【正文】 際測到，但︱Uz︱—︱Uop︱=︱（ZZd+ZK）*△I︱=︱ZZd*△I︱+△U M，公式右邊的數(shù)值也是可以測得的，︱Uz︱—︱Uop︱0。UUzUopUMXZKZZdZS可知，在反方向故障時︱Uz︱︱Uop︱ ()、就得到工頻變化量距離繼電器動作方程︱Uz︱︱Uop︱，同時也證明Uop作為工作電壓選擇的正確性。以上是以M側(cè)繼電器為分析對象，同理也可以分析出N側(cè)繼電器動作方程。三、工頻變化量距離繼電器的動作特征正方向區(qū)內(nèi)故障，得到公式︱Uz︱︱Uop︱，即︱ZM+ZK︱︱ZM+ Zzd︱，也就是︱ZK－（－ ZM）︱︱Zzd －（－ZM）︱動作區(qū)間是圓點(diǎn)在－ZM，半徑為︱ZM+ Zzd︱的圓內(nèi)。該動作區(qū)間包含了坐標(biāo)原點(diǎn)，因此能很好的切除出口短路故障。用電氣變化量作為分析對象比普通阻抗繼電器更加靈敏，有關(guān)工頻變化量構(gòu)成的保護(hù)可以閱讀本章第四節(jié)《復(fù)合距離繼電器》。ZS’ZZdZZdZSZk正方向區(qū)外或者反方向故障時，令ZZd +Zs= Zs’，注意到ZK是M側(cè)的反方向，有︱ZS’－ Zzd︱︱ZS’ －Zk︱,動作區(qū)間是以Zs’為圓心，︱ZS’－ Zzd︱?yàn)榘霃降纳蠏亪A，這個圓在整定值Zzd之外，所以不會誤動做。第二節(jié) 普通距離繼電器在南瑞系列保護(hù)中，作為后備保護(hù)的普通距離繼電器通常也是比較工作電壓與極化電壓來判定保護(hù)是否應(yīng)該動作。極化量Up一般選擇用故障時候的正序電壓U1，因?yàn)樵诒认嗍嚼^電器中，極化量是作為基準(zhǔn)量與Uop比相，通常要求Up能保持故障前電壓的相位不變，幅值不能太小，比較容易取得的電氣量。正序電壓U1能夠很好的滿足要求。以A相故障分析23⑴ 單相故障U1a = Ua 12⑵ A、B兩相故障U1a= Ua 13⑶ A、B兩相接地故障U1a= Ua ⑷ 三相對稱故障U1a≈0（注：以上公式推導(dǎo)過程可參閱《技術(shù)問答》第2版第23頁）UopUp因此采用正序電壓為極化量能很好的保持故障前正常電壓的特征。當(dāng)三相短路時，保護(hù)的正序電壓低于10%正常電壓，這時保護(hù)進(jìn)入低壓測量程序，一般就采用記憶回路記住正常時的工作電壓。繼電器的比相方程 －90176。＜arg ＜ 90176。 () 工作電壓：Uop=U－I*Zzd極化電壓：Up=－U1mUp=－(ZK+Zs) *I*ejδ，線路K點(diǎn)發(fā)生故障時, U1m=E m*e , EM= (ZK+Zs)*I , Uop=(ZK－Zs)*I,jδMNKEN=EEM=E~~UsUkδENEMNM這里需要解釋δ角的存在，如果考慮正常運(yùn)行情況下負(fù)荷的潮流情況，上面分析的是電流從M側(cè)流向N側(cè)，必須要有電勢角（也就是兩邊要有電位差）。，系統(tǒng)電勢EM超前M點(diǎn)電壓δ角，即公式中的δ＜0。如果電流是從EN流向EM，則EM落后M點(diǎn)電壓δ角，即公式中的＞0。，最后得到j(luò)δ－90176。＜arg 〔(Zk－Zzd)/(Zs+Zk) *e 〕＜ 90176。作出上式的動作特征區(qū)間。δ=0δ=30176。－ZsZzd③0②－Zs’－Zsδ=－30176。①=0、δ=－30176。和δ=30176。的三種動作區(qū)間，結(jié)合上面的公式分析，在送電側(cè)δ＜0，動作區(qū)間偏向第一象限，克服過渡電阻的能力強(qiáng)，在受電側(cè)，動作區(qū)間偏向第二象限，能較好的躲避負(fù)荷阻抗。這里要注意兩點(diǎn)：記憶回路提供的極化量并不是一直不變的，它只在故障瞬間保持故障前的狀態(tài)，只有它幅值逐漸衰減，但在衰減的過程中保持相位不變。，①是故障瞬間的暫態(tài)圓，②是故障過程中極化量衰減時的過渡圓，③是最終的穩(wěn)態(tài)圓。取用極化量是－U1m，而不是U1m，如果采用U1m，就得不到該動作區(qū)間。以上主要解釋了在三相短路時候的動作方程及特征區(qū)間，反應(yīng)接地故障的接地距離繼電器和反應(yīng)相間故障的相間距離繼電器與其原理基本一致，不同的地方有兩點(diǎn)：極化量的選取，三相故障時選用記憶量，其他距離繼電器選用故障的正序分量，前面已經(jīng)很詳細(xì)的說明了。接地距離繼電器由于零序電流的存在引入了零序補(bǔ)償系數(shù)K，所以它的工作為Uop=U－（I+3K*I0）Zzd , 下面以A相故障為例，推導(dǎo)零序補(bǔ)償系數(shù)K的公式。 UA=U1+U2+U0= Z1*I1+Z2*I2+Z0*I0= Z1*I1+ Z1* I2+ Z1* I0+ Z0*I0－Z1* I0 （一般的Z1 =Z2）Z0 －Z13 Z1= Z1（I1+ I2+ I0）+ （Z0 －Z1）* I0Z0 －Z13 Z1= Z1*IA+3 Z1*（ ）* I0= Z1*IA+3K* I0 Z1 （令K= ）=（IA+3K* I0）*Z1Uφ Iφ+3K* I0UAIA+3K* I0一般情況下，可一取K=。同時，變換公式得到Z1= ，得到單相繼電器的接線方式為 。 南瑞系列保護(hù)接地距離I、II段還提供了可以整定的穩(wěn)態(tài)角θ ，θ 可以取0176。，15176。和30176。動作區(qū)間向第一象限偏移θ 角，提高抗過渡電阻的能力。Zzd12176。θ=0 Zzd－Zs－Zsθ=30176。θ=15176。為了防止對側(cè)助增電流引起的超越，在I、II段中還提供了電抗繼電器，該繼電器大約向下傾斜12176。作為遠(yuǎn)后備保護(hù)的III段距離繼電器不設(shè)電抗繼電器，因?yàn)榧词故窍乱欢喂收铣竭M(jìn)本段的距離III段范圍內(nèi)，下一段的距離I、II、III段動作時間也比本段的距離III段動作時間快，因此不需要。第三節(jié) 距離繼電器的超越在上一節(jié)中提到加入電抗繼電器是為了防止超越，這一節(jié)就分析為什么會出現(xiàn)超越。在系統(tǒng)中，線路通過過渡電阻R接地，UmI1EM=EEN=EMN~~KZkZsRI1I2M側(cè)的距離繼電器測量阻抗ZJ =因?yàn)閁m = Zk*I1+(I1+I2)*R I2I1（兩邊同時除以I1）I1+I2所以ZJ = Zk+ R+ *RI2I1jθI2I1 =K*e k=︱ ︱ θ為I1和I2的夾角。jθ最后得到公式ZJ = Zk+ R+ K* R* e 因此，當(dāng)I1超前I2，θ＜0，I1落后I2，θ＞0，由于對側(cè)助增電流的角度的不確定性，在θ＜0時，測量阻抗ZJ小于實(shí)際的阻抗（Zk+R），在II段的故障就有可能落在I段動作。所以，我們設(shè)計了電抗繼電器來躲避這種情況。－ZsZkRθ=0θ＞0θ＜0距離II段距離I段K第四節(jié) 復(fù)合距離繼電器在高頻保護(hù)中，南瑞公司902系列保護(hù)采用復(fù)合距離繼電器作為高頻方向元件。復(fù)合距離繼電器由兩部分組成，一部分是第一節(jié)講述的工頻變化量距離繼電器，另一部分是四邊形距離繼電器。因此稱作復(fù)合距離繼電器。，Zzd=, Zx=, Zzd阻抗角78176。，Φ1=Φ2=30176。，Rzd⊥Zzd。只需要整定Rzd和Zzd，四邊形的區(qū)間大小就可以確定下來了。ZzdZzdRzdΦ1Φ2RZABCD 為了防止在雙電源下線路故障出現(xiàn)距離保護(hù)超越現(xiàn)象，AB邊不與R軸平行，而是向下傾斜10176。~15176。，為了防止出口經(jīng)過渡電阻接地也能可靠動作，CD邊也要向下傾斜，Rzd由過渡電阻有可能的最大值決定，為了保證經(jīng)過渡電抗接地也能可靠動作，取Φ1=Φ2=30176。得到A、B兩點(diǎn)。工頻變化量的整定值分兩個，一個是在后備保護(hù)中的距離I段Zzd1，它與四邊形距離繼電器共同構(gòu)成快速獨(dú)立跳閘元件，即△Z，動作時間小于10 ms。必須注意理解的是△Z也是復(fù)合距離繼電器，而不僅僅是工頻變化量距離繼電器?！?。第二個是以超范圍整定到對端電源的工頻變化量阻抗保護(hù)DzzdF，它與四邊形距離繼電器構(gòu)成高頻距離保護(hù)Z++的方向元件。這里看到Z++的動作區(qū)間就是四邊形距離繼電器，似乎工頻變化量距離沒有用處，其實(shí)由于四邊形是固定的，在反方向和區(qū)外故障時候工頻變化量是一個遠(yuǎn)離四邊形的上拋圓，與四邊形無交集，也就沒有動作區(qū)，所以能很好的防止非故障區(qū)故障時候高頻正方向元件的誤動。Zzd1ZzdDzzdFZzd 第五節(jié) 保護(hù)閉鎖系統(tǒng)振蕩的原理有關(guān)什么是系統(tǒng)振蕩，和發(fā)生振蕩時，系統(tǒng)中各點(diǎn)的電壓，電流，相角變化規(guī)律以及振蕩對不同地點(diǎn)距離保護(hù)的影響的問題在《技術(shù)問答》上有詳細(xì)的講解，這里只對南瑞公司保護(hù)的開放閉鎖元件的四個判據(jù)作詳細(xì)的分析。在系統(tǒng)發(fā)生振蕩時，應(yīng)該由手動或自動減少發(fā)電機(jī)機(jī)端出力和有選擇性的切除負(fù)荷，不應(yīng)由保護(hù)無選擇的任意解列系統(tǒng)。因此，對有可能出現(xiàn)電網(wǎng)振蕩的保護(hù)必須加裝振蕩閉鎖元件。 正常運(yùn)行時，振蕩閉鎖元件一直是投入的，它閉鎖了距離保護(hù)等的動作，在網(wǎng)絡(luò)異常時，保護(hù)會啟動，該元件必須立刻判斷出異常是什么原因造成的。如果是系統(tǒng)振蕩，則該元件繼續(xù)投入，如果是故障，該閉鎖元件應(yīng)立刻開放。下面就講南瑞保護(hù)區(qū)別振蕩和故障用的四個判據(jù)。一、保護(hù)啟動瞬間開放160ms.即使是保護(hù)由于系統(tǒng)振蕩的原因而啟動，系統(tǒng)兩側(cè)電勢由正常功角θ擺至振蕩中心角180176。的時間也遠(yuǎn)大于200ms。這樣振蕩的軌跡還沒有進(jìn)入動作區(qū)間閉鎖元件就已經(jīng)復(fù)歸。θ2Bθ1ANMEN=0~~EM=0，正常運(yùn)行在Ａ點(diǎn)，振蕩時振蕩軌跡是從Ａ點(diǎn)到Ｂ點(diǎn)（θ由θ1到θ2）的時間遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過160ms。軌跡在這個時間內(nèi)不能進(jìn)入保護(hù)動作區(qū)。此時若是故障引起的保護(hù)啟動，閉鎖元件已經(jīng)開放，保護(hù)可以動作。所以這個判據(jù)在系統(tǒng)振蕩時候不會誤動，在故障時候不會拒動。該判據(jù)只在啟動瞬間開放160ms，之后就永久閉鎖（保護(hù)整組復(fù)歸時才復(fù)歸），即使是在系統(tǒng)振蕩時候再有故障也不開放，這就需要其他判據(jù)。二、不對稱故障開放元件不對稱故障時的開放判據(jù)：∣I0∣+∣I2∣＞m∣I1∣ （） 系統(tǒng)振蕩時，I0、I2接近于零，該判據(jù)不滿足。不對稱故障時，根據(jù)對稱分量法作出復(fù)合序網(wǎng)圖，可以得到短路點(diǎn)各序電流的關(guān)系：單相接地短路：∣I0∣+∣I2∣=2∣I1∣兩相短路∣I2∣=∣I1∣ （）兩相接地短路∣I0∣+∣I2∣=∣I1∣ 考慮到兩端電網(wǎng)分支系數(shù)的影響。 三、對稱故障開放判據(jù) Uos=Ucosφ在保護(hù)啟動160ms后再發(fā)生三相對稱短路，以上的判據(jù)都不能滿足，所以需要新的判據(jù)，即采用振蕩中心的電壓Uos（）的大小作為判據(jù)。φSONMENEM無論系統(tǒng)是正常運(yùn)行還是振蕩，∣OM∣都是M點(diǎn)母線電壓U，Ucosφ都反應(yīng)了振蕩中心點(diǎn)S的正序電壓∣OS∣。三相短路一般都是弧光短路。此時分析振蕩中心在最不利的情況下，如何用延時來躲過振蕩軌跡處于區(qū)內(nèi)的問題。該判據(jù)又分兩部分：（1）－＜Uos＜，延時150ms開放。cosφ1= , φ1=176。系統(tǒng)角171176。 cosφ2=－ , φ2=176。176。176。，整個振蕩周期φ變化是180176。以最大振蕩周期3〞計算，振蕩周期在這個區(qū)間內(nèi)停留的時間是104ms，取延時150ms閉鎖開放，即使該區(qū)域是保護(hù)動作區(qū)保護(hù)也能躲過振蕩軌跡。Φ2DCBA－－判據(jù)（2）判據(jù)（1）MSNφ1（2）－＜Uos＜，延時500ms開放該判據(jù)作為（1）判據(jù)的后備分析的道理和（1）完全一致。以上的判據(jù)在Uos很小時候，就能很好的用延時來躲避可能是振蕩原因引起的低壓。從而保證保護(hù)不會誤動。如何更好的理解（1）、（2）兩個判據(jù)的關(guān)系，進(jìn)入A點(diǎn)即（2）判據(jù)開始工作，接著進(jìn)入B點(diǎn)，（1）判據(jù)也開始 ，如果是故障進(jìn)入B點(diǎn)后150ms后（1）判據(jù)動作，如果是振蕩或者故障條件不滿足（1）的判據(jù)，軌跡繼續(xù)進(jìn)入C點(diǎn)，如果是故障，在進(jìn)入A點(diǎn)開始后的500ms時（2）判據(jù)動作。如果是振蕩，則進(jìn)入D點(diǎn)繼續(xù)運(yùn)行。 以上的分析都是基于線路阻抗角為90176。狀態(tài)下。在南瑞技術(shù)書上提到如果線路阻抗角不為90176。時，φ角需要補(bǔ)償，這里解釋一下補(bǔ)償?shù)脑颉? 三相短路時，M點(diǎn)測得的電壓實(shí)際上是一個呈感抗性質(zhì)的線路壓降與一個純電阻性質(zhì)的弧光電阻壓降，MURRgU2U2U3OU1U2UBACθδθφ －可見，U1與U2相加就是母線電壓U，如果R不是純電感性質(zhì)，則U1與U2之間的角度不再是90176。而是線路的阻抗角δ，因此Ucosφ也不再是弧光電阻U2，作一個矢量U3，讓U3⊥U2，則θ =90176。 δ ，Ucos(φ+θ)=U3 , U3﹤U2，U3是振蕩中心的電壓，U2是弧光電壓，當(dāng)然用U3來代替U2把Ucosφ的范圍縮小了，判據(jù)仍然有效，不會造成振蕩時保護(hù)誤動。θ就是補(bǔ)償角。在運(yùn)行中，U和φ是保護(hù)采集量，δ是整定值，