大学课件电力系统继电保护第三章第五节距离保护的振荡闭锁.doc

• 3.5.1振荡闭锁的概念电力系统的振荡…•指并联运行的电力系统或发电厂之间 出现功率角大范围周期性变化的现象电力系统的失步振 荡属于严重的不正常运行状态,而不是故障状态振荡闭锁•…在系统振荡时,要采取必要的措施，防止保 护因测量元件动作而误动这种用来防止系统振荡时保护 误动的措施,就称为振荡闭锁距离保护一般用在较高电压等级的电力系统,系统出现振 荡的可能性大，保护误动造成的损失严重,所以必须考虑 振荡闭锁问题• 3.5.2电力系统振荡对距离保护测量元件的影响■[电力系统振荡时电流、电压的变化规律 现以图3・29为例,分析系统振荡时电流.电压的变化规律 设系统两侧等效电动势E、i和En的幅耳 m E m n效电源之间的阻抗为ZE=ZM+Z1+ZN f *其中氐为M侧系统的等值阻抗f Zn为N侧系统的等值阻抗f ZL 为联络线踣的阻抗电势差和线路电流的有效值分别为：j_EM-EN _^E AE = 2EMsin-Z Zz 2(3-124) (3-127)线路中的电流和母线M. N上的电压分别为：= AE _ 2Em 6_ [jM =EM - IZM ^n=^n+ ^Zn(3-128)(3-125)(3-126)系统振荡时的相位关系如图3・30 ( a )所示。

以Em为参考 相量,当§在0~360范围内变化时,相当于相量就在 0〜360之间旋转Anax1(5 = 180°)A£S /“N&N电流I •电流的相位滞后于^e=em-en 的角度为系统联系阻抗角q>k > 其相量的末端随§变化的轨迹 如图3・30 ( a )中的虚线圆周所示 电流有效值随&变化的曲线如图3・30 bUos：振荡中心•…电力系统振荡时,电压最低的这一点称为振 荡中心在图3-30 ( a )中，由点向相量作一垂线，并将该垂线 代表的电压相量记为Uos ,显然,在§为0°以外的任意值时 ,电压5都是全系统最低的,特别当6=180时#该电压 的有效值等为0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由图3・30 ( a )可见，振荡中心电 压由有效值奇襄示为：-=EmCOs£(3 — 129)而成的直线上(即AE上)0 M. N两母线处的电压相量假设系统中各部分的阻抗角都相等 ＞则线路上任意一点的 电压相量的末端，都必然落在由Em和En的末端联线连接Um和5标在图3・30 ( a )中其有效值随变化的曲线，如图3・30 ( c )所示：■ 2电力系统振荡时测量阻抗的变化规律乙=£m =£m-^m =^L-Zm =—1-^Z.-Z^CS-BO)f _ae_4(i-lM lM lM 丄" 1-严=1-cos5+ ysin^ =——^—— *乙=牛一％)-# Z0g j = (|-pM)zs + (-J | ZQg £)(3-131) 式中：pM=ZM/Zz ,为M侧系统阻抗占系统总联系阻抗的比例。

- PM )Zg •…对应于从保护安装处M到振荡中心点OS的线路阻2抗，只与保护安装处到振荡中心的相对位置有关，与功角■…垂直于Z》#随着§的变化而变化8=180°时r测量阻抗乙„1值最小f变成（1/2-Pm ） Z—位 于系统阻抗角的方向上,相当于在振荡中心处发生三相 短路,可能引起保护的误动6=0°(+)时测量阻抗 Zm位于复 平面的右 侧,其值 为无穷大设Ke=EM/EN •当瓦=1时,轨迹为一条直线f当&>1及K$1时,轨迹 如图中虚线圆弧1和2所示距离保护安装在系统不同的位置,受到振荡的影响是不同 的： 1(1闷 <2即保护安装在送电端且振荡中心位于保护的正方向时,振 荡时测量阻抗末端轨迹的直线OCT在第一象限内与Z工相交 ,根据保圻的动作特性,测量阻抗可能穿越动作区2)几=-即保护安装处M正好就是振荡中心# #振荡时测量阻抗末 端轨迹的直线OCT在坐标原点处与Z》相交#肯定穿越动 作区］(3> -即振荡中心在保护的反方向上,振荡时测量阻抗末端轨迹 的直线OCT在第三象限内与Z》相交#不会引起方向阻抗特 性保护的误动作RN侧测量元件动作0'NHM' ：疔3, < 3 < 3. r32 <6 <63M侧测量阻抗落入动作范围冑一 测量阻坯不舍进 .入I段药动作区在本线路保lu、in段的整定阻抗一般较大、 护范围外 振荡时测量阻抗易进入动作区振荡中心落 N侧测量阻抗落入动作范围内振荡影响在M. N之间 的线路上M侧测量元件动作距离I段不受振荡影响振荡时测量阻抗易进入动作区II、in段测量 元件可能误动• 3电力系统振荡对距离测量元件特性的影响 在图3・29所示的双侧电源系统 中，假设M. N两处均装有距离保 护,其测量元件均采用圆特性的 方向阻抗元件,距离I段的整定 阻抗为线路阻抗的80% #则两侧 测量元件的动作特性就如右图所 示,实线圆为M侧I段的动作特性 虚线圆为N侧［段的动作特性。

电力系统振荡时,阻抗继电器是否误动.误动时间长 短与保护安装位置.保护动作范围.动作特性的形状和振 荡周期长短等有关,安装位置离振荡中心越近.整定值越大.动作特性曲线在与整定阻抗垂直方向的动作区域越大时,越容易受振荡的影响,振荡周期越长误动的时间越长o并不是安装在系统中所有的阻抗继电器在振荡时都会误 动，但是，对阻抗继电器在出厂时都要求配备振荡闭锁,使之具有通用性■ 4电力系统振荡与短路时电气量的差异对比振荡时短路时负序.零 序分量三相完全对称，没有负序和 零序分量出现长时（不对称短路 中）或瞬间（在三 相短路开始时）出 现负斥或零序分量电气量变 化速度电气量呈现周期性变化，其 变化速度（dU/dt、dl/dt、 dZ/dt等）与系统功角的变化 速度一致，比较慢，当两侧 功角摆开至180中时相当于在 振荡中心发生三相短路从短路前到短路后 其值突然变化,速 度很快,各点的残 余电压和测量阻抗 在不计衰减时是不 变的保护误动 情况电气量呈现周期性的变化, 若阻抗测量元件误动作,在 一个振荡周期内动作和返回 各一次阻抗测量元件可能 动作（区内短路）, 可能不动作（区外 短路）• 3.5・3距离保护的振荡闭锁措施振荡闭锁措施的基本要求:-系统全相弗E全相振荡时…•保护装置不应误动作跳闸系统全相弗E全相振荡过程中线路发生不对称故障…•保护装置应有 -选择性地动作跳闸系统全相振荡过程中再发生三相故障…•保护装置应可靠动作跳闸， 并允许带短延时-1利用系统短路时的负序.零序分量或电流突然变化短时开放保护，实现振荡闭锁短时开放•…为了提高保护动作的可靠性，在系统没有故障时,距离保护一直处于闭锁状态。

当系统发生故障时,短时开放距离保护允许保护出口跳闸称为短时开放跳闸SW…•双稳态触发器 ][段延时DW…-单稳态触发器Tdw •…振荡闭锁的开放时 间,或称允许动作时间故障判断元件•…又可称为启动元件,用来主成系统是否 发生短路的判断要求故障判断元件灵敏度高.动作速度 快,系统振荡时不误动作目前距离保护中广泛应用的两种故障判断元件:(1)反映电压.电流中负序或零序分量的故障判断元件…•电力系统 正常运行或因静稳走破坏而引发振荡时，系统处于三相对称状态f电 压.电流中不存在负序或零序分量电力系统发生各种类型的不对称 短路时，故障电压.电流中都会出现较大的负序或零序分量；三相对 称性短路时,一般由不对称短路发展而来,短时也会有负序.零序输 出利用负序或零序是否存在，作为系统是否发生短路的判断2 )反映电流突变量的故障判断元件…•系统正常或振荡时电流变化 比较缓慢,而在系统故障时电流会出现突变电流突变检测，既可用 模拟方法实现,也可用数字方法实现整组复归元件…•在故障或振荡消失后再经过一个延时动 作,将SW复原#它与故障判断元件■ SW配合#保证在整 个一次故障过程中，保护只开放一次但是对于先振荡后 故障，保护也将被闭锁,尚需要有再故障判别元件。

Tdw的选择原则：所以,通常情况下取Td沪0・农〜0・3s #现代数字保护中# 开放时间一般取0・15s左右系统正常运行或静态稳定被破坏时:电力系统发生故障时:• 2利用阻抗变化率的不同来构成振荡闭锁系统发生短路故障时•…测量阻抗由负荷阻抗突变为短路阻抗系统振荡时•…测量阻抗缓慢变为保护安装 亠22— 处到振荡中心点的线路阻抗 同可构成在Z1动作后开这段时 放逬的时间KZ1Z

分析表明，对于按躲过最大负荷整定的in段阻抗继电器, 测量阻抗落入其动作区的时间_般不会超过l~l・5s ,只要皿 段动作的延时时间大于i~i・5s,系统振荡时in段保护就不会 误动作• 3・5・4振荡过程中再故障的判断对于利用负序.零序分量或电流突然变化短时开放保护的 振荡闭锁措施,如果系统在振荡过程中又发生内部故障, 保护的J II段也将不能动作,故障将无法被快速切除 因此,振荡闭锁元件中还可以增设振荡过程中再故障判别 逻辑,判出振荡过程中又发生内部短路时,将保护再次开 放・1当振荡过程中又发生不对称短路时可用下列判据作为重新开放保护的条件：A|(3-132)式中：II2k II0L II」…-分别为负蕨 零序和正序电流的幅值 m-…比例系数,一般取0・5~0・7• 2振荡过程中又发生三相对称性故障时对称故障判别元件的动作判据为：（P-…电流落后 电压的相角系统发生忽略阻抗中的电阻分量 Ucoscp近似等于故三相短路障处电弧电压口兀-0.03p.u. < U cos cp < 0.08p.u.（3-133）式（3-133 ）会一直被满足u其值一般不超过额走电压Mk%.与 故障距离无关.基本不随时间变化6在180。

耳该电压值很小,可系统发>Ucos（p近似为附近能会满足式（3-133厂生振荡振荡审心电压6为其它->该电BE值比较高,角度 不会满足式（3-133 ）式（3J33 ）仅在较短的时间内满足|交 用式（3・133 ）配合一个延时时间就能够区分出三相故 障和振荡。