纵联差动保护动作行为分析

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1、第34卷第9期继电器Vol.34No.942006年5月1日RELAYMay1,2006纵联差动保护动作行为分析122刘力军,常宝波,张进(1.河北经贸大学信息技术学院,河北石家庄050061;2.烟台东方电子信息产业股份有限公司保护部,山东烟台264000)摘要:分析了差动保护的比例制动特性在IN/IM的复平面上的分布情况,并利用该坐标系分析了各差动保护的制动判据在通道对称及通道不对称情况下的安全性和灵敏性,得出故障分量差动保护(包括零、负序差动)抗通道不对称的性能要比相电流差动保护优越这一结论。关键词:纵路电流差动保护;比例制动;复平面;通道延时中图分类号:TM773文

2、献标识码:A文章编号:100324897(2006)0920004205简单地说就是不够直观。为此,本文利用线路两端0引言电流的复数比IN/IM来分析差动继电器的动作特随着光纤数字网络在电力系统中逐步形成,线性,具体定义如下:路电流差动保护也越来越多地应用到各电压等级的ININθj=a+jb=·e(3)电网中。目前的差动通道有光纤直连通道、复接IMIMPCM光纤(或微波)通道、SDH数字同步网,电流差式中:IN为线路N端的电流相量(相电流、或故障分动保护如何适应各种通道方式以及同一差动保护装量电流、或序分量电流),IM为线路M端的电流相置应用到不同的通道方式时,在设计、整定

3、计算差动量,a表示IN/IM的实部,b表示IN/IM的虚部,θ表保护时需要注意些什么问题,这些都是保护装置的示两端电流相量的相位差。开发商和电力系统用户都十分关心的问题。其中一通过上面的定义,我们就可以将式(2)的比例个比较突出的问题,就是在数字同步网络中可能会制动方程转化成a、b的函数,推导如下:出现收发时延不相等的情况,此时线路两端差动保将式(2)两端除以

4、IM

5、可得:护装置的采样时钟一般是不同步的(除非差动保护1+IN≥k1-IN(3)IMIM用GPS对时),这样会在系统正常运行时出现比较将式(3)用a、b来表示可得:大的差流,易造成差动保护误动,此时差动保护抗通

6、1

7、+a+jb

8、≥k

9、1-a-jb

10、(4)道不对称的性能如何呢?当01时,将式(4)展开可得:流、收发通道时延相等及不相等情况下的制动性能。2221+ka+b+22a+1≤0(6)1IN/IM复平面1-k(5)、(6)两式等号部分表示的图形为一圆,圆差动保护的动作方程一般是按下面两式给出2k1+k2半径为r=2,圆心位置为-2,0的:1-k1-k

11、IM+IN

12、≥Id

13、z(1)当k=1时,由式(4)可得:

14、IM+IN

15、≥k

16、IM-IN

17、(2)a≥0(7)上面两式对应的函数关系为动作电流标量与制由式(5)、(6)、(7)对应的IN/IM复平面分别为动电流标量之间的关系,其对应的坐标平面上的任图1、图2、图3。意一点不能表示两侧电流相量的相位和幅值关系,从图1～3可以看出:当比例制动系数k<1时,也不能表示差动保护如何从正常的运行点进入到保制动区域为包围(-1,0)点的一个圆(系统正常运护动作区的(距离保护中的阻抗平面具有此功能),行时,线路两端电流大小相等,方向相反,即IN/IM=刘力军,等纵联差动保护动作行为分析5-1)。当k值增大时,制

18、动面积也增大;当k=1时,以一两机单相系统为例,来分析区内故障时两比例制动判据转变成一个比相判据,可能动作区为侧相电流的相位关系。复平面的1、4象限(-90°≤θ≤90°);当k>1时,可其等效电气图如图5。能动作区为圆内部分,k越大动作区越小,但在实际整定时,k值一般是不大于1的。图5两端电源线路的故障状态等值电路Fig.5Equivalentcircuitoftwosourceswhenfault由图5可得:EM=ZM·IM+nZL·IM+Rf·(IN+IM)(8)EN=ZN·IN+(1-n)ZL·IN+Rf·(IN+IM)图1k<1时的制动特性,圆内为制动区域(9)F

19、ig.1Differentialoperatingcharacteristicswhenk<1由(8)、(9)两式可以得出:INKE(ZM+nZL)+(KE-1)Rf=(10)IMZN+(1-n)ZL+(1-KE)Rf其中:KE=EN/EM。如果忽略过渡电阻,则两侧相电流之间的相位差可表达为INENZM+nZL图2k=1时的制动特性,阴影部分为动作区域θ=arg=arg+arg(11)IMEMZN+(1-n)ZLFig.2Differentialoperatingcharacteristicswhenk=1由上式可