振荡闭锁方法汇总及分析

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振荡闭锁概念

振荡,顾名思义指当并联运行着的发电机组或者供配电系统,因遭受短路事故,或者受到大系统较大程度得冲击时(发电机跳闸),又或者没有及时消除相关故障与误操作时,电力系统出现的电势夹角有规律地,忽大忽小,来回变化的现象,这种现象称之为电力系统振荡。电力系统振荡时,系统两侧等效电动势间的夹角δ可能在0到360°范围内作周期性变化,从而使系统中各点的电压、线路电流、功率大小和方向以及距离保护的测量阻抗也都呈周期性变化。这样,在电力系统出现严重的失步振荡时,装设在电力系统中的电流、电压、阻抗,或其他相关保护继电器等元件会大概率出现错误保护动作。

因此当电力系统发生不是故障原因引起的振荡时,为了预防保护装置出现错误保护指令动作,这种预防措施就叫振荡闭锁。但在保护系统范围内发生短路等重大事故时,不管电力系统是否发生真正的振荡,保护装置都能正确执行保护动作,并切除事故。

振荡时电气量变化的特点

(1)电流作大幅度变化:

若EM=EN=E,正常运行时夹角为δ,负荷电流为:

系统振荡时,设EM超前EN的相位为δ,两边电势相等,元件阻抗角相等,振荡电流为:

特点:正常运行时负荷电流幅值保持不变,振荡电流幅值作周期变化。

k>0.5,短路电流的幅值小于振荡电流幅值;

(2)全相振荡时,系统保持对称性,系统中不含负序、零序分量,只有正序分量。短路时,一般将出现负序分量或零序分量。

(3)当系统的电压突变较大时:

δ=00,M母线电压最高;

δ=1800时,有UM=(2m-1)E;

当m=0.5时,M母线电压为零。M越趋近0.5,变化幅度越大。

若认为系统总阻抗角等于被保护线路阻抗角,在保护装设的地方可以测量到振荡中心处的电压。

(4)振荡时电气量变化速度与短路故障时不同,当发生短路故障时,电气量是突然急速变化的。

(5)短路与振荡流过被保护线路两侧电流方向、大小是不相同的。

振荡闭锁的方法

1.利用电流的负序、零序分量或突变量,做到振荡闭锁办法。

微机型距离保护利用的原理是,在振荡时电力系统为对称状态,而短路发生的霎那间,就会突显非对称状态,所以在短路的故障下,往往也伴随出现零序分量以及负序分量;而且当系统振荡时期,各电气数据量也是逐渐变化,短路时的电气量是突变的,尤其是有功功率在短路事故状态下,其变化很大,所以,要区别振荡与短路电气数据量是I,W等,微机型距离保护便是采取这些变化量构成比较完整的振荡闭锁装置。

2.引用测量阻抗的变更速率不同做到振荡闭锁。

在电力系统发生短路等故障时,测量阻抗Zm由负荷阻抗ZL突变为短路阻抗Zk;当系统振荡时,测量阻抗由负荷阻抗转换为保护装置安装地点到振荡中心处的线路阻抗,这样,利用测量阻抗变化速度不一样就能够形成振荡的闭锁。这种方法又可以称为“大圆套小圆”的振荡闭锁原理。

根据系统振荡时,其测量阻抗的变化率必须大于一个定值的结论,可利用微分方程法计算三相测量阻抗,然后用三相测量阻抗的变化率来判别系统是否发生振荡的方法,通过计算得到系统振荡的判据,只要有一相满足其所计算的判据即可判定系统发生了振荡。

总结

文章简要地分析了几种振荡闭锁方法的原理以及采取的闭锁措施,对其优缺点有少许的提及;本文主要在于深入了解电力系统振荡的机理以及振荡所引起的电气量的变化规律,以期利用这些规律构造振荡闭锁的方法。