文档介绍：中北大学 2013 届毕业设计说明书 1引言电力系统是电能产生、变换、输送、分配和使用的各种电气设备按照一定的技术与经济要求有机组成的一个联合系统。电力系统的运行状态是指电力系统在不同运行条件下的系统与设备的工作状况,分为正常工作状态、不正常工作状态和故障状态。而电力系统继电保护则是保障电力系统正常运行的关键,通过继电保护装置可以自动、迅速、有选择性地将故障元件切除,保证电力系统的安全经济运行,防止事故发生和扩大[1]。 课题研究的意义和目的电力系统中的发电机、变压器、输电线路、母线以及用电设备,一旦发生故障, 迅速而有选择性地切除故障设备,既能保护电气设备免遭损坏,又能提高电力系统运行的稳定性,是保证电力系统及其设备安全运行最有效的方法之一。切除故障的时间通常要求小到几十毫秒到几百毫秒,实践证明,只有装设在每个电力元件上的继电保护装置,才可能完成这个任务[2]。阻抗继电器是距离保护中不可缺少的元件, 它是低动作量的继电器,有多种特性,其中 LZ-21 型方向阻抗继电器在电力系统中的应用相当广范[3]。因此,掌握方向阻抗继电器的工作特性,对于我们了解继电器及距离保护具有十分重大的意义。 国内外研究概况国内外科研人员已对阻抗继电器进行了大量的研究,现简要列举以下几个方面进行论述: 特高压交流输电线路接地阻抗继电器动作特性分析特高压交流输电线路电压等级高、线路长、分布电容大、波阻抗小、故障后渡过程明显。虽然特高压线路普遍安装并联电抗器(以下简称并抗)补偿线路的充电电流、抑制过电压的发生,但是同时也将降低线路的传输容量,这与使用特高压输电的根本宗旨相背离。因此。在大容量、长距离的关键线路上,正常运行时往往退出并抗;当故障发生后,由继电保护控制并抗瞬时投入口。对于继电保护而言,故障发生时刻线路上并没有并抗补偿,分布电容的影响必须考虑。故障分析与保护算法设计必须基于分布参数线路模型进行,传统的基于集中参数模型的距离保护算法不再适用。中北大学 2013 届毕业设计说明书特高压交流输电线路的接地阻抗继电器应采用(I Φ+PI O) 的电流接线方式, ,姆欧和方向四边形等具有方向性的接地阻抗继电器只要基于分布参数线路模型整定,将具有正确判别故障发生、检测故障位置的能力。当输电线路长度较短,低于 400 km ,对于单相接地故障,姆欧继电器拒动率低于 2%。因此,对特高压短线路的接地阻抗继电器,仍可以采用传统整定方法整定。当输电线路长度增加时,传统鲥欧继电器的拒动率基本随线路长度呈正比例递增。当线路长度较长,达到 800 km时,传统姆欧继电器的拒动率均超过 10%。因此特高压交流输电长线路方向性接地阻抗继电器的整定必须基于分布参数模型进行[4]。 基于负序电压极化的自适应阻抗继电器研究高压输电线路中最常见的故障是单相接地, 常规的圆特性接地阻抗继电器灵敏度受接地过渡电阻的影响, 且反方向出口单相接地时容易失去方向性。此外,为了消除在出口发生纯金属性接地短路时的电压“死区”。接地阻抗继电器广泛采用记忆电压和故障后的正序电压为极化电压。记忆电压极化的接地阻抗继电器由于动作边界是固定的,因此适应过渡电阻能力差;正序电压极化的接地阻抗继电器虽然动作有明确的方向性,且区内单相接地时允许的过渡电阻增大了,但很有限。负序电压极化的自适应接地阻抗继电器不但对保护区内过渡电阻有很强的自适应性,而且在保护出口故障时具有动作的高灵敏性和明确的方向性,因此是综合性能非常优良的自适应接地距离继电器。若将极化电压适当移相,可更加完善继电器的综合性能[5]。 不受衰减直流分量影响的阻抗继电器新算法距离保护算法分为两大类型,解微分方程算法和傅里叶算法。解微分方程算法的优点是可以消除衰减直流分量的影响,然而受高次谐波的影响很大。同时,在求解故障距离过程中,算法的稳定性不够理想。傅里叶算法利用比较操作电压和极化电压的相位或幅值,有较好的稳定性,且对谐波具有天然的抑制力,因此距离保护大多采用傅里叶算法。然而制约傅里叶算法的最大问题就是衰减的直流分量的影响,通常采用差分滤波的方法减小衰减直流分量对算法的影响旧。现提出了一种能够消除衰减直流分量的阻抗继电器的改进傅里叶算法,具体办中北大学 2013 届毕业设计说明书法是在对故障后的时域方程进行傅里叶积分以前,先在一个时问段内进行积分,然后按照傅里叶积分后得到的方程,重新定义一个整定点的补偿电压,然后利用电压和补偿电压的相位差进行区内外故障判别。理论分析表明对于工频电气量,改进的