CN86107283A - 工频变化量距离继电器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种实现超高压输电线路距离保护的新方法，由测量工作电压工频变化量的幅值得到距离继电器特性，其判别式为|△uop|＞Uz，△表示工频变化量，uop＝u-IZzd为相应的工作电压，Uz为门坎电压。实现的继电器不受电力系统运行方式和系统振荡的影响，动作速度快，可适应于单侧电源系统，而且构成方法也相对比较简单。
Description
本发明属电力系统继电保护领域，是一种保护超高压输电线路的反应工频变化分量的快速距离继电器。
现有的距离继电器是反应电流、电压的全部工频分量的，这类继电器易受负荷电流及系统振荡的影响;动作速度不易提高;单侧电源负荷侧的继电器不能动作。另外，现有的反应故障变化分量的继电器是利用通道控制线路二侧动作信号的保护，如快速方向保护，不能作为独立跳闸的距离保护。
对比文件：a、专利 US4212046
b、专利 US4438475
本发明的目的是要完成一种能够克服前述缺陷的，反映工频变化分量的快速距离继电器。
本发明的要点是：测量故障过程中距离继电器工作电压的工频变化量的幅值，当其幅值大于给定门坎电压时，即表明故障在继电器测量范围内，继电器动作切除故障，当幅值小于门坎电压时不动作。
以下结合附图对发明作详细描述。
图1是各种金属性故障下，系统各点电压变化量的分布图。
图2是正方向故障时的计算用图。
图3是正方向故障时继电器在阻抗复平面上的动作特性。
图4是反方向故障时的计算用图。
图5是反方向故障时继电器在复平面上的动作特性。
图6是继电器的示意方框图。
系统发生金属性故障时，
根据图1，由于本继电器反应故障变化分量，因而对继电器而言，仅有故障点电势▲EF起作用，系统二侧电势EM，EN短接。
区内故障时，由图1（b）， 
d点电压即工作电压▲Uop大于▲EF1;反方向故障时，根据图1（c），▲Uop小于▲EF2;区外故障时，根据图1（d），▲Uop小于▲EF3。
因此，假设▲EF1＝▲EF2＝▲EF3＝EF，而且，如所周知，▲EF的幅值即为该点故障前的电压，可见，若取故障前电压幅值作为门坎，▲Uop大于门坎电压时动作，则继电器有明确的测量距离性能。
以下详细分析继电器的动作性能，继电器的动作判据为：
｜▲Uop｜≥UZ（1）
这里：Uop为相应相（或相间）的工作电压U-IZ 
d。
UZ为门坎电压，通常取UZ＝｜Uop｜M，为故障前工作电压绝对值的记忆量。
根据图2，设故障前故障点电压与整定点电压一致，即
｜▲EF｜＝UZ（2）
则母线处电压：▲U＝-▲IZS
由式（1）：▲Uop＝▲U-▲IZ 
d
＝-▲I（ZS+Z 
d） （3）
▲EF＝-〔▲I（ZS+ZF）+▲I·CRg〕
＝-▲I（ZS+ZK） （4）
其中：ZK＝ZF+CRg
C＝（▲I+▲I′）/▲I （5）
将式（2），（3），（4）的关系式代入式（1），
｜▲I（ZS+Z 
d）｜≥｜▲I（ZS+ZK）｜ （6）
｜ZS+Z 
d｜≥｜ZS+ZK｜ （7）
上式在阻抗复平面上表现为以-ZS为圆心，以ZS+Z 
d为半径的圆，如图3。可见，本继电器有较大的允许过渡电阻能力。
另外，由于一般二侧系统阻抗角接近，▲I与▲I′同相位，C为实数，CRg与R轴平行，因而这种继电器不存在受过渡电阻影响而超越的问题。
图3的特性是按｜△EF｜＝UZ＝｜Uop｜M的条件导出的。实际情况下若故障点故障前的电压的幅值小于｜Uop｜M时则特性圆半径减小，对过渡电阻的反应能力将减小。反之，若｜△EF｜＞｜Uop｜M则特性圆的半径增大，过渡电阻的反应能力增大。但是，考虑到保护范围末端故障时，｜△EF｜＝｜Uop｜M，继电器的保护范围不变，因此，故障点故障前电压幅值与｜Uop｜M不相等的情况仅影响继电器测量过渡电阻的能力;又考虑到故障前沿线路各点电压相差不可能很大，因此不可能对继电器的特性产生本质的影响。
反方向故障时，根据图4。
仍假设故障前故障点电压与 
d点电压一致，即：
｜ΔEF｜＝UZ（8）
则：△U＝△I、ZS′
△Uop＝△IZS′-△IZ 
d（9）
▲EF＝△IZS′+△IZk（10）
将式（8），（9）和（10）代入式（1）：
｜△I（ZS′-Z d）｜≥｜△I（ZS′+ZK）｜
上式在复平面上表现为以-ZS′为圆心，｜ZS′-Z 
d｜为半径的圆，如图5。可见该继电器有明确的方向性，反方向故障时不会误动。
从以上分析可见，本继电器有较好的测量距离和方向的性能，由于本继电器的动作与系统电源无关，因此，与现有技术相比，有不受电力系统运行方式和系统振荡影响的长处，动作速度快，而且构成方式也比较简单。
本继电器的实施方法依据图6的示意框图。进入继电器端子的电流、电压形成工作电压Uop，经滤波器滤除谐波分量，记忆回路记忆故障前电压，与当前电压相减后得到工频变化量△Uop，然后与整定门坎比较，当｜△Uop｜＞UZ时距离继电器动作。
本继电器可以做成静止型或数字型，静止型由运算放大器实现，△Uop经全波整流后与整定门坎比较幅值。当采用数字型如用微处理机实现时，△Uop形成后，可以取一周或半周内幅值绝对值的平均值与门坎电压比较幅值，采用这种方式可将框图中滤波回路简化。
图6中门坎电压可以是｜Uop｜M，有时为了简化，也可以是与额定线路电压相应的幅值，如0.9至1.2倍额定运行电压。
本继电器的工作电压可以是相间或接地距离继电器的接入工作电压。另外，当接地距离继电器工作电压中不引入零序补偿分量时，即Uop＝Uφ-IφZ d时（φ＝A，B，C），继电器有明确的方向性，并且有非常好的选相性能，因而可以作为方向比较保护的方向判别和选相元件。
Claims (4)
1、一种保护超高压输电线路的保护继电器，其特征是测量工作电压的工频变化量的幅值以实现距离继电器的测量功能，当该幅值大于适当的门坎电压时继电器动作。
2、根据权利要求1，其特征是其实现的方法可以是静止型的、也可以是数字型的继电器。
3、根据权利要求1，其特征是其工作电压可以是相间或接地距离继电器的接入工作电压，也可以是接地距离继电器中不引入零序补偿分量或对零序补偿分量限幅后的工作电压。
4、根据权利要求1，其特征是其门坎电压可以是记忆故障前系统电压的幅值，也可以是与额定线路运行电压相近的固定值。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN 86107283 CN1007771B (zh) | 1986-10-23 | 1986-10-23 | 工频变化量距离继电器 |
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| CN 86107283 CN1007771B (zh) | 1986-10-23 | 1986-10-23 | 工频变化量距离继电器 |
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| CN86107283A true CN86107283A (zh) | 1988-05-04 |
| CN1007771B CN1007771B (zh) | 1990-04-25 |
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Family Applications (1)
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN106253249A (zh) * | 2016-08-25 | 2016-12-21 | 许继集团有限公司 | 一种同杆双回线路纵联保护非全相故障开放的方法及装置 |
| WO2017177424A1 (en) * | 2016-04-14 | 2017-10-19 | Abb Schweiz Ag | Method, system and apparatus for fault detection in line protection for power transmission system |
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1986
- 1986-10-23 CN CN 86107283 patent/CN1007771B/zh not_active Expired
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