电力系统继电保护 中国电力出版社—距离(3-45整定、振荡).ppt

1 75 第3 4节距离保护的整定计算及其评价 2 75 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 3 75 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 4 75 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 5 75 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 6 75 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 7 75 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 8 75 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 9 75 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 10 75 助增分支 11 75 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 12 75 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 13 75 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 14 75 通用的例图 15 75 校验第III段时 需要用到 通用的例图 16 75 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 17 75 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 18 75 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 19 75 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 20 75 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 21 75 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 22 75 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 23 75 平时的最小负荷阻抗 电动机自启动时 24 75 25 75 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 26 75 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 27 75 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 5 2s 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 28 75 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 29 75 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 30 75 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80 85 在双端供电系统中 大约有30 40 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 31 75 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 60 70 两侧瞬时动作 32 75 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 15 20 15 20 一侧瞬时动 另一侧0 5s之后动 快速性 选择性 33 75 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 保护区稳定 灵敏度高 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 34 75 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 35 75 第3 5节距离保护的振荡闭锁 正常运行 部分 振荡 36 75 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 37 75 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 38 75 一 系统振荡对距离保护测量元件的影响 39 75 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 40 75 振荡时 电流有效值 振荡中心的电压 41 75 振荡时 电流有效值 M处的电压大小与位置有关 42 75 振荡时 电流有效值 N处的电压大小与位置有关 43 75 系统振荡时测量阻抗的变化规律 44 75 应用半角公式 45 75 系统振荡时测量阻抗的变化规律 46 75 系统振荡时测量阻抗的变化规律 47 75 系统振荡时测量阻抗的变化规律 阻抗轨迹 48 75 系统振荡时测量阻抗的变化规律 阻抗轨迹 49 75 系统振荡时测量阻抗的变化规律 阻抗轨迹 50 75 系统振荡时测量阻抗的变化规律 阻抗轨迹 51 75 系统振荡时测量阻抗的变化规律 阻抗轨迹 52 75 系统振荡时测量阻抗的变化规律 阻抗轨迹 53 75 会误动 但运行方式会变化 不误动 54 75 55 75 振荡对距离保护的影响 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 56 75 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 57 75 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 58 75 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 59 75 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 60 75 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 61 75 2 动稳定破坏 大扰动引起 如 短路 62 75 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150ms 250ms之后才可能导致距离保护误动 63 75 根据特征 制定措施 判据 在故障启动 150 250 ms之后 才可能失稳 因此 利用此特征 允许在 150 250 ms之内投入距离保护 这个 150 250 ms称为 短时开放 时间 64 75 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 65 75 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 66 75 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 67 75 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 68 75 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 69 75 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 70 75 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 71 75 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 72 75 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 73 75 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 74 75 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 75 75 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 76 75 77 75 一定条件下 才开放 78 75 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 79 75 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 80 75 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 81 75 注解的作用 帮助理解功能的划分 82 75 1 段范围内短路 刚短路 83 75 1 段范围内短路 刚短路