高压线路非全相运行对距离保护的影响0矢量变频器

高压线路非全相运行对距离保护的影响

高压线路非全相运行对距离保护的影响 2011年12月09日 来源： 摘要：电力系统非全相运行时对距离保护有较大影响。两相运行期间距离元件性能将恶化，应将其闭锁；但两相运行时健全相仍可能发生短路，此时保护应能准确切除健全相的区内故障。对两相运行工况及其复故障条件下距离保护的动作行为进行了仿真分析，探讨了基于故障分量距离继电器的解决方案，EMTP仿真结果证明了该方案的有效性。关键词：非全相运行 距离保护 故障分量1　引言　　目前的超高压线路距离保护装置大都具有选相元件，同时配合单相或综合自动重合闸，可以实现选相跳闸。这样系统运行中有许多原因会造成非全相运行。如输电线路一相断线或在单相重合过程中，都将出现短时间两相运行状态。有时为了保证向用户连续供电，在系统允许条件下，线路亦可较长时间(数小时)两相运行。两相运行时，由于系统稳定性相对较差，线路两端电势大小和相位发生变化；同时系统因对称性遭到破坏将出现零序、负序分量［1］。因此，反映输电线一侧电气量大小和相位关系的比相式相间距离元件和同时还要反映零序电流分量的接地距离元件都会受到其影响。本文对两相运行工况及其复故障条件下距离保护的动作行为进行了仿真分析，探讨了相应的解决方案，EMTP仿真结果证明了该方案的有效性。2　两相运行时阻抗继电器的动作行为分析2．1　两相运行时的各序电流、电压

用图1所示两侧电源系统的两相运行为例分析有关电器量的计算，保护安装处发生A相断线时的序网图如图2所示。电流的正方向为自母线流向线路时为“＋”，反之为“－”。 图中：

且令线路正序阻抗和负序阻抗相等，并假定各序阻抗角相等。正常运行时线路负荷电流　　假设保护的电压互感器装设在线路侧，则保护安装处负序和零序电压为(以M侧为例)：　　以上分析的一个重要结论是：线路两相运行时，产生的零序、负序电压电流分量的大小与负荷电流大小成正比，也就是说两侧电源相位差越大，非全相运行产生的不对称分量越大，影响也越严重。2．2　两种距离元件的两相运行分析　　常规分析方法是：将上面求出的继电器安装处的各序电流和电压(或补偿电压)代入用序分量表示的阻抗继电器动作方程中，从而得到非全相运行时继电器的电压相位特性、阻抗特性或其它特性。　　线路两相运行时断开相(这里是A相)母线电压与该相电势相等。而断开相线路上的电压由两部分组成：一是由健全相电压通过相间电容耦合产生的；一是由健全相负荷电流通过相间互感产生的［2］。而线路电压与该相电势的相位差可能接近180°。如果电压互感器接在母线上，在两侧电势相位差较小时两类距离继电器都不会误动作。　　文献［1］在复数平面上给出了具有圆特性的相间方向阻抗继电器在两相运行时的振荡动作特性轨迹，如图3所示。图中把m=｜EM/EN｜=1时的振荡阻抗随两侧电势相位差δ变化的轨迹O′O″画在同一平面上。

图中，NAB、NBC、NCA分别是三个相间方向距离继电器的非全相振荡特性。可以看出：当A相断开时，与断开相有关的AB相和CA相继电器在非全相振荡时的误动区域很小，而健全相(BC相)继电器在两端电势角摆开较大时有可能误动。图4给出了具有圆特性的接地方向阻抗继电器在两相运行时的振荡动作特性轨迹，其中NC和NB类似未给出。显然，非断开相(B、C相)继电器比相间阻抗继电器更容易误动。另外，当电压互感器接在线路上时，由于线路电压与该相电势相位差接近180°，断开相(A相)电流虽为零，但IA＋K3I0并不为零，断开相(A相)的接地阻抗继电器也可能误动。2．3　仿真模型　　仿真模型为一条500 kV、340 km长距离双电源输电线路MN，如图1所示。线路参数源于华中电网平武线，模拟线路由10个π型等值电路串联而

仿真过程中考虑了两侧电源电势夹角的变化，相电压取自母线侧。

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