《华中电力继电保护讲座》.ppt

电力系统 电力系统是由电力生产的5个环节：发电、输电、变电、配电和用电组成的整体。输电网和配电网统称为电网。完成一次能源转换成电能并输送和分配到用户的统一系统称为一次系统；对一次系统进行保护、控制、测量、调节、监视、通信等相应的辅助系统称为二次系统。 继电保护 当电力系统中的电力元件发生故障时，向运行值班人员及时发出警告信号，或者向所控制的断路器发出跳闸命令，以终止这些事件发展的一种自动化措施和设备。实现这种自动化措施的成套硬件设备，用于保护电力元件的一般称为继电保护装置。 安全自动装置 当电力系统本身发生故障或危及其安全运行的事件时，向运行值班人员及时发出警告信号，或者向所控制的断路器发出跳闸命令，以终止这些事件发展的一种自动化措施和设备。实现这种自动化措施的成套硬件设备，用于保护电力系统的通称为电力系统安全自动装置。 功率 瞬时功率：电阻、电感和电容的瞬时功率。 有功功率：用电设备真实消耗掉的功率称为有功功率。有功与频率相关； 无功功率：在完成电能转换为机械能的过程中，建立电、磁场需要的功率称为无功功率，无功与电压相关。 频率、电压和谐波是反映电能质量的三大指标，频率和电压又是保持电网稳定最重要的电气量。现在有人加供电的可靠性。 功率 一次，以母线流向线路为电流正方向；母线对地为电压正方向。 二次，极性端流入继电保护装置为电流正方向；极性端对地为电压正方向。 只有这样规定，才有： 当接入R时，发电机发出P，P0；负荷受入P。Q=0。电压电流同相。 当接入L时，发电机发出Q，Q0；负荷受入Q。P=0。电压超前电流900。 当接入C时，发电机受入Q，Q0；负荷发出Q。P=0。电压滞后电流900。 功率 功率 功率 功率 功率 从上可见，虽然储能元件电感、电容的瞬时功率可正、可负，它在一段时间内（t1至t2时刻）吸收的能量可正、可负，但是，在零状态响应时，吸收的能量恒大于零。零状态响应吸收的能量恒大于零的物理意义是：耗能元件功率为正，u（t）i（t）永远同极性；储能元件初始无储存能量，初始阶段吸收能量功率为正，u（t）i（t）同极性，开始储存能量。随后，进行能量交换，吸收、释放。释放能量的前提是储存有能量，所以储存能量永远为正。 频率稳定 同步稳定——静态稳定、动态稳定和暂态稳定。电力系统受到扰动后恢复同步运行的能力。 静态稳定——如果在任一小扰动后达到和扰动前运行情况一样和接近。 暂态稳定——如果在该扰动后达到允许的静态运行情况。 动态稳定——不因受小、大扰动后，系统电源间电势角差的周期性振荡发散，导致同步运行稳定性的破坏。1982年IEEE取消动态稳定的概念。 同步稳定 振荡及振荡闭锁 无故障全相振荡的电压轨迹和阻抗轨迹 静稳破坏——突变量电流不启动，电流缓慢增加，当超过静稳电流时闭锁距离保护。 暂稳破坏——突变量电流启动，静稳电流不动作，开放距离保护160ms左右，之后闭锁距离保护。 时间上躲振荡周期（ 1.5s）。振荡时测量阻抗周期性动作、返回。 振荡及振荡闭锁 不对称开放——δ与Z协同工作。 δ大时，闭锁Z；δ小时，开放Z。利用电流不对称度开放Z ， 无故障时，电流对称闭锁Z。 振中附近故障，δ大时电流不对称度低；δ小时电流不对称度高。 远离振中故障，电流不对称度对 δ敏感度降低。但是利用分支系数，远端故障，电流不对称度低；近端故障，电流不对称度高； 振荡及振荡闭锁 对称开放——利用振荡中心电压随δ变化而变化；短路点电压基本不变化（约0.05pu）。 UCOSφ——无故障时是振荡中心电压；三相短路时是短路点电压。 带短延时区分振荡和三相短路。 躲负荷抗振荡及过渡电阻 线路保护避开最大事故过负荷、系统振荡不误动和可切除振荡中故障是线路保护一个原则。对超高压线路主要针对的是距离保护，避开最大事故过负荷和耐过渡电阻能力是一对矛盾，一致认为相间距离耐过渡电阻的能力不低于20Ω/相（相间40Ω）便可，恰当地整定容易避开最大事故过负荷。接地短路可能有大的接地电阻，但接地距离也只能对付不太大的过渡电阻（如小于80Ω/相），对于大接地过渡电阻（如300Ω/相）只有靠零序电流切除。 躲负荷抗振荡及过渡电阻 以500kVLGJQ-400×4的导线为例，比较最小事故过负荷阻抗、热稳定阻抗和线路阻抗之间的大小 1.87+j28.5(Ω/100km) IR=845×4(A) 躲负荷抗振荡及过渡电阻 500kVLGJQ-400×4的导线的热稳定阻抗、2500MW的阻抗负荷和它的300KM线路阻抗都是85Ω，基本上决定了接地距离耐过渡电阻的能力。系统振荡负荷按周期性变化，某一瞬间（δ=180）完全具有振荡中心三相短路特征，对于反映系统振荡阻抗变化规律原理构成的振荡闭锁如大圆套小圆，整定计算大圆必须躲过最小事故过负荷阻