直线特性的阻抗元件
阻抗继电器
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阻抗继电器继电器的测量阻抗:指加入继电器的电压和电流的比值,即cl cl cl I U Z =。
cl Z 可以写成jX R +的复数形式,所以可以利用复数平面来分析这种继电器的动作特性,并用一定的几何图形把它表示出来,如图3-3所示。
以图3—3(a )中线路BC 的距离保护第Ⅰ段为例来进行说明。
设其整定阻抗BC zdZ Z 85.0=',并假设整定阻抗角与线路阻抗角相等。
当正方向短路时测量阻抗在第一象限,正向测量阻抗cl Z 与R 轴的夹角为线路的阻抗角d ϕ。
反方向短路时,测量阻抗cl Z在第三象限。
如果测量阻抗cl Z 的相量,落在zdZ '向量以内,则阻抗继电器动作;反之,阻抗继电器不动作。
TV TAd TABC TV B cl clcl n n Z n I n U I U Z === 阻抗继电器的动作特性扩大为一个圆。
如图3—3(b )所示的阻抗继电器的动作特性为方向特性圆,圆内为动作区,圆外为非动作区。
一、具有圆及直线动作特性的阻抗继电器(一)特性分析及电压形成回路1.全阻抗继电器 (1)幅值比较图3-3 用复数平面分析阻抗继电器的特性(a )系统图;(b )阻抗特性图(b)(a)全阻抗继电器的动作特性如图3—4所示,它是以整定阻抗zd Z为半径,以坐标原点为圆心的一个圆,动作区在圆内。
它没有方向性。
全阻抗继电器的动作与边界条件为 :clzd Z Z ≥构成幅值比较的电压形成回路如图 3—5所示。
(2)相位比较相位比较的动作特性如图3—6 所示,继电器的动作与边界条件为cl zd Z Z -与cl zd Z Z +的夹角小于等于 90,即90arg90≤=+-≤-θclzd clzd Z Z Z Z图3-6 相位比较方式分析全阻抗继电器的动作特性(a )测量阻抗在圆上;(b )测量阻抗在圆内;(c )测量阻抗在圆外ll(a )(b )(c )图3-5 全阻抗继电器幅值比较电压形成回路BB分子分母同乘以测量电流得90arg arg 90≤==+-≤-θC D U U U U y k yk上式中,D量超前于C 量时θ角为正,反之为负。
继电保护(距离保护)
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对于相间短路,故障环路为相—相故障环路,取测量电 压为保护安装处两故障相的电压差,测量电流为两故障相的 电流差,称为相间距离保护接线方式,能够准确反应两相短 路、三相短路和两相接地短路情况下的故障距离。
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UB = z1 l k B 、 C 相 测 量 I B + K3I 0
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三、三相系统中测量电压和测量电流的选取
U A = U kA + (I A + K3I 0 )z1 l k U B = U kB + (I B + K3I 0 )z1 lk U = U + (I + K3I )z l kC C 0 1 k C
增大,短路阻抗比正常时测量到的阻抗大大降低。
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二、测量阻抗及其与故障距离的关系
Um Zm = = z1 l k Im Z set = z1 l set
♣ 距离保护反应的信息量测量阻抗在故障前后变化比电流变 化大,因而比反应单一物理量的电流保护灵敏度高。 ♣ 距离保护的实质是用整定阻抗 Zset 与被保护线路的测量阻 抗 Zm 比较: 当短路点在保护范围以内时,Zm<Zset,保护动作; 当短路点在保护范围以外时,Zm>Zset时,保护不动作。 因此,距离保护又称低阻抗保护。
U kA = 0
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三、三相系统中测量电压和测量电流的选取
U A = U kA + (I A + K3I 0 )z1 l k U B = U kB + (I B + K3I 0 )z1 lk U = U + (I + K3I )z l kC C 0 1 k C
测量阻抗的定义
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可得
因为U KA U KB , 可得 U A U B I A I B U m I m Z m I m Z k I m Z1Lk 相同的形式
. . . .
Z L
K
令 U mAB U A U B,I mAB I A I B 可得与式
非故障相C相故障点处的电压与故障相电压不等, 作相减运算时不能被消掉,所以它不能用来进行故 障距离的判断。
Zset Z m 90 arg 900 Zm
0
不管继电器在阻抗复平面上是何种动作特性,只要 能判断出短路阻抗的大小和短路方向,都可称之为 方向阻抗继电器。但是,习惯上是指在阻抗复平面 上过坐标原点并具有圆形特性的阻抗继电器。
全阻抗圆特性
特性圆的圆心位于坐标圆点处,半径为 Zset
全阻抗圆特性的幅值比较动作方程为
比幅和比相虽然是两种不同的原理和方法,但可 以构成同一特性的继电器。它们之间存在着一定 的内在关系,在一定条件下可以互换。
3.2.3阻抗继电器的动作特性和动作方程
根据动作特性圆在阻抗复平面上位置和大小的不同, 圆特性又分为偏移圆特性、方向圆特性和全阻抗圆特性等。
(一)圆特性阻抗继电器 偏移圆特性
距离保护是反应保护安装处至故障点的距离,并 根据距离的远近而确定动作时限的一种保护装置。 测量保护安装处至故障点的距离,实际上是测量 保护安装处至故障点之间的阻抗大小,故有时又 称阻抗保护。
测量阻抗的定义: 测量阻抗通常用Zm 表示,它定义为保护安装 m 之比,即 m 与测量电流 I 处测量电压 U
m U Zm I m
上式中 Zm 为复数,再复平面上可以用极坐标表
示,也可以用直角坐标表示,即
阻抗继电器
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实际上由于互感器的误差,直线 形动作特性不能采用的,必须扩 大保护区。 4.2.1 圆特性阻抗继电器
1、全阻抗继电器
jX
Z set
Zm
R
动作方程:
Z m Z set
圆的半径为整定阻抗; 全阻抗 继电器 的特点
圆内为动作区;
动作不具有方向性。
动作方程两边同乘以测量电流,则方程为
I Z U m m set
小 结
2)整定阻抗:一般取保护安装点到保 护范围末端线路的阻抗; 3)动作阻抗:使阻抗继电器动作 的最大测量阻抗。
4.2.2多边形阻抗继电器 多边型阻抗继电器反应故障点过渡电阻能 力强、躲过负荷能力好,因此在微机保护中 应用的相对广泛。
α
1、四边 形阻抗 继电器
α3 α2
动作方程:
X set 2 X m X set1
Zm 0.5(1 )Zset 0.5(1 )Zset
当 1时 ,方程为;
Z m Z set
当 0时 ,方程为:
Z m 0.5Z set 0.5Z set
偏移特性阻抗继电器比相形式动作方程:
jX
Z set
Zm
C
R
D
Z set
Z Z C set m
2、方向阻抗继电器
jX
z set
Z m 0.5Z set
Zm
R
1 1 动作方程: zm 2 Z set 2 Z set
方向阻抗继电器以电压形式表示的动作 方程为:
1 1 K uvU m K ur I m K ur I m 2 2
Z m 0.5Z set 0.5Z set
电力系统继电保护 —— 距离保护的基本原理、阻抗继电器及其动作特性
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二、阻抗继电器的动作特性和动作方程
动作特性:阻抗继电器在阻抗复平面动作 区域的形状。用复数的数学方程来描述, 称为动作方程。
二、阻抗继电器的动作特性和动作方程
Zm
m
Rm
jX m
金属性短路时:Um降低,Im增大,Zm变为短路点与保
护安装处之间的线路阻抗Zk=z1Lk=(r1+jx1)Lk。短路阻抗的 阻抗角就等于输电线路的阻抗角,数值较大(220kV以上不
低于75°)
二、测量阻抗及其与故障距离的关系
整定阻抗: Zset z1Lset
三、三相系统中测量电压和测量电流的选取
三、三相系统中测量电压和测量电流的选取
三相短路
三相对称性短路时,故障点处的各相电压相等,且在三相 系统对称 时均为0,此时,任何一相的电压、电流或任何 两相相间的电压、电流均可作为距离保护的测量电压和测 量电流,用来进行故障判断。
三、三相系统中测量电压和测量电流的选取
故障环路的概念及测量电压、电流的选取
零序电流补偿系数单相接地短路以a相接地为例三三三相三相系统中测量电压和测量电流的系统中测量电压和测量电流的选取选取两相接地短路1以bc两相接地为例三三三相三相系统中测量电压和测量电流的系统中测量电压和测量电流的选取选取两相接地短路2以bc两相接地为例三三三相三相系统中测量电压和测量电流的系统中测量电压和测量电流的选取选取两相不接地短路以ab两相短路为例三三三相三相系统中测量电压和测量电流的系统中测量电压和测量电流的选取选取三相短路三相对称性短路时故障点处的各相电压相等且在三相系统对称时均为0此时任何一相的电压电流或任何两相相间的电压电流均可作为距离保护的测量电压和测量电流用来进行故障判断
阻抗继电器及其动作特性
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方向圆特性在整定
阻抗的相反方向, 动作阻抗降为0。 反向故障时不会动 作,阻抗元件本身 具有方向性
方向圆特性的阻抗元
件一般用于距离保护 的主保护段(I 段II段) 中。
全阻抗圆特性各个
方向上的动作阻抗 都相同,及阻抗元 件本身不具有方向 性
全阻抗圆特性的元
件可以应用于单侧 电源的系统中;当 应用于多侧电源的 系统时应与方向元 件配合。
当测量阻抗Zm的阻抗角与正向整定阻抗Zset1的阻抗角 相等时,此时继电器最为灵敏 (Zset1的阻抗角也称为最灵敏角,一般最灵敏角取为被 保护线路的阻抗角):
(2)方向圆特性
令Z set 2 0, Z set1 Z set, 动作方程 1 1 Z m Z set Z set 2 2 Z set Z m 90 arg 90 Zm
(4)上抛圆与下抛圆特性
Zset2和Zset1都在第一象限
上抛圆特性与另一方向
圆特性组合成8字型特性
下抛圆特性的阻抗元件
可用在发电机的失磁保 护中
(5)特性圆的偏转 相位比较动作方程:
Z set Z m 90 arg 90 Z set+Z m
若α≠0°上式中的特性仍是一个 圆,但Zset1、Zset2的末端连线 不在是圆的直径,而变成了它的 一个弦,该弦对应右侧圆弧上的 圆周角变为90°+α,左侧圆弧上 的圆周角变为-90°+α
1.电抗特性-动作方程 Z m Z m j 2 X set Z m jX set 90 arg 90 jX set 2.准电抗特性-动作方程 Z jX set 90 arg m 90 jX set
(相位比较动作方程) 实际应用的电抗特性一般为图3.12中的 直线2,与直线1的夹角为α
第5章 距离保护教案2
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2、直线特性阻抗继电器直线特性的阻抗元件可以看做是圆特性阻抗元件的特例。
(1)电抗特性阻抗继电器图5-13 电抗特性阻抗继电器● 用幅值比较方式,电抗特性阻抗继电器的幅值动作条件是:m set m Z X j Z ≥-2 (5-22)● 用相位比较方式,,电抗特性阻抗继电器的相位动作条件是:90arg90≤--≤-setsetm jX jX Z (5-27)电抗特性的动作情况只于测量阻抗中的电抗分量有关,与电阻无关,因而它具有很强的耐受过渡电阻的能力。
但是它本身不具有方向性,且在负荷阻抗下也可能动作,所以它通常不独立使用,而是与其他特性复合,形成具有复合特性的阻抗元件。
图5-13中的直线2所对应的特性称为准电抗特性或修正电抗特性,直线2与1的夹角为α,可以推导出其对应的相位动作条件是:αα-≤--≤-- 90arg90setsetm jX jX Z (5-28)(2)电阻特性阻抗继电器—与电抗型类似,自学图5-14 电阻特性阻抗继电器动作特性类似于电抗特性的分析,可以得到电阻特性的绝对值动作条件和相位动作条件分别为:set m m R Z Z 2-≤ (5-29) 90arg90≤--≤-setsetm R R Z (5-30)电阻特性通常也是与其他特性复合,形成具有复合特性的阻抗元件。
图5-14中的直线2所对应的特性称为准电阻特性或修正电阻特性,直线2与1的夹角为θ,可以推导出其对应的相位动作条件是:θθ-≤--≤-- 90arg90setsetm R R Z (5-31)(3)方向特性阻抗继电器方向特性阻抗继电器的动作边界如图5-15所示。
动作边界直线经过原点,且与整定阻抗set Z 方向垂直,直线的右上方为动作区。
图5-15 方向特性阻抗继电器动作特性类似于电抗特性的分析,可以得到方向特性阻抗继电器的绝对值动作条件和相位动作条件分别为:set m set m Z Z Z Z +≤- (5-32) 90arg90≤≤-setmZ Z (5-33) 任意直线型:任意位置,set Z ---边界到断点。
电网距离保护
![电网距离保护](https://img.taocdn.com/s3/m/12b35c3d571252d380eb6294dd88d0d233d43ce3.png)
才能得到正确的故障阻抗
在三相短路时,三个继电器的测量阻抗均等于短路点到保护安装地点的 线路正序阻抗。三个继电器均能正确动作。
在两相短路时,只有接于故障环路的阻抗继电器的测量阻抗等于短路点 到保护安装地点的线路正序阻抗。其余两只阻抗继电器的测量阻抗较大, 不会误动作。这也就是为什么要用三个阻抗继电器并分别接于不同相间 的原因
在两相接地短路时,只有接于故障环路的阻抗继电器的测 量阻抗等于短路点到保护安装地点的线路正序阻抗。其余 两只阻抗继电器的测量阻抗较大,不会误动作。
相间距离保护:0°接线方式可以正确反应三相短路、两相 短路、两相接地短路,不能正确反应单相接地短路。
具有零序电流补偿的0°接线方式的分析
1 .单相接地短路 以 A 相单相接地短路故障为例
(2)方向圆特性 令Zset2=0,Zset1=Zset2 则动作特性变化成方向圆特性
绝对值比较动作方程为
相位比较动作方程为
方向圆特点: 在整定阻抗的方向上,动作阻抗最大,正好等于整定阻抗;其他方向的动作阻抗 都小于整定阻抗;在整定阻抗的相反方向,动作阻抗降为0.反向故障时不会动作, 阻抗元件本身具有方向性。方向圆特性的阻抗元件一般用于距离保护的主保护段 (1段和 2段)中。
=180°
在实际的系统中,由于互感器误差、过渡电阻等因素的存在,相位差在 180°左右 的一个范围内,测量元件就应该动作
多个负号,两边减180° 方向圆特性
阻抗继电器的死区
在
中
Um称为参考电压或极化电压作为判断口 Uop 相位的参考
当在保护安装处正方向出口发生金属性相间短路时,母线电压降到零或很 小,加到继电器的电压(Um)为零或者小于继电器动作所需的最小电压 时,方向继电器会出现死区。测量阻抗 Zm 的阻抗值都很小,正好处于阻 抗元件临界动作的边沿上,有可能出现正向出口短路时拒动或反向出口短 路时误动的情况。
220kV线路保护
![220kV线路保护](https://img.taocdn.com/s3/m/68de6b17a8114431b90dd8e5.png)
电流差动相位比 较 区内故障:两侧电流同相位,和电流大于门槛值,保护动作;
区外故障:两侧电流相位相差180°,和电流为0,保护不动作 。
1 、分相电流差动保护元件
• 判据:
两段比率差动特性曲线:
2、零序电流差动保护元件
• 判据:
I0CD应躲过正常运行时的最大不平衡零序电流
3、突变量电流差动保护元件
后备保护:主保护或断路器拒动时,用来切除故
障的保护。后备保护可分为远后备保护的和近后备保 护两种。如相间和接地距离保护,零序过流保护等。
辅助保护:为补充主保护和后备保护的性能或当
主保护和后备保护退出运行而增设的简单保护。如断 路器失灵保护、充电保护、过流保护等。
内容
第二部分 220kV线路主保护
IOP.unsen =(1.5~2)IOP.sen
灵敏度校验 :
K sen
( 2) Id . min
I OP.unsen
2
3.整定计算
灵敏元件的动作电流,按躲开最大负载情况下 最大负序不平衡电流Iunb.max,整定为
I2OP.sen=0.1IL.max
不灵敏元件的动作电流与灵敏元件相配, 即
I2OP.unsen =(1.5~2)I2OP.sen
高频闭锁距离保护
假设线路两侧均采用三段式距离元件,I 段能保护线路 全长的 85 %, II 段能保护线路的全长并具有足够的灵敏 度,III段作为起动元件并可作为后备保护。
高频闭锁距离保护
III段起动元件ZIII动作时,经KM的常闭触点起动发信机 发出高频闭锁信号, II段距离元件KZ2动作时则起动KM停止 高频发信机。距离II段动作后一方面起动时间元件KT2,可 经一定延时后跳闸,同时还可经过一收信闭锁继电器KL的闭 锁触点瞬时跳闸。
电网距离保护的基本原理及构成
![电网距离保护的基本原理及构成](https://img.taocdn.com/s3/m/0314ebb7534de518964bcf84b9d528ea80c72f75.png)
90 arg Zm jZ set 90 jZ set
(3.27)
特点:电抗特性的动作情况只与测量阻抗中的电抗分量有关,与电阻无
关,因而它有很强的耐过渡电阻能力。但它本身不具有方向性,且负荷
阻抗下也可能动作,所以通常不能独立应用,而是复合,形成具有复合
特性的阻抗元件。
3.2.2 阻抗继电器的动作特性和动作方程
时,特性圆向右偏转,反之,当α为负角时,特性圆左偏。
3.2.2 阻抗继电器的动作特性和动作方程
2、苹果形和橄榄形阻抗元件
如果各相位比较方程中动作的范围不等于180°,对应的动作特性就不再是 一个圆。以方向圆特性为例,将式(3.20)中的动作边界改为-β和β,对应的 动作方程变为:
arg Zset Zm Zm
3.1.5距离保护的构成
启动部分 要求:当作为远后备保护范围末端 发生故障时,启动部分应灵敏、快 速(几毫秒)动作,使整套保护迅 速投入工作。
测量部分 要求:在系统故障的情况下,快速、准确地 测定出故障方向和距离,并与预先设定的保 护范围相比较,区内故障时给出动作信号, 区外故障时不动作。
3.2.1阻抗继电器及其动作特性
(3.29) 直线2,相应的特性称为准电阻特性或 修正电阻特性,它与直线1的夹角为θ,
特点:电阻特性通常也是与其它特性 对应的相位比较式的动作方程为:
复合,形成具有复合特性的阻抗元件
。
90 arg Zm Rset 90 Rset
(3.30)
3.2.2 阻抗继电器的动作特性和动作方程
B-电阻特性
电阻特性的动作边界如图3-13所示。动作边 界直线平行于jX,它到jX的距离为Rset,直 线的左侧为动作区。电阻特性阻抗形式的绝 对值方程为:
继电保护第三章要点总结
![继电保护第三章要点总结](https://img.taocdn.com/s3/m/a8681b80bceb19e8b8f6bac1.png)
(2)阻抗继电器本身较复杂,还增设了振荡闭锁装置,电压断线闭锁装置,因此,距离保护装置调试比较麻烦,可靠性也相对低些。
电压回路断线对距离保护的影响:
当电压互感器二次回路断线时,距离保护将失去电压,这时阻抗元件失去电压而电流回路仍有负荷电流通过,可能造成误动作。对此,在距离保护中应装设断线闭锁装置。
分支电流的影响:
由于助增电流的存在,使保护A的测量阻抗增大,保护范围缩短。具有外汲电流时,与无分支的情况相比,将使保护A测量阻抗的减小,保护范围增大,可能引起无选择性动作
3,振荡时三相完全对称,电力系统中不会出现负序分量;而短路时总要长期或瞬间出现负序分量
对振荡闭锁回路的要求:
1,系统振荡而无故障时,应可靠将保护闭锁
2,系统发生各种类型故障,保护不应被闭锁
3,在振荡过程中发生故障时,保护应能正确动作
4,先故障,且故障发生在保护范围之外,而后振荡,保护不能无选择性动作
电力系统振荡对距离保护的影响:
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
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,正当频率越慢,越易引起误动
距离Ⅲ段一般靠动作延时可以躲过振荡影响(振荡周期一般在0.1-1.5s之间)
振荡中心不在保护范围内,则不会引起保护误动
保护动作区形状不同,受振荡影响的程度不同
对距离保护的评价
对保护动作选择性的要求。
(2)阻抗继电器是同时反应电压的降低与电流的增大而动作的,因此距离保护较电流保护有较高的灵敏度。其中Ⅰ段距离保护基本不受运行方式的影响,而Ⅱ、Ⅲ段仍受系统运行方式变化的影响,但比电流保护要小些,保护区域和灵敏度比较稳定。
继保作业
![继保作业](https://img.taocdn.com/s3/m/a7110947a216147917112881.png)
第四章2、什么叫测量阻抗、动作阻抗、整定阻抗、短路阻抗、负荷阻抗?它们之间有什么不同?答:阻抗继电器输入电压和电流的比值称为测量阻抗。
动作阻抗表示阻抗元件刚好动作时,加入其中的电压与电流的比值。
整定阻抗用来界定保护范围的,一般取为保护安装处到保护范围的线路阻抗。
当线路上某点发生金属性三相短路时,在保护处所测得的残余电压与流经该保护线路的短路电流的比值,就是短路阻抗。
在电力系统正常运行时,保护的测量阻抗等于负荷阻抗;短路阻抗明显小于负荷阻抗,短路阻抗因短路点不同而异。
3、具有圆特性的全阻抗、偏移特性阻抗和方向阻抗元件各有何特点?利用全阻抗、偏移阻抗或方向阻抗元件作为距离保护的测量元件时,试问:(1)反方向故障时,采取哪些措施才能保证距离保护不动作;(2)正方向出口短路时,接到阻抗元件上的电压降为零或趋进于零时是否有死区?如有死区应该如何减小或消除?答:全阻抗元件的特性是以保护安装处为圆心,以整定阻抗setZ 为半径所作的一个圆。
偏移特性阻抗有两个整定阻抗,即正方向整定阻抗1set Z 和反方向整定阻抗2set Z ,该特性圆的圆心位于121()2oset set Z Z Z =+处,半径为121()2set set Z Z -。
方向阻抗元件的特性是以整定阻抗setZ 为直径而通过坐标原点的一个圆。
(1)反方向故障时,偏移阻抗及全阻抗继电器一般用于距离Ⅲ段保护,时间上躲过了动作时间而不误动,方向阻抗继电器用于距离Ⅰ、Ⅱ保护。
(2)正方向出口短路时,接到阻抗元件上的电压降为零或趋进于零时,阻抗元件不能动作,从而出现保护装置的“死区”。
为克服这个缺点,可以利用记忆回路记忆故障前的电压,作为测量元件比相的极化电压。
4、电压互感器和电流互感器的误差对距离保护有什么影响?如果线路发生短路时,由于电流互感器铁芯饱和而使它出现负误差时,距离保护的保护范围有什么变化(伸长或缩短)?如果发生短路时,由于电压下降很严重,电压互感器铁芯工作于其磁化曲线的起始部分(即导磁率下降)使误差增加,此时保护范围有什么变化(伸长或缩短)?答:1).电压互感器和电流互感器的误差会引起阻抗继电器端子上电压和电流的相位误差以及数值误差,从而影响阻抗测量(阻抗继电器距离测量)的精度。
电力系统继电保护期末复习知识点张保会
![电力系统继电保护期末复习知识点张保会](https://img.taocdn.com/s3/m/ea288524f78a6529657d5306.png)
第一章1.电力系统的正常工作状态、不正常工作状态和故障状态(填空)2.一般将电能通过的设备称为电力系统的一次设备。
3.对一次设备的运行状态进行监视、测量、控制和保护的设备,称为电力系统的二次设备。
4.所有的等式约束条件均满足,部分的不等式约束条件不满足但又不是故障的电力系统工作状态,称为不正常运行状态。
电力系统的所有一次设备在运行过程中由于外力、绝缘老化、过电压、误操作、设计制造缺陷等原因会发生如短路、断线等故障。
(选择)5.电力系统继电保护的基本任务:(1)自动、迅速、有选择性的将故障元件从电力系统中切除,使故障元件免于继续遭到损坏,保证其他无故障部分迅速恢复正常运行;(2)反应电气设备的不正常运行状态,并根据运行维护条件,而动作于发出信号或跳闸。
6.保护类型:过电流保护、低电压保护、距离保护、电流差动保护、瓦斯保护、过热保护7.继电保护装置组成由测量比较元件、逻辑判断元件和执行输出元件。
8.电流互感器TA将一次额定电流变换为二次额定电流5A或1A,测量电流二次侧绝不开路电压互感器TV二次测绝不短路,输出100KV以下电流。
9.电力元件配备两套保护:主保护、后备保护。
安装位置不同,选近后备/远后备10.继电保护基本要求:可靠性、选择性、速动性和灵敏性11.四个基本要求关系:四个特性即相互统一,又相互矛盾,要根据实际情况考虑。
继电保护的科学研究、设计、制造和运行的大部分工作也是围绕如何处理好这四者的辩证统一关系进行的。
相同原理的保护装置在电力系统的不同位置的元件上如何配置和配合,相同的电力元件再电力系统不同位置安装时如何配置相应的继电保护,才能最大限度地发挥被保护电力系统的运行效能,充分体现着继电保护工作的科学性和继电保护工程实际的技术性。
第二章1.无论启动和返回,继电器的动作都是明确干脆的,不可能停留在某一个中间为位置,这种特性称为“继电特性”2.返回电流与启动电流的比值称为继电器的返回系数Kre=Ire/Iop过电流继电器的返回系数恒小于13.在相同地点发生相同类型的短路时流过保护安装处的电流最大,对继电保护而言称为系统最大运行方式。
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1. 直线特性的阻抗元件
直线特性的阻抗元件可以看作是圆特性阻抗元件的特例,当上述的特性圆的圆心在无穷远处,而直径趋向于无穷大时,圆形动作边界就变成了直线边界。
因而,圆特性中的绝对值比较原理和相位比较原理,都可以应用于直线特性。
根据直线边界在阻抗复平面上位置和方向的不同,直线特性可分为电抗特性、电阻特性和方向特性等几种。
(1) 电抗特性 电抗特性的动作边界如图3-12中的直线1所示。
动作边界直线平行于R 轴,它到R 轴的距离为set X ,直线的下方为动作区。
由图可见,当测量阻抗m
Z 落在动作特
性直线上(即处于临界动作状态)时,
m set m Z X j Z =-2、o
set set
m jX
jX Z 90
arg
-=--(虚轴左侧)或
jX
图3-12 电抗特性
R
o
set
set
m jX
jX Z 90
arg
=--(虚轴右侧);落在动作特性直线下方
(即动作区中)时,m
set m Z X j Z >-2、
o
set
set
m o
jX
jX Z 90
arg
90
<--<-;落在动作特性直线上方(即非动作区中)
时,
m
set m Z X j Z <-2、
o
set
set
m o
jX
jX Z 270
arg
90
<--<,所以电抗特性的绝对值比较
动作方程和相位比较动作方程分别为:
set m m X j Z Z 2-≤ (3-25)
和
o
s e t
s e t
m o
jX
jX Z 90
arg
90
≤--≤- (3-26)
电抗特性的动作情况只与测量阻抗中的电抗分量有关,与电阻无关,因而它有很强的耐过渡电阻的能力。
但是它本身不具有方向性,且负荷阻抗情况下也可能动作,所以通常它不能独立应用,而是与其它特性复合,形成具有复合特性的阻抗元件。
实际应用的电抗特性一般为图3-12中的直线2,相应的特性称为准电抗特性或修正电抗特性,它与直线1的加角为α,对应的相位比较式的动作方程为:
α
α-≤--≤--o
set
set
m o
jX
jX Z 90
arg
90
(3-27)
(2) 电阻特性
电阻特性的动作边界如图3-13所示。
动作边界直线平行于jX 轴,它到jX 轴的距离为set R ,直线的左侧为动作区。
类似于电抗特性的分析,可以得到电阻特性阻抗形式的绝对值比较方程和相位比较方程分别为:
set m m R Z Z 2-≤ (3-28)
和
o
s
e t
s e t
m o
R R Z 90
arg
90
≤--≤- (3-29)
与电抗特性一样,电阻特性通常也是与其它特性复合,形成具有复合特性的阻抗元件。
实际应用的电阻特性一般为图3-13中的直线2,相应的特性称为准电阻特性或修正电阻特性,它与直线1的夹角为θ,对应的相位比较式的动作方程为:
θ
θ-≤--≤--o
zd
zd J o
R R Z 90arg
90 (3-30)
(3) 方向特性
方向特性的动作边界如图3-14所示。
动作边界直线经过坐
jX
图3-13 电阻特性
R
Z m +Z 图3-14 方向特性
R
-Z
标原点,且与整定阻抗set Z 方向垂直,直线的右上方(即set Z 一侧)为动作区。
类似于电抗特性的分析,可以得到方向特性阻抗形式的绝对值比较方程和相位比较方程分别为:
set m set m Z Z Z Z +≤- (3-31)
和
o
s
e t
m o
Z Z 90
arg
90
≤≤- (3-32)
2. 多边形特性的阻抗元件
圆特性的阻抗元件在整定值较小时,动作特性圆也就比较小,区内经过渡电阻短路时,测量阻抗容易落在区外,导致测量元件拒动作;而当整定值较大时,动作特性圆也较大,负荷阻抗有可能落在圆内,从而导致测量元件误动作。
具有多边形特性的阻抗元件可以克服这些缺点,能够同时兼顾耐受过渡电阻的能力和躲负荷的能力,最常用的多边形为四边形和稍做变形的准四边形特性,如图3-15(a)和(b)所示。
图3-15 多边形特性 (a)
set 2
a
(b)
R
α(a) 四边形特性;(b)准四边形特性
图3-15(a)所示的四边形可以看作是准电抗特性直线1、准电阻特性直线2和折线azb 复合而成的,当测量阻抗m
Z 落在它们所包围的区域时,测量元件动
作,落在该区域以外时,测量元件不动。
直线1和2对应的动作方程已在上面导出,此处不再重述。
折线特性azb 对应的动作方程,一般由相位比较原理实现,由图3-15(a)可以看出,该特性可以用以下的动作方程来表示:
22
190
arg
αα+≤-≤-o
set
set m R Z Z
(3-33)
当测量阻抗同时满足上述三个特性对应的方程时,说明m Z 一定落在四边形内,阻抗继电器动作;只要任一个方程不满足,说明m Z 一定落在四边形外,阻抗元件不动。
即用以上三个特性相“与”,就可获得图3-15(a)所示的四边形特性。
图3-15(a)所示的四边形特性还可以由一些其他的方法来实现,限于篇幅,此处不再细论。
在图3-15(a)中,若2set Z =0,对应的特性将变成没有反向动作区的方向四边形特性。
图3-15(b)所示的特性是由方向四边形特性稍做变形得到的,严格地说,它已经不再是一个四边形特性,可称为准四边形特性,下面讨论与之对应的动作
方程。
设测量阻抗m Z 的实部为m R ,虚部为m X ,则图3-15(b)在第IV 象限部分的特性可以表示为:
⎩⎨⎧⋅-≥≤1αtg R X R R m m
set m (3-34)
第II 象限部分的特性可以表示为:
⎩⎨
⎧⋅-≥≤2
α
tg X R X X m m set m (3-35)
而第I 象限部分的特性可以表示为:
⎩⎨
⎧⋅-≥⋅+≤4
3ααtg R X X ctg X R R m set m m set m (3-36)
三式综合,动作特性可以表示为:
⎪⎩⎪⎨
⎧⋅-≤≤⋅-⋅+≤≤-4
13
2ˆˆααααtg R X X tg R ctg X R R tg X m set m m m set m m (3-37)
其中
⎩⎨
⎧>≤=0,
,
0ˆm m m m X X X X
;
⎩⎨
⎧>≤=0
,
0,0ˆm m m m R R R R 。
若取
o
14
21==αα,o
45
3=α,
o
1
.74=α,则4
125.0249.021=
≈==ααtg tg ,1
3=αctg ,
8
1125.01245.04=
≈=αtg ,式(3-37)又可表示为:
⎪⎪⎩
⎪⎪⎨⎧-≤≤-+≤≤-m
set
m m m
set m m
R X
X R X R R X
ˆ
8
14
1ˆ41 (3-38)
该式可以方便的在数字式保护中实现。
3. 复合特性的阻抗元件
将上述各种特性复合而得到的动作特性称为复合特性。
常用的复合方式有“与”复合和“或”复合两种,“与”复合的情况下,参与复合的各特性动作区的公共部分,为复合特性的动作区,而在“或”复合的情况下,参与复合的任一特性的动作区,都是复合特性的动作区。
按此观点,上述的苹果特性可以看作是两个共弦的圆特性的“或”复合,橄榄特性则是两个共弦的圆特性的“与”复合,四边形特性也可以看作是直线特性与折线特性的“与”复合。
除苹果特性、橄榄特性和四边形特性外,还有几种较为常用的复合特性,它们的动作区域如图3-16所示。
通过特性的复合,可以获得各种不同的复合特性,以应用于不同的情况。
R
(d)
(e)
(f)
图3-16 几种较为常用的复合特性
(a) 方向圆与电抗特性的复合;(b) 方向圆与上抛圆的复合; (c) 方向圆与偏移圆的复合; (d) 四边形与圆特性的复合; (e) 圆与直线特性的复合;(f) 四边形与方向特性的复合。