【正文】 at or c urr en t is _a (pu ) Ele c t rom ag ne t ic t orq ue T e (pu ) R ot or s pe ed (w m ) St at or v olt ag e v s _q (pu ) R ot or v olt ag e Vr _q (pu ) 圖 25 發(fā)電機(jī)短路故障仿真電路 圖 26 三相電源線路短路 時(shí) 定子與轉(zhuǎn)子電流 和電壓 圖 27 正常狀態(tài)下的定子與轉(zhuǎn)子的電流和電壓 電動(dòng)機(jī)是電網(wǎng)中使用比較廣泛的設(shè)備， 當(dāng)線路出現(xiàn)低壓運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，電動(dòng)廣西大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第二章 線路保護(hù)的原理分析 10 機(jī)不能正常工作，低壓對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的影響如圖 28所示： w m * S t e p( p . u . )va b ( V )v+va b K r p m K p u 2 r a d p e r s e c K p e a k 2 r m si r , i s ( A )TmmABCa s yn ch r o n o u s m a ch i n es +V b cs +V a bs i n1 1 . 9ABCT h r e e P h a s e F a u l tABCabcT h r e e P h a s e B r e a k e rABCabcT h r e e P h a s eV I M e a s u r e m e n tR e l a yCR e l a yBR e l a yA2 3 9 . 1R M S V a b vo l t a g eN ( r p m )r e mM a t hF u n ct i o nL o o k U pT a b l es ign alm ag nit ud ean gleF o u r i e rD e m u xD e m u x1 / 1 9 8 02 * p i / 3 * [ 0 , 1 , 1 ]C l o ckA B C 1 o k W R ot or c urr en t ir_ a (A ) St at or c urr en t is _a (A ) R ot or s pe ed (w m ) 圖 28 異步電動(dòng)機(jī)短路故障仿真電路 圖 29 正常狀態(tài)的定子與轉(zhuǎn)子電流 圖 210 短路故障下的定子與轉(zhuǎn)子的電 流 圖 211 正常狀態(tài)下轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速 圖 212 接地短路故障下的定子轉(zhuǎn)速 在圖 28中，由 對(duì)比發(fā)現(xiàn)，異步電動(dòng)機(jī)在低壓狀態(tài)下，定子與轉(zhuǎn)子的電流減小，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速 明顯 降低， 此時(shí) 由異步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的 設(shè)備如 水泵等出力隨之下降 。 3)電力系統(tǒng)頻率下降使異步電動(dòng)機(jī)和變壓器的勵(lì)磁電流增加，使異步電動(dòng)機(jī)和變壓器的無(wú)功消耗增加，從而使系統(tǒng)電壓下降。 控制回路異常 一 個(gè)正常的控制回路操作部分應(yīng)包括能滿足雙重化跳閘；跳合閘命令應(yīng)保持足夠長(zhǎng)的時(shí)間；有防止多次跳躍動(dòng)作的閉鎖措施；井對(duì)跳合閘回路的完好性應(yīng)能隨時(shí)監(jiān)視；能實(shí)現(xiàn)液壓氣壓低的閉鎖。這些機(jī)械觸點(diǎn)式電磁繼電器經(jīng)檢驗(yàn)調(diào)整后幾乎不會(huì)出現(xiàn)故障，但這些電磁繼電器線圈上都并聯(lián)有消除線圈反電勢(shì)的滅磁二極管。 2)設(shè)計(jì)回路原理上不合理。 斷路器 彈簧未儲(chǔ)能 彈簧在任意伸長(zhǎng)為 x 時(shí)的彈性勢(shì)能為 ： 212PE kx? (27) 在 斷路器合閘之前，首先通過(guò)儲(chǔ)能電機(jī)將電能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，再將動(dòng)能通過(guò)壓縮彈簧的形式儲(chǔ)存在彈簧里，當(dāng)合閘命令到達(dá)時(shí)，通過(guò)一系列的機(jī)構(gòu)釋放彈簧里的能量使斷路器合閘。 TV的短路和 TA的斷線都是非常嚴(yán)重的事故，會(huì)嚴(yán)重影響電網(wǎng)的正常運(yùn)行，這種故障一般不 允許發(fā)生，也不便檢測(cè)。在主線上由于變壓器將主線分為了 A， B， C，三段。 瞬時(shí)電流速斷保護(hù)和定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)由電磁式中間繼電器 (作為出口元件 )、電磁式電流繼電器 (作為起動(dòng)元件 )、電磁式信號(hào)繼電器 (作為信號(hào)元件 )組成 。因此 ,它的保護(hù)范圍就必然會(huì)延伸到下一段線路的始端去。電流 Ⅰ 段保護(hù)時(shí)限范圍從 0s～ 100s，整定步長(zhǎng)為 。研究證明過(guò)負(fù)荷產(chǎn)生的熱量與電流的平方成正比，在這一加熱過(guò)程中溫度按指數(shù)時(shí)間常數(shù)上升。000過(guò) 負(fù) 荷 保 護(hù) 投 / 退T f h過(guò) 負(fù) 荷 告 警 信 號(hào)（ 顯 示 、 遠(yuǎn) 傳 ）保 護(hù) 告 警（ 中 央 信 號(hào) ）跳 閘過(guò) 負(fù) 荷 告 警 信 號(hào)（ 顯 示 遠(yuǎn) 傳 ）保 護(hù) 告 警（ 中 央 信 號(hào) ）過(guò) 負(fù) 荷 跳 閘 投 / 退amp。重合閘裝置在動(dòng)作后，均應(yīng)能夠自動(dòng)復(fù)歸，準(zhǔn)備好下一次再動(dòng)作，但動(dòng)作次數(shù)應(yīng)符合預(yù)先的設(shè)定。000amp。 若線路故障發(fā)生在過(guò)電流保護(hù)范圍內(nèi)，電流繼電器 3LJ、 4LJ動(dòng)作接點(diǎn)閉合，起動(dòng)時(shí)間繼電器 2SJ，經(jīng)過(guò)整定時(shí)間后 2SJ1閉合，有選擇地使斷路器跳閘切除故障。 2 后加速保護(hù)的的整定與算法邏輯分析 表 4 后加速保護(hù) 的整定 后加速保護(hù) 后加速保護(hù)壓板 投入或退出 后加速保護(hù)電流定值 ～ 20In 后加速保護(hù)時(shí)限 0s～ 3s 表 4中 后加速保護(hù) 時(shí)限 整定 范圍 0s～ 3s, 整定步長(zhǎng)為 , 后加速保護(hù)廣西大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第二章 線路保護(hù)的原理分析 17 電流整定范圍 ～ 20In, 整定 步長(zhǎng)為 。此外， 10kV線路停電后，接于其上的變壓器二次側(cè) 負(fù)荷未全部斷開，線路合閘瞬間，這部分負(fù)荷電流迭加在變壓器勵(lì)磁涌流上，也增加了重合閘后加速保護(hù)誤動(dòng)作的可能性。當(dāng)電壓低于低電壓定值時(shí)，低電壓保護(hù)裝置將啟動(dòng)保護(hù)動(dòng)作。000amp。 零序電流保護(hù)的原理與邏輯分析 1 零序電流保護(hù)的原理 當(dāng)電力系統(tǒng)出現(xiàn)不對(duì)稱運(yùn)行時(shí)，就要出現(xiàn)零序電流。 三相電源單相 短路 故障電路如圖 234所示： ABCABCX / R = 1 0ABCT h r e e P h a s e F a u l t 4ABCabcT h r e e P h a s eV I M e a s u r e m e n tA B CT h r e e P h a s eS e r i e s R L C L o a d 1S co p e 4S co p e 3S co p e 2S co p eI a b cF r o m 1V a b cF r o mNABC5 0 0 k VabcM agPh as e3 P h a s eS e q u e n ce A n a l yze r 1abcM agPh as e3 P h a s eS e q u e n ce A n a l yze r 圖 234 單相接地故障電路 故障點(diǎn)零序電流 和電壓 如圖 235所示： 廣西大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第二章 線路保護(hù)的原理分析 22 圖 235 零序電流 和電壓 波形圖 本裝置采用的是零序 過(guò) 電流保護(hù)，當(dāng) 3倍零序電流大于零序電流保護(hù)定值時(shí)， 通過(guò)算法判斷是否啟動(dòng)告警或是跳閘 。000amp。000≥ 1amp。 該保護(hù)裝置采用無(wú)零序電壓的單組 TV斷線判別方法 ， TV斷線告警 的邏輯分析框圖 如圖 239所示： amp。 廣西大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第三章 10kV 線路微機(jī)繼電保護(hù)裝置的硬件設(shè)計(jì) 25 第三章 10kV 線路 微機(jī) 繼電保護(hù)裝置的硬件設(shè)計(jì) 根據(jù)第二章所闡述的各種故障以及相應(yīng)的判據(jù)，本裝置采用高性價(jià)比的ATmaga128 作為處理器進(jìn)行開發(fā)設(shè)計(jì)。液晶顯示和按鍵電路主要用于顯示參數(shù)，菜單翻頁(yè)，整定數(shù)值等，通訊電路實(shí)現(xiàn)與微機(jī)監(jiān)控或保護(hù) 管理機(jī)通信，接口采用 RS485，總體設(shè)計(jì)如圖 31 所示： 模 擬 量 輸 入濾 波 A / D 轉(zhuǎn) 換 器 高 性 能 處 理。數(shù)據(jù)濾波采集部分將輸入的電壓電流模擬信號(hào)，經(jīng)過(guò)低通濾波和采樣保持，轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，進(jìn)行故障判斷和分析。0005 sT V 斷 線 投 退有 流 （ 0 . 3 A )U a b 1 8 vU b c 1 8 vU c a 1 8 v│ U a b U b c │ 1 8 v│ U b c U c a │ 1 8 v│ U c a U a b │ 1 8 v母 T V 線 斷 線 告 警（ 顯 示 遠(yuǎn) 傳 ）保 護(hù) 異 常（ 中 央 信 號(hào) ）≥ 1 圖 239 TV 斷線 告警保護(hù)邏輯圖 本章小結(jié) 本章首先分析了輸電線路中的常見(jiàn)故障與異常運(yùn)行狀態(tài)，并結(jié)合 Matlab simulink 對(duì)故障進(jìn)行了仿真。000圖 237低頻減載保護(hù)邏輯圖 控制回路異常告警 控制回路異常告警用于采集斷路器的跳位和合位，當(dāng)控制電源正常，斷路器位置輔助觸點(diǎn)正常時(shí)，跳位或合位這兩個(gè)開入量 中，必有且只能有一個(gè)開入，否則經(jīng) 2s 延時(shí)報(bào)控制回路異常告警信號(hào)，同時(shí)重合閘放電，但不閉鎖保護(hù)。 本保護(hù)裝置中， 當(dāng)頻率下降到設(shè)定的頻率點(diǎn)時(shí)，廣西大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第二章 線路保護(hù)的原理分析 23 測(cè)量當(dāng)前的頻率變化率，頻率 f , abU 等參數(shù)，根據(jù)這些參數(shù)決定具體切負(fù)荷量，其中低電壓閉鎖定值固定為 60V，滑差閉鎖定值固定為 5Hz/s。 2 零序電流保護(hù)的 整定與 邏輯分析 表 6 零序電流保護(hù)的整定 零序電流保護(hù) 零序電流定值 ～ 12A 零序電流時(shí)限 0s～ 100s 零序電流壓板 投入或退出 零序電流跳閘投退 投入（作用于跳閘）或退出（作用于告警） 零序電流保護(hù)的邏輯分析框圖如圖 236所示： amp。 1) 當(dāng)系統(tǒng)任一點(diǎn)單相及兩相接地短路時(shí)， 3倍零序電壓 (或電流 )的相量和，即 CBA UUUU ???03 , CBA IIII ???03 零序功率為 0 0 0S IU? 。000T d y低 電 壓 保 護(hù) 投 / 退P T 斷 線U a b 低 電 壓 定 值U b c 低 電 壓 定 值U c a 低 電 壓 定 值跳 閘低 電 壓 跳 閘 信 號(hào)（ 顯 示 遠(yuǎn) 傳 ）保 護(hù) 動(dòng) 作（ 中 央 信 號(hào) ）圖 233 低電壓保護(hù)邏輯分析圖 低電壓保護(hù)的接線反應(yīng)了對(duì)稱的電壓降低，但在電壓互感器 回路斷線時(shí)，低電壓保護(hù)不應(yīng)動(dòng)作。為了就地供應(yīng)無(wú)功損耗，可在一次及二次變電站、配電所及配電線路上，分散安裝無(wú)功補(bǔ)償裝置，為了考慮廣西大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第二章 線路保護(hù)的原理分析 18 動(dòng)態(tài)補(bǔ)償，可安裝 TSC無(wú)功補(bǔ)償裝置或 SVC裝置。 從以上分析還看到，隨著系統(tǒng)容量的增加，供電范圍的擴(kuò)大，線路上用戶變壓器的增多，電網(wǎng)參數(shù)的改變，應(yīng)當(dāng)適時(shí)調(diào)整保護(hù)定值，以避免各種線路保護(hù)可能出現(xiàn)的誤動(dòng)作。000T f h3 sH W J( 斷 路 器 跳 位 ）后 加 速 保 護(hù) 投 / 退I a 后 加 速 保 護(hù) 電 流 定 值I b 后 加 速 保 護(hù) 電 流 定 值I c 后 加 速 保 護(hù) 電 流 定 值跳 閘后 加 速 跳 閘 信 號(hào)（ 顯 示 遠(yuǎn) 傳 ）保 護(hù) 動(dòng) 作（ 中 央 信 號(hào) ） 圖 217重合閘后加速保護(hù)邏輯框圖 3 后加速保護(hù)誤動(dòng)作分析與解決方法 大多數(shù) 10kV線路上的用戶變壓器一次側(cè)，在線路停電后并沒(méi)有與線路斷開，線路合閘瞬間，這些變壓器都會(huì)出現(xiàn)很大的沖擊性勵(lì)磁涌流，數(shù)值可達(dá)額定電流的 6～ 8倍。同時(shí)， ZCH起動(dòng)加速繼電器 JSJ，其延時(shí)常開接點(diǎn) JSJ1閉合，為后加速保護(hù)的動(dòng)作 做 好準(zhǔn)備。000 圖 215 三相一次重合閘邏輯框圖 廣西大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第二章 線路保護(hù)的原理分析 16 1 后加速保護(hù)的原理 后加速 保護(hù) 當(dāng)線路發(fā)生故障后 ，后加速 保護(hù)有選擇性地動(dòng)作切除故障，重合閘進(jìn)行一次重合后回復(fù)供電。 2 三相一次重合閘的整定與算法邏輯分析 表 3 三相一次重合閘的整定 Identification of three—phase one shot recloser 三相 一次重合閘 重合閘壓板 投