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.ppt

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1、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

2、通过的物质的电阻。,（4）电弧电阻,电弧电流有效值 （A）,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。,由于过渡电阻的影响，使得段的保护范围缩小。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

3、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,分别为两侧电源供给的短路电流， 流经 的电流,A和B母线电压：,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

4、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。,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

5、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

6、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

7、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

8、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:,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

9、算法； 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； 采用带通滤波、差分滤波等滤波措施； 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

10、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,