RCS-901系列超高压线路成套保护装置技术(3)

变化量方向继电器测量电压、电流故障分量的相位，当测量相角反相位时动作。 其正方向元件的测量相角为：

U12 I12×ZCOM

Φ+=Arg I×Z 12D 其反方向元件的测量相角为：

U12

Φ =Arg I×Z

12D

其中：

U12、 I12为电压、电流变化量的正负序综合分量，无零序分量； ZD为模拟阻抗；

ZCOM为补偿阻抗，当最大运行方式时系统线路阻抗比ZSL>0.5时， ZCOM=0，否则ZCOM取为“工频变化量阻抗”的一半。

正方向故障时，Φ+接近于180°，正方向元件可靠动作，而Φ 接近于0°，反方向元件不可能动作，而反方向故障时，Φ+接近于0°，正方向元件不可能动作，而Φ 接近于180°，反方向元件可靠动作。

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由上可见，在正方向元件中引入补偿电压I12×ZCOM不可能引起方向元件误动，在大系统长线路ZS较小的情况下，引入I12×ZCOM可以根本改善继电器的灵敏度，使该方向继电器不仅适用于短线路，而且适用于任何长距离输电线路。

以上分析未规定故障类型，所以对各种故障，方向继电器都有同样优越的方向性，且过渡电阻不影响方向元件的测量相角，另外，由于方向元件不受负荷电流影响，因而该方向元件有很高的灵敏度，可允许测量很大的故障过渡电阻。另外，方向元件不受串补电容的影响（因为ZC<ZS,ZC<Z'S）。

工频变化量方向继电器受浮动门坎的限制，因此，当系统中出现不平衡分量或者系统振荡时，继电器不会误动作，只是自动降低灵敏度。

当保护投退控制字‘弱电源侧’＝1时，装置自动引入超范围变化量阻抗继电器，当变化量正反方向元件和零序正反方向元件均不动作时，若超范围变化量阻抗继电器动作，则判为正方向故障，若超范围变化量阻抗继电器不动作，即判为反方向故障。

３．４　零序方向继电器　

零序正反方向元件（F0+、F0 ）由零序功率P0决定，P0由3U0和3I0×ZD的乘积获得(3U0、3I0为自产零序电压电流，ZD是幅值为1相角为78°的相量)，P0>0时F0 动作；P0<-1伏安（IN=5A）或P0<-0.2伏安（IN=1A）时F0+动作。纵联零序保护的正方向元件由零序方向比较过流元件和F0+的与门输出，而纵联零序保护的反方向元件由零序起动过流元件和F0 的与门输出。

３．５　距离继电器　

本装置设有三阶段式相间和接地距离继电器，继电器由正序电压极化，因而有较大的测量故障过渡电阻的能力；当用于短线路时，为了进一步扩大测量过渡电阻的能力，还可将Ⅰ、Ⅱ段阻抗特性向第Ⅰ象限偏移；接地距离继电器设有零序电抗特性，可防止接地故障时继电器超越。

正序极化电压较高时，由正序电压极化的距离继电器有很好的方向性；当正序电压下降至15%Un以下时，进入三相低压程序，由正序电压记忆量极化，Ⅰ、Ⅱ段距离继电器在动作前设置正的门坎，保证母线三相故障时继电器不可能失去方向性；继电器动作后则改为反门坎，保证正方向三相故障继电器动作后一直保持到故障切除。Ⅲ段距离继电器始终采用反门坎，因而三相短路Ⅲ段稳态特性包含原点，不存在电压死区。

当用于长距离重负荷线路，常规距离继电器整定困难时，可引入负荷限制继电器，负荷限制继电器和距离继电器的交集为动作区，这有效地防止了重负荷时测量阻抗进入距离继电器而引起的误动。

３．５．１　低压距离继电器　

当正序电压小于15％Un时，进入低压距离程序，此时只可能有三相短路和系统振

荡二种情况；系统振荡由振荡闭锁回路区分，这里只需考虑三相短路。三相短路时，因三个相阻抗和三个相间阻抗性能一样，所以仅测量相阻抗。

一般情况下各相阻抗一样，但为了保证母线故障转换至线路构成三相故障时仍能快速切除故障，所以对三相阻抗均进行计算，任一相动作跳闸时选为三相故障。 低压距离继电器比较工作电压和极化电压的相位：

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工作电压： UOPΦ=UΦ IΦ×ZZD

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极化电压： UPΦ= U1ΦM

这里： Φ=A,B,C

UOPΦ为工作电压 UPΦ为极化电压 ZZD为整定阻抗

U1ΦM为记忆故障前正序电压

继电器的比相方程为：

U

900<ArgOP<900

UPΦ

jX

R

R

R

图3.5.1正方向故障动作特性 3.5.2反方向故障动作特性 图3.5.3三相短路稳态特性

正方向故障暂态动作特性如图3.5.1，测量阻抗ZK在阻抗复数平面上的动作特性是以ZZD至 ZS连线为直径的圆，动作特性包含原点表明正向出口经或不经过渡电阻故障时都能正确动作，并不表示反方向故障时会误动作；反方向故障时的动作特性必须以反方向故障为前提导出。

反方向故障暂态动作特性如图3.5.2，测量阻抗 ZK在阻抗复数平面上的动作特性是以ZZD与Z'S连线为直径的圆，当 ZK在圆内时动作，可见，继电器有明确的方向性，不可能误判方向。

以上的结论是在记忆电压消失以前，即继电器的暂态特性，当记忆电压消失后，测量阻抗ZK在阻抗复数平面上的动作特性如图3.5.3，反方向故障时， ZK动作特性也如图3.5.3。由于动作特性经过原点，因此母线和出口故障时，继电器处于动作边界；为了保证母线故障，特别是经弧光电阻三相故障时不会误动作，因此，对Ⅰ、Ⅱ段距离继电器设置了门坎电压，其幅值取最大弧光压降。同时，当Ⅰ、Ⅱ距离继电器暂态动作后，将继电器的门坎倒置，相当于将特性圆包含原点，以保证继电器动作后能保持到故障切除。为了保证Ⅲ段距离继电器的后备性能，Ⅲ段距离元件的门坎电压总是倒置的，其特性包含原点。

３．５．２　接地距离继电器　

3.5.2.1 Ⅲ段接地距离继电器

工作电压： UOPΦ=UΦ (IΦ+K×3I0)×ZZD 极化电压： UPΦ= U1Φ

UPΦ采用当前正序电压，非记忆量，这是因为接地故障时，正序电压主要由非故障

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相形成，基本保留了故障前的正序电压相位，因此，Ⅲ段接地距离继电器的特性与低压时的暂态特性完全一致，见图3.5.1、图3.5.2，继电器有很好的方向性。

3.5.2.2 Ⅰ、Ⅱ段接地距离继电器

● 由正序电压极化的方向阻抗继电器：

工作电压：UOPΦ=UΦ (IΦ+K×3I0)×ZZD

极化电压：UPΦ= U1Φ×ejθ1

Ⅰ、Ⅱ段极化电压引入移相角θ1，其作用是在短线路应用时，将方向阻抗特性向第Ⅰ象限偏移，以扩大允许故障过渡电阻的能力。其正方向故障时的特性如图3.5.4所示。θ1取值范围为0°、15°、30°。

由图3.5.4可见，该继电器可测量很大的故障过渡电阻，但在对侧电源助增下可能超越，因而引入了第二部分零序电抗继电器以防止超越。

θ1R

图3.5.4 正方向故障时继电器特性

● 零序电抗继电器

工作电压： UOPΦ=UΦ (IΦ+K×3I0)×ZZD 极化电压： UPΦ= I0×ZD

ZD为模拟阻抗。

动作特性如图3.5.4中直线Ａ。

当I0与IΦ同相位时，直线A平行于R轴，不同相时，直线的倾角恰好等于I0相对于IΦ+K×3I0的相角差。假定I0与过渡电阻上压降同相位，则直线Ａ与过渡电阻上压降所呈现的阻抗相平行，因此 …… 此处隐藏：2532字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……