继电保护论文

摘要11摘要城市电网配电系统由于其覆盖的地域极其辽阔、运行环境极其复杂以及各种人为因素的影响，电气故障的发生是不能完全避免的。在电力系统中的任何一处发生事故，都有可能对电力系统的运行产生重大影响，为了确保城市电网配电系统的正常运行。必须正确地设置继电保护装置。电力系统继电保护是反映电力系统中电气设备发生故障或不正常运行状态而动作于断路器跳闸或发生信号的一种自动装置。电力系统继电保护的基本作用是：全系统范围内，按指定分区实时检测各种故障和不正常运行状态，快速及时地采取故障隔离或告警信号等措施，以求最大限度地维持系统的稳定、保持供电的连续性、保障人身的安全、防止或减轻设备的损坏。它包括电网的电流保护，电网距离保护，输电线路纵联保护，自动重合闸，电力变压器保护，发电机保护，母线保护以及数字继电保护。而我本论文重点即将放在——电网距离保护。【关键词】继电保护电网距离保护整定计算目录22目录摘要--------------------------------------------1目录---------------------------------------------2第一章电网的距离保护----------------------------3第一节距离保护的基本原理与构成--------------3第二节阻抗继电器及其动作特性------------------4一、偏移圆特性阻抗继电器----------------------4二、方向圆特性阻抗继电器------------------------5三、全阻抗圆继电器------------------------------7第三节距离保护的整定计算与对距离保护的评价---------8一、距离保护I段整定计算---------------------------8二、距离保护II段整定计算---------------------------8三、距离保护III段整定计算----------------------------9四、小结-------------------------------------------------11五、对距离保护可以作出如下的评价---------11第四节距离保护的振荡闭锁---------------------------12一、振荡闭锁的概念---------------------------12二、电压、电流的变化规律---------------------------------12三、距离保护的振荡闭锁措施-------------------------------13第二章总结------------------------------------------------------------------14参考文献--------------------------------------------------------------------------15电力系统继电保护之电网距离保护（论文）3第一章电网距离保护第一节距离保护的基本原理与构成一距离保护中的一些基本概念，主要内容：距离保护即将保护安装处的电压，电流引入到阻抗继电器，阻抗继电器根据输入电压UJ和电流IJ，得到ZJ，该阻抗ZJ反应了故障点到保护安装处的线路的阻抗，从而判断是否在距离保护范围内，是否动作。二基本原理以及构成：输电线路的长度是一定的，其阻抗也基本一定。在其范围内任何一点故障，故障点至线路首端的距离都不一样，也就是阻抗不一样，都会小于总阻抗。距离保护就是反应故障点至保护安装处之间的距离，并根据该距离的大小确定动作时限的一种继电保护装置。距离保护的核心元件阻抗继电器。距离保护的主要组成元件有以下3个：(1)起动元件可以由过电流，低阻抗，或者负序和零序电流继电器组成。（2）距离元件即阻抗继电器，测量短路点到保护安装处的距离，并且与整定值比较，以确定保护是否应该动作。（3）时间元件。第二节阻抗继电器及其动作特性一、偏移圆特性阻抗继电器偏移圆特性阻抗继电器的动作区域如图2-1所示，它有两个整定阻抗：正方向整定阻抗Zset1和反方向整定阻抗Zset2，两整定阻抗对应矢量末端的连线就是特性圆的直径。特性圆包含坐标原点，圆心位于121+2setsetZZ（），半径为1212setsetZZ。圆内为动作区，圆外为非动作区。当测量阻抗正好落在圆周上时，阻抗继电器临界动作。电力系统继电保护之电网距离保护（论文）4对于该特性的动作方程，可以有两种不同的表达形式：一种是比较两个量大小的绝对值比较原理表达式；另一种是比较两个量相位的相位比较原理表达式。分别称为绝对值（或幅值）比较动作方程和相位比较动作方程。jXR0Zset1Zset2Zm图2-1偏移圆特性(1)绝对值比较原理当测量阻抗mZ落在圆内或圆周上时，mZ末端到圆心的距离一定小于或等于圆的半径；而当测量阻抗mZ落在圆外时，mZ末端到圆心的距离一定大于圆的半径。所以动作条件可以表示为121211+22msetsetsetsetZZZZZ（）（2-1）(2)相位比较动作方程测量元件的动作条件可以表示为1290arg90setmmsetZZZZ（2-2）偏移圆特性的阻抗元件通常用于在距离保护的后备段（如第III段）中[1][13]。电力系统继电保护之电网距离保护（论文）5二、方向圆特性阻抗继电器在上述的的偏移圆特性中，如果令2setZ=0，1setZ=setZ，则动作特性就变化成方向圆特性，动作区域如图2-2所示。特性圆经过坐标原点处，圆心位于12setZ处，半径为12setZ。jXR0ZsetZm0.5Zset图2-2方向圆特性(1)绝对值比较原理将2setZ=0，1setZ=setZ代入式(2-1)，可以得到方向圆特性的绝对值比较动作方程为11122msetsetZZZ（2-3）(2)相位比较方程将jXR0Zset=0，jXR0Zset=jXR0Zset代入式(2-2)，可以得到方向圆特性的相位比较方程为电力系统继电保护之电网距离保护（论文）6jXR0Zset（2-4）方向圆特性的阻抗元件一般用于距离保护的主保护段（I段和II段）中[1][13]。三、全阻抗圆继电器在上述的的偏移圆特性中，如果令jXR0Zset=jXR0ZsetjXR0Zset，jXR0Zset=jXR0Zset，则动作特性就变化成全阻抗圆特性，动作区域如图2-3所示。特性圆的圆心位于坐标原点处，半径为jXR0Zset。jXR0Zset图2-3全阻抗圆特性(1)绝对值比较原理将2setZ=setZ，1setZ=setZ代入式(2-1)，可以得到全阻抗圆特性的绝对值比较动作方程为msetZZ（2-5）(2)相位比较方程将2setZ=setZ，1setZ=setZ代入式(2-2)，可以得到全阻抗圆特性的相电力系统继电保护之电网距离保护（论文）7位比较动作方程为90arg90+setmmsetZZZZ（2-6）全阻抗圆特性在各个方向上的动作阻抗都相同，它在正向或反向故障的情况下具有相同的保护区，即阻抗元件本身不具有方向性。全阻抗圆特性的阻抗元件可以应用于单侧电源的系统中；当应用于多侧电源系统中时，应与方向元件相配合[1][13][14]。第三节距离保护的整定计算与对距离保护的评价一、距离保护I段整定计算距离保护I段为无延时的速动段，只反应本线路的故障。整定阻抗应躲过本线路末端短路时的测量阻抗，考虑到阻抗继电器和电流、电压互感器的误差，须引入可靠系数Krel，对断路器2处的距离保护I段定值IIset.2relA-B1=ZKLz（2-12）式中LA-B——被保护线路的长度；z1——被保护线路单位长度的正序阻抗，Ω/km；KIrel——可靠系数，由于距离保护属于欠量保护，所以可靠系数取0.8～0.85[1][21]。二、距离保护II段整定计算距离保护I段只能保护线路全长的80%～85%，需设置II段保护。整定阻抗应与相邻线路或变压器保护I段配合。(1)整定阻抗的计算①与相邻线路距离保护I段保护相配合。为了保证在下级线路上发生故障时，上级线路保护处的保护II段不至于越级跳闸，其II段电力系统继电保护之电网距离保护（论文）8的动作范围不应该超出下级线路的I段的动作范围，保护2处的测量阻抗为II2m2A-Bset.1A-Bbset.11==+=+IZZZZKZI（2-13）按照选择性要求，此时保护不应动作，考虑到运行方式的变化影响，分支系数应取最小值bminK，引入可靠系数IIrelK，距离II段的整定阻抗为IIIIIset.2relA-Bb.minset.1=+)ZKZKZ（（2-14）式中IIrelK——可靠系数，与相邻线路配合时取0.80～0.85。②若与相邻变压器配合。当被保护线路的末端母线接有变压器时，距离II段应与变压器的快速保护(一般是变压器差动保护)相配合，其动作范围不应超出变压器快速保护的范围。则整定计算公式为IIIIset.2relA-Bb.minT=+)ZKZKZ（（2-15）式中可靠系数IIrelK取0.70～0.75，TZ为相邻变压器阻抗。距离II段的整定阻抗应分别按照上述两种情况进行计算，取其中的较小者作为整定阻抗。(2)灵敏度的校验距离保护II段应能保护线路的全长，并有足够的灵敏度，要求灵敏系数应满足IIset.2senA-B=1.3ZKZ（2-16）如果灵敏度不满足要求，则距离保护II段应与相邻元件的保护II段相配合，以提高保护动作灵敏度。(3)动作时限的整定距离II段的动作时限，应比与之配合的相邻元件保护动作时间电力系统继电保护之电网距离保护（论文）9高出一个时间级差Δt，动作时限整定为II(x)2i=+Δttt（2-17）式中(x)it——与本保护配合的相邻元件保护I段或II段最大动作时间[1][20]。三、距离保护III段整定计算(1)整定阻抗计算距离保护III段的整定阻抗，按以后几个原则计算：①与相邻下级线路距离保护II或III段配合整定IIIIII(x)set.2relA-Bb.minset.1=+)ZKZKZ（（2-18）式中(x)set.1Z——与本保护配合的相邻元件保护II段或III段整定阻抗。②与相邻下级线路或变压器的电流、电压保护配合整定IIIIIIset.2relA-Bb.minmin=+)ZKZKZ（（2-19）式中minZ——相邻元件电流、电压保护的最小保护范围对应的阻抗值。③躲过正常运行时的最小负荷阻抗整定当线路上负荷最大且母线电压最低时，负荷阻抗最小，其值为L.minNL.minL.maxL.max(0.90.95)==UUZII~（2-20）式中NU——母线额定电压；L.minU——正常运行母线电压的最低值；L.maxI——被保护线路最大负荷电流。与过电流保护相同，由于距离III段的动作范围大，需要考虑电动机自启动时保护的返回问题，采用全阻抗继电器时，整定阻抗为电力系统继电保护之电网距离保护（论文）10IIIset.2L.minrelssre1Z=ZKKK（2-21）式中Krel——可靠系数，一般取1.2～1.25；Kss——电动机自启动系数，取1.5～2.5；Kre——阻抗测量元件的返回系数，取1.15～1.25。若采用全阻抗继电器保护的灵敏度不能满足要求，可以采用方向阻抗继电器，考虑到方向阻抗继电器的动作阻抗随阻抗角变化，整定阻抗计算如下：IIIL.minset.2relssresetL=cosZZKKK()（2-22）式中set——整定阻抗的阻抗角；L——负荷阻抗的阻抗角。按上述三个原则计算，取其中较小者为距离保护III段的整定阻抗。(2)灵敏度的校验距离III段既作为本线路保护I、II段的近后备，又作为相邻下级设备的远后备保护，并满足灵敏度的要求。①作为本线路近后备保护时，按本线路末端短路校验，计算公式如下：IIIset.2sen(1)A-B=1.5ZKZ（2-23）②作为相邻元件或设备的近后备保护