超高压输电线路微机保护技术研究_3电力系统振荡仿真及.pdf

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1、3电力系统振荡仿真及相关问题研究针对与输电线路继电保护密切相关的系统振荡问题，建立了适用于微机线路保护的系统振荡仿真模型，详细推导了模型构成的理论依据，给出了该保护仿真模型的构成方法，并对振荡中容易误动的保护元件做了相应分析。3.1引言并列运行的系统或者发电厂失去同步，破坏了稳定运行，于是就出现振荡。稳定破坏一般有静稳破坏和暂态稳定破坏。暂态稳定破坏是由短路引起的。短路故障破坏了系统功率的平衡，此时若故障切除慢就可能导致系统失去稳定。静态稳定破坏是系统没有故障，但由于大机组失磁或者线路传输功率超过极限等原因造成的稳定破坏

2、。似乎通过解列可以平息系统振荡，但实际很难确定解列点使解列后两部分系统的功率得到平衡，都保持稳定运行。我国长期的运行经验证明正确处理系统振荡的有效方法是保持整个系统的完整性，不允许手动或有继电保护自动的任意解列线路（预定的解列点除外），而由手动或自动装置减少送端系统侧水电机组的出力，用这种方法可以迅速平息系统振荡。因此，在电力系统振荡时继电保护不应动作，对受振荡影响可能[2]要误动的保护（主要是距离保护）要实现振荡闭锁。当输电线路采用非同步重合时，一般在重合后都要经过一个振荡过程才逐步进入同步，在这个过程中同样不允许继电

3、保护装置发生误动。振荡中有些距离继电器会出现误动，振荡中故障时有些距离继电器在振荡角度较大时也会出现超越和拒动的现象。因此需要能够区分系统振荡和短路故障的开放判据，只在故障时且振荡功角较小的情况下快速开放保护。目前采用的系统振荡快速开放元件在实际运行中表现良好，但这种表现是在目前系统振荡很少发生，而振荡开放元件整定又偏保守的情况下获得的，判据是立足于降低保护动作速度、牺牲抗过渡电阻能力等前提下，判据对于系统参数也存在一定的依赖性。本章分析了振荡过程中电气量变化的规律，构造出振荡过程中各个阶段电气量变化的数学表达式。重点在

4、于合理模拟振荡时电源频率的变化方式，进而求出电源电势22的变化方式。3.2振荡模型综述电力系统静稳、动稳遭到破坏或非同期合闸都将会造成系统不同程度的振荡，振荡事故严重时可能导致系统瓦解，或是系统解列为几个部分，同时电力系统振荡和频率偏移会对继电保护的准确动作带来很大的负面影响，如故障分量和序分量的计算，阻抗继电器的动作特性等。电力系统在振荡情况下测得的电力系统瞬时频率有如下作用：准确得到运算子，从而消除负序不平衡电流；用来准确提取故障分量，防止故障分量方向元件在振荡时误启动；距离保护中的阻抗值随系统瞬时频率变化而变化，实

5、时测量出系统频率，能更精确的得到距离阻抗值；如何精确的实时测量系统振荡参数是提高安全稳定装置和继电保护技术水平的重要途径，例如实时测量系统振荡频率和功角，是构成非稳定振荡识别和预测的基础。传统的方法是通过测量系统功率或振荡中心电压的变化来间接估算振荡频率。这些方法必须事先假设系统电势和阻抗等参数，而实际系统中，由于运行方式的改变，系统阻抗和电势都会有较大变化。因此振荡频率的测量精度令人难以满意。通过仿真对振荡及相关问题进行研究，不失为一种安全、灵活的方式。目前在电力系统仿真软件中，EMTP(ATP),EMTDC,MATL

6、AB的使用最为频繁。遗憾的是,它们均缺乏专门针对面向振荡及相关问题的模型。对电力系统振荡仿真的很多重要参数,如两侧功角首次摆开到180°的时间、最小振荡周期、系统频率的变化规律均无法很好的控制,因而不能获得足够的典型数据。建立一种振荡特征参数可控的系统振荡模型,满足继电保护原理仿真研究的特殊要求，文献[16]、[17]对此进行了讨论。文献[16]根据录波数据建立了一种基于EMTP的系统振荡模型。模型设计频率按分段线性控制，即：fM=[1+a(t)]50HzfN=[1−a(t)]50Hz⎧a1t，t

7、随t分段变化的，a(t)=⎨其中t为振荡电流at+a(t-t)，t>t180⎩11802180180第一次达到幅值最大值的时间。但该模型只包括起振和达到最快振荡周期两个时段的23仿真,而没有研究后续过程。且采用文献[16]的方法，认为在t前后偏移频率均为线180性变化，则有：fMt-=[1+2a1t180]50Hz，fMt+=[1+a1t180+a2t180]50Hz，二者频率180180差即为：ΔfMt=fMt+−fMt-=[a1−a2]t18050Hz。180180180当a≠a时，频率变化率曲线在t180处存在间断

8、点。而对于经并联双回线连接到12dωdf无穷大系统的远方机组而言，其运动方程满足：J=2πJ=T−T，式中T为MEMdtdt原动机施加的力矩；T为与T平衡的电磁力矩，J为发电机的转动惯量；ω为角速度，EMdff为频率。如果f在t180前后不等，即f+≠f-，则有→∞。实际上由于Mt180Mt180t=t180dt原动