專(zhuān)利名稱(chēng):工頻變化量距離繼電器的制作方法
本發(fā)明屬電力系統(tǒng)繼電保護(hù)領(lǐng)域，是一種保護(hù)超高壓輸電線路的反應(yīng)工頻變化分量的快速距離繼電器。
現(xiàn)有的距離繼電器是反應(yīng)電流、電壓的全部工頻分量的，這類(lèi)繼電器易受負(fù)荷電流及系統(tǒng)振蕩的影響;動(dòng)作速度不易提高;單側(cè)電源負(fù)荷側(cè)的繼電器不能動(dòng)作。另外，現(xiàn)有的反應(yīng)故障變化分量地繼電器是利用通道控制線路二側(cè)動(dòng)作信號(hào)的保護(hù)，如快速方向保護(hù)，不能作為獨(dú)立跳閘的距離保護(hù)。
對(duì)比文件a、專(zhuān)利 US4212046
b、專(zhuān)利 US4438475
本發(fā)明的目的是要完成一種能夠克服前述缺陷的，反映工頻變化分量的快速距離繼電器。
本發(fā)明的要點(diǎn)是測(cè)量故障過(guò)程中距離繼電器工作電壓的工頻變化量的幅值，當(dāng)其幅值大于給定門(mén)坎電壓時(shí)，即表明故障在繼電器測(cè)量范圍內(nèi)，繼電器動(dòng)作切除故障，當(dāng)幅值小于門(mén)坎電壓時(shí)不動(dòng)作。
以下結(jié)合附圖對(duì)發(fā)明作詳細(xì)描述。
圖1是各種金屬性故障下，系統(tǒng)各點(diǎn)電壓變化量的分布圖。
圖2是正方向故障時(shí)的計(jì)算用圖。
圖3是正方向故障時(shí)繼電器在阻抗復(fù)平面上的動(dòng)作特性。
圖4是反方向故障時(shí)的計(jì)算用圖。
圖5是反方向故障時(shí)繼電器在復(fù)平面上的動(dòng)作特性。
圖6是繼電器的示意方框圖。
系統(tǒng)發(fā)生金屬性故障時(shí)，
根據(jù)圖1，由于本繼電器反應(yīng)故障變化分量，因而對(duì)繼電器而言，僅有故障點(diǎn)電勢(shì)▲EF起作用，系統(tǒng)二側(cè)電勢(shì)EM，EN短接。
區(qū)內(nèi)故障時(shí)，由圖1(b)，
d點(diǎn)電壓即工作電壓▲Uop大于▲EF1;反方向故障時(shí)，根據(jù)圖1(c)，▲Uop小于▲EF2;區(qū)外故障時(shí)，根據(jù)圖1(d)，▲Uop小于▲EF3。
因此，假設(shè)▲EF1＝▲EF2＝▲EF3＝EF，而且，如所周知，▲EF的幅值即為該點(diǎn)故障前的電壓，可見(jiàn)，若取故障前電壓幅值作為門(mén)坎，▲Uop大于門(mén)坎電壓時(shí)動(dòng)作，則繼電器有明確的測(cè)量距離性能。
以下詳細(xì)分析繼電器的動(dòng)作性能，繼電器的動(dòng)作判據(jù)為
｜▲Uop｜≥UZ(1)
這里Uop為相應(yīng)相(或相間)的工作電壓U-IZ
d。
UZ為門(mén)坎電壓，通常取UZ＝｜Uop｜M，為故障前工作電壓絕對(duì)值的記憶量。
根據(jù)圖2，設(shè)故障前故障點(diǎn)電壓與整定點(diǎn)電壓一致，即
｜▲EF｜＝UZ(2)
則母線處電壓▲U＝-▲IZS
由式(1)▲Uop＝▲U-▲IZ
d
＝-▲I(ZS+Z
d) (3)
▲EF＝-〔▲I(ZS+ZF)+▲I·CRg〕
＝-▲I(ZS+ZK) (4)
其中ZK＝ZF+CRg
C＝(▲I+▲I′)/▲I (5)
將式(2)，(3)，(4)的關(guān)系式代入式(1)，
｜▲I(ZS+Z
d)｜≥｜▲I(ZS+ZK)｜ (6)
｜ZS+Z
d｜≥｜ZS+ZK｜ (7)
上式在阻抗復(fù)平面上表現(xiàn)為以-ZS為圓心，以ZS+Z
d為半徑的圓，如圖3?？梢?jiàn)，本繼電器有較大的允許過(guò)渡電阻能力。
另外，由于一般二側(cè)系統(tǒng)阻抗角接近，▲I與▲I′同相位，C為實(shí)數(shù)，CRg與R軸平行，因而這種繼電器不存在受過(guò)渡電阻影響而超越的問(wèn)題。
圖3的特性是按｜△EF｜＝UZ＝｜Uop｜M的條件導(dǎo)出的。實(shí)際情況下若故障點(diǎn)故障前的電壓的幅值小于｜Uop｜M時(shí)則特性圓半徑減小，對(duì)過(guò)渡電阻的反應(yīng)能力將減小。反之，若｜△EF｜＞｜Uop｜M則特性圓的半徑增大，過(guò)渡電阻的反應(yīng)能力增大。但是，考慮到保護(hù)范圍末端故障時(shí)，｜△EF｜＝｜Uop｜M，繼電器的保護(hù)范圍不變，因此，故障點(diǎn)故障前電壓幅值與｜Uop｜M不相等的情況僅影響繼電器測(cè)量過(guò)渡電阻的能力;又考慮到故障前沿線路各點(diǎn)電壓相差不可能很大，因此不可能對(duì)繼電器的特性產(chǎn)生本質(zhì)的影響。
反方向故障時(shí)，根據(jù)圖4。
仍假設(shè)故障前故障點(diǎn)電壓與
d點(diǎn)電壓一致，即
｜ΔEF｜＝UZ(8)
則△U＝△I、ZS′
△Uop＝△IZS′-△IZ
d(9)
▲EF＝△IZS′+△IZk(10)
將式(8)，(9)和(10)代入式(1)
｜△I(ZS′-Z
d)｜≥｜△I(ZS′+ZK)｜
上式在復(fù)平面上表現(xiàn)為以-ZS′為圓心，｜ZS′-Z
d｜為半徑的圓，如圖5。可見(jiàn)該繼電器有明確的方向性，反方向故障時(shí)不會(huì)誤動(dòng)。
從以上分析可見(jiàn)，本繼電器有較好的測(cè)量距離和方向的性能，由于本繼電器的動(dòng)作與系統(tǒng)電源無(wú)關(guān)，因此，與現(xiàn)有技術(shù)相比，有不受電力系統(tǒng)運(yùn)行方式和系統(tǒng)振蕩影響的長(zhǎng)處，動(dòng)作速度快，而且構(gòu)成方式也比較簡(jiǎn)單。
本繼電器的實(shí)施方法依據(jù)圖6的示意框圖。進(jìn)入繼電器端子的電流、電壓形成工作電壓Uop，經(jīng)濾波器濾除諧波分量，記憶回路記憶故障前電壓，與當(dāng)前電壓相減后得到工頻變化量△Uop，然后與整定門(mén)坎比較，當(dāng)｜△Uop｜＞UZ時(shí)距離繼電器動(dòng)作。
本繼電器可以做成靜止型或數(shù)字型，靜止型由運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)，△Uop經(jīng)全波整流后與整定門(mén)坎比較幅值。當(dāng)采用數(shù)字型如用微處理機(jī)實(shí)現(xiàn)時(shí)，△Uop形成后，可以取一周或半周內(nèi)幅值絕對(duì)值的平均值與門(mén)坎電壓比較幅值，采用這種方式可將框圖中濾波回路簡(jiǎn)化。
圖6中門(mén)坎電壓可以是｜Uop｜M，有時(shí)為了簡(jiǎn)化，也可以是與額定線路電壓相應(yīng)的幅值，如0.9至1.2倍額定運(yùn)行電壓。
本繼電器的工作電壓可以是相間或接地距離繼電器的接入工作電壓。另外，當(dāng)接地距離繼電器工作電壓中不引入零序補(bǔ)償分量時(shí)，即Uop＝Uφ-IφZ(yǔ)
d時(shí)(φ＝A，B，C)，繼電器有明確的方向性，并且有非常好的選相性能，因而可以作為方向比較保護(hù)的方向判別和選相元件。
權(quán)利要求
1、一種保護(hù)超高壓輸電線路的保護(hù)繼電器，其特征是測(cè)量工作電壓的工頻變化量的幅值以實(shí)現(xiàn)距離繼電器的測(cè)量功能，當(dāng)該幅值大于適當(dāng)?shù)拈T(mén)坎電壓時(shí)繼電器動(dòng)作。
2、根據(jù)權(quán)利要求
1，其特征是其實(shí)現(xiàn)的方法可以是靜止型的、也可以是數(shù)字型的繼電器。
3、根據(jù)權(quán)利要求
1，其特征是其工作電壓可以是相間或接地距離繼電器的接入工作電壓，也可以是接地距離繼電器中不引入零序補(bǔ)償分量或?qū)α阈蜓a(bǔ)償分量限幅后的工作電壓。
4、根據(jù)權(quán)利要求
1，其特征是其門(mén)坎電壓可以是記憶故障前系統(tǒng)電壓的幅值，也可以是與額定線路運(yùn)行電壓相近的固定值。
專(zhuān)利摘要
本發(fā)明提供了一種實(shí)現(xiàn)超高壓輸電線路距離保護(hù)的新方法，由測(cè)量工作電壓工頻變化量的幅值得到距離繼電器特性，其判別式為|△uop|＞Uz，△表示工頻變化量，uop＝u-IZzd為相應(yīng)的工作電壓，Uz為門(mén)坎電壓。實(shí)現(xiàn)的繼電器不受電力系統(tǒng)運(yùn)行方式和系統(tǒng)振蕩的影響，動(dòng)作速度快，可適應(yīng)于單側(cè)電源系統(tǒng)，而且構(gòu)成方法也相對(duì)比較簡(jiǎn)單。
文檔編號(hào)H02H7/26GK86107283SQ86107283
公開(kāi)日1988年5月4日 申請(qǐng)日期1986年10月23日
發(fā)明者沈國(guó)榮, 李抗, 朱聲石 申請(qǐng)人:水利電力部南京自動(dòng)化研究所導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan