lz-22阻抗继电器的应用研究与特性校验方案设计毕业论文(编辑修改稿)

lz-22阻抗继电器的应用研究与特性校验方案设计毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

使用，如图 所示，并分别称为距离保护的第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段。 瞬时动作是距离保护的第Ⅰ段， 1t 是保护装置本身固有的动作时间。 我们以保护 2为例。 青岛大学本科生毕业论文（设计） 12  Zl 图 距离保护的作用原理 时限特性 其第Ⅰ段应该保护线路 AB 的全长，然而事实上却是不可能，当靠近 B 点处出口处短 路时，保护2 本应该不动作，因此其动作阻抗的整定值 .2actZ 就必须要躲过这一点短路时测量的阻抗 ABZ ，即.2set ABZZ 。 同时，我们应该考虑到电流、电压互感器和阻抗继电器的误差和保护装置本身的误差。 引入可靠系数 relK ，一般取 ～ 或者。 因此保护 2的Ⅰ段整定值是 : .2 ( ~ )se t ABZZ  （ 21） 同理，对于保护 1的第Ⅰ段整定值是 : .1 ( ~ )se t BCZZ  （ 22） 这样整定以后，距离Ⅰ段就只能保护本线路的 80%～ 90%，所以这就是第Ⅰ段保护的一个眼中缺点。 为了切除线路中末端剩余范围内的故障，就需要在线路中设置距离保护第Ⅱ段。 距离第Ⅱ段整定值的选择和限时电流速段相似，使其不超过下一条相邻线路距离Ⅰ段的保护范围，并且还要有高出一个 t 的时限，用来保证选择性。 例如在图 的单侧电源网络中，当保护 1的第Ⅰ段末端短路时，保护 2 的测量阻抗 2Z 为： 2 .1AB setZ Z Z (23) 同样，我们引入可靠系数 relK ，则保护二的第Ⅱ段的动作阻抗为： .2 .1( ) 0. 8 [ ( 0. 8 ~ 0. 9) ]s e t r e l A B s e t A B B CZ K Z Z Z Z     （ 24） 本线路的主保护就是 距离Ⅰ段和距离Ⅱ的联合工作构成。 而这两段的可靠系数 relK 则根据保护装置的类型、线路的具体情况和规程规定选取。 在电力系统中，我们还 第Ⅲ段距离保护作为断路器拒绝动作和为下级相邻线路保护装置的后备保护，同样也作为本段线路的距离Ⅰ、距离Ⅱ的后备保护。 距离Ⅲ段整定值的考虑和过电流保护相似，启动阻抗要按照躲 开正常运行时的最小负荷来确定，动作时限整定的原则 应比保护范围内下级各个线路的距离Ⅲ段 的最大动作时限高出一个 t。 青岛大学本科生毕业论文（设计） 13 单项补偿式距离继电器的原理和接线方式 当今，微机数字保护有巨大的优越性，并且将最终完全取代模拟式机电保护装置。 在模拟式保护长期发展的过程中，有些原理和技术可以直接应用于微机保护，对微机保护的发展也具有重要的参考价值，因此我们在模拟式距离保护的基础上对这些原理进行阐述。 距离保护的核心部件是距离继电器，又称阻抗继电器，它的主要作用就是直接或间接的测量短路点到保护安装点间的阻抗，然后与整定阻 抗值进行比较来确定其是否应该动作。 单项补偿式距离继电器是只在继电器的中加入一个电压 KU 和一个电流 KI 的继电器，其比值称为继电器的测量阻抗，用字母 KZ 表示 KKKUZ Z (25) 上式中 KZ 可用 R jX 的形式表示，所以我们可以用复数平面来表示其动作特性，并用几何图形把它表示出来如图 （ b）示。 图 中，在线路 BC 中，我们以保护Ⅰ为例 ，在复数阻抗平面内画出距离继电器的测量阻抗，如图 ，坐标原点 O为线路的始端 B，第一象限为正方向短路的测量阻抗，第三象限为反方向的测量阻抗， R 轴与正方向短路测量阻抗之间的阻抗角为 K。 对保护 1的距离Ⅰ段，我们一般取可靠系数为 ,因此一次整定阻抗一般整定为 .1 BCZZ  , BCZ 以内的阻抗距离继电器都应动作，在图中 （ b）中以阴影线表示其范围。 距离继电器都是接在电压互感器和电流互感器的二次侧，系统一次侧的阻抗和测量阻抗之间的关系为： ( ) ( )//B T V BK T A T AKKK B C T A B C T V T VU n UU n nZZt t n t n n   (26) 其中， KZ 为二次侧的测量阻抗； ()BU 为母线 B的电压； BCI 为从 B流向 C 的电压； TVn 为电压互感器的变比； TAn 为电流互感器的变比； KZ 为一次 侧的测量阻抗。 所以，在保护装置中，如果一次侧整定阻抗计算值 后为 setZ ，则二次侧 整定阻抗值为 : .K set set nTAZZnTV (27) 为了简化继电器的接线、过渡电阻和互感器的相互影 响，以及便于制造和调试，我们一般把继电器的动作特性扩大为成 其他封闭曲线。 图 （ b）中为各种圆特性阻抗继电器。 图中 1 是全阻抗继电器的动作特性， 2 是方向阻抗继电器的阻抗特性， 3 是偏移特性阻抗继电器的阻抗特性。 青岛大学本科生毕业论文（设计） 14 在此，我们简单介绍一下单项不尝式继电器的接线方式，所谓接线方式即给距离继电器接入电流和电压的方式，但加入继电器的电压和电流必须满足下面两点要求： 12A B CT A zkT VIKUK CAB123R (a) 网络接线 （ b） 被保护线路的测量阻抗及动作特性 图 用复数平面的测量阻抗 （ 1）继电器的测量阻抗与短路点到保护安装地点的距离成正比，且对于长距离超高压线路应采取措施消除其分布电容影响来满足要求。 （ 2）继电器的保护范围不随故障类型的改变而改变。 全阻抗继电器的动作特性 全阻抗继电器的特性是以继电器安装点为圆心、阻抗为半 径的一个圆，当测量阻抗 KZ 在圆内时，继电器动作，在圆外时，继电器不动作， 而当测量阻抗正好在圆上时，继电器刚好启动，此时的阻抗就为继电器的动作阻抗或者启动阻抗 .KactZ。 继电 器的总做与否与加入继电器的电压和电流的夹角无关，其 动作阻抗都等于整定阻抗 .K act setZZ ，即没有方向性，具 有这样的动作特性的继电器称为全阻抗继电器。 （ 1） 如图 所示 为幅值比较式全阻抗继电 器，继电器动作的条件是测量阻抗位于圆内时，其动作的 条件可用阻抗的幅值来表示，即 K setZZ 把上 式两端同时乘以电流 KI ，则上式变为 K K setU I Z 图 幅值比较式的全阻抗继电器的动作特性 Rj X0ZKZset青岛大学本科生毕业论文（设计） 15 式中我们可以把两个看成两个电压的比较，其中 K setIZ 表示电流在某一个恒定阻抗 setZ 上的电压降落。 （ 2） 如图 所示，为相位比较式全阻抗继电器的动作特性 ，当测量阻抗在圆周上时，矢量 KZ位于圆周上时，矢量 K setZZ 落后于 K setZZ 的角度是 90 ；当测量阻抗在圆内时，角度大于 90 ；当测量阻抗在圆外时，角度大于 90 ，因此，动作器的动作条件可以表示为： 2 7 0 a r g 9 0K setk setZZZZ 式中，当 270 时，  为负值，此时对应 KZ 超前 于 setZ 的情况。 （ a） 测量阻抗在 圆上 （ b） 测量阻抗在圆内 （ c） 测量阻抗在圆外 （ d） KZ 超前于 setZ 的矢量关系 图 相位比 较式 全阻抗继电器动作特性 Rj X ZseKOZsetzkset+zksetRj X zksetKOZsetzkZset+ZsetRj X KOZsetzkZset+Zkj XOZsetset+setkk青岛大学本科生毕业论文（设计） 16 电网距离保护的起动元件的作用和要求 电网的安全运行离不开继电保护的正常运行，因此，对于继电保护装置的作用和 要求有着明确的作用和要求。 起动元件的作用 电力系统中，继电保护的起动元件的首要任务就是当线路中发生短路故障时起动保护装置，其具体作用如下： （ 1）起动元件动作以后才会给保护装置电源，所以装置在正常运行时线路发生异常状况不会动作，起动元件起到了闭锁的作用，装置工作的可靠性得到了提高 （ 2）在一些距离保护中，震荡闭锁起动元件和起动元件为一个元件，在此起动元件的作用是震荡闭锁。 （ 3）在保护装置中，如果第Ⅰ段和第Ⅱ段用同一测量元件，则起动元件在动作后自动的将阻抗定值由第Ⅰ段切换到第Ⅱ段。 同理，保护装置如果采 用第Ⅱ段和第Ⅲ段切换，则起动元件自动的切换到第Ⅲ段。 （ 4）在保护装置中，若只用一个阻抗测量元件来反应不同的故障，则其应该具有按故障类型的不同来把适当的电压、电流组合加于测量元件上。 对起动元件的要求 （ 1）在电力系统中，能反应各种类型的故障。 （ 2）在被保护线路通过最大负荷、电力系统振荡时均应该可靠不动作。 （ 3）在保护范围内故障的时候，即使存在过度电阻，起动电阻起动元件也应该动作迅速、可靠，并且在切除故障后迅速的返回。 （ 4）构成起动元件的 CPU、数据采集等部分应该完全独立，不能与保护部分共用，这样能发挥起动元件的闭锁作用。 （ 5）阻抗继电器在电压回路发生异常时有可能发生误动作，此时起动元件不应该动作，因此起动元件应采用电流量而不应该采用电压量来构成起动元件。 距离保护中的起动元件，有电流元件、阻抗元件、负序和零序元件、电流突变量元件等。 电流起动元件具有简单可靠地和二次电压回路断线失压不勿动的优点，但是在较高电压等级的网络中，灵敏度难以满足要求，并且震荡时要无启动，因而不适合高压的距离保护中。 阻抗起动元件虽然其灵敏度仍然不 受系统运行方式的影响，且灵敏度较高，但在长距离重负荷线路上有时灵敏度仍不能满足要求，二次电压回路失压、电力系统震荡时会勿动。 青岛大学本科生毕业论文（设计） 17 距离保护的三段整定计算原则 在距离保护的整定计算中，都可设短路点距离和线路阻抗成正比（特高压线路除外），并认为保护具有方向性，且假设保护装置具有阶梯的时限特性。 距离保护的第Ⅰ段整定 一般情况下，距离保护第Ⅰ段按躲开下一条线路出口处的原则来确定，并且按式（ 21）、（ 22）来计算，可靠系数一般取 ～。 距离保护的第Ⅱ段整定 如图 32所示，距离保护 的第Ⅱ段整定应该按以下两个原则来确定： （ 1）和相邻线路的距离保护第Ⅰ段整定配合，按照下式进行计算： .2 .1()ac t re l AB br ac tZ K Z K Z  (31) 式中， relK 为可靠系数，一般取 ； brK 为分支系数，采用当保护 1 第Ⅰ段保护范围末端短路时可能会出现的最小值。 ABC k12 图 选定整定阻抗的网络接线 如果有助曾电流的影响时，将使保护 2安装处的测量阻抗增大；若有外汲电流的影响，将使保护2 处的测量阻抗减小。 因此，应该按 brK 的最小的运行方式来确定保护 2 的距离Ⅱ短路整定值，以充分保证保护 1和保护 2之间的选择性，使其不会超过保护 1距离Ⅰ短路的范围。 这样整定以后一般就不会因为 brK 改变而失去保 护 1和保护 2的选择性。 （ 2）躲开图 途中 k点短路时的阻抗值，我们设变压器的阻抗值是 TZ ，则起动阻抗的整定值为： .2 ()a ct rel A B b r TZ K Z K Z  (32) 其中： relK 是变压器配合的可靠系数； TZ 为变压器的阻抗，一般取  ； brK 则取 k 点短路时有可能出现的最小值。 此时，距离Ⅱ段的动作时限和相邻的线路的。