大学课件 电力系统继电保护 第三章第七节 距离保护特殊问题的分析

3.7距离保护特殊问题的分析前面的分析中，大多是以金属性短路为例进行的，但实际情况下，电力系统的短路一般都不是金属性的，而是在短路点存在过渡电阻。过渡电阻的存在，将使距离保护的测量阻抗、补偿电压等发生变化，有可能造成距离保护的不正确工作。3.7.1短路点过渡电阻对测量元件的影响1.短路点过渡电阻的性质(3)在相间短路时，过渡电阻主要由电弧电阻构成，在导线对铁塔放电的接地短路时铁塔及其接地电阻构成主要成分。(2)包括：电弧、中间物质的电阻、导线与地间的接触电阻、金属杆塔的接地电阻等。(1)过渡电阻Rg是指当相间短路或接地短路时，短路电流从一相流到另一相或从相导线流入地的途径中所通过的物质的电阻。（4）电弧电阻1050gggLRI:gI电弧电流有效值（A）:gL电弧长度（m）过渡电阻的存在使阻抗继电器的测量阻抗增大，保护范围缩小，使保护的灵敏性降低。mZ由于过渡电阻的影响，使得Ⅰ段的保护范围缩小。保护装置距短路点越近时，受过渡电阻的影响越大，同时保护装置的整定值越小，则相对受过渡电阻的影响越大。I段最严重，II段次之，III段最小。即:Rg的存在总是使继电器的测量阻抗增大，使保护范围缩短2.单电源线路Rg的影响单侧电源线路过渡电阻的影响（a）系统示意图；(b)对不同安装地点的距离保护的影响当线路B-C的始端经过渡电阻Rg短路时，B处保护的测量阻抗为Zm.B=Rg，而A处保护的测量阻抗为Zm.A=ZAB+Rg，当Rg的数值较大时，就可能出现B处超出其I段范围而B处和A处仍位于其II段范围内的情况。此时A处的II段动作切除故障，从而失去了选择性，同时也降低了动作的速度。保护装置距短路点越近时，受过渡电阻影响越大；同时，保护装置的整定阻抗越小（相当于被保护线路越短），受过渡电阻的影响越大。3.双侧电源线路Rg的影响gR分别为两侧电源供给的短路电流，流经的电流..'''kkII、...'''kkkIIIA和B母线电压：BkgUIRAkgkABUIRIZ.'kI.kI表示超前于的角度，当为正时，测量阻抗的电抗部分增大，使的阻抗角增大，过渡电阻呈感性，可能拒动；而当为负时，电抗部分减小，过渡电阻呈容性，使的阻抗角变小，引起保护的误动。所以双侧电源系统中，由于过渡电阻的影响，可能导致保护的无选择性动作。mZmZjkkBmBggkkkIIUZRReIIIjkAmAABgkkIUZZReII则：双侧电源线路过渡电阻的影响（a）系统示意图；(b)对不同安装地点的距离保护的影响4.不同特性的阻抗继电器，受过渡电阻的影响程度不同方向阻抗继电器受过渡电阻的影响严重，偏移阻抗继电器次之，全阻抗继电器相对最小。5.减少过渡电阻影响的措施影响总结在过渡电阻的大小和两侧电流相位关系一定的情况下，它对阻抗继电器的影响，与短路点所处的位置、继电器所选用的特性等有密切的关系。对于圆特性的方向阻抗继电器来说，在被保护区的始端和末端短路时，过渡电阻的影响比较大，而在保护区的中部短路时，过渡电阻的影响则较小。在整定值相同的情况下，动作特性在＋R轴方向所占的面积越小，受过渡电阻Rg的影响就越大。此外，由于接地故障时过渡电阻远大于相间故障的过渡电阻，所以过渡电阻对接地距离元件的影响要大于对相间距离元件的影响。采用能容许较大的过渡电阻而不至于拒动的测量元件，是克服过渡电阻影响的主要措施。1）在整定值相同的情况下，具有正序电压极化或记忆电压极化的测量元件动作特性在＋R轴方向所占的面积比方向阻抗元件大，所以它们耐受过渡电阻的能力要比方向阻抗元件强。2）使动作特性向＋R方向偏转一个角度，则特性在＋R轴方向所占的面积更大，耐受过渡电阻的能力将更强，但特性圆偏转后，圆的直径变大，造成保护区加长，又容易在区外故障时引起稳态超越，造成保护误动。为防止此情况的发生，可将偏转后的特性与一个下倾的电抗特性复合，这样，既可以保证有很强的耐受过渡电阻能力，又能够避免稳态超越。3）四边形特性测量元件的四个边可以分别整定，可使其在＋R轴方向所占的面积足够大，并在保护区的始端和末端都有比较大的动作区，所以它具有比较好的耐受过渡电阻的能力。3.7.3短路电压电流中的非工频分量对测量元件的影响在电力系统发生短路后的暂态过程中，故障电压、电流中除了含有工频的正弦量以外，还含有周期性的谐波分量和非周期的暂态分量。电流的暂态分量中又包括衰减的直流分量、衰减的谐波量和高频行波量等，电压的暂态量中主要为衰减的谐波量和高频行波量。这些谐波量、暂态量都是非工频的分量，它们的存在将使故障后电压、电流的波形发生严重畸变，对反应工频电压电流的距离保护的正确工作产生不利的影响。电压互感器和电流互感器在短路后暂态过程中会有较大的误差，这将会使电压、电流的波形进一步畸变，对距离保护的工作产生进一步的不利影响。1）衰减直流分量对距离保护的影响在模拟式距离保护中，测量电流一般是通过模拟电抗变换器引入到装置中的，模拟电抗器输出的电压近似为输入电流的导数，所以它对直流分量有很好的阻断作用，但对于衰减的直流分量，它也能够部分地传变至输出端。即在输入电流中含有较大衰减直流分量时，电抗变换器的输出电压中会有一定的直流分量。直流分量的存在，对绝对值比较和相位比较的测量元件都会有影响，但对相位比较原理的影响较大。直流分量使比较电压的波形偏向时间轴的一侧，半波波形变宽，另外半波波形变窄，比相回路无法正确反应两比较量之间的相位关系，有可能导致出现错误的比相结果，造成距离保护的不正确工作。在数字式距离保护中，测量电流既可以通过模拟电抗变换器引入，也可以通过小型电流变换器引入，通过电流变换器引入时，直流分量全部能够传变至输出端，输出电压中将会有较大的衰减直流信号。衰减直流分量对数字式距离保护的影响，与保护所选用的测量原理、滤波措施、计算方法等有密切的关系。消除衰减直流分量影响的措施主要有:1.采用不受其影响的算法。如：解微分方程算法等基于瞬时值模型的算法；2.根据故障条件，设法拟合出衰减直流分量，并从测量电流中将其减掉，使参与计算或比较的电流中不再包括直流分量；3.采用带通滤波、差分滤波等滤波措施；4.近处故障时，测量阻抗远离动作边界，即使有较大的测量误差一般也不会使其偏出动作区，应用比较简单、粗略但数据窗较短、速度较快的算法，保证近处故障快速动作，而当故障发生在整定点附近时，采用比较精确但通常耗时较长的算法，保证动作的范围不受或少受衰减直流分量的影响2）谐波及高频分量对距离保护的影响对模拟式保护来说，谐波及高频分量的存在将会影响波形过零点的位置和波形的幅度，所以对相位比较和幅值比较的测量元件的正确工作都有一定的影响。当测量电流由电抗变换器引入时，电流中的谐波和高频分量将被放大，可能会有较大的影响。对数字式保护来说，为了满足采样定理，输入信号必须经过模拟低通滤波后才送入数据采集系统，这样在采集到的数字信号中，高频分量已基本不存在，谐波信号的幅度也会有所减少。谐波信号对数字式保护的影响，也与保护所选用的测量原理、滤波措施、计算方法等有密切的关系。付氏算法本身能够滤除各种整数次谐波，基本不受整次谐波分量的影响；半波积分算法对谐波也有一定的滤波作用，所以受谐波影响较小；导数算法、两点积算法和解微分方程算法等受谐波影响较大。数字滤波通常可以方便地滤除整数次谐波，对非整数次谐波也有一定的衰减作用，是消除谐波影响的主要措施。除了系统振荡、过渡电阻等影响因素外，还有几种影响距离保护的正常工作的因素：（1）电压回路断线（2）串联电容补偿（3）短路电流中的暂态分量（4）电流互感器的过渡过程（5）电容式电压互感器的过渡过程（6）输电线路的非全相运行