别判别和故障选相q第七节距离保护特殊问题的分析第七节距离保护特殊问题的分析 q第八节第八节 工频故障分量距离保护工频故障分量距离保护 当距离保护用于双侧电源的电力系统时，为便于当距离保护用于双侧电源的电力系统时，为便于配合，一般要求配合，一般要求I I、IIII段的测量元件都要具有明段的测量元件都要具有明确的方向性，即采用具有方向性的测量元件。确的方向性，即采用具有方向性的测量元件。 第第IIIIII段为后备段，包括对本线路段为后备段

2、，包括对本线路I I、IIII段保护的段保护的近后备、相邻下一级线路保护的远后备和反向母近后备、相邻下一级线路保护的远后备和反向母线保护的后备，所以第线保护的后备，所以第IIIIII段通常采用带有偏移段通常采用带有偏移特性的测量元件。特性的测量元件。 G 距离保护各段动作区域示意图距离保护各段动作区域示意图RjX2134jXRCABD G 当各段测量元件当各段测量元件均采用圆形动作均采用圆形动作特性时，它们的特性时，它们的动作区域如图动作区域如图 复平面坐标的方向复平面坐标的方向做了旋转，以使各做了旋转，以使各测量元件整定阻抗测量元件整定阻抗方向与线路阻抗方方向与线路阻抗方向一致向一致 保护保

3、护A A距离距离段段保护保护A A距离距离段段保护保护B B距离距离段段保护保护A A距离距离段段ABC121、距离保护、距离保护I段的整定段的整定 一般按躲开下一条线路出口处短路的原则来整定。一般按躲开下一条线路出口处短路的原则来整定。 所以其测量元件的整定阻抗，应该按躲过本线路末端所以其测量元件的整定阻抗，应该按躲过本线路末端短路时的测量阻抗来整定。短路时的测量阻抗来整定。 0.8 0.85relK（1）动作阻抗）动作阻抗.1ABsetZZ.11ABsetrelrelA BZKZKz L（2）动作时限：）动作时限：10ts2、距离保护、距离保护II段的整定段的整定（1）动作阻抗（应按以下两

4、点原则来确定）动作阻抗（应按以下两点原则来确定）.1I.3IABC12.E.E.2Ik.11ABABUI z LU.21BkUI z LK Kb b应采用当保护应采用当保护2 2第第I I段末端短路时，可能出现的最小值段末端短路时，可能出现的最小值.1.2()ABsetrelbsetZKZKZ1）与相邻线路距离保护与相邻线路距离保护I段相配合，并考虑分支系数的段相配合，并考虑分支系数的影响影响0.8relKABC12.E.Ek当当k点短路时，变电所点短路时，变电所A距离保护距离保护1的测量阻抗是：的测量阻抗是：.1221.111AABkmABkABbkI ZI ZUIZZZZK ZIII此时此

5、时Kb1，由于助增电流的影响，与无分支情况相比，由于助增电流的影响，与无分支情况相比，将使保护将使保护1处的测量阻抗增大，可能产生拒动。处的测量阻抗增大，可能产生拒动。.1I.3I.2IABC1280%k1.20.81.2(0.81.2)0.6()BCBCmABBCBCABrelBCABbsetZZZZZZZK ZZKZ此时此时K Kb b11，由于外汲电流的影响，由于外汲电流的影响，K Kb b11，与无分支情况与无分支情况比，将使测量阻抗变小，若不考虑比，将使测量阻抗变小，若不考虑K Kb b，则可能产生误动。则可能产生误动。 为充分保证保护为充分保证保护1和保护和保护2之间的选择性，应按

6、之间的选择性，应按Kb为最小为最小的运行方式来确定。保护的运行方式来确定。保护1的距离的距离II段的整定值，使之不段的整定值，使之不超出保护超出保护2距离距离I段的范围。段的范围。2）与相邻变压器的快速保护相配合，躲开线路末端变电）与相邻变压器的快速保护相配合，躲开线路末端变电所变压器低压侧出口处短路时的阻抗值。所变压器低压侧出口处短路时的阻抗值。k设变压器的阻抗为：设变压器的阻抗为：则起动阻抗应整定为：则起动阻抗应整定为： 误差较大，取误差较大，取 应采用当应采用当k点短路时的最小值。点短路时的最小值。.1.min()ABsetrelbtZKZKZ2()%()()etkTUZUS高压侧额定线

7、电压短路电压百分值额定容量tZ0.70.75relK.minbKABC12( )12xttt（2）动作时限）动作时限取两个整定值中最小的一个。取两个整定值中最小的一个。距离保护II段的动作时间，应在与之配合的相邻元件保护动作时间的基础上，加上一个时间级差，即： t式中式中 ( )2xt与本保护配合的与本保护配合的相邻元件相邻元件保护段（保护段（x为为I I或或IIII）的）的动作时间。动作时间。 时间级差时间级差其选取方法与阶段式电流保护中时间级差选取方法一样。其选取方法与阶段式电流保护中时间级差选取方法一样。 （3）灵敏度校验）灵敏度校验.11.25setsenABZK保护装置的动作阻抗保护

8、范围内发生金属性短路时故障阻抗的计算值Z距离保护的距离保护的IIII段，应能保护线路的全长，本线路末端段，应能保护线路的全长，本线路末端短路时，应有足够的灵敏度。考虑到各种误差因素，短路时，应有足够的灵敏度。考虑到各种误差因素，要求灵敏系数应满足：要求灵敏系数应满足：如果如果K Ksensen不满足要求，则距离不满足要求，则距离IIII段应改为与相邻元段应改为与相邻元件的件的IIII段保护相配合。段保护相配合。3、距离保护、距离保护III段的整定段的整定距离保护第III段的整定阻抗，按以下几个原则计算。（1）III段的整定阻抗段的整定阻抗1 1）按与相邻线路距离保护）按与相邻线路距离保护III

9、I或或IIIIII段配合整定段配合整定在与相邻线路距离保护在与相邻线路距离保护IIII段配合时，段配合时，IIIIII段的整定阻抗为：段的整定阻抗为： 1.min2()IIIIIsetrelABbsetZKZKZ可靠系数的取法与可靠系数的取法与IIII段整定中类似。段整定中类似。如果与相邻线路距离保护如果与相邻线路距离保护IIII段配合灵敏系数不满段配合灵敏系数不满足要求，则应改为与相邻线路距离保护的足要求，则应改为与相邻线路距离保护的IIIIII段段相配合。相配合。2 2）按与相邻变压器的电流、电压保护配合整定）按与相邻变压器的电流、电压保护配合整定IIIIII段的整定阻抗为：段的整定阻抗为

10、： 1.minmin()IIIsetrelABbZKZKZ式中式中 minZ电流、电压保护的最小保护范围对应的阻抗值。3）按躲过正常运行时的最小负荷阻抗整定）按躲过正常运行时的最小负荷阻抗整定.min.min.max.max(0.90.95)()LNLLLUUZII额定相电压（未考虑自起动的最大负荷电流）.1.min1setLrelssreZZKKK当线路上的负荷最大时，即线路中的电流为最大负荷电流当线路上的负荷最大时，即线路中的电流为最大负荷电流且母线电压最低时，负荷阻抗最小，其值为：且母线电压最低时，负荷阻抗最小，其值为：参照过电流保护的整定原则，考虑到电动机自起动的情况下，参照过电流保护

11、的整定原则，考虑到电动机自起动的情况下，保护保护IIIIII段必须立即返回的要求，若采用全阻抗特性，则整段必须立即返回的要求，若采用全阻抗特性，则整定值为：定值为： relK1.2 1.25relK可靠系数，一般取可靠系数，一般取ssK1.5 2.5ssK电动机自起动系数，取电动机自起动系数，取reK1.15 1.25reK阻抗阻抗测量元件测量元件的返回系数，取的返回系数，取min1cos()IIILsetrelssresetLZZKK K 若采用方向特性，由于负荷阻抗与整定阻若采用方向特性，由于负荷阻抗与整定阻抗的阻抗角不同，整定阻抗可由下式给出：抗的阻抗角不同，整定阻抗可由下式给出：set

12、整定阻抗的阻抗角整定阻抗的阻抗角 当第当第IIIIII段采用偏移特性时，反向动作区的大小通常段采用偏移特性时，反向动作区的大小通常用偏移率来整定，一般情况下，偏移率取为用偏移率来整定，一般情况下，偏移率取为10103030。L负荷阻抗的阻抗角负荷阻抗的阻抗角按上述三个原则进行计算，取其中的按上述三个原则进行计算，取其中的较小者作为距离较小者作为距离IIIIII段的整定阻抗。段的整定阻抗。RjXL.1setZ.set LZset(2).max1.2setsenABbnextZKZKZ远后备保护时远后备保护时 ：(1)1.5setsenABZKZ近后备保护时近后备保护时 ：（2）灵敏度校验）灵敏度

13、校验 距离保护的距离保护的IIIIII段，一方面作为本线路段，一方面作为本线路I I、IIII段保护的近段保护的近后备，另一方面还作为相邻设备保护的远后备，灵敏度后备，另一方面还作为相邻设备保护的远后备，灵敏度应分别进行校验。应分别进行校验。 按本线路末按本线路末端短路校验端短路校验 按相邻设备末端短路校验按相邻设备末端短路校验 nextZ相邻设备（线路、变压器等）的阻抗。相邻设备（线路、变压器等）的阻抗。 相邻设备末端发生金属性短路时保相邻设备末端发生金属性短路时保护护1 1可能出现的最大测量阻抗可能出现的最大测量阻抗.maxABbnextZKZ（3）动作时限）动作时限 其动作时限较相邻与之

14、配合的元件保护的动作时限其动作时限较相邻与之配合的元件保护的动作时限增加一个时限阶段：增加一个时限阶段：12ttt距离保护距离保护IIIIII段的动作时间，应在与之配合的相邻元段的动作时间，应在与之配合的相邻元件保护动作时间的基础上，加上一个时间级差件保护动作时间的基础上，加上一个时间级差t t，但考虑到距离但考虑到距离IIIIII段一般不经振荡闭锁，其动作时间段一般不经振荡闭锁，其动作时间不应小于最大的振荡周期（不应小于最大的振荡周期（1.5-2s1.5-2s）。）。 .(1)(1)(2).(1)mTVmmTAmnUZZnITAn为电流互感器变比为电流互感器变比为电压互感器变比为电压互感器变

15、比为保护的一次动作阻抗为保护的一次动作阻抗TVn(1)setZ或或 (2)(1)TAmmTVnZZn计算中得到的整定阻抗，也可以按照类似的方法换算到二次侧：计算中得到的整定阻抗，也可以按照类似的方法换算到二次侧： (2)(1)TAsetsetTVnZZn1)主要优点：主要优点：能满足多电源复杂电网对保护动作选择能满足多电源复杂电网对保护动作选择性的要求。性的要求。阻抗继电器是同时反应电压降低与电流阻抗继电器是同时反应电压降低与电流增大而动作，故距离保护较电流保护有增大而动作，故距离保护较电流保护有较高的灵敏性，且较高的灵敏性，且段基本不受运行方段基本不受运行方式的影响，而式的影响，而、段仍受系

16、统运行方段仍受系统运行方式变化的影响，但比电流保护要小些，式变化的影响，但比电流保护要小些，保护区域和灵敏性比较稳定。保护区域和灵敏性比较稳定。 2)缺点：缺点：不能实现全线速动，对双侧电源线路，不能实现全线速动，对双侧电源线路，将有全线将有全线3040%以以段时限跳闸，这对段时限跳闸，这对稳定有较高要求的超高压远距离输电系统稳定有较高要求的超高压远距离输电系统来说不能接受。来说不能接受。阻抗继电器本身较复杂，还增设各种闭阻抗继电器本身较复杂，还增设各种闭锁装置，调试麻烦，可靠性相对较低锁装置，调试麻烦，可靠性相对较低 。.minLU例例1：图示网络，各线路均装有距离保护。试对其中保护图示网络

17、，各线路均装有距离保护。试对其中保护1的相间短路保护的相间短路保护、段进行整定计算。已知线路段进行整定计算。已知线路AB的最大负荷电流的最大负荷电流 =350A，功率因数功率因数cos =0.9。各各线路每公里阻抗线路每公里阻抗 = 电动机自起动系数电动机自起动系数 =1，正常时母线最低电压正常时母线最低电压 取等于取等于0.9 （ =110kV）。）。.maxLI1z)(704 . 0ssKNUNU14325691078ABCDEMN.maxLI30km60km60km115/3MEkV115/3NEkV1 max25xX1 min20 xX2max30 xX2min25xX31.5TSMV

18、A%10.5kU80.5ts100.5ts解：解：各元件阻抗值的计算各元件阻抗值的计算ABAB线路的正序阻抗线路的正序阻抗: :BCBC线路的正序阻抗线路的正序阻抗 : :变压器的等值阻抗变压器的等值阻抗 : :距离距离段的整定段的整定 动作阻抗：动作阻抗： 动作时限：动作时限： 14325691078ABCDEMN.maxLI30km60km60kmkVEM3/115kVEN3/11525max1xX20min1xX30max2xX25min2xXMVAST5 .31%10.5kU80.5ts100.5ts10.4 3012 70 ( )ABABZz L 10.4 6024 70 ( )BC

19、BCZz L 2210.5115%44.1 70 ( )10031.5TTkTUZUS .10.85 1210.2 70 ( )setrelABZK Z 10ts 距离距离段的整定段的整定 动作阻抗：动作阻抗：按以下两个条件选择，且取其中较小的一个按以下两个条件选择，且取其中较小的一个a.a.与相邻线路与相邻线路BCBC的保护的保护3 3（或（或5 5）的）的段配合段配合: : .1.min.3()ABsetrelbsetZKZKZBCbABIKI.minbK 为最小，是在保护为最小，是在保护3 3的的段末段发生短路时的最小分支系数段末段发生短路时的最小分支系数14325691078ABCDE

20、MN.maxLI30km60km60kmkVEM3/115kVEN3/11525max1xX20min1xX30max2xX25min2xXMVAST5 .31%10.5kU80.5ts100.5ts.11min12.maxsABsIXZIIX总2 max11min2 maxssABsXIIXZX总BCBCBCZZIIZI15. 085. 022.总21.152BCBCZIIZ总1min2 max2.min12 max1.151.192sABsbsXZXIKIX.10.8(12 1.19 0.85 24)29.02 70 ( )setZ 求最小分支系数应求最小分支系数应I IABAB取最大，而

21、取最大，而I IBCBC取最小。取最小。即电源即电源M M在最大方式，在最大方式，电源电源N N在最小方式。在最小方式。0.15Z0.15ZBCBC Z ZABAB0.85Z0.85ZBCBCA Bİ1İ2 Z ZBCBCX Xs1.mins1.min X XS2.maxS2.maxZTİ3 Ck12II总该支路电流忽略该支路电流忽略!1II总b.b.按照躲开相邻变压器低压侧出口按照躲开相邻变压器低压侧出口k k2 2短路整定短路整定: : .1.minsetrelABbTZKZKZ1.minsX2.maxsXABZTZ.1I.3I31min2 max.min12 max2.07sABsbsI

22、XZXKIX .10.7(122.07 44.1)72.3 70setZ .129.02 70 ()setZ 取以上两个中较小的一个数取以上两个中较小的一个数 , ,故故: :k2这时并联支路电流可以忽略这时并联支路电流可以忽略最小分支系数应最小分支系数应I IABAB取最取最大，而大，而I I3 3取最小。取最小。动作时限动作时限 与相邻保护与相邻保护3 3的的段配合段配合 则则: :灵敏性校验：灵敏性校验：130.5ttts .129.022.471.2512setsenABZKZminminmax0.9 110/3163.50 25.8 ( )0.35LLLUZI min.1163.51

23、10.2 70 ()cos1.15 1.2 1 cos 7025.8LsetrelssresetLZZKK K 9 . 0cos25.8L动作阻抗：动作阻抗：按躲开最小负荷阻抗整定。按躲开最小负荷阻抗整定。 满足要求满足要求它能同时满足与相邻保护以及与相邻变压器保护配合的要求。它能同时满足与相邻保护以及与相邻变压器保护配合的要求。因为继电器取为因为继电器取为相间接线方式的相间接线方式的方向阻抗继电器方向阻抗继电器 1.2relK1.15reK1.5ssK070set取取25.8L.max2.48bK.1.max110.20.91.2122.48 44.1setsenABbTZKZKZ远b.b.

24、变压器配合：变压器配合：.1110.29.181.512setsenABZKZ近（2 2）灵敏性校验：）灵敏性校验：.1.maxsetsenABbBCZKZKZ远1max2 min2.max12 min25 12252.4825sABsbsXZXIKIX110.21.541.2122.48 24senK远满足要求a.a.与线路配合与线路配合 : :K Kb.maxb.max取最大值，电源取最大值，电源M M最小方式，电源最小方式，电源N N最最大方式，线路大方式，线路BCBC停停用。用。满足要求满足要求不满足要求不满足要求相邻元件末端短路保护可相邻元件末端短路保护可能感受的最大测量阻抗能感受的

25、最大测量阻抗动作时限：动作时限：1811032tttttt 或10.53 0.52.0( )ts 取其中较长者取其中较长者1ABCDE35km40km64km2EA，XAEB，XBkVEEBA3/11510AXmaxBX30minBX变压器：变压器： 215MVA 110/6.6kV 例例2：已知：已知：线路的正序阻抗线路的正序阻抗 ，线路阻抗角，线路阻抗角 ；线路线路AB及及BC均装设三段式距离保护，各段测量元件均采用方向均装设三段式距离保护，各段测量元件均采用方向阻抗继电器，而且均采用阻抗继电器，而且均采用 接线方式，保护用电压互感器变比为接线方式，保护用电压互感器变比为110/0.1，电

26、流互感器变比为，电流互感器变比为600/5 ；线路线路AB、BC的最大负荷电流的最大负荷电流 ，负荷的功率因数，负荷的功率因数为为 ，负荷自起动系数，负荷自起动系数 ；保护保护2距离距离段的动作时限段的动作时限求：保护求：保护1 1距离距离、段的动作阻抗，灵敏系数与动作时限及段的动作阻抗，灵敏系数与动作时限及阻抗继电器的动作阻抗。阻抗继电器的动作阻抗。 %10.5kU10.4/zkm70k0max450LIA8 . 0cos1.5ssK21.5ts1ABCDE35km40km64km2EA，XAEB，XB解：解：距离距离段：段： .10.850.85 0.4 703511.9 70setABZ

27、Z .10.8 (0.4 7035 1 13.6 70 )22.1 70setZ .minbKmaxBX.min1bK.minbK本题本题 最小的情况是在最小的情况是在 ，即电源，即电源B B的机组已全停，的机组已全停，此时此时 。否则。否则 必大于必大于1 1，有助增。，有助增。 .20.850.85 0.4 704013.6 70setBCZZ .1.min.2()setrelABbsetZKZKZ距离距离段段 ：与保护与保护2 2距离距离段配合段配合221%1110.5 11042.35 70(70 )221002 100 15kNTTTUUZZS 其中设变压器阻抗角为.min1bK.1

28、0.7(0.4 7035 1 42.35 70 )39.4 70setZ .122.1 70setZ .122.1 701.581.30.4 7035setsenABZKZ满足要求为保证选择性，取较小者为距离为保证选择性，取较小者为距离段的动作阻抗段的动作阻抗 ，则：，则： 校验灵敏系数：校验灵敏系数：与变压器的速动保护配合与变压器的速动保护配合 .1.min()setrelABbTZKZKZ一种是把两台变压器一种是把两台变压器并联看成一个整体，并联看成一个整体，一种看成两个并联支一种看成两个并联支路，路，K Kb.minb.min=1/2=1/2把两台变压器并联看成一个整体把两台变压器并联看

29、成一个整体距离距离段：段：按躲过最小负荷阻抗求正常运行时的动作阻抗，按躲过最小负荷阻抗求正常运行时的动作阻抗，即对应于即对应于 时的动作阻抗。时的动作阻抗。37L .1.max0.90.9 115/361.58 371.25 1.15 1.5 0.4537e xsetLrelssreLUZKK KI .1.161.5873.470coscos(7037 )setLsetsetLZZ 70k距离距离段采用方向阻抗继电器时对应于段采用方向阻抗继电器时对应于 时的动作阻抗时的动作阻抗校验灵敏系数校验灵敏系数 ：作线路作线路ABAB的近后备时：的近后备时：.173.4 705.241.50.4 703

30、5setsenABZKZ近满足要求作相邻线路作相邻线路BCBC的远后备时：的远后备时：.1.maxsetsenABbBCBCZKZKZ远2111max.111min10 141111.830AABbBCBIIIIXXKIIIX 73.4 701.711.214 701.8 16 70senK远满足要求4.4.动作时限：动作时限： 10 ()ts固有动作时间1100.50.5ttts 121.50.52.0ttts 30minBBXX.2I.1I.1IXAXABXBminXBC101416这时考虑助增电流对线路这时考虑助增电流对线路BCBC的影响的分支的影响的分支系数，应取可能的最大值，即系数，

31、应取可能的最大值，即 作变压器的作变压器的远后备时考远后备时考虑其中一台虑其中一台停用。停用。(2)600/511.9 701.29 70110/0.1setZ (2)600/522.1 702.4 70110/0.1setZ (2)600/566 707.19 70110/0.1setZ 5.5.继电器的动作阻抗：继电器的动作阻抗： (2)(1)TAsetsetTVnZZn 3.5.1.3.5.1.振荡闭锁的概念振荡闭锁的概念 并联运行的电力系统或发电厂失去同步的现象，称为并联运行的电力系统或发电厂失去同步的现象，称为电力系统的振荡。电力系统的振荡。 引起电力系统振荡的原因引起电力系统振荡的

32、原因 ：一种是因电力系统受到大的扰动（如短路、大机组一种是因电力系统受到大的扰动（如短路、大机组或重要联络线的误切除等）而导致暂态稳定破坏。或重要联络线的误切除等）而导致暂态稳定破坏。 一种是因为联络线中传输的功率过大而导致静稳定一种是因为联络线中传输的功率过大而导致静稳定破坏。破坏。 （1）系统正常运行时，系统各电源之间同步运行，各）系统正常运行时，系统各电源之间同步运行，各电源电势之间的相差角为常数；电源电势之间的相差角为常数；./mmmZUI（3） 电力系统中发生同步振荡或异步运行时，各点的电力系统中发生同步振荡或异步运行时，各点的电压、电流和功率的幅值和相位都将发生周期性的电压、电流和

33、功率的幅值和相位都将发生周期性的变化。阻抗继电器的测量阻抗变化。阻抗继电器的测量阻抗 也将周期性也将周期性的变化，当测量阻抗进入距离保护动作区域时，保的变化，当测量阻抗进入距离保护动作区域时，保护将发生误动作。护将发生误动作。（2）当系统短路切除太慢，或遭受较大冲击时，并列运）当系统短路切除太慢，或遭受较大冲击时，并列运行的各电源之间失去同步，系统发生振荡。系统发生行的各电源之间失去同步，系统发生振荡。系统发生振荡时，各电源电势之间的相差角随时间而变化，系振荡时，各电源电势之间的相差角随时间而变化，系统中出现幅值以一定周期变化的电流称为振荡电流；统中出现幅值以一定周期变化的电流称为振荡电流；因

34、电流保护、电压保护和功率方向保护等一因电流保护、电压保护和功率方向保护等一般都只应用在电压等级较低的中低压配电系般都只应用在电压等级较低的中低压配电系统，这些系统出现振荡的可能性很小，振荡统，这些系统出现振荡的可能性很小，振荡时保护误动产生的后果也不会太严重，所以时保护误动产生的后果也不会太严重，所以一般不需要采取振荡闭锁措施。一般不需要采取振荡闭锁措施。 距离保护一般用在较高电压等级的电力距离保护一般用在较高电压等级的电力系统，系统出现振荡的可能性大，保护误动系统，系统出现振荡的可能性大，保护误动造成的损失严重，所以必须考虑振荡闭锁问造成的损失严重，所以必须考虑振荡闭锁问题。题。 联络开关联

35、络开关1、系统振荡的特点：、系统振荡的特点：a. 系统全相运行时发生系统振荡，三相总是系统全相运行时发生系统振荡，三相总是对称的。对称的。 b. 振荡时，最大振荡电流接近于振荡中心处振荡时，最大振荡电流接近于振荡中心处短路时的短路电流。短路时的短路电流。 c. 振荡的过程是缓慢的（我国电网振荡周期振荡的过程是缓慢的（我国电网振荡周期一般为一般为0.8s1.2s左右左右) 。3.5.2 3.5.2 电力系统振荡对距离保护测量元件的影响电力系统振荡对距离保护测量元件的影响 Z.ME.NEMZNZLZMN.I.MU.NU设以设以 为参考，使其相位角为零，为参考，使其相位角为零，则则 。在振荡时，可认

36、为。在振荡时，可认为N N侧系侧系统等值电势统等值电势 围绕围绕 旋转。因旋转。因 滞后于滞后于 的角度的角度 在在0 0360360之间变之间变化，化， 。.MEMMEE.NE.ME.ME.NEjNNeEE.1jNMNMMMLNMLNEeEEEIEZZZZZZ.ME.NE.I.NMEE z2、电流、电压的变化规律电流、电压的变化规律 .MNEEz此电流滞后于电势差此电流滞后于电势差 的角度为系统总阻抗角的角度为系统总阻抗角 由由M侧流向侧流向N侧的电流为：侧的电流为：振荡时，三相对称，系统中振荡时，三相对称，系统中性点电位仍保持为零，故线性点电位仍保持为零，故线路两侧母线电压为：路两侧母线电

37、压为： MMMZIEUNNNZIEUMNEEIZ()()2()MNMNMNNMMNNMMLNLNMNMLNEEUUEEI ZZEEZZZZZZZEEZZZ设设 阻抗角相同，则阻抗角相同，则 为一标量，为一标量， 与与 具有相同的相位。具有相同的相位。MLNZZZ、2NLMNLZZZZZ.NMUU .NMEE .MNEEz.ME.NE.I.NU.MU.MNUU.NMUU 、.NMEE 换句话说，换句话说， 落在直线落在直线 上。上。O 是输电线上的两个端点电压，输电线上各点电压向是输电线上的两个端点电压，输电线上各点电压向量的端点沿着直线量的端点沿着直线 移动，从原点与此直线上任一移动，从原点与

38、此直线上任一点连线所做成的向量，即代表输电线上该点的电压，从点连线所做成的向量，即代表输电线上该点的电压，从原点作直线原点作直线 的垂线所得的向量最短，的垂线所得的向量最短，垂足垂足os所代所代表的输电线上那一点在振荡角度表的输电线上那一点在振荡角度 下的电压最低，下的电压最低，该点该点称为系统在振荡角度为称为系统在振荡角度为 时的电气中心或振荡中心时的电气中心或振荡中心 。.NMUU 、.NMUU )(.NMUU .MNEEz.ME.NE.I.NU.MU.MNUUosO随着随着 的改变，振荡中心在线路上的位置也在的改变，振荡中心在线路上的位置也在变。当系统阻抗角和线路阻抗角相等且两侧电变。当

39、系统阻抗角和线路阻抗角相等且两侧电势幅值相等时，电气中心的位置不随势幅值相等时，电气中心的位置不随 的改变的改变而移动，始终位于系统纵向总阻抗而移动，始终位于系统纵向总阻抗 之中点处。之中点处。（这就是为什么称其为电气中心）（这就是为什么称其为电气中心） MLNZZZ现在假定现在假定 I.先看振荡中心电压先看振荡中心电压 MNMEEE中U当当 =0时时(或或360),线路两端电势相等，没有电流流过线路两端电势相等，没有电流流过,0MUEI中中在保护安装处电流跟振荡中心电流一样（同一条线路上）在保护安装处电流跟振荡中心电流一样（同一条线路上）当当 =0 =0时时, ,由于由于I=0,I=0,所以

40、所以MEU保20,MEUIZ中中当当 =180时时,线路两端电势在中点相互抵消，线路两端电势在中点相互抵消， .再来看在保护安装处电流、电压的变化规律再来看在保护安装处电流、电压的变化规律ZEIM2MMMMMMMEZZZZZEEZIEU22保当当 =180 =180时时, , 而而 系统振荡时的电流和电压系统振荡时的电流和电压 ( (b) b) 电流有效值变化曲线电流有效值变化曲线U0 180o 360o 540o 720o 900o( (c)c)电压有效值变化曲线电压有效值变化曲线UMUoso1234( (a) a) 相量图及变化轨迹相量图及变化轨迹max(180 )oIIzNEMENUMU

41、osU0 180o 360o 540o 720o 900oIUN从图上可以直观地看出来，当从图上可以直观地看出来，当 =180时，在保护安装处时，在保护安装处U最小而最小而I最大，这时继电器的测量阻抗最大，这时继电器的测量阻抗 ，可能进，可能进入保护动作区入保护动作区 mmmUZI.M点保护装置的测量阻抗点保护装置的测量阻抗 当系统振荡时，在变电所当系统振荡时，在变电所M的线路上，振荡电流为：的线路上，振荡电流为： MNMNMLNEEEEIZZZZZ表示系统总的纵向正序阻抗表示系统总的纵向正序阻抗 M点阻抗继电器的测量阻抗为：点阻抗继电器的测量阻抗为： 11MMMMm MMMjMNeUEIZE

42、ZZZZZIIEEK e)(.ZEEINMZ.ME.NEMZNZLZMN.I3、对距离保护的影响对距离保护的影响MMMUEIZM点的母线电压为：点的母线电压为：NeMEKE表示两侧系统电势幅值之比表示两侧系统电势幅值之比 假定假定Ke=1，即两系统电势幅值相同，系统和线路的阻抗即两系统电势幅值相同，系统和线路的阻抗角也相同，则角也相同，则 随随 变化关系是：变化关系是： m MZ1111(1)()122222m MMMMjZZZZjctgZZZjZ ctge)22121112sin2cos12cos2sin2)22sin(sincos1sin2121)cos1 (2sin)cos1 (sin)

43、cos1 (sin)cos1 (sin)cos1 (111(222jctgejjjjjejj把把 随随 变化的关系画在以保护安装地点变化的关系画在以保护安装地点M为原点的复为原点的复阻抗平面上。阻抗平面上。当全系统所有阻抗角均相同时（当全系统所有阻抗角均相同时（Ke=1， ） m MZzL可见可见: :当当 =0时时, , ；当；当 =180时，时，即测量阻抗等于保护安装点到振荡中心的阻抗，当即测量阻抗等于保护安装点到振荡中心的阻抗，当 改变改变时，不但测量阻抗的大小在改变，而且阻抗角也在变化，时，不但测量阻抗的大小在改变，而且阻抗角也在变化，其变化范围在（其变化范围在（ ）至（）至（ ）之间

44、。）之间。 m MZ 12m MMZZZ90L90L90LLMOORjXNZm MZ90L0.0m MZj 0.11802m MMZZZ0.360m MZj 当当m=1/2时，特性直线通过坐标原点，时，特性直线通过坐标原点，相当于保护装置安装在振荡中心处；相当于保护装置安装在振荡中心处；当当m1/2时，直线族与时，直线族与-jx相交，此时相交，此时振荡中心将位于保护范围的反方向。振荡中心将位于保护范围的反方向。 ORjX0m25. 0m5 . 0m75. 0m1m在系统振荡时，为了求出不同安装地点距离保护测量阻抗在系统振荡时，为了求出不同安装地点距离保护测量阻抗的变化规律，令的变化规律，令 代

45、替代替 ，并设，并设 ，m为小于为小于1的变的变数，则有数，则有 , ,其中其中 表示保护表示保护安装处安装处X X的测量阻抗。的测量阻抗。 XZMZZZmX11()222m XZm ZjZ ctgm XZ设保护安装在系统的设保护安装在系统的X X处，处，X X到电源到电源M M的等值阻抗为的等值阻抗为Z ZX Xoo当当m取不同数值时，测量阻抗变取不同数值时，测量阻抗变化的轨迹应是平行于化的轨迹应是平行于 直线的直线的一直线族。一直线族。.保护安装在保护安装在不同安装地点阻抗的变化规律不同安装地点阻抗的变化规律 当两侧系统的电势当两侧系统的电势 ，即即 时，由时，由 其轨迹应是位于直线其轨迹

46、应是位于直线 某一某一侧的一个圆。侧的一个圆。 NMEE11m MMjeZZZK eoo 在这种情况下，当在这种情况下，当 时，由于两侧电势不相等而产生时，由于两侧电势不相等而产生一个环流。因此，测量阻抗不等于一个环流。因此，测量阻抗不等于 ，而是一个位于圆周，而是一个位于圆周上的有限数值。上的有限数值。 0 RjXNMoo12Zm.M1eK . （两侧系统电势不等）（两侧系统电势不等）1eK oo NMEE当当KeKe11， ，轨迹圆位于直线轨迹圆位于直线 下面，实质电流由下面，实质电流由N N侧流向侧流向M M侧侧NMEEoo 当当KeKe11/2m1/2m1/2m1/2距离保护安装地点越

47、接近振荡中心，越容易引起误动。距离保护安装地点越接近振荡中心，越容易引起误动。继电器的动作特性在复阻抗平面上沿继电器的动作特性在复阻抗平面上沿 方向所占面积越大，方向所占面积越大，受影响越大。受影响越大。oo 距离距离段、段、段都会误动，而距离段都会误动，而距离段不会误动（由于段不会误动（由于我国电网的振荡周期为我国电网的振荡周期为1s左右，而左右，而段保护需延时段保护需延时1.5s以以上，一般为上，一般为1.5s2s，可利用延时躲开振荡的影响）可利用延时躲开振荡的影响） 当振荡发生时，首先起动当振荡发生时，首先起动的是的是段，然后是段，然后是段、段、段阻抗继电器。段阻抗继电器。 .归纳：归纳

48、： Zm3Zm2 Zm1Z2Z1Z3OO图示双侧电源的系统中，阻抗继电器装在图示双侧电源的系统中，阻抗继电器装在M M侧，两侧侧，两侧电源电动势大小相等，各元件阻抗角相同，相关参数电源电动势大小相等，各元件阻抗角相同，相关参数标在图中。标在图中。试回答：试回答： RSZZZ(1)(1)系统发生振荡时，阻抗继电器测量阻抗端点的变化轨迹；系统发生振荡时，阻抗继电器测量阻抗端点的变化轨迹；(2)(2)如果阻抗继电器是方向阻抗继电器，如果阻抗继电器是方向阻抗继电器，M M侧保护其整定阻抗侧保护其整定阻抗Z Zsetset=3=3，请问，在下述几种情况下系统发生振荡时阻抗，请问，在下述几种情况下系统发生

49、振荡时阻抗继电器是否会误动：继电器是否会误动： ( (a)Za)Zs s=1=1，Z ZR R=9=9；( (b)Zsb)Zs=1=1，Z ZR R=4=4；( (c)Zsc)Zs=6=6，Z ZR R=4=4。.电力系统振荡和短路时电气量的差异电力系统振荡和短路时电气量的差异 （1 1）电力系统发生短路的瞬间，短路电流突然）电力系统发生短路的瞬间，短路电流突然增加，母线电压突然降低，变化速度很快，但在增加，母线电压突然降低，变化速度很快，但在短路发生后，若不计其衰减，电流、电压将基本短路发生后，若不计其衰减，电流、电压将基本不再变化，保护的测量阻抗，将从负荷阻抗突变不再变化，保护的测量阻抗，

50、将从负荷阻抗突变为短路阻抗，并维持为短路阻抗不再变化。为短路阻抗，并维持为短路阻抗不再变化。 系统振荡时，系统中的电压电流都不会有突系统振荡时，系统中的电压电流都不会有突然的变化，但在整个振荡过程中，电压电流一直然的变化，但在整个振荡过程中，电压电流一直都在作周期性变化，保护的测量阻抗也不会有突都在作周期性变化，保护的测量阻抗也不会有突然的变化，但会随着然的变化，但会随着的变化而不断的变化。的变化而不断的变化。 幅值和变化率幅值和变化率（2 2）系统发生各种不对称短路时，故障电压、）系统发生各种不对称短路时，故障电压、电流会有较大的负序分量，在发生三相短路的最电流会有较大的负序分量，在发生三相