输电线路距离保护研究

时间：2022-03-18 23:38:56

关键字：距离保护仿真单相接地

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[导读]摘要:为满足现代电力系统对于距离保护的要求,对双电源网络系统的距离保护进行了研究。首先绘制了系统结构图,然后选取适当技术模块进行了参数整定,最后利用PsCAD软件对单相接地故障进行了仿真,并在上述实验过程中不断对模块参数进行调整,观察系统的保护变化情况,总结出了距离保护的特点,对距离保护的具体应用有一定的借鉴和指导意义。

引言

距离保护装置满足了现代电力系统发展及硬件技术改良换代的要求。距离保护装置的研制最早源自20世纪20年代初,随着技术发展,保护装置的发展也越来越成熟。最初晶体管式的老旧产品逐渐被新式的集成式或微机式保护装置替代,成为了现代主流产品,被广泛应用于高压或特高压电势等级的电力系统中。根据目前距离保护装置的发展趋势不难发现,先进的微机式距离保护装置在未来将会占据主导地位。

1电力系统距离保护原理

当线路长度一定,则其线路的阻抗一定。根据故障点至保护安装处的距离不同,测得阻抗不同,但是测量阻抗一定小于整定阻抗。距离保护基本工作原理如图1所示。

在线路M侧安装阻抗继电器,母线测量电压值为Um,其经由母线流向被保护线路的输入测量电流值为Im。如果系统内设计的电压互感器、电流互感器变比为1,那么还需要在系统内加入继电器电压、电流,即Um、Im。

当被保护的供电线路发生短路故障后,此时系统内的阻抗继电器测量的系统阻抗有效值为Zm:

此时系统阻抗继电器的基础工作电势为Uop:

此时系统阻抗继电器的基础整定有效阻抗值为Zset,也就是指该系统距离保护装置的安装处至本条线路末端的阻抗。

由此可见,当故障发生在保护区内时,其系统工作电势应小于0:而故障位于保护区外或属于反方向时,系统工作电势应大于0。

此时当系统处于正常运行时,对于处于保护安装处可测量到的有效阻抗值应为系统负荷的有效阻抗值Zm,即:

式中,Um为被保护线路母线的相电势:Im为被保护线路的实际输出电流:Zm为系统的测量阻抗,ZL为系统负荷有效阻抗。

当发生故障时,系统实测电压为Um=Uk,实测故障电流为Ik,此时系统短路有效阻抗值Zk:

当|Zm|>|Zset|时,即短路点处于系统距离保护的范围外,距离保护继电器不发生动作:当|Zm|<|Zset|时,即短路点位于保护范围内,距离保护继电器发生动作。

2双电源网络系统结构设计

本次设计的模型是双电源供电系统,本输电线路配备的主保护是距离保护,双侧电源均采用R二L二C中性点接地的230kV、50Hz电源,其内部电阻为9.1860,电感为138mH。线路故障用三相故障数字控制器控制,不同的数字对应不同的故障,1表示A相接地故障,2表示AB两相相间短路故障。对应的数字转换开关对应一个故障状态数字。

双侧电源网络系统如图2所示。系统左侧为线路1,装有断路器B1和电压电流互感器。系统右侧为线路2,装有断路器B2和电压电流互感器。在线路中间装有模拟发生故障装置。