【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)間是圓點在－ZM，半徑為︱ZM+ Zzd︱的圓內(nèi)。該動作區(qū)間包含了坐標原點，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)成的保護可以閱讀本章第四節(jié)《復合距離繼電器》。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︱為半徑的上拋圓，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中，作為后備保護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是否應該動作。極化量Up一般選擇用故障時候的正序電壓U1，因為在比相式繼電器中，極化量是作為基準量與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。當三相短路時，保護的正序電壓低于10%正常電壓，這時保護進入低壓測量程序，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，如果考慮正常運行情況下負荷的潮流情況，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點電壓δ角，即公式中的＞0。，最后得到jδ－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，在受電側(cè)，動作區(qū)間偏向第二象限，能較好的躲避負荷阻抗。這里要注意兩點：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，反應接地故障的接地距離繼電器和反應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：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，推導零序補償系數(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。作為遠后備保護的III段距離繼電器不設電抗繼電器，因為即使是下一段故障超越進本段的距離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 =因為Um = 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) 復合距離繼電器在高頻保護中，南瑞公司902系列保護采用復合距離繼電器作為高頻方向元件。復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。工頻變化量的整定值分兩個，一個是在后備保護中的距離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DzzdF，它與四邊形距離繼電器構(gòu)成高頻距離保護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)中各點的電壓，電流，相角變化規(guī)律以及振蕩對不同地點距離保護的影響的問題在《技術(shù)問答》上有詳細的講解，這里只對南瑞公司保護的開放閉鎖元件的四個判據(jù)作詳細的分析。在系統(tǒng)發(fā)生振蕩時，應該由手動或自動減少發(fā)電機機端出力和有選擇性的切除負荷，不應由保護無選擇的任意解列系統(tǒng)。因此，對有可能出現(xiàn)電網(wǎng)振蕩的保護必須加裝振蕩閉鎖元件。 正常運行時，振蕩閉鎖元件一直是投入的，它閉鎖了距離保護等的動作，在網(wǎng)絡異常時，保護會啟動，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，該閉鎖元件應立刻開放。下面就講南瑞保護區(qū)別振蕩和故障用的四個判據(jù)。一、保護啟動瞬間開放160ms.即使是保護由于系統(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。的時間也遠大于200ms。這樣振蕩的軌跡還沒有進入動作區(qū)間閉鎖元件就已經(jīng)復歸。θ2Bθ1ANMEN=0~~EM=0，正常運行在Ａ點，振蕩時振蕩軌跡是從Ａ點到Ｂ點（θ由θ1到θ2）的時間遠遠超過160ms。軌跡在這個時間內(nèi)不能進入保護動作區(qū)。此時若是故障引起的保護啟動，閉鎖元件已經(jīng)開放，保護可以動作。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（保護整組復歸時才復歸），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)對稱分量法作出復合序網(wǎng)圖，可以得到短路點各序電流的關(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)是正常運行還是振蕩，∣OM∣都是M點母線電壓U，Ucosφ都反應了振蕩中心點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)域是保護動作區(qū)保護也能躲過振蕩軌跡。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。從而保證保護不會誤動。如何更好的理解（1）、（2）兩個判據(jù)的關(guān)系，進入A點即（2）判據(jù)開始工作，接著進入B點，（1）判據(jù)也開始 ，如果是故障進入B點后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)進入C點，如果是故障，在進入A點開始后的500ms時（2）判據(jù)動作。如果是振蕩，則進入D點繼續(xù)運行。 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角需要補償，這里解釋一下補償?shù)脑颉? 三相短路時，M點測得的電壓實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誤動。θ就是補償角。在運行中，U和φ是保護采集量，δ是整定值，