标积制动量的应用与分析.doc

《标积制动量的应用与分析.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、标积制动量的应用与分析　　尹项根1，邰能灵1，杨书富2　　（1．华中理工大学，湖北省武汉市；　2．荆州电力局，湖北省荆州市）摘要：标积制动量已在差动保护中得到了应用。本文通过对标积制动量与传统比率制动量进行对比分析，探讨以下几个问题：（1）标积制动判据与比率制动判据的统一性；（2）扩展标积制动概念以便在差动保护中获得非线性制动特性；（3）在多侧差动保护中应用标积制动的方法。本文还探讨了差动保护的分析方法。关键词：差动保护；比率制动；标积制动；非线性制动1　引言　　就微机技术应用于元件保护而言，差动保护的研究一直是倍受关注的，

2、特别是在制动量的选择上有很多特色。笔者认为有必要深入探讨各种制动特性的理论本质，以利于得到客观的评价。本文主要对传统比率制动特性和标积制动特性进行初步的理论分析，并由此对原来的标积制动方案进行必要的改进和推广。另外，本文也在分析方法上作了一些粗浅的探讨。这些工作的目的旨在引起更多的讨论。2　常见差动保护方案及其统一性　　目前对于两端元件的情形，采用基波相量的差动保护判据主要有以下两种：　　（1）比率制动式差动保护判据（假定正向取为两侧电流均由外部流入被保护设备，下同）：            ｜I·n＋I·t｜＞K｜I·n－

3、I·t｜／2（1）式中　I·n和I·t分别表示被保护设备两侧（如发电机中性点和机端）对应的相电流相量，K＞0为比率制动系数。（2）标积制动式差动保护判据：              ｜I·n＋I·t｜2＞－SInItcos（θ）（2）式中　θ＝arg（I·n／I·t）；S＞0为标积制动系数。　　根据两相量夹角之间的关系：｜I·n＋I·t｜2＝｜I·n｜2＋｜I·t｜2＋2InItcosθ＝｜I·n－I·t｜2＋4InItcosθ（3）不难由式（1）和式（2）推出K与S之间的关系：   S=4K2/（4-K2） K＜2   (

4、4)=4K2/(K2-4) K＞2　　式（4）的关系表明，式（1）和式（2）所示判据完全等价，从理论上讲，其动作特性当然也是一致的。如果说有差别也仅仅是实现形式的差别，当采用微机技术时，则是算法上的差别。令Id＝｜I·n＋I·t｜，Ir＝｜I·n－I·t｜／2，这时式（1）和式（2）的制动特性如图1中曲线1所示。K值的选取需要考虑在被保护设备只有一侧投入的情况下，差动保护应能可靠动作于设备内部故障，由式（1）可见，此时K＜2。当然，被保护设备外部穿越性短路故障时，因CT饱和等原因造成两侧电流传变误差，也会产生差流，为保证可靠

5、制动，K值（或S值）不能取得太小，这也是选择K（或S）值时必须考虑的。3　差动保护方案的分析　　如前所述，式（1）与式（2）的动作特性在理论上完全一致，但式（2）有利于更好的理解与分析差动保护动作特性。　　讨论灵敏度应考虑内部轻微短路故障。实践表明，很轻微的内部故障引起的差流（即动作电流）将小于额定电流，这时必须计及负荷电流的影响。由于负荷电流是穿越性质的，会造成轻微故障时θ大于π／2（接近π），－InItcosθ变成很大的制动量。为保证保护动作，S必须足够小。　　进一步根据式（2）分析内部故障时θ角的影响，令It＝I，In

6、＝αI，则在式（2）中：··(8)　　式（8）确定了为保证轻微故障灵敏度，制动系数S的选择方法，从而根据式（4）就可确定比例制动系数K的选择方法。可见在确定S时，不仅要考虑被保护设备两侧电流的幅值差，还必须计及它们之间的相位差。   由式（7）可以观察到I·n与I·t相位差的影响。绝对动作条件为θ＝π时，代入式（6）可解得α与S的关系：                    α2－（S＋2）α＋1＞0（9）　　对于已选定的S＞0，可确定不等式（9）的解域为α＞α01和α＜α02，这里α01＞α02＞0，即α01和α02均为正

7、实数。这时只要I·n与I·t的幅值之比α满足α＞α01或者α＜α02，则差动保护一定能动作，而不管I·n与I·t的相位差θ多少。反之当α02＜α＜α01时，则存在一个角度死区θ。即当I·n与I·t的相位差π＞θ＞π－θ0，保护将在内部故障时被制动。表1列出了当K（或S）取不同值时，α01，α02及角度死区θ0（α）的值。在α＝1．0时通常是最不利情况，相应的角度死区θ0最大。　　对于大型水轮发电机，每相并联支路数较多，内部相间短路只会发生在异相两个分支之间。即使在这种情况下，比例制动差动保护的灵敏度，也是容易保证的。这是因为

8、中性点侧的CT在短路环路内，在短路匝数很小时，I·n也较I·t大得多，并且在发电机纵差保护CT副边的不平衡电流较小，比例制动系数K（或S）可取得很小（如K＝0．2～0．5）。根据前面分析，角死区θ0将非常小，甚至不存在。　　　　　　对于变压器的比率差动保护情况要严重一些。以双绕组三个单相式