Microsoft Word - F103

Size: px

Start display at page:

Download "Microsoft Word - F103"

赞粳陆
7 years ago
Views:

1 基于阻抗相对变化的高压线路选相元件索南加乐 1 刘凯 1, 刘世明李小滨段玉倩 (1. 西安交通大学电气工程学院, 陕西省西安市 7149;. 烟台东方电子, 山东烟台 641) 摘要 : 本文提出了一种基于阻抗相对变化的高压线路保护选相新原理, 用作振荡闭锁期间的选相元件对接地故障, 利用零序负序之间相位差进行分区, 每个分区包括某相单相接地另外两相短路接地两种故障根据故障环上的测量阻抗为一恒定数值, 而非故障环上的测量阻抗仍随振荡进程变化这一特征, 来得到选相结果解决了目前保护中因不能快速选相或误选相而存在的一些问题本元件大大提高了振荡中不对称接地故障的选相速度, 提高了保护的抗过渡电阻能力并且不受分支系数系统运行方式的影响仿真测试验证了新选相元件的快速性准确性关键词 : 电力系统 ; 线路保护 ; 振荡 ; 选相元件前言对于 V 以上的线路, 为提高可靠性, 一般要求单相自动重合闸所以, 高压线路保护中, 都有选相元件, 在故障时选出正确的故障相系统正常运行时, 可以使用的选相措施较多, 包括选相, 则可以根据选相结果直接投入距离元件, 不再需要故障开放元件, 保护可以快速动作, 保护的性能将得到很大提高选相的重要性可见一斑文献 [] 提出了基于相间故障弧光电压特征的高压线路选相元件, 提高了振荡中故障时的选相性能但这个选相元件仍有不足, 振荡中发生相间接地故障时, 选相速度未见提升振荡中发生单相接地故障, 也要在两侧电源电势角差小于 145 度时才可以选出故障相别 [] 本文先分析了振荡中保护存在的一些问题, 然后, 根据振荡中故障, 故障环上的测量阻抗不变, 而非故障环上的测量阻抗随振荡而变化的特点, 提出了基于阻抗相对变化原理的选相元件可以有效的解决振荡中保护存在的问题, 快速的选出故障相, 较大幅度的提高了保护的动作速度 1 振荡中保护存在的问题 (1) 振荡中发生故障时, 保护的动作速度慢 [1] 电流电压突变量选相与比相选相等, 都能取得良好的效果系统振荡时, 测量阻抗会周期性变化, 反应距离原理的保护会误动, 因此要加振荡闭锁措施, 当发生故障时再开放保护振荡时, 选相也遇到困难振荡时频率偏离工频, 且故障起始时刻不好确定, 很难提取故障分量, 因此不能再使用突变量选相方法目前一般采用与比相后, 再判断相应的阻抗是否小于某一定值, 判断出故障相别 [1] 距离保护中采用振荡闭锁措施, 可以避免保护在振荡时误动, 但这也不可避免的带来了一些问题包括故障时动作速度慢, 抗过渡电阻能力 [] 低, 容易误选相等系统振荡中发生故障时, 故障相继电器可以正确测量 [3] 可见, 如果振荡中故障, 能够正确图 1 系统模型图为免振荡时距离保护误动, 距离保护中增加了振荡闭锁措施振荡闭锁期间闭锁保护, 当有故障时才开放保护对于不对称故障, 一般采用 : m1 (1) 式中, 制动系数 m.5~. 7, 一般取 m. 65 当式 (1) 满足时开放保护对于对称故障, 可以计算 d / dt dr / dt du cos / dt 三种变化率, 振荡时, 它们的数值是变化的发生三相短路后, 它们的值为零, 可以据此区分振荡与短路还有一种方法是测量振荡中心电压, 当振荡中心电压低于定值时, 延时开放保护采用了振荡闭锁措施后, 会影响保护的动作速度如图 (1) 为双侧电源供电的单回线模型, 1

2 记两侧电源电势角差为 δ 保护安装在 M 处, 故障点 F 位于侧保护出口, 点为振荡中心的位置 F 点发生不对称故障时, 侧距离保护会很快跳闸但 M 侧因远离故障点, 感受到的零序负序电流小, 如果在 δ 大时发生故障,M 侧的保护不能开放, 要等到 δ 在度左右式 (1) 才能满足并开放保护, 故障持续时间会很长, 最长约为一个振荡周期, 这对于系统稳定是很不利的文献 [] 提出了基于相间故障弧光电压 U cos 特征的高压线路选相元件, 对于单相故障, 需要在 δ 小于 145 度时选择出故障相对于相间接地故障, 则必须在式 (1) 开放后才能选出故障相, 正确选相所需要的时间与振荡周期及故障时刻有关可见高压线路选相元件仍需改进力低 () 振荡中发生故障, 保护的抗过渡电阻能输电线路上发生的故障,8% 以上为接地故障, 且一般要经一定的过渡电阻目前国内的保护, 一般在保护启动后 15 毫秒进入振荡闭锁如果此后再故障, 就要等振荡解锁元件开放后, 保护才能动作发生单相带过渡电阻接地故障时, 因故障引起的零序负序电流相对要小, 如果过渡电阻较大, 式 (1) 将不会满足, 保护会拒动 (3) 振荡中发生单相故障, 某些情况下, 会出现三相跳闸的情况振荡时发生单相故障, 希望两侧保护快速跳闸, 且仅切除故障相, 这样对系统最有利但因要在式 (1) 满足时, 才开放保护, 发生单相故障时, 往往造成一端先开放, 另一端开放慢于是有可能在单相故障的情况下先开放侧先跳闸, 造成后开放侧误提前开放误选相而三相跳闸例如, 图 (1) 中, 设振荡中心在 M 侧保护出口附近, F 点发生 A 相接地故障故障后, 侧保护很快开放, 跳开 A 相断路器侧 A 相跳开后, 对于 M 侧来说, 相当于在线路末端同时发生单相接地及断线故障当 δ 在 18 度左右时,M 侧式题基于阻抗相对变化的高压线路选相元件振荡闭锁期间的故障选相元件, 其难点核心问题是从不对称接地故障中选出故障相 [] 本文提出的选相元件主要针对不对称接地故障振荡中发生不对称接地故障, 故障环上的测量阻抗为一恒定数值, 非故障环上的测量阻抗仍随振荡而变化例如, 发生 A 相接地故障时,A 相测量阻抗是从保护安装处到故障点的实际阻抗, 而 BC 相测量阻抗未发生接地故障时的阻抗是一样的, 仍呈周期性变化发生 BC 相间接地故障时, BC 相间测量阻抗反映保护安装处到故障点的距离, 是稳定的, 而 A 相测量阻抗是变化的基于这种特征, 本文提出了基于阻抗变化率的选相元件, 下面简述一下选相流程对于接地故障, 包括单相接地故障及两相接地故障, 只要有可以分辨的零序及负序电流, 就可以比较它们的相位, 进行分区振荡时, 因频率偏移或故障电流过大, 会产生不平衡输出, 因此本文采用相对门槛, 当. 且. 时, 认为系统中有零序负序电流, 发生了不对称接地故障检测到零序负序电流后, 通过零序负序电流之间的角度分区, 假设分为 A 区如果 U g cos Ug, 其中 U 是弧光电压, 大约等于 5% 的额定电压, 则可以确定是 A 相接地故障 [] 否则, 采取下面的措施 : 在根据零序负序短路之间的相位差进行分区的同时, 计算出本区内的两个阻抗, 本例选相分区为 A 区, 计算 A 相阻抗 BC 相间阻抗并记忆, 记做, 记做 ; 然后不断计算, 观察阻抗的变化 (1) 满足, 开放保护此时 BC 相间阻抗小如果于计算 A 相阻抗, 会判断为 BC 两相接地故障 [], 保护将会跳开三相断路器可见, 系统振荡后发生故障, 保护的动作性能有待提高解决问题的关键在于选相本文提出了一个新的选相元件, 可以有效的解决上述问, 则判定是 A 故障, 反之如果, 则判定是 BC 故障其中系数可以取 1.1~1. 图为基于阻抗变化的选相元件的流程图

3 图中为以 A 相为基准的零序电流超前负序电流的角度, 当 3 9 时, 为 A 区 [] 开始. 且. 3 9 已记录记录. 计算选为 A 相选为 BC 相 Exit 图基于阻抗变化率选相元件的流程图利用本元件可以解决本文第 (1) 节中提到的三个问题, 下面作简要分析针对问题 (1), 振荡中故障保护动作速度慢的问题显然, 只要存在可以检测到的零序负序电流, 本元件就可以选相, 因此选相的灵敏性很高因比较故障相健全相阻抗变化值, 如果振荡周期小, 选相速度就会很快, 提高了选相的快速性 ; 对于较长的振荡周期, 选相速度也比较快选出正确的故障相后, 就可以投入距离元件, 对于纵联方向保护, 则可以投入方向元件, 不需要再等待式 (1) 满足时再开放保护, 较大幅度的提高了保护的动作速度针对问题 (), 振荡中保护抗过渡电阻能力低的问题当发生带过渡电阻接地故障时, 只要有足够的零序负序电流, 也可以进行选相, 正确选相后, 可以投入纵联零序保护中的零序方向元件, 可见本元件提高了保护的抗过渡电阻能力针对问题 (3), 振荡中发生单相故障, 某些情况下, 会出现三相跳闸的情况也可以利用本 3 元件来解决故障开始时, 对于 M 侧, 一般能够先感受到零序负序电流, 进行分区选相此时记录当时的零序负序电流之间的角度 rg 零序负序电流之间的比值如果远方跳闸, rg 或比值会变化 [4] 根据这一特征, 提出以下方法当 M 侧保护的电流关系满足式 (1) 时, 计算当时的 rg 及比值, 同记忆的值比较如果不变化, 选相结果继续有效 ; 如果有变化, 说明对侧故障切除了 ; 此时如果利用零序负序电流之间的相位进行分区选相会误选为相间故障, 为避免这个问题, 仍旧可以使用基于阻抗相对变化的选相元件来选相, 以免误选三相 3 仿真分析本文提出的新的选相元件, 已成功应用于东方电子新开发的 DF36 超高压线路保护之中, 本节利用大量的 RTDS 仿真数据, 验证了本文提出的选相元件的良好性能仿真系统模型如图 3 所示, 线路长度 4Km K1 K1 位于线路两端,K11 位于线路中点仿真分析了在 K1 点及 K11 点 A 相接地及 BC 相接地时的选相结果, 如图 4- 图 9 所示, 采样频率为 Hz, 以采样点为横坐标 K3 K5 K1 K11 K1 L1 图 3 双电源双回线实验模型 L L

4 图 4 K1 点 A 相接地的侧选相结果图 5 K1 点 A 相接地的 L 侧选相结果图 6 K1 点 BC 两相接地的侧选相结果图 7 K1 点 BC 两相接地的 L 侧选相结果图 8 K11 点 A 相接地时的侧选相结果 4 图 9 K11 点 BC 相接地时的侧选相结果从上面仿真结果来看, 对于 3 毫秒的振荡周期, 如果是近处发生故障, 一般能在 3 毫秒左右选出故障相别, 如果是远方发生故障, 所需的时间要长一些, 这故障发生时刻有关系但只要能检测到零序负序电流, 就能很快的选择出故障相别 4 性能分析与目前采用的振荡期间选相元件相比, 文中提出的选相元件有如下优点 : 1) 大大提高了选相速度本选相元件利用了故障相与健全相阻抗的测量阻抗, 利用振荡时故障相测量阻抗保持恒定, 健全相阻抗仍在变化的特征, 采用比较其相对变化量的方法, 因为故障相测量阻抗变化量为零, 所以可以很快的选出故障相别 ) 选相速度与振荡周期自适应当振荡周期短时, 健全相测量阻抗变化快, 振荡周期长时, 健全相测量阻抗变化慢, 选相速度与振荡周期自适应 3) 耐过渡电阻能力强当发生带过渡电阻接地故障时, 只要有足够的零序负序电流, 也可以进行选相, 正确选相后, 可以投入纵联零序保护中的零序方向元件, 可见本元件提高了保护的抗过渡电阻能力 4) 解决了振荡中误选相的问题振荡中发生单相故障, 某些情况下, 会出现三相跳闸的情况利用本元件可以较好的解决这个问题 5 结论本文论述了振荡中保护存在的一些问题根据振荡中发生故障, 故障环上的测量阻抗为一恒定数值, 而非故障环上的测量阻抗仍随振荡而变化的特征, 提出了基于阻抗相对变化的选相元件,

5 解决了目前保护在振荡中动作慢抗过渡动作能力低误选相等问题该选相元件灵敏度高, 速度快, 抗过渡电阻能力强理论分析 RTDS 实验验证了新选相元件的快速性准确性参考文献 [1] 杨奇逊, 黄少锋. 微型机继电保护基础 [M]. 第二版. 水利电力出版社,1988.1~3. [] 许庆强, 索南加乐, 柳焕章, 等, 基于相间故障弧光电压特征的高压线路选相元件 [J]. 电力系统自动化,6, 3(4): [3] 沈国荣. 区分振荡与短路的新原理. 电力系统自动化.199(14)1. [4] 许庆强. 高压输电线路方向比较式纵联保护新原理与新技术的研究 [D]. 博士学位论文. 西安 : 西安交通大学,5. 作者简介 : 索南加乐 (196-), 男, 教授, 博士生导师, 主要从事电力系统继电保护的教学研究工作刘凯 (197-), 男, 博士研究生, 工程师, 主要从事电力系统继电保护装置的研究与开发等方面的工作刘世明 (197-), 男, 博士, 副教授, 主要从事电力系统继电保护综合自动化的研究工作 5

,,,,,,, ;,, ;, ;, (, / ),, ;,,.,,,,,,,,,,,,,,,,, ;,,,,,,, 1, :,,, ;,,,, (, ),,,,, 1,,, (,, )

,,,,,,, ;,, ;, ;, (, / ),, ;,,.,,,,,,,,,,,,,,,,, ;,,,,,,, 1, :,,, ;,,,, (, ),,,,, 1,,, (,, ) 刘世定内容提要 : 本文在嵌入性视角的引导下, 进入关系合同理论领域对关系合同的分析, 以威廉姆森的合同治理结构理论作为基点在分析了他的理论脉络和隐含假设后, 本文提出了三个假定, 即约前关系导入多元关系属性对关系属性的有限控制在新的假设下, 首先讨论了合同治理结构和嵌入关系结构之间不同的对应关系, 并特别探讨了两者间的结构性摩擦继而, 在关系合同的研究中引入了委托 - 代理关系,