[其他]能進行故障電阻補償的繼電保護裝置

無效

• 申請號: 86101390
• 申請日: 1986-03-06
• 公開（公告）號: CN86101390A
• 公開（公告）日: 1986-12-17
• 發明（設計）人: 塔里克·阿夫拉姆·尤德倫
• 申請（專利權）人: 西屋電氣公司
• 主分類號: H02H7/26
• 分類號: H02H7/26
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利代理部
• 代理人: 杜日新

本發明總的涉及繼電保護裝置，特別是涉及改進的遠程保護裝置，它能對故障電阻及供電系統工作條件的相互影響進行較正。

必須對三相交流電力傳輸線及發電設備進行保護，以防止絕緣故障及此后的短路或并聯電阻下降，它們可能使電力系統崩潰并使重大而昂貴的設備損壞。比如，傳輸線到地、或者兩個鄰近傳輸線導體間雷電感應的正弧就會造成這種故障情況。在這種故障條件下，線電流可增加到其正常值的幾倍，使發電機組的損耗也同步增長、并損害或毀壞傳輸線及所聯的設備。為防止設備損壞及整個電力系統癱瘓，必須在短時間內，比如0.1到0.5秒，把主傳輸線上的故障裝置從電力網上隔離出來。隔離時間的極限應允許能切斷高達80，000A的大電路斷路器動作，并且，若這些主保護設備失效的話，應能完成備用操作。為了有足夠的時間把線路切斷，必須在大約8到20ms內確定故障位置。連續監測電力系統的交流電壓和電流的保護繼電器的功能就是要進行線路故障定位，并使適當的線路斷路器跳閘來進行故障隔離。

遠距繼電器是一種被實用工業用來保護電力系統的保護繼電器。大體上說，遠距繼電器在傳輸線的一端測量供電系統的電壓和電流，以確定繼電器保護區以內或以外是否存在故障。遠距繼電器根據在該線路端點所測得的電壓和電流。用計算線路阻抗的方法來確定到故障的距離。對傳輸線保護段的遠端發生的故障，保護繼電器在本端或稱測量端所看的阻抗是V/I＝Z，其中，Z是線路阻抗。對于線路保護段的內部故障，V/I＜Z，對保護段外的故障，V/I＞Z。因為Z與保護繼電器到故障點之間的線路長度成正比，所以它也是故障距離的量度。計算線路阻抗，可確定到故障的距離。若故障是在保護線路段之內，保護繼電器就使適當的線路斷路器跳閘。

由于對保護繼電器處的電壓和電流有作用的各種供電系統現象的影響，阻抗計算的不精確會造成遠距保護繼電器的誤動作。比如，若故障發生在保護線路段以外，但保護繼電器的阻抗計算卻指出故障在保護線路段以內，線路斷路器跳閘了，而故障并未排除。這就是遠距保護繼電器的動作延長（overreaching）的例子。在另一些情況下，保護繼電器也可能縮短動作（underreach），即，沒有檢測出位于保護線路段以內的故障。造成延長動作或縮短動作的一個原因，是沒有考慮在故障線路中的殘余電流;另一因素是沒有考慮到并行的無故障電路中的殘余電流，它通過磁耦合到被保護電路中。為克服這些問題，保護繼電器必須補償在被保護線路中的殘余電流（殘余補償）及無故障并行線路中的殘余電流（互感補償）。

造成延長動作和縮短動作的另一原因，是故障電阻與故障發生前的負荷流有關的供電系統工作條件間的相互作用。在正常（無故障）工作條件下，遠距繼電器測量的阻抗與傳輸線的阻抗不同，因為它也測量了負載阻抗。并且這種測量也受傳輸母線遠端以外也向該負載供電的其它電力源作用的影響。若發生的是全短路故障（故障導體之間或之中是零阻抗），繼電器測得的只是從繼電器所在位置到故障點的線路阻抗。但若故障不是全短路，故障阻抗（以復相量）加到線路阻抗上。對實際故障，故障路徑本身主要是電阻性的，在故障距離測量中（它會加重線路導體的感抗），也不一定會產生嚴重的誤差。

在傳輸線的兩端都加上電源時就產生了問題，而超高壓（EHV）輸電網通常都是這種情況。若故障具有零阻抗，傳輸線兩端的電源獨立給故障點送電，從遠端饋送的故障電流，對當地遠距繼電器沒有影響。但在故障路經具有明顯阻抗的情況下，故障點就將產生與從兩個電源饋送來的總電流有關的電壓降。因而，遠端的電流饋送會改變當地繼電器所測量的阻抗。

若遠端饋送的電流與當地的電流同相，故障電阻上的電壓降要比沒有遠端電流時大。因此故障呈現給本地繼電器的電阻要比實際值大。若斷路器的跳閘主要是根據電抗，則電阻值的加大不一定會造成錯誤動作。

若在故障之前，負載在被保護的傳輸線內浮動。在兩端的電源就會有相位差，該相位差與負荷量及電源和線阻抗成比例。該相位差要維持到故障的早期階段。遠程饋送電流的相位差故障電阻上電壓降產生相位移。這使故障路徑阻抗呈現電抗分量，即使故障中實際上沒有電抗也是如此。反過來，這個電抗造成當地繼電器故障定位的嚴重誤差。繼電器根據當地電源電流是超前還是滯后于遠端饋送電流而產生延長動作或縮短動作。定位誤差直接隨相位差及故障路徑的實際電阻成正比增加。