1保护闭锁系统振荡的原理.doc

广东省游乐设备事务所 专业设计开发微机保护是用微型计算机构成的继电保护，是电力系统继电保护的发展方向（现已基本实现，尚需发展），它具有高可靠性，高选择性，高灵敏度。微机保护装置硬件包括微处理器（单片机）为核心，配以输入、输出通道，人机接口和通讯接口等.该系统广泛应用于电力、石化、矿山冶炼、铁路以及民用建筑等。微机的硬件是通用的，而保护的性能和功能是由软件决定。 微机保护装置的数字核心一般由CPU、存储器、定时器/计数器、Watchdog等组成。目前数字核心的主流为嵌入式微控制器（MCU），即通常所说的单片机;输入输出通道包括模拟量输入通道（模拟量输入变换回路（将CT、PT所测量的量转换成更低的适合内部A/D转换的电压量，2.5V、5V或10V）、低通滤波器及采样、A/D转换）和数字量输入输出通道（人机接口和各种告警信号、跳闸信号及电度脉冲等）。保护闭锁系统振荡的原理有关什么是系统振荡，和发生振荡时，系统中各点的电压，电流，相角变化规律以及振荡对不同地点距离保护的影响的问题在技术问答上有详细的讲解，这里只对南瑞公司保护的开放闭锁元件的四个判据作详细的分析。在系统发生振荡时，应该由手动或自动减少发电机机端出力和有选择性的切除负荷，不应由保护无选择的任意解列系统。因此，对有可能出现电网振荡的保护必须加装振荡闭锁元件。 正常运行时，振荡闭锁元件一直是投入的，它闭锁了距离保护等的动作，在网络异常时，保护会启动，该元件必须立刻判断出异常是什么原因造成的。如果是系统振荡，则该元件继续投入，如果是故障，该闭锁元件应立刻开放。下面就讲南瑞保护区别振荡和故障用的四个判据。一、保护启动瞬间开放160ms.即使是保护由于系统振荡的原因而启动，系统两侧电势由正常功角摆至振荡中心角180的时间也远大于200ms。这样振荡的轨迹还没有进入动作区间闭锁元件就已经复归。2B1图3.21ANMEN=0EM=0如图3.21，正常运行在点，振荡时振荡轨迹是从点到点（由1到2）的时间远远超过160ms。轨迹在这个时间内不能进入保护动作区。此时若是故障引起的保护启动，闭锁元件已经开放，保护可以动作。所以这个判据在系统振荡时候不会误动，在故障时候不会拒动。该判据只在启动瞬间开放160ms，之后就永久闭锁（保护整组复归时才复归），即使是在系统振荡时候再有故障也不开放，这就需要其他判据。二、不对称故障开放元件不对称故障时的开放判据：I0+I2mI1 （式3.6） 系统振荡时，I0、I2接近于零，该判据不满足。不对称故障时，根据对称分量法作出复合序网图，可以得到短路点各序电流的关系：单相接地短路：I0+I2=2I1两相短路I2=I1 （式3.7）两相接地短路I0+I2=I1 考虑到两端电网分支系数的影响，在式3.6中m取0.6，很好的满足式3.7。 三、对称故障开放判据 Uos=Ucos在保护启动160ms后再发生三相对称短路，以上的判据都不能满足，所以需要新的判据，即采用振荡中心的电压Uos（图3.22）的大小作为判据。图3.22SONMENEM无论系统是正常运行还是振荡，OM都是M点母线电压U，Ucos都反应了振荡中心点S的正序电压OS。三相短路一般都是弧光短路，弧光电阻压降小于0.05U。此时分析振荡中心在最不利的情况下，如何用延时来躲过振荡轨迹处于区内的问题。该判据又分两部分：（1）0.03UUos0.08U，延时150ms开放。cos1=0.08 , 1=85.5系统角171 cos2=0.03 , 2=91.7系统角183.5图3.23给出了此时振荡的轨迹图。从1到2变化了6.2，整个振荡周期变化是180以最大振荡周期3计算，振荡周期在这个区间内停留的时间是104ms，取延时150ms闭锁开放，即使该区域是保护动作区保护也能躲过振荡轨迹。2图3.24DCBA0.10.030.080.25判据（2）判据（1）MSN1图3.23（2）0.1UUos0.25U，延时500ms开放该判据作为（1）判据的后备分析的道理和（1）完全一致。以上的判据在Uos很小时候，就能很好的用延时来躲避可能是振荡原因引起的低压。从而保证保护不会误动。如何更好的理解（1）、（2）两个判据的关系，如图3.24振荡轨迹是由A到B到C到D的单向运动，进入A点即（2）判据开始工作，接着进入B点，（1）判据也开始 ，如果是故障进入B点后150ms后（1）判据动作，如果是振荡或者故障条件不满足（1）的判据，轨迹继续进入C点，如果是故障，在进入A点开始后的500ms时（2）判据动作。如果是振荡，则进入D点继续运行。 以上的分析都是基于线路阻抗角为90状态下。在南瑞技术书上提到如果线路阻抗角不为90时，角需要补偿，这里解释一下补偿的原因。 三相短路时，M点测得的电压实际上是一个呈感抗性质的线路压降与一个纯电阻性质的弧光电阻压降，一次系统图如图3.25图3.25MURRgU2U2图3.26U3OU1U2UBAC 可见，U1与U2相加就是母线电压U，结合图2.26，如果R不是纯电感性质，则U1与U2之间的角度不再是90而是线路的阻抗角，因此Ucos也不再是弧光电阻U2，作一个矢量U3，让U3U2，则 =90 ，Ucos(+)=U3 , U3U2，U3是振荡中心的电压，U2是弧光电压，当然用U3来代替U2把Ucos的范围缩小了，判据仍然有效，不会造成振荡时保护误动。就是补偿角。在运行中，U和是保护采集量，是整定值，所以U3的大小能够计算出来，说明这个判据也是实用的。另外从图3.26可以分析出，当线路阻抗角为90时，A、B、C三点合一，即=90，则=0，不需要补偿，这和前面讲的公式是一致的。四、非全相时的振荡判据分相操作电网系统中，还要考虑非全相运行的情况。由于是非全相运行，选相元件会一直选中断开相，此时系统振荡不会误动，若此时健全相再故障，