輸電線路距離保護研究

時間：2022-03-18 23:38:56

關鍵字：距離保護仿真單相接地

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[導讀]摘要:為滿足現代電力系統對于距離保護的要求,對雙電源網絡系統的距離保護進行了研究。首先繪制了系統結構圖,然后選取適當技術模塊進行了參數整定,最后利用PsCAD軟件對單相接地故障進行了仿真,并在上述實驗過程中不斷對模塊參數進行調整,觀察系統的保護變化情況,總結出了距離保護的特點,對距離保護的具體應用有一定的借鑒和指導意義。

引言

距離保護裝置滿足了現代電力系統發(fā)展及硬件技術改良換代的要求。距離保護裝置的研制最早源自20世紀20年代初,隨著技術發(fā)展,保護裝置的發(fā)展也越來越成熟。最初晶體管式的老舊產品逐漸被新式的集成式或微機式保護裝置替代,成為了現代主流產品,被廣泛應用于高壓或特高壓電勢等級的電力系統中。根據目前距離保護裝置的發(fā)展趨勢不難發(fā)現,先進的微機式距離保護裝置在未來將會占據主導地位。

1電力系統距離保護原理

當線路長度一定,則其線路的阻抗一定。根據故障點至保護安裝處的距離不同,測得阻抗不同,但是測量阻抗一定小于整定阻抗。距離保護基本工作原理如圖1所示。

在線路M側安裝阻抗繼電器,母線測量電壓值為Um,其經由母線流向被保護線路的輸入測量電流值為Im。如果系統內設計的電壓互感器、電流互感器變比為1,那么還需要在系統內加入繼電器電壓、電流,即Um、Im。

當被保護的供電線路發(fā)生短路故障后,此時系統內的阻抗繼電器測量的系統阻抗有效值為Zm:

此時系統阻抗繼電器的基礎工作電勢為Uop:

此時系統阻抗繼電器的基礎整定有效阻抗值為Zset,也就是指該系統距離保護裝置的安裝處至本條線路末端的阻抗。

由此可見,當故障發(fā)生在保護區(qū)內時,其系統工作電勢應小于0:而故障位于保護區(qū)外或屬于反方向時,系統工作電勢應大于0。

此時當系統處于正常運行時,對于處于保護安裝處可測量到的有效阻抗值應為系統負荷的有效阻抗值Zm,即:

式中,Um為被保護線路母線的相電勢:Im為被保護線路的實際輸出電流:Zm為系統的測量阻抗,ZL為系統負荷有效阻抗。

當發(fā)生故障時,系統實測電壓為Um=Uk,實測故障電流為Ik,此時系統短路有效阻抗值Zk:

當|Zm|>|Zset|時,即短路點處于系統距離保護的范圍外,距離保護繼電器不發(fā)生動作:當|Zm|<|Zset|時,即短路點位于保護范圍內,距離保護繼電器發(fā)生動作。

2雙電源網絡系統結構設計

本次設計的模型是雙電源供電系統,本輸電線路配備的主保護是距離保護,雙側電源均采用R二L二C中性點接地的230kV、50Hz電源,其內部電阻為9.1860,電感為138mH。線路故障用三相故障數字控制器控制,不同的數字對應不同的故障,1表示A相接地故障,2表示AB兩相相間短路故障。對應的數字轉換開關對應一個故障狀態(tài)數字。

雙側電源網絡系統如圖2所示。系統左側為線路1,裝有斷路器B1和電壓電流互感器。系統右側為線路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。