四边形特性距离保护躲负荷性能分析.pdf

《四边形特性距离保护躲负荷性能分析.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《四边形特性距离保护躲负荷性能分析.pdf（5页珍藏版）》请在三一文库上搜索。

1、书书书 四边形特性距离保护躲负荷性能分析 张太升l，罗承廉l，杜凌l，刘海洋2 （l. 河南省电力公司，河南 郑州 450052； 2. 洛阳首阳山电厂，河南 洛阳 4l7900） 摘要：四边形特性的距离保护， 其电阻分量可以单独整定， 反应接地电阻的能力较强。本文对四边形特性距 离保护躲负荷性能进行了研究， 给出了可靠系数的计算公式。 关键词：四边形特性； 距离保护； 负荷 中图分类号：TM588 文献标识码：A 文章编号：l003-4897 （2004） 0l-0028-04 0 引言 对于四边形特性的距离保护， 其电阻分量可以 单独整定， 反映接地电阻的能力较强。通常 220 kV 线路

2、输送的有功功率不超过 400 MW， 无功功率不 超过 200 Mvar， 四边形特性阻抗的电阻分量也是按 躲此条件整定的 l。近几年， 随着河南电网结构的 发展以及负荷的迅速增长， 根据计算， 一些 220 kV 线路的最大有功功率可能达到 650 MW。本文对四 边形特性距离保护躲负荷进行了分析。 l 距离继电器的四边形特性 距离保护大多采用图 l 所示的四边形特性。 图 l 中： Xdz为距离保护的电抗定值； Rdz为距离保护的电阻 定值； 边界 l 的方程为： X ! = 3R ! - 3Rdz； 边界 2 的方程为： X = - l/8R + Xdz； 边界 3 的方程为： R =

3、Rdz 图 l 距离保护的四边形特性 Fig. l Ouadriiaterai characteristics Of distance reiay 2 负荷阻抗 对于负荷， 最常给出的是最大有功功率和最小 功率因数。如果给定有功功率 P， 那么在阻抗平面 上， 负荷阻抗特性是一个圆。推导如下： 线路视在功率 S ! = 3!“ ! = P + jO 式中： ! 为电压；“ ! 为电流 “ 的共轭；P 为有功 功率；O 为无功功率 负荷阻抗： Z = ! ! 3“ = ! ! ! 3“! ! = U2 p - jO = U2 p2+ O2 （P + jO） 式中： ! ! 为电压 ! 的共轭 所

4、以： 负荷阻抗的电阻分量 R = U2 p2+ O2 P = U2 p l l + tg2! （l） 负荷阻抗的电抗分量 X = U2 p2+ O2 O = U2 p tg! l + tg2! （2） 式中： ! 为功率因数角。三相对称时， ! 等于线 路负荷阻抗角。 给定电压 U 和有功功率 P， 从式 （l） 可解得： O =1 U2P R - P ! 2代入式 （2） 整理可得： X2+ （R - U2 2P） 2 = （U 2 2P） 2 在 R - X 平面上这是一个以点 （ U2 2P， 0） 为圆心， 以U 2 2P为半径的圆。 图 2 负荷阻抗特性 （PT： 2200， CT：

5、 240） Fig. 2 LOad characteristics in R - X piane 82 第32卷 第l期 2004年l月l日 继 电 器 RELAY VOi. 32 NO. l Jan. l， 2004 图 2 给出了 U = 220 kV；P = 400、 450、 500、 550、 600、 650 MVA 时的负荷特性。 3 四边形特性距离保护躲负荷可靠系数的 计算 大负荷时， 线路负荷的功率因数不会低于 0. 9， 此时有 O = 1 1 2 P， 在 R - X 平面上 X = 1 1 2 R， 对应 于图 3 中的功率因数特性 1 和功率因数特性 2。因 此， 给

6、定最大有功功率 P 和最小功率因数 cos !， 负 荷阻抗的轨迹就是圆 X2+ （R - U2 2P） 2 = （ U2 2P） 2 夹在 直线 X = 1 1 2 R 中的一段圆弧 （在!、 “象限） 。图 3 给出负荷阻抗特性和距离保护特性可能出现的各 种情况。 3.1 负荷阻抗和动作特性情况 1 中距离保护动作 特性躲负荷可靠系数的计算 （图 3 （a） ） 边界 1 与功率因数特性 1 的交点： 解方程组 X ! = 3R ! - 3Rdz X = 1 2 R 得 A 点坐标： R = ! 3 ! 3 -0. 5R dz X = 1 2 ! 3 ! 3 -0. 5R dz 边界 2

7、与功率因数特性 1 的交点： 解方程组 X = - 1 8 R + Xdz X = 1 2 R 得 点坐标： R = 8 5 Xdz R = 4 5 X dz 负荷特性阻抗与功率因数 1 的交点： 解方程组 X2+ （R - U2 2P） 2 = （U 2 2P） 2 X = 1 2 R 得 D 点坐标： R = 4 5 U 2 P X = 2 5 U 2 P 出现情况1 的条件是： ! 3 ! 3 -0. 5R dz 5 8 ! 3 ! 3 -0. 5R dz 情况 1 中， 动作边界上的点与负荷阻抗特性上 的点最近就是 AD， 因此， 距离保护动作特性躲负荷 可靠系数 K = 负荷阻抗 定

8、值阻抗 = ZOD ZOA = RD RA = 4 （!3 -0. 5） ! 5 3 U2 PRdz。式中 ZOD代表线段 OD 的阻抗值， ZOA 代表线 段 OA 的阻抗值， RD是 D 点的 R 坐标值， RA是 A 点 的 R 坐标值。 92 张太升， 等 四边形特性距离保护躲负荷性能分析 图 3 R - X 平面上负荷阻抗特性和 距离保护动作特性 Fig. 3 Reiation between ioad impedance and operation characteristics of distance reiay in R - X piane 3.2 负荷阻抗和动作特性情况 2

9、中距离保护动作 特性躲负荷可靠系数的计算 （图 3 （b） ） 出现情况2 的条件是： ! 3 ! 3 -0. 5R dz 5 8 ! 3 ! 3 -0. 5R dz 情况 2 中， 动作边界上的点与负荷阻抗特性上 的点最近的就是 AD， 因此， 距离保护动作特性躲负 荷可靠系数 K = RD RA = 4 （!3 -0. 5） ! 5 3 U2 PRdz = U2 2PXdz 3.3 负荷阻抗和动作特性情况 3 中距离保护动作 特性躲负荷可靠系数的计算 （图 3 （c） ） 边界 1 与边界 2 的交点： 解方程组 X ! = 3R ! - 3Rdz X = - 1 8 R + X dz 得

10、 C 点坐标： R = ! 8 3Rdz+8Xdz ! 8 3 +1 X = ! 8 3Xdz ! - 3Rdz ! 8 3 +1 出现情况3 的条件是： ! 3 ! 3 -0. 5R dz 8 5 Xdz 也 就是： Xdz 5 8 ! 3 ! 3 -0.5 Rdz #X dz0.8786Rdz K =4 （! 3 -0.5） ! 5 3 X U2 PRdz Xdz= 5 8 ! 3 ! 3 -0.5 Rdz #X dz=0.8786Rdz K =4 （! 3 -0.5） ! 5 3 X U2 PRdz = 1 2 U2 PXdz 1 8 RdzXdz0.125Rdz K = U2 P 1

11、1 + （ ! 8 3Xdz ! - 3Rdz 8Xdz ! +8 3Rdz ） 2 X ! 8 3 +1 ! 8 3Rdz+8Xdz 0 0 K = U2 PRdzcos 215 03 继电器 4 讨论 对距离保护!段的灵敏度， 文献 2 要求： 50 km 以下线路， 灵敏度不小于 l. 5； 50 200 km 线路， 灵敏度不小于 l. 4； 200 km 以上线路， 灵敏度不小于 l.3。对于 220 kV 线路， 每公里的电抗大约为 0. 33 “ 3。假设距离!段按规程的最低灵敏度整定， 表 2 针对几个典型长度的线路， 计算了四边形特性在 不同的 Rdz时躲过不同的有功功率的可

12、靠系数。 表 2 距离保护定值躲负荷的可靠系数计算举例 U =220 kV Tab. 2 Some exampies of stabiiity coefficient caicuiation of distance reiay 线路定值 可靠系数 线路长 度/ km 线路电 抗/ “ 距离!段 定值 Xdz / “ Rdz / “ Xdz Rdz 400 MW450 MW500 MW550 MW600 MW650 MW l03.34.95 550.092. 05l. 82l. 64l. 49l. 37l. 26 500.0992. 262. 0ll. 8ll. 64l. 5ll. 39 45.

13、80.l08l2. 462. l9l. 97l. 79l. 64l. 52 36.70.l3493. 282. 9l2. 622. 382. l92. 02 27.50.l84. 263. 793. 4l3. l02. 842. 62 50l6.524.75 550.45l. 76l. 56l. 40l. 28l. l7l. 08 500.495l. 86l. 66l. 49l. 36l. 24l. l5 45.80.5404l. 96l. 74l. 57l. 43l. 3ll. 2l 36.70.67442. 2l. 96l. 76l. 60l. 47l. 35 27.50.92. 52.

14、232. 00l. 82l. 67l. 54 l003346.2 550.84l. 29l. l5l. 030. 940. 860. 79 500.924l. 38l. 22l. l0l. 000. 920. 85 45.8l.0087l. 5l. 34l. 20l. 09l. 000. 93 36.7l.2589l. 88l. 67l. 50l. 36l. 25l. l5 27.5l.682. 502. 232. 00l. 82l. 67l. 54 l5049.569.3 55l.26l. 25l. lll. 000. 9l0. 830. 77 50l.386l. 38l. 22l. l0l

15、. 000. 920. 85 45.8l.5l3ll. 5l. 34l. 20l. 09l. 000. 93 36.7l.8883l. 88l. 67l. 50l. 36l. 25l. l5 27.52.522. 502. 232. 00l. 82l. 67l. 54 注： 带下划线的数字为按可靠性操作要求已不符合规程。 文献 2 对距离保护躲负荷阻抗的要求是： Zdz “0. 7ZFH（Zdz是距离保护定值； ZFH是最小负荷阻 抗） ， 此条件等价于 K = 负荷阻抗 定值阻抗$l. 43。从表 2 可 以看出， 对于 l00 km 以上线路， 四边形距离阻抗保 护定值电阻分量如果取 50

16、 “， 电抗定值按最小灵敏 度要求整定， 其躲 400 MW 负荷的可靠系数已不满 足规程要求。 必须特别指出， 实际定值计算中， 距离保护!段 定值的灵敏度都大于等于规程的要求， 而且距离# 段定值不会小于距离!段定值， 利用本文表 l 中的 方法可以对任意定值的四边形特性距离保护的躲负 荷可靠系数进行计算校核。 参考文献： l 吴彦皎， 孙刚 （WU Yan - jiao， SUN Gang） . ll 型微机线 路保护整定原则的探讨 （Discussion on the Setting Prin- cipies for Line Protection Based on ll-type M

17、icrocomput- er）J . 电力自动化设备 （Eiectric Power Automation E- guipment） ， l993：（5） . 2 中华人民共和国电力工业部 （Ministry of Eiectric Power Industry P. R. China） . 220 500 kV 电网继电保护装置 运行整定规程 （Setting Specifications on Operation of Re- iay Protection in 220 550 kV Power Systems）S .l995. 3 何仰赞， 等 （HE Yang - zan， et ai

18、） . 电力系统分析 （A- naiysis of Eiectric Power Systems）M . 武汉： 华中理工 大学出版社 （Wuhan： Huazhong University of Science and Technoiogy Press） ， l984. 收稿日期： 2003-03-l7； 修回日期： 2003-05-l6 作者简介： 张太升 （l969 - ） ， 男， 硕士， 高级工程师， 从事电力系统 继电保护的研究； 罗承廉 （l945 - ） ， 男， 教授级高工， 从事电力系统方面的 研究； 杜 凌 （l963 - ） ， 男， 学士， 高级工程师， 从事电力系统

19、 继电保护的研究。 （下转第 36 页 continued on page 36） l3 张太升， 等 四边形特性距离保护躲负荷性能分析 进一步完善。 !“ 结语 本文的第一部分从小波分析的基本理论出发， 探讨了以二次 # 样条小波为母波在任意尺度上对 信号实行小波变换的快速算法； 第二部分在二次 # 样条小波的基础上构造了一个适合于电力系统故障 分析的新小波， 并将这一小波应用于变压器差动保 护进行励磁涌流识别。 小波变换作为一种全新的数学分析工具， 它优 良的时频局部化性能必将进一步促进电力系统信号 处理技术的发展。目前小波变换在电力系统中的应 用还处于探索和试验阶段， 大量的理论和实用问题 有待深入的研究。 参考文献： $ “% *08= 3 A+ B58; 46 :C S8 C:5 +9.(./0 A/54= 78(89(.:/ ./ B5498; (: D88( (8 588D= :C =.0/3 B8 D:(85 2 (: ;.=95.D./.CC858/(. .= C8 C5:D Y8Y8/;8/(6，5.=( 58=.=( .DY8; (8 4&;5.=( ./ ;8( (: 58.3 607 1()3$： “ 4&;5.=( H! 继电器