发布时间 : 星期四 文章《电力系统继电保护（第二版）》读书笔记 - 图文更新完毕开始阅读5919bf71f90f76c660371a4b
性无功功率的方向为由母线流向线路。利用各相零序电流大小的不同或功率方向的差别可判别故障线路。
中性点不接地系统发生单相接地后零序网络由同级电压网络中元件对地的等值电容构成通路，与中性点直接接地系统由接地的中性点构成通路有极大的不同，网络的零序阻抗很大。
中性点经消弧线圈接地系统中单相接地故障特点：在中性点接入一个电感线圈，当单相接地时，在接地点就有一个电感分量的电流流过，此电流和原系统中的电容电流相抵消（两电流相位相差180°），可以减少流经故障点的电流，熄灭电弧，因此称为消弧线圈。
当全系统电容电流超过下列数值时，应装设消弧线圈：3—6KV电网30A，10KV电网20A，22—66KV电网10A。
消弧线圈电流补偿由于在完全补偿时会产生LC串联谐振，欠补偿时，当有线路切除时，又会形成完全补偿，因此均不能采用，而应采用过补偿方式。过补偿度P＝(IL－ICΣ)∕ ICΣ，范围为5％～10％。
在中性点非直接接地系统中，只要本级电压网络中发生单相接地故障，则在同一电压等级所有发电厂和变电所的母线上，都将出现数值较高的零序电压。利用这一特点，可在母线上装设监视装置，通过取自接于电压互感器二次侧开口三角形的绕组的零序电压，形成零序电压保护。零序电压保护是没有选择性的，需要依次分合每一条线路来找出故障线路。
3. 电网距离保护
3.1 距离保护的基本原理成构成
测量阻抗Zm＝ūm∕īm（定义式）＝｜Zm｜∠φm（极坐标）＝Rm＋jXm（直角坐标），ūm、īm
为保护安装处测量电压与测量电流，φm为测量阻抗的阻抗角，Rm为测量阻抗的实部，即测量电阻，Xm为测量阻抗的虚部，即测量电抗。
正常运行时，Zm为负荷阻抗，以电阻性为主，阻抗角φm为功率因数角（cosφ≥0.9，则φm≤25.8°）,发生短路时，阻抗角较大，阻抗性质以电感性为主。
对某相：ū＝ūk＋(ī＋k33īo)Z1Lk, ūk为故障点k处的电压，Lk为至故障点的距离，ū、ī为保护安装处的相电压、电流，保护装置可取ūm＝ū，īm＝ī＋k33īo，k为零序电流补偿系数＝(Zo－Z1)∕3Z1，Z1、Zo分别为单位长度的正序、零序阻抗。
3.2 阻抗继电器及其动作特性
实际情况下，由于互感器误差，故障点过渡电阻等因数，继电器实际测量到的Zm一般并不能严格地落在与Zset相同的直线上，而是落在该直线附近的一个区域中，在阻抗复平面
上为一个包括Zset对应线段在内，但在Zset方向上不超过Zset的区域。
阻抗继电器在阻抗复平面动作区域的形状，称为动作特性。动作特性既可以用阻抗复平面上的几何图形来描述，也可以用复数的数学方程来描述，这种方程称为动作方程。
阻抗保护元件最大灵敏角φsen为正方向整定阻抗Zset1的阻抗角，此方向上动作阻抗值最大，保护范围最大。即当测量阻抗Zm阻抗角在灵敏角时，阻抗继电器工作最灵敏。为使阻抗元件工作在最大灵敏角条件下，常将阻抗元件的最大灵敏角整定为线路阻抗角。
偏移圆特性的阻抗继电器在反向故障时有动作区，通常用在距离保护的后备段（如第Ⅲ段中）。方向圆特性的阻抗元件通常用在距离保护的主保护段（Ⅰ段和Ⅱ段）中。
与圆特性阻抗元件相比，苹果形特性的阻抗元件在R方向上的动作区较大，测量阻抗中含有较大电阻性成分时也可能进入其动作区，所以区内经较大过渡电阻短路时也能够动作，有较高的耐受过渡电阻的能力。但当负荷阻抗中的电阻较小时，可能进入动作区，因而它耐受过负荷的能力比较差。而橄榄形特性的阻抗元件与苹果形特性阻抗元件正好相反，耐受过负荷能力较强，但耐过渡电阻能力较差。
3.3 阻抗继电器的实现方法
阻抗继电器一般根据已经导出的绝对值比较动作方程和相位比较动作方程来实现，也可以按照距离保护原理的要求由其他的方法来实现。
绝对值比较阻抗继电器的动作方程式为|ZB|≤|ZA|，相位比较原理的阻抗元件动作条件的一般表达式为－90o≤arg ZC∕ZD≤90o。当ZC和ZD之间满足所在关系式时，ZA和ZB之间必然满足所在关系式；反之亦反。
绝对值比较式的阻抗元件，既可以用阻抗比较的方式实现，也可以用电压比较的方式实现，即在阻抗比较的方程式两端同乘以测量电流īm得电压比较的方程式。
距离保护中的工作电压又称为补偿电压，通常用ūOP表示，定义为保护安装处测量电压ūm与测量电流īm的线性组合，即ūOP＝ūm－īmZset，Zset—整定阻抗，即从母线M到整定点z的线路阻抗。ūm、ūOP即分别为母线M处和整定点z点的残余电压。以ūm作为参考相量，根据不同故障情况下ūOP对ūm相位的“差异”，就可以“区分”出故障点所在区段，即ūOP与ūm相位相反时，判断为区内故障，即ūOP与ūm相位相同时，判断为区外故障。电压ūm的作用就是作为判断ūOP相位的参考，所以又称为参考电压或极化电压，
参考电压或极化电压除可以选测量电压ūm外，还可以选用正序电压或记忆电压。
线路发生接地故障时，接地相电压为0，非接地相故障前后电压基本相等，正序电流等负序电流等于零序电流，接地相电流等于零序电流的3倍。
线路相间短路时，短路点相间电压为0，保护安装处短路相间电压为ūAB＝(īA－īB)Zm。 发生接地、短路故障前后，接地故障相或短路两相相间的正序电压的相位与该正序电压故障前相位相同，而幅值大小在单相接地故障时为故障前的2/3，在两相接地短路时为故障前的1/3（包括故障相电压和故障相间电压），在两相短路时为故障前的1/2（包括故障相电压和故障相间电压）。
3.4 距离保护整定计算与对距离保护的评价
当距离保护用于双侧电源的电力系统时，一般要求Ⅰ、Ⅱ段采用具有方向性的测量元件，第Ⅲ段为后备段，包括对本线路Ⅰ、Ⅱ段保护的近后备、相邻下一级线路保护的远后备和反向母线保护的后备，所以通常采用带有偏移特性的测量元件，用较大的延时保证其选择性。
距离Ⅰ段为无延时的速动段，按躲过
Ⅰ
本线路末端短路时的测量阻抗来整定。Zset
Ⅰ
＝KrelLz1，L为被保护线路的长度，z1为被
Ⅰ
保护线路单位长度的正序阻抗，Ω/km，Krel为可靠系数，取0.8～0.85。
距离Ⅱ段整定应考虑助增分支电路和
Ⅱ
外汲分支电路对测量阻抗的影响，Zset.1＝KⅡⅠ
rel(ZⅠ＋Kb.minZset.2)，ZⅠ为本线路的正序阻抗，Kb.min为分支系数，助增分支时大于1，外汲分支时小于1。
距离保护Ⅱ段的整定阻抗，应按两个原则进行计算：1）能保护线路全长，并与相邻线路距离保护Ⅰ段配合，其动作范围
不应该超过下级保护Ⅰ段的动作范围，并较之延时大一个时间级差Δt；2）与相邻变压器的快速保护（一般是变压器差动保护）相配合，不应超出该保护动作范围。
当被保护线路末端母线上的出线或变压器采用电流速断保护时，为了整定计算以形成保护配合，应将电流保护的动作范围换算成阻抗。
距离保护的阻抗测量原理，除可以应用于输电线路的保护外，还可以应用于发电机、变压器保护中，作为后备保护。
3.5 距离保护的振荡闭锁
并列运行的电力系统或发电厂之间出现功率角大范围周期性变化的现象称为电力系统振荡。电力系统振荡时，系统两侧等效电动势间的相角差（即功角）δ可能在0°～360°范围内作周期性变化，从而使系统中各点的电压、线路电流、功率大小和方向以及距离保护的测量阻抗也都呈现周期性的变化。
电力系统的失步振荡属于严重的不正常运行状态，而不是故障状态，大多数情况下能够通过自动装置的调节自行恢复同步。因此为防止误动，需进行振荡闭锁。振荡闭锁一般用在较高电压等级电力系统的距离保护中。
电力系统振荡时，电压最低的这一点称为振荡中心，在系统各部分的阻抗角都相等的情况下，振荡中心的位置就位于阻抗中心1/2ZΣ处。当两侧等效电动势间的夹角（即功角）δ为0o时，两侧电动势相量ēM、ēN与振荡中心的电压相量ūOS相同，当δ＝180°时，ūOS＝0。
电力系统振荡与短路时电气量的差异：（1）振荡时三相完全对称，没有负序分量和零序分量出现；而当短路时总要长时（不对称短路过程中）或瞬时（在三相短路开始时）出现负序分量或零序分量，三相对称短路时，一般由不对称短路发展而来，短时也会有负序、零序分量输出。（2）振荡时，电气量呈周期性的变化，其变化速度（dU∕dt、dI∕dt、dZ∕dt等）与系统功角的变化速度一致，比较慢，当两侧功角摆开至180°时相当于在振荡中心发生三相短路；而电气量从短路前到短路后其值会突然变化，速度很快，而短路后短路电流、各点的残余电压和测量阻抗在不计衰减时是不变的。（3）振荡时，若阻抗测量元件误动作，则在一个振荡周期内动作和返回各一次；而短路时，阻抗测量元件如果动作（区内短路），则一直动作，直至故障切除，如果不动作（区外短路），则一直不动作。
距离保护的振荡闭锁措施：1.利用电流的负序、零序分量或突变量实现振荡闭锁；2.利用测量阻抗变化率不同构成振荡闭锁；3.利用动作的延时实现振荡闭锁，即让距离保护Ⅲ段动作的延时大于系统振荡时测量阻抗落入其动作区的时间。
反映电流突变量的故障判断元件是根据在系统正常运行或振荡时电流变化比较慢，而在系统故障时，电流会出现突变这一特点来进行故障判断的。
电力系统发生短路故障时，测量阻抗ZM由负荷阻抗ZL突变为短路阻抗ZK；在系统振荡时，测量阻抗由负荷阻抗缓慢变为保护安装处到振荡中心点的线路阻抗，这样，根据测量阻抗的变化速度不同就可以构成振荡闭锁。即在一个限定的Δt时间内，阻抗值能由预设的一个较大值KZ1变为一个较小值KZ2，则保护才开放。
距离保护启动元件用来完成系统是否发生短路的判断，它仅需要判断系统是否发生了短路，而不需要判断短路的远近及方向。当电力系统发生故障时，启动元件即动作，在固定输出时间内若阻抗判别元件动作，则允许距离保护动作。整组复归元件在故障或振荡消失后再经过一个延时动作，将触发器复归。