3 电网距离保护第5讲New

2 1 jctg

2
Z 1 1 e
j
Z Z M
从而：
1 1 Z m ( Z Z M ) j Z ctg 2 2 2 1 1 ( M ) Z j Z ctg 2 2 2
3.5.2 振荡时电气量的变化规律及特点
（二）电力系统振荡时保护测量阻抗变化规律
开放时间一般取150ms左右。
3.5.3 距离保护振荡闭锁原理
（二）振荡闭锁方法
启动元件（又称故障判别元件） 作用：完成系统是否发生短路的判断 要求：灵敏度高，动作速度快，系统振荡时不误动作
稳态量启动元件：采用零序电流或负序电流 突变量启动元件：反映电流突变量
3.5.3 距离保护振荡闭锁原理
2
3.5.2 振荡时电气量的变化规律及特点
（二）电力系统振荡时保护测量阻抗变化规律
振荡时安装于M侧的保护测量阻抗为
I Z U E M M M M Zm I I M M E E M ZM M E E I
M M
N
ZM
j 1 e 1 cos jsin 因为
配合延时
3.6 故障类型判别和故障选相
故障类型判别与故障选相的意义：
在数字式距离保护中选出故障环路，仅计算故障 环路上的测量阻抗，减少计算量，加快动作速度。
在可分相操作断路器的高压电网中，当使用序分 量原理的纵联保护时，根据重合闸方式，选择跳开 故障相。
3.6 故障类型判别和故障选相
1 相电流差突变量的定义
I
d
I
I max ( 180 o )
E M
U M
E
U os
o δ
U N
0
180o
360o
540o
720o
900o
δ
U
UM UN
(b)
E N
U os
(a)
0
180o
360o
540o
720o
900o
δ
(c) 图 3-30 系统振荡时的电流和电压 (a) 相量图； (b) 电流有效值变化曲线；(c ) 电压有效值变化曲线
3. 周期性的差异
若振荡中心在保护范围内，阻抗测量元件在一个振荡周期内动作和返回 各一次；而短路时，阻抗测量元件或者动作，或者不动作，取决于故 障点位置。
以上差异是识别振荡和故障的依据，也是实现振荡闭锁的 出发点。
3.5.3 距离保护振荡闭锁原理
（一）对振荡闭锁元件的基本要求
1. 系统发生全相或非全相振荡时，保护装置不应误动作跳闸， 即单纯振荡要可靠闭锁保护 2. 系统在全相或非全相振荡过程中，被保护线路发生各种类 型的不对称故障，距离保护装置应有选择性地动作跳闸。 3. 系统在全相振荡过程中又发生三相故障时，保护装置应可靠 动作跳闸，并允许带短延时。
3.5 距离保护的振荡闭锁及故障选相
3.5.1
振荡现象及振荡闭锁
• 电力系统的振荡 - 并联运行的电力系统或发电厂之间出现 功率角大范围周期性变化的现象。 • 振荡产生原因 - 系统故障、线路无故障跳闸、系统突然失 去大容量的负荷和发电机等大的扰动都有可能引起系统振 荡。 振荡的根本原因是系统有功不平衡或系统静稳极限不足， 导致发电机功角周期性变化。
3.5.1
振荡现象及振荡闭锁

• 电力系统振荡对保护的影响 电力系统振荡时，会引起系统各个点的电流、电压、测 量阻抗、功率等的大范围、周期性变化。一旦保护安装 处的上述各电气量满足保护动作条件，有可能引起保护 动作。
• 振荡闭锁 由于振荡本身只是一种不正常运行状态，而非故障。因 此一般靠电力系统自动装置如励磁调节、调速、PSS等 的调节，可以使系统恢复同步运行。因而振荡时，不希 望保护无计划动作导致切除重要联络线，这可能使事故 扩大，造成更为严重的事故。因此在系统振荡时，应采 取措施防止保护误动，这种措施统称为振荡闭锁。
3.5.2 电力系统振荡时电气量的变化规律及特点
（一）电力系统振荡时电流、电压的变化规律
1. 振荡时保护测量电流
E E e j E E N M M I M Z Z (1 e j ) E M Z
假定 E M 超前 E N ，


I
其中
Z Z M Z L Z N
M
2 EM sin Z 2
I UM
N
3.5.2 振荡时电气量的变化规律及特点
（一）电力系统振荡时电流、电压的变化规律
振荡时保护测量电流幅值变化规律
I
2 EM I sin Z 2
0 180
o
360
o
540
o
720
o
900
o
δ
可见，振荡时保护测量电流幅值（或有效值）在做周期 性变化，变化周期等于振荡周期。电流幅值最小时为0
K e 1
图 3-31 测量阻抗的变化轨迹
其中 K e EM
EN
3.5.2 振荡时电气量的变化规律及特点
（三）电力系统振荡对距离 保护的影响 当振荡中心落入保护范围内， 功角在 范围内保护的 1 2 测量阻抗落入动作区，保护误 动。随功角周期变化，阻抗继 电器反复动作。
2
Zm2
利用故障时短时开放的方式实现振荡闭锁
3.5.3 距离保护振荡闭锁原理
（二）振荡闭锁方法
振荡闭锁的开放时间（或称允许动作时间）的长短： 兼顾两个原则 首先保证正向区内故障时，保护I段有足够的时间可靠 跳闸，保护II段的测量元件能够可靠启动并实现自保持； 其次要保证在区外故障引起振荡时，测量阻抗不会在 故障后的开放时间内进入动作区。
3.5.1
振荡现象及振荡闭锁
• 距离保护一般用在输电网络中，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题。
3.5.2 电力系统振荡时电气量的变化规律及特点
Em
M
I UM
N
En
数学模型：
双机系统模型
假设条件：
两侧系统等值电势大小相等，只考虑其相位的变化
研究目的：
发现振荡时电气量变化规律与故障时电气量变化规律 的差别，分析振荡时距离保护动作行为，寻找振荡闭锁判 据。
N
保护安装点不同， 测量电压受振荡影 响大小不同，当保 护安装越靠近振荡 中心处，所受影响 越严重，在振荡中 心，电压可以到零， 相当于三相短路。
Uos
0 180
o
360
o
540
o
720
o
900
o
δ
振荡中心： 1 M 2
3.5.2 振荡时电气量的变化规律及特点
（一）电力系统振荡时电流、电压的变化规律 振荡时的电流电压相量图（假设系统的阻抗角均相同）
振荡过程安装于M侧的保护测量阻抗变化轨迹
jX N
o
δ o Zm
1
K e 1
1 1 Z m ( Z Z M ) j Z ctg 2 2 2 1 1 ( M ) Z j Z ctg 2 2 2
o
o R
1 Z 2
K e 1
2
M
1 ( M )Z 2
3.5.2 振荡时电气量的变化规律及特点
（一）电力系统振荡时电流、电压的变化规律
2. 振荡时保护安装处测量电压
E E M N U M EM IZ M EM ZM Z ZM j EM (1 M (1 e )) M Z
U
UM U
2. 利用阻抗变化的速率实现振荡闭锁
jX Z1 Z1
Z2
KZ2 Z2< ZL R KZ1 Z1< 1 & (b)
2
2 & KT
Δt
开放保护
Zk Zos
(a) 图 3-36 利用电气量变化速度不同构成振荡闭锁 (a) 原理示意图；(b) 逻辑框图
不动作时Z1、Z2、＆2输出低电平。短路时Z1、Z2输出高电平，时间 差小于△t，开放保护出口。振荡时Z1、Z2动作时间差大于△t，则闭 锁保护出口。
Z m1
jX
N
1
O
M
R
保护是否误动、误动多长时间，根据保护安装位 置、动作特性和系统振荡周期，可以计算出来。
3.5.2 振荡时电气量的变化规律及特点
（三）电力系统振荡对距离保护的影响
1. 若振荡中心在距离Ⅰ段保护范围内，则在振荡中距离Ⅰ段可能误动。 2. 若振荡中心在距离Ⅱ段保护范围内，则距离Ⅱ段会否误动取决于振荡 周期，振荡周期越长，测量元件误动时间越长，超过保护动作时限保 护误动。 3. 距离Ⅲ段一般动作延时较长，可以躲过振荡影响（振荡周期一般在 0.1~1.5s之间）。 4. 振荡中心不在保护范围内，则不会引起保护误动。 5. 保护动作区形状不同，受振荡影响的程度不同。 小结：振荡过程对距离保护的影响，与保护的安装位置、保护的动作范 围、振荡周期的长短，保护动作特性有关。
（1）不对称故障开放元件（振荡过程中再故障的处理） 如果在振荡中又发生故障，需要开放保护切除故障。
• 利用不对称短路时，系统中出现零序或负序分量原理实现 振荡中开放保护。可以实现瞬时开放。 • 开放判据：
I m I I 0 2 1
m：比例系数，一般取0.5~0.7
3.5.3 距离保护振荡闭锁原理
3.5.3 距离保护振荡闭锁原理
（一）振荡闭锁原理
3. 利用动作延时实现振荡闭锁
振荡时阻抗继电器在一个振荡周期内动作、返回各一次， 利用动作的连续时间达不到保护的动作时限，距离保护 不会误动的特点，自然闭锁。
条件：振荡周期小于动作时限。一般适用于距离Ⅲ段。