4.7 电力系统振荡对距离保护的影响及对策

4.7电力系统振荡对距离保护的影响及对策第4章110kV输电线路保护振荡电力系统中的电磁参量(电流、电压等)的振幅和机械参量(功角、转速等)的大小随时间发生等幅、衰减或发散的周期性变化的现象。系统发生振荡时，相关节点电压、支路电流将随时间周期性变化变化，相关距离保护的测量阻抗也会因此变化。因此，电力系统振荡是一种影响距离保护正确动作的因素。学习电力系统振荡闭锁必须先明确以下两点：电力系统发生振荡时，距离保护应闭锁。1单侧电源系统不会出现振荡，因此也不需要振荡闭锁。24.7.1电流电压量分析现以下图所示的双侧电源的电力系统为例，分析系统振荡时电压、电流的变化规律。4.7.1电流电压量分析

振荡电流

保护P处电压

4.7.1电流电压量分析

在δ为0°以外的任意值时，该点电压都是全系统最低的，特别是当δ=180°时，该电压的有效值变为0。电力系统振荡时，电压最低的这一点称为振荡中心，在系统各部分的阻抗角都相等的情况下，振荡中心的位置就位于阻抗中心处。

δ为180°，振荡电流达到最大值，该电流与振荡中心（C点）发生三相短路时短路电流相当。4.7.2保护P的测量阻抗保护P的测量阻抗一次值

在阻抗复平面上，M点为坐标原点，S点对应系统阻抗ZSM，R点对应本线路阻抗加对侧系统阻抗，为ZMN+ZRN。假定系统中元件阻抗角一致，则SR为经过原点的一条直线。

图中圆代表保护P的某一段阻抗元件，Zset为其整定阻抗。

δ在0～360°周期性的变化时，测量阻抗变化轨迹为直线，共有三条，分别为ES＞ER、ES=ER、ES<ER三种情况，图中仅画出部分。系统振荡时测量阻抗变化的轨迹4.7.2保护P的测量阻抗

4.7.2保护P的测量阻抗

4.7.2保护P的测量阻抗【例4-2】

【解】

1）问题①计算。根据题意作图，圆中MC线段对应相量为因a点位于阻抗圆周上，根据圆周角定理有4.7.2保护P的测量阻抗【例4-2】

【解】

1）问题①计算。对直角三角形Rt△RCa有线段Ca长度对应阻抗为

2）问题②计算。由题意知Tswi＝1.5s，测量阻抗在圆的停留时间长度为4.7.2保护P的测量阻抗通过以上分析可知，系统振荡时，阻抗元件是否会误动作，要看测量阻抗ZmM是否落在圆内以及处于圆内的时间长度。主要取决于以下三个因素：①保护安装处的位置，离振荡中心越远，越不容易误动；②阻抗继电器的动作特性，动作区越小，越不容易误动；③保护的动作延时，动作延时越长，越不容易误动。如振荡时测量阻抗有可能进入保护的动作区时将导致阻抗继电器动作，从而引起保护误动，就必须制定相应对策。4.7.3振荡闭锁原理定时限过电流保护为防止距离保护误动，距离保护应当加装振荡闭锁。对距离保护振荡闭锁的要求如下：①系统发生短路故障时，应当快速开放保护；②系统静稳定破坏引起的振荡时，应可靠闭锁保护；③外部故障切除后紧跟着发生振荡，保护不应误动；④振荡过程中发生故障，保护应当可靠动作；⑤振荡闭锁在振荡平息后应该自行复归，即振荡不平息则振荡闭锁不复归。振荡时，要可靠闭锁可能误动的距离保护；短路时，要解除闭锁，开放保护出口。4.7.3振荡闭锁原理定时限过电流保护

测量阻抗进入阻抗继电器的动作区时间为tb-ta(小于1s)，因此对阻抗继电器来说，Ⅲ段最容易动作，但是距离保护Ⅲ段的动作时间最长(超过1s)，若动作时间为1.5s以上则距离保护Ⅲ段不受振荡的影响。可能受振荡影响的是距离保护Ⅰ、Ⅱ段，需要加装振荡闭锁。4.7.3振荡闭锁原理定时限过电流保护振荡与短路的主要区别如下：①振荡时，电压、电流及测量阻抗幅值均做周期性的变化，变化缓慢；而短路时电流突然增大，电压突然减小，变化速度快；②振荡时，三相完全对称，无负序或零序分量；短路时，总要长期(不对称短路)或瞬间(对称短路)出现负序电流(接地故障时还有零序电流)。简而言之，短路时电气量突变，振荡时电气量缓变；短路时有负序或零序（分量），而振荡时只有正序（分量）。根据对振荡闭锁的要求，振荡闭锁判据需要区分振荡与短路。4.7.3振荡闭锁原理定时限过电流保护（1）短路故障，无振荡此类情况下反应振荡的过流元件不动作，启动元件动作。距离保护的启动元件在系统振荡时闭锁保护，在故障时开放保护。此时禁止门P1输出为1，闭锁过流元件逻辑，强制其输出为0，并自保持。P1输出1经延时门T2，短时开放O1，因此A1、A2将短时开放，保证距离I段、II段阻抗元件进行判断，短时开放之后，O1门输出为0，闭锁距离I段、II段，直到故障平息，启动元件返回后，经6s左右整组复归时间后解除禁止门P1的自保持。保护整组复归后，做好下一次动作的准备。振荡闭锁逻辑图4.7.3振荡闭锁原理定时限过电流保护（2）单纯振荡，无短路故障由于静态稳定被破坏而出现的振荡，振荡电流缓慢变化，达到一定条件时，过流元件输出为1，经T110ms延时后，P1输出为0并自保持。此时距离I段、II段阻抗元件被闭锁，直到振荡平息，过流元件返回后，经6s左右整组复归时间后解除对于禁止门P1的自保持。振荡闭锁逻辑图4.7.3振荡闭锁原理定时限过电流保护（3）先短路，后振荡如遇保护区外部短路引发振荡的情况，则在短路发生初期，P1输出1并自保持，O1已经历160ms短时开放，已处于闭锁状态。此时再发生振荡，由于P1输出为1的状态不改变，O1输出为0的状态也不会改变。因此达到振荡闭锁的目的。这种状态将一直维持到短路或振荡现象完全消失后为止。振荡闭锁逻辑图4.7.3振荡闭锁原理定时限过电流保护（4）先振荡，后短路如遇振荡中出现短路的情况，保护应能再次开放。此时P1输出0