大学课件 电力系统继电保护 第三章第八节 工频故障分量距离保护

3.8工频故障分量距离保护与反应故障后工频电压、电流的距离保护不同，工频故障分量距离保护是通过反应故障前后电压电流量的工频变化量而工作的。3.8.1工频故障分量的概念当系统在k点发生金属性短路时，故障点的电压降为0，这时故障系统可以用一等值电路来代替。等值电路中两附加电压源的电压大小相等、符号相反。假定电力系统为线性系统，则根据叠加原理，可以将其分解成故障前负荷状态和短路附加状态两个子系统。故障前负荷状态对应于故障前的正常系统，各点处的电压电流均与故障前的稳态负荷情况一致。短路附加状态中各点的电压电流是由故障引起的电压电流的变化量，其中的工频成分，就是工频变化量。系统故障时，保护安装处电流、电压的工频变化量可以分别表示为：kskEIZZskkUIZEIZ取工频变化量距离元件的工作电压为补偿电压的变化量，即：()()opmmsetsetssetUUIZUIZIZZ式中Zset——为保护的整定阻抗，一般取为线路正序阻抗的80％～85％。稳态时就是保护范围末端z点的电压。opU在保护区内k1点短路时，在0与连线的延长线上，这时有:opU1kE1opkUEk1z1kEUU1kEopU0在正向区外k2点短路时，在0与的连线上，这时有:opU2kE2opkUEk2zZsetUU2kEopU02kEk3zZsetUU3kEopU0在反向区外k3点短路时，在0与的连线上，这时有:opU3kE3opkUE3kE可见，比较工作电压与故障附加网络电源电压的大小，就能够区分出区内外的故障。、和的幅值分别等于k1、k2和k3点故障前电压的幅值，假设短路前系统为空载，则它们的幅值都相等，且等于电源电动势的幅值。若设动作门槛为，则工频变化量距离元件的动作判据可以表示为:3kE2kE1kEEzUE[0][0]opzkmUUUU满足该式判定为区内故障，保护动作；不满足该式，判定为区外故障，保护不动作。3.8.3工频变化量距离保护的动作特性kzZsetZsRgZkZmkEUI'I1.正向故障时[0]()kkskgsmUEIZZCIRIZZ()opssetssetUIZZIZZ式中：为正向故障时测量元件的测量阻抗；mkgZZCR为工频故障分量电流助增系数。IIIC将其代入动作判据表达式ssetsmZZZZ[0][0]opzkmUUUU可以得到：其中，系统阻抗Zs和整定阻抗Zset都为常数，测量阻抗Zm随着短路距离和过渡电阻Rg的变化而变化，上式取等号，可以得到临界动作情况下的轨迹，即动作的特性为：ssetsmZZZZ在阻抗复平面上，该特性是以-Zs为圆心，以为半径的圆。ssetZZ当测量阻抗Zm落在圆内时，满足动作判据表达式，测量元件动作，所以圆内为动作区。圆外为不动作区。可见，在正向故障时，特性圆的直径很大，有很强的允许过渡电阻能力。尽管过渡电阻数值上仍受助增电流的影响，但由于一般与同相位，过渡电阻地影响始终呈电阻性，与R轴平行，不存在由于对侧电流助增引起的稳态超越问题。IIZsetzZmZkUkEZ’sk'II1.反向故障时[0]()kkskgsmUEIZZCIRIZZ()opssetssetUIZZIZZ将其代入动作判据表达式可以得到：()ssetsmZZZZ式中：为反向故障时测量元件的测量阻抗；mkgZZCR为工频故障分量电流助增系数。IIIC类似于对正向故障情况的分析，可以得到在反向故障情况下的动作特性在阻抗复平面上，继电器的动作区域是以的末端为圆心，以为半径的圆。由于动作的区域在第一象限，而测量阻抗-Zm位于第三象限，所以继电器不可能动作，具有明确的方向性。'sZ'ssetZZ3.8.4工频故障分量距离保护的特点1.阻抗继电器以电力系统故障引起的故障分量电压、电流为测量信号，不反应故障前的负荷量和系统振荡，动作性能基本上不受非故障状态的影响，无需加振荡闭锁。2.阻抗继电器仅反应故障分量中的工频稳态量，不反应其中的暂态分量，动作性能较为稳定。3.阻抗继电器的动作判据简单，实现方便，动作速度快。4.阻抗继电器具有明确的方向性，因而既可以作为距离元件，也可以作为方向元件使用。5.阻抗继电器本身具有较好的选相能力。