引言
距離保護(hù)裝置滿足了現(xiàn)代電力系統(tǒng)發(fā)展及硬件技術(shù)改良換代的要求。距離保護(hù)裝置的研制最早源自20世紀(jì)20年代初,隨著技術(shù)發(fā)展,保護(hù)裝置的發(fā)展也越來越成熟。最初晶體管式的老舊產(chǎn)品逐漸被新式的集成式或微機(jī)式保護(hù)裝置替代,成為了現(xiàn)代主流產(chǎn)品,被廣泛應(yīng)用于高壓或特高壓電勢等級的電力系統(tǒng)中。根據(jù)目前距離保護(hù)裝置的發(fā)展趨勢不難發(fā)現(xiàn),先進(jìn)的微機(jī)式距離保護(hù)裝置在未來將會占據(jù)主導(dǎo)地位。
1電力系統(tǒng)距離保護(hù)原理
當(dāng)線路長度一定,則其線路的阻抗一定。根據(jù)故障點至保護(hù)安裝處的距離不同,測得阻抗不同,但是測量阻抗一定小于整定阻抗。距離保護(hù)基本工作原理如圖1所示。
在線路M側(cè)安裝阻抗繼電器,母線測量電壓值為Um,其經(jīng)由母線流向被保護(hù)線路的輸入測量電流值為Im。如果系統(tǒng)內(nèi)設(shè)計的電壓互感器、電流互感器變比為l,那么還需要在系統(tǒng)內(nèi)加入繼電器電壓、電流,即Um、Im。
當(dāng)被保護(hù)的供電線路發(fā)生短路故障后,此時系統(tǒng)內(nèi)的阻抗繼電器測量的系統(tǒng)阻抗有效值為Zm:
當(dāng)|Zm|>|Zset|時,即短路點處于系統(tǒng)距離保護(hù)的范圍外,距離保護(hù)繼電器不發(fā)生動作:當(dāng)|Zm|<|Zset|時,即短路點位于保護(hù)范圍內(nèi),距離保護(hù)繼電器發(fā)生動作。
2雙電源網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計
本次設(shè)計的模型是雙電源供電系統(tǒng),本輸電線路配備的主保護(hù)是距離保護(hù),雙側(cè)電源均采用R二L二C中性點接地的230kV、50Hz電源,其內(nèi)部電阻為9.1860,電感為138mH。線路故障用三相故障數(shù)字控制器控制,不同的數(shù)字對應(yīng)不同的故障,1表示A相接地故障,2表示AB兩相相間短路故障。對應(yīng)的數(shù)字轉(zhuǎn)換開關(guān)對應(yīng)一個故障狀態(tài)數(shù)字。
雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)如圖2所示。系統(tǒng)左側(cè)為線路1,裝有斷路器B1和電壓電流互感器。系統(tǒng)右側(cè)為線路2,裝有斷路器B2和電壓電流互感器。在線路中間裝有模擬發(fā)生故障裝置。
3仿真過程及結(jié)構(gòu)分析
3.1區(qū)內(nèi)故障
當(dāng)設(shè)定1=0.2s時發(fā)生A相接地短路故障,故障持續(xù)時間0.05s對應(yīng)的模擬仿真結(jié)果如圖3所示。
圖3從上到下依次為電壓波形圖、電流波形圖、斷電器動作圖和繼電器波形圖。
電壓波形圖,在1=0.2s時發(fā)生A相短路接地事故,A相電勢降低:在持續(xù)0.02s后電勢恢復(fù)正常:
電流波形圖,在發(fā)生接地故障時,A相電流急劇增大,0.02s后恢復(fù):
斷路器動作圖,在1=0.2s時故障發(fā)生,在0.05s故障結(jié)束后,斷路器閉合:
繼電器波形圖,在故障發(fā)生后大約0.02s檢測到故障,發(fā)出動作信號。
A相短路接地阻抗軌跡如圖4所示。
圖4A相短路接地阻抗軌跡示意圖
從圖4可以看出,阻抗軌跡在圈內(nèi),即短路點位于保護(hù)范圍內(nèi),所以距離保護(hù)發(fā)生動作。
3.2區(qū)外故障
當(dāng)改變阻抗整定值,使得保護(hù)范圍發(fā)生變化時,再用同樣的方法模擬A相接地短路區(qū)外故障,對應(yīng)距離保護(hù)不動作,得到區(qū)外故障阻抗軌跡如圖5所示。
圖5區(qū)外阻抗軌跡示意圖
從圖5可以看出,阻抗軌跡在圈外,即短路點位于保護(hù)范圍外,所以距離保護(hù)不動作。
圖6為保護(hù)動作信號圖,可以看出斷電器沒有接收到跳閘信號,因而距離保護(hù)在區(qū)外不動作。
圖6保護(hù)動作信號圖
4結(jié)語
本文主要對電力線路內(nèi)距離保護(hù)的基本原理進(jìn)行了具體介紹,并對系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行了整定計算及對實驗參數(shù)進(jìn)行了驗算。利用PSCAD仿真平臺,對單相短路接地故障進(jìn)行了仿真分析,為選擇可靠性高、經(jīng)濟(jì)性好、便于實施的距離保護(hù)裝置提供了參考。
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