【分布电容电流对纵联电流差动保护影响特性的仿真分析案例概述综述2900字】

分布电容电流对纵联电流差动保护影响特性的仿真分析案例概述目录TOC\o"1-3"\h\u20718分布电容电流对纵联电流差动保护影响特性的仿真分析案例概述 1137421.1概述 1155951.2SIMULINK仿真模型 1203941.2.1线路参数的设置说明 18241.2.2电流差动保护判据的设置 2137291.2.3信号处理 3178831.3线路不同运行状态的仿真分析 3129901.3.1空载合闸 360281.3.2正常运行 667041.3.3发生故障 71.1概述将使用软件MATLAB/SIMULINK建立模型来仿真分析分布电容电流对三种电流差动保护的影响特性。1.2SIMULINK仿真模型1.2.1线路参数的设置说明输电线路仿真模型的示意图如图1.1所示图1.1仿真模型图线路参数参考我国第一条1000kV特高压交流输电实验示范工程的南阳至荆门段线路：全线路为单回线，全长281.3km，每相导线采用8*LGJ-500/35钢芯铝绞线，直径30.1mm，分裂导线正八边形布置，导线分裂间距400mm，三相导线三角形排列，导线间距28m，额定输送容量为6000MVA，则由式（2-1）—（2-5）可计算得线路参数为，，；，，。设置两端等效电源的参数为，，1.2.2电流差动保护判据的设置三种电流差动保护的动作特性[11]如图1.2所示（a）全电流差动保护（b）故障分量差动保护（c）零序电流差动保护图1.2电流差动保护的动作特性最小动作电流设置为全电流差动保护要躲过空载稳态电容电流，即；故障分量电流差动保护取0.1倍的额定电流，即；零序电流差动保护要躲过两相空载运行的稳态零序电容电流，即此外，对于特高压交流断路器，在空载合闸时存在的不同期性[42]，而零序电流差动保护为接地故障的后备保护，为克服空载不同期合闸时保护的误动，本文采用加设一个100ms的动作时延[35-36]。1.2.3信号处理第三章的理论分析基于稳态等效电路进行的，而实际线路故障时，线路的并联电抗器、分布电容和线路电感等会引起较大的暂态过程，而暂态分量中主要包括高频分量和衰减的直流分量等。在暂态过程中，保护中的电流量较稳态时要大很多，特别是线路空载合闸或外部故障时，暂态过程时保护的动作量可能大于制动量而造成误动，因此，为提高保护的可靠性，本文仿真分析时的保护判据采用稳态电流量来进行判断。为消除与保护判据所需信号无关的暂态分量，必须对采集的电流量信号就行滤波，然后再用滤波得到的稳态分量（基频50Hz分量）进行保护的计算和判断。因此，本文采用一个二阶低通滤波器来进行信号处理，其传递函数如下（4-1）1.3线路不同运行状态的仿真分析特高压输电线路的纵联电流差动保护都是采用分相独立动作的方式，因此本文以下的仿真案例均以A相为例，同一种故障下其他两相的动作特性相同。且故障类型设置以输电线路最典型的、最常见的单相接地故障为例；故障位置设置4个，分别为据M侧1km的k1，线路中点k2，距N侧1km的k3和k4。1.3.1空载合闸线路空载合闸时，故障分量电流差动保护不投入运行。设置0.1s时进行合闸。（1）合闸于正常线路全电流和零序电流差动保护的动作量、制动量和动作信号如图1.3所示（a）三相同期合闸时（b）三相不同期合闸时（A相较其他两相晚4ms合闸）图1.3空载合闸于正常线路时保护的动作情况由图1.3可以看出，空载合闸于正常线路时，保护的动作量总是大于制动量而使主判据成立，只能依靠保护的最小动作电流来防止保护误动。但全电流差动保护无论在三相同期合闸时还是在三相不同期合闸时都存在暂态过程中动作量过大而导致保护发出动作信号的情况；而对于零序电流差动保护，在三相同期合闸时零序动作量十分小而不至于导致保护动作，在三相不同期合闸时零序动作量虽然较大，但其衰减很快，利用了保护启动的时延可以顺利躲过误动。为避免暂态分量的影响，在保护进行判断时加入滤波器对电气量信号进行处理，以全电流差动保护为例，结果如图1.4所示图1.4空载合闸时全电流差动保护的动作情况由图1.4可以看出，在经过滤波处理后，电流量在暂态过程时的波动大大减小且数值十分接近于稳态值，不仅可以向保护提供稳定的信号用于判断，还有效避免了空载合闸的暂态过程造成保护误动的情况。因此，在本章下文的仿真分析中均采用滤波得到的基频分量来构成保护判据。（2）合闸于故障线路若合闸于预伏故障上（以k2处故障为例），保护的动作量、制动量和动作信号如下所示表1.1线路合闸于故障时保护的电气量电气量过度电阻全电流差动保护零序电流差动保护3.7922.2751.4951.1221.4140.8490.4750.3561.0050.6030.2500.188图1.5合闸于故障线路时保护的动作情况由表1.1和图1.5可以看出，保护的动作量同样大于制动量，保护理论上应能够可靠的发出动作信号，但在合闸于高阻接地故障时（如过渡电阻为1000Ω），全电流差动保护的动作量会小于整定的最小动作电流而发生拒动的情况，此时由零序电流差动保护来弥补，但经时延后才切除故障，保护速动性较差。这是由于受分布电容电流的影响而导致全电流差动保护整定值大的结果。1.3.2正常运行线路空载运行或带有负荷时（负荷设置为），三种电流差动保护的电气量和动作信号如图1.6所示（a）空载运行（b）负载运行图4-6线路正常运行时保护的动作情况由图1.6可以看出，线路正常运行时，故障分量电流和零序电流差动保护中基本上没有动作量和制动量，保护可靠不动作。而全电流差动保护在线路空载时，分布电流构成保护的动作量，只能利用整定躲过；在线路负载时，负荷电流构成保护的制动量，其值较大，能保证保护不动作。1.3.3发生故障（1）空载时区内外故障空载线路发生故障时（以k2和k4处故障为例），三种电流差动保护的电气量如表1.2所示表1.2空载线路发生故障时保护的电气量故障位置电气量过度电阻全电流故障分量电流零序电流k27.6340.0058.3600.0082.7550.0031.3810.0021.2940.0010.4260.0010.9400.0020.6570.0010.216约为0k40.2343.5770.4951.4730.1221.2530.7200.4870.0670.6090.0120.1710.7260.2460.0340.3080.0080.086由表1.2可以看出，空载线路在k2处（区内）发生小电阻接地故障时，三种保护的判据都满足，均可正确动作。但随过度电阻的增大，故障电流减小。对于全电流差动保护，当过渡电阻到达1000Ω时，虽然主判据成立，但辅助判据的最小动作电流条件不满足，保护会发生拒动的情况，只能降低保护的整定值以增加保护的灵敏性，使保护正确动作。然而，在k4处（区外）以相同过渡电阻接地时，受分布电容电流影响且没有负荷电流构成大制动量，全电流差动保护的主判据仍成立，此时若整定值过低会导致保护误动，即电容电流使得保护的灵敏性与可靠性产生矛盾。（2）负载时区内故障负载线路发生区内故障时，三种电流差动保护的电气量如表1.3所示表1.3负载线路发生区内故障时保护的电气量故障位置电气量过度电阻全电流故障分量电流零序电流k18.1362.0528.7551.7542.8860.8761.2471.3921.1250.2250.3710.1130.8451.3030.5710.1140.1880.057k27.2720.4987.8880.9052.6050.2441.1781.1811.0930.1250.3610.0340.8071.1990.5590.0640.1850.017k38.9071.9709.5033.4623.1311.3091.1060.9881.0310.3520.3390.1350.7671.0990.5280.1800.1740.069由表1.3可以看出，负载线路发生区内接地故障时，故障分量电流和零序电流差动保护均满足动作判据，能够可靠动作。而全电流差动保护受负荷电流影响，在故障处存在大过渡电阻时（1000Ω），保护的制动量大而阻止了动作信号的发出。此外，故障位置越靠近线路首段，保护制动量会受电容电流的影响而越大，甚至在线路首段发生经500Ω的电阻接地故障时就发生保护拒动的情况，与第三章的理论分析一致。此时，由故障分量电流差动保护来弥补。（3）负载时区外故障负载线路发生区外故障时，三种电流差动保护的电气量如表1.4所示表1.4负载线路发生区外故障时保护的电气量电气量过度电阻全电流差动保护故障分量电流差动保护零