[工学]华北电力大学精品课程-电力系统继电保护黄少锋教授—距离3-45整定、振荡.ppt

第3.4节 距离保护的整定计算 及其评价 1 第3.4节 距离保护的整定计算及其评价 与电流保护类似，距离保护一般也都采用相互配合 的三段式配置方式，即分成距离段、段和段。 距离段和距离段作为本级线路的主保护，距离 段作为本线路的近后备和相邻线路的远后备。 保护1的各段保护范围 2 第3.4节 距离保护的整定计算及其评价 与电流保护类似，距离保护一般也都采用相互配合 的三段式配置方式，即分成距离段、段和段。 距离段和距离段作为本级线路的主保护，距离 段作为本线路的近后备和相邻线路的远后备。 保护2的各段保护范围 3 一、距离保护的整定计算（比电流保护容易） 1、距离保护段的整定 距离保护段为瞬时速动段，同电流段一样，它 只反应本线路的故障，为保证动作的选择性，在本线 路末端或下级线路始端故障时，应可靠地不动作。 保护1保护2 4 1、距离保护段的整定 为保证动作的选择性，在本线路末端或下级线路始 端故障时，应可靠地不动作。 可靠系数主要考虑的是：各种影响因素的相对误差。 如：继电器测量误差、互感器误差和参数测量误差 等。 在线路较短时，还应当考虑绝对误差。 5 动作时限： 灵敏性校验： 保护范围稳定，几乎不受运行方式的影响。 （固有的测量时间） 灵敏度可靠系数，不必验算。 6 2、距离保护段的整定 为弥补距离段不能保护本线路全长的缺陷，增设 距离段，要求它能够保护本线路的全长，保护范围 需与下级线路的距离段(或距离段)相配合。 保护3的I段 保护1的II段 正确的设计 实现相互配合 7 保护3的II段保护1的错误II段 错误的设计 保护1、3的II段都动作 保护1的正确II段 保护1属于误动！ 8 2、距离保护段的整定 为弥补距离段不能保护本级线路全长的缺陷，增 设距离段保护，要求它能够保护本线路的全长，保 护范围需与下级线路的距离段或距离段相配合。 电网结构复杂，还有其他回路的影响，因此，需要 考虑分支电流的影响。电流保护与此类似。 保护1的段应当与3、5、6、7的段配合。 9 助增分支： 10 外汲分支： 测量阻抗越小时，越容易动作，因此，整定时， 应取最小的分支系数（不误动）。 11 1）与相邻线路距离段相配合 相邻线路距离段末端短路时，测量阻抗为： “与相邻线路距离段相配合”的要求基本上对 应于：“相邻线路距离段末端短路不误动” ， 即： 12 1）与相邻线路距离段相配合 因此，整定原则： 这样整定之后，再遇到 Kb 增大的其他运行方式 时，距离段的保护范围只会缩小，而不至于失去 选择性最小感受阻抗都保证不误动。 13 通用的例图 14 校验第III段时，需要用到 。 通用的例图 15 2）与相邻变压器快速保护相配合 保护范围不超过相邻变压器快速保护范围，整定 值按躲过变压器低压侧出口处短路时的阻抗值来确 定。 将变压器看作“特殊的出线”时，可以归纳为： 段应当与所有的相邻出线的段配合，并取最小。 16 动作时限：（与相邻元件保护的动作时限相配合） 灵敏性校验： 距离段应能保护线路的全长，本线路末端故障 时，应具有足够的灵敏性，可以用保护范围的大小 来衡量。 若灵敏性不满足要求，则考虑与相邻线路的距离 段相配合，重新进行整定计算。 17 3、距离保护段的整定 原则： 1）与相邻下级线路距离段或段相配合； 2）与相邻变压器保护相配合； 3）按躲过正常运行时的最小负荷阻抗整定。 通常采用的方法： III段之间相互配合，形成阶梯时限。 下面分别介绍 18 3. 距离保护段的整定 1）与相邻下级线路距离段或段相配合 （1）与相邻下级线路距离段相配合 通用的例图 19 3. 距离保护段的整定 1）与相邻下级线路距离段或段相配合 （2）若灵敏性不满足要求(灵敏度一般较难满足)， 则应与相邻下级线路的距离段配合。 （1）与相邻下级线路距离段相配合 二者区别 20 3、距离保护段的整定 1）与相邻下级线路距离段或段相配合 2）与相邻变压器保护相配合 21 3、距离保护段的整定 3）按躲过正常运行时的最小负荷阻抗整定。 考虑到外部故障切除后，电动机自启动的情况下， 距离段能够可靠返回的要求。 即故障切除后，应当可靠返回。 继电特性 从继电特性可以看出， 要求： 最小负荷阻抗 22 平时的最小负荷阻抗： 电动机自启动时： 23 24 式中，符号含义如下： 对于任何的阻抗特性，都要求：上述公式的计算值 处于特性的边界。 归纳： 25 但对于方向圆特性，动作阻抗随阻抗角的变化而 变化，当阻抗角等于最大灵敏角时，动作阻抗才等 于整定阻抗。 对于全阻抗圆特性，动作阻抗即为整定阻抗。 26 动作时限：与相邻元件保护的动作时限相配合 另外，考虑到距离段一般不经过振荡闭锁（后 面介绍），其动作时限应1.52s。 按上述三个原则进行计算，取其中较小值作为距 离段的整定阻抗。 相配合：1）具体定值；2）时间。 27 灵敏性校验： 距离段作为本级线路的近后备： 距离段作为相邻元件的远后备： C处短路时，最大的测量阻抗(感受阻抗)仍在保护1 的III段内，那么，其他任何情况都在动作区内。 28 远后备灵敏性校验： 1）校验C处的远后备 2）还得校验D处短路时的远后备 各处的远后备均满足才算合格。 目的：不允许故障长期存在。 区别 29 二、对距离保护的评价 1）同时利用了短路时电压、电流的变化特征，通过 测量阻抗的变化情况确定故障范围。 2）距离段几乎不受系统运行方式变化的影响，距 离段受系统运行方式变化的影响比较小。 3）距离段的保护范围为线路全长的8085， 在双端供电系统中，大约有3040区域内故 障时，两侧保护相继动作切除故障，若不满足速 动性的要求，必须配备能够实现全线速动的保护 纵联保护。 4）相对于电流保护，距离保护的接线、逻辑都比较 复杂，可靠性相对降低(非微机保护)。 距离保护是继电保护的标准配置之一。 30 在多电源的复杂网络中能保证动作的选择性 快速性、选择性 A侧瞬动范围 B侧瞬动范围 6070% 两侧瞬时动作 31 在多电源的复杂网络中能保证动作的选择性 A侧瞬动范围 B侧瞬动范围 1520% 1520% 一侧瞬时动，另一侧0.5s之后动 快速性、选择性 32 在多电源的复杂网络中能保证动作的选择性 A侧瞬动范围 B侧瞬动范围 F保护区稳定，灵敏度高。 F可靠性稍差(尤其是振荡闭锁逻辑构成复杂)。 但必须使用，因为，优点在单端保护中十分突出。 快速性、选择性 33 在环网等场合，距离第III段的无选择点： 先不考虑与外部的配合关系，仅就环网的三条线路 而言，就要求：1与3配合，3与5配合，5与1配合。 形成“循环”要求，无解。 保护2、4、6之间存在类似关系。 无奈，只好有一条线路不再形成配合关系。 34 第3.5节 距离保护的振荡闭锁 正常运行 （部分） 振荡 35 并联运行的电力系统或发电厂之间出现功率角在 大范围内发生周期性变化的现象，称为电力系统振荡 。 系统振荡时，防止保护因测量元件动作而引起误 动的措施，称为振荡闭锁。 36 引入几点接近实际的假设： （1）系统振荡时，三相对称，故可只取一相分析。 （3）系统中，各元件的阻抗角均相等，以 表示。 。 引入假设的目的：可以去繁就简，便于分析和推 导，从而得出有效、简洁的结论，然后，再分析、 考虑假设以及其他因素所带来的影响。 当然，假设的情况不能与实际存在太大的差异。 37 一、系统振荡对距离保护测量元件的影响 38 电力系统振荡时，电压最低点称为振荡中心。在 两侧系统电势幅值相等、各部分阻抗角都相等的情 况下，振荡中心位于综合阻抗 的中心处。 39 振荡时，电流有效值 振荡中心的电压 40 振荡时，电流有效值 M处的电压 大小与位置有关 41 振荡时，电流有效值 N处的电压 大小与位置有关 42 系统振荡时测量阻抗的变化规律： 43 应用半角公式 44 系统振荡时测量阻抗的变化规律： 45 系统振荡时测量阻抗的变化规律 46 系统振荡时测量阻抗的变化规律 阻抗轨迹 47 系统振荡时测量阻抗的变化规律 阻抗轨迹 48 系统振荡时测量阻抗的变化规律 阻抗轨迹 49 系统振荡时测量阻抗的变化规律 阻抗轨迹 50 系统振荡时测量阻抗的变化规律 阻抗轨迹 51 系统振荡时测量阻抗的变化规律 阻抗轨迹 52 会误动！ ，但运行方式 会变化 不误动 53 54 振荡对距离保护的影响 M N s 阻抗继电器是否误动？误动时间的长短取决于： （1）阻抗继电器安装位置(与振荡中心的相对位置)； （2）动作范围（整定值、动作特性形状）。 比较：苹果形、圆形、透镜形（定值相同） I、II、III段 55 系统振荡时，对不同特性的影响是不同的。 1）方向阻抗继电器 56 系统振荡时，对不同特性的影响是不同的。 1）方向阻抗继电器 2）全阻抗继电器 57 系统振荡时，对不同特性的影响是不同的。 误动的时间： 显然，全阻抗误动的时间更长。 1）方向阻抗继电器 2）全阻抗继电器 58 二、距离保护的振荡闭锁措施 1、要求 (1)振荡时不应误动； (2)振荡过程中发生不对称故障时，保护应正确 动作； (3)全相振荡中三相短路时，应可靠动作， 允许延时（无奈）。 2、区分振荡与短路的主要特征 (1)对称性； (2)电气量变化速度、规律； (3)动作后是否返回。 59 电气量变化规律： 前面主要分析了振荡的特征和变化规律。全部情况？ （1）静稳定破坏小扰动引起 (如：负荷调节不当，线路误跳，电源退出等) 60 （2）动稳定破坏大扰动引起 (如：短路) 61 振荡时，电气量的特征归纳： （1）静稳定破坏 刚开始时，电流、阻抗变化较小，且三相对称（无 负序、零序分量，无故障分量）。 （2）动稳定破坏 刚开始时，电流、阻抗变化很大，各种短路均有 故障分量，不对称短路还有负序、零序分量，且分 析、研究表明： 在150ms250ms之后才可能导致距离保护误动。 62 根据特征，制定措施（判据）： 在故障启动（150250）ms之后，才可能失稳， 因此，利用此特征，允许在（150250）ms之内投 入距离保护。 这个（150250）ms 称为“短时开放”时间。 63 3、振荡闭锁措施 （1）系统短路时，利用故障判断元件短时开放保护 1）I 段范围内故障 故障发生启动 I 段阻抗动作 64 3、振荡闭锁措施 （1）系统短路时，利用故障判断元件短时开放保护 2）I 段以外，II范围内故障 故障发生启动 II段阻抗动作 自保持回路 65 3、振荡闭锁措施 （1）系统短路时，利用故障判断元件短时开放保护 2）I 段以外，II范围内故障 故障发生启动 II段阻抗动作 150ms后 ， 退出距离I段 66 3、振荡闭锁措施 （1）系统短路时，利用故障判断元件短时开放保护 2）I 段以外，II范围内故障 故障发生启动 II段阻抗动作 如果是本线路末端短 路，则延时一到，立即 跳闸。 67 3、振荡闭锁措施 （1）系统短路时，利用故障判断元件短时开放保护 2）I 段以外，II范围内故障 故障发生启动 II段阻抗动作 如果是相邻线路短路， 则相邻线路的保护跳闸后 ，本保护返回。 68 3、振荡闭锁措施 （1）系统短路时，利用故障判断元件短时开放保护 3）II 段以外、III段以内的故障情况，请自己分析！ 69 3、振荡闭锁措施 4）防止动稳定破坏导致误动 区外故障启动，但I、II段不动 70 3、振荡闭锁措施 4）防止动稳定破坏导致误动 区外故障启动，但I、II段不动 150ms后，输出=0； 随后，即使阻抗I、II段误动，也不会误跳闸！ 71 3.振荡闭锁措施(主要措施归纳) （1）系统短路时，利用故障判断元件短时开放保护 此外，还有下面的方法： （2）利用阻抗变化率的不同 短路； 振荡。 （3）利用动作的延时 （如：段1.5s） 72 短时开放： 1）故障分量启动之后，允许I、II段立即投入判别， 如果动作，则继续开放，直到跳闸或返回。 2）如果150ms内，I、II段不动作，就闭锁距离I、 II段，避免误动称为振荡闭锁（无论是否振 荡）。 3）III段靠1.5秒以上的延时防止振荡的误动。 这是中国人采取的很好措施，现在仍然坚持采用。 振荡闭锁之后，如果又发生短路，则没有了距离I、 II段,只能靠III段来切除故障(延时长,但零序有效)。 73 为了解决振荡闭锁期间再发生故障的问题，又采用： 判断是否又发生短路称为：再开放。 最好仅开放故障相对应的阻抗测量阻抗较稳定。 74 为了解决振荡闭锁期间再发生故障的问题，又采用： 判断是否又发生短路称为：再开放。 最好仅开放故障相对应的阻抗测量阻抗较稳定。 （1）不对称故障的再开放条件 75 76 一定条件下， 才开放 77 （2）对称故障的再开放条件 1）电阻、电抗或阻抗的变化规律 微机保护中介绍 在两侧电源电动势相等条件 下，有： 如果忽略各元件的电阻， 那么， 可估算出振荡中心的电压。 78 三相对称故障时， 振荡时， 所以，加一个小延时来判别： 是否发生三相短路。 79 介绍一个距离保护的逻辑及其动作过程 （供了解） 先假设情况，再分析过程 80 注解的作用： 帮助理解功能 的划分 81 1）段范围内短路 刚短路