四边形特性距离保护躲负荷性能分析

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1、四边形特性距离保护躲负荷性能分析 张太升1, 罗承廉 1, 杜凌 1, 刘海洋 2, （1.河南省电力公司 450052；2.洛阳首阳山电厂 417900） 摘 要：四边形特性的距离保护，其电阻分量可以单独整定，反映接地电阻 的能力较强。本文对四边形特性距离保护躲负荷性能进行了研究，给出了可靠系 数的计算公式。 关键字：四边形特性；距离保护；负荷 Relation Between Load Impedance And Distance Protection With Quadrilateral Characteristic Zhang Tai-sheng1, Luo Cheng-

2、lian1, Du Ling1, Liu Hai-yang2 (1. Henan Electric Power Corporation ，Zhengzhou 450052 ，China； 2.Luoyang Shouyangshang Power Plant,Luoyang,417900,China) Abstract: Because the value of the reach in resistive direction can be set independently, a quadrilateral-characteristic distance relay can act c

3、orrectly in faults with a large arc resistance. This paper analyze the relation between the load impedance and the quadrilateral characteristic of a distance relay in R-X plane. Keywords: Quadrilateral-characteristic Distance relay, Load 0 引言 对于四边形特性的距离保护，其电阻分量可以单独整定，反映接地电阻的 能力较强。通常220kV线路输送的有功功

4、率不超过400MW，无功功率不超过 200Mvar,四边形特性阻抗的电阻分量也是按躲此条件整定的⑴。近几年，随着 河南电网结构的发展以及负荷的迅速增长，根据计算，一些220kV线路的最大有 功功率可能达到650MW。本文对四边形特性距离保护躲负荷进行了分析。 1 距离继电器的四边形特性 距离保护大多采用图1 所示的四边形特性。 宅山W i舵h阳和以=論-命一；己7； J it\ '; <■.'七" - 1 H*f * 1 . ； ；'J ?；、怕卉程 3 :* -叽 tliu.!i>ilriliil^rjl chilHM lr-ri-lh - nl I -i.itm nd.M

5、 2 负荷阻抗 对于负荷，最常给出的是最大有功功率和最小功率因数。如果给定有功功 率p,那么在阻抗平面上，负荷阻抗特性是一个圆。推导如下： 线路视在功率” V’ ■- 式中：U为电压；为电流I的共轭；P为有功功率；Q为无功功率 负荷阻抗： 式中/为电压皿共辄 两几页荷PR抗的电阳分竝 负尙肌抗的电抗仆壯 式中：屮为功率因数角。三相对称时，屮等于线路负荷阻抗角 给定电压U和有功功率P，从式1可解得：Q=代入式2整理可得: V- ± 工尸代人式（釘幣用町酿 金a - \ r ®上这址•个浮点（g严°】为恻心+ 以;;为半祎的圆 图 2 给出了

6、U=220kV； P=400、450、500、550、600、650MVA 时的负荷特性。 3 四边形特性距离保护躲负荷可靠系数的计算 大负荷时，线路负荷的功率因数不会低于 0.9，此时有 ，电匕圧「' 卜 ' …；尺，对应于图3中的功率因数特性1和功率因数特性 2。因此，给定最大有功功率P和最小功率因数cos©，负荷阻抗的轨迹就是圆 冷' 夹在直线"中中的一段圆弧（在I、W象限）。图3给出负荷阻 抗特性和距离保护特性可能出现的各种情况。 ' ^TlVttlVlT I, 'f二 \ 时叶.舞 fl /^和 \ V rz (e)購况$

7、 ' ”尸怙时“n，li■.叫ud*・：n IiumI vinpriLliM t1 .mil np.'Nifknl! i'hirflrCi^FiMiE'* «f il^tti.iH >' h-Iji% Hi ft \ pld.Hr 3.1 负荷阻抗和动作特性情况 1中距离保护动作特性躲负荷可靠系数的计算(图 3-a) 边界1 与功率因数特性 1 的交点： 边界2 与功率因数特性 1 的交点： * 出现悄况I的条件是：昔＜ I肌也 就吋"｝总絆1 情况1中，动作边界上的点与负荷阻抗特性上的点最近就是AD,因此，距 离保护动作特性躲负荷 "J ft系数人二 4｛、3

8、-0,51 5 _ 入 代中忌比丧线段 期的皑抗Ki ■九I代山线 段OA的fflflt值•心是D山的溅竖标值止是I点 的A筮标值 3.2 负荷阻抗和动作特性情况 2中距离保护动作特性躲负荷可靠系数的计算（图 3-b） 情况2中，动作边界上的点与负荷阻抗特性上的点最近的就是AD,因此， 距离保护动作特性躲负荷可靠系数 3.3 负荷阻抗和动作特性情况 3中距离保护动作特性躲负荷可靠系数的计算（图 3-c） 边界 1 与边界 2 的交点： =- 3ft =-験+订 HI f；点电标：， J A+ K.^ 曲+ l_ i W -讹 S 3 + 1 出现悄屮的条件巳證

9、昔冷札也 就址： 也.3 - 0. 5 情况3中，动作边界上的点与负荷阻抗特性上的点最近的就是CE, CE的斜 率为tg^ = 3.4 负荷阻抗和动作特性情况 4和5中距离保护动作特性躲负荷可靠系数的计 算（图 3-d、e） , $ 沁 + s \ 惭出4和悄况"1：现的条件是：x 一 | 动作边界上的点与负荷阻抗特性上的点最近的就是GH。 卞贞的横坐标为E肌;H点的橫聚捉为；H 二一丄厂耳■— I…占站沪 P I +tg 尸 I +(^!5°)2 卩 跆硼｛讪栉件爍负衙可瓶乗数人-： 表I距器保护齡贾荷的可靠系敖的计如 l.ili. I Rrlhkh

10、ihh ctieGirienl cHlfuhitiiHi 胡 dinhinrr hHh、 心铲喘 4 n ”戡再!： i 1 1丄 卡 飞 —3,1 jL w ” ‘ - ■ ■ - 5A 2 叽 3 !_ . - \?- P , .K厨4■用L.. 2说.・・1 两*川1糊 ； TT.I，澄 1：诣..八.汕 4 讨论 对距离保护II段的灵敏度，文献［2］要求：50km以下线路，灵敏度不小于 1.5； 50〜200km线路，灵敏度不小于1.4； 200km以上线路，灵敏度不小于1.3。 对于220kV线路，每公里的电抗大约为0.33

11、Q⑶。假设距离II段按规程的最低灵 敏度整定，表2针对几个典型长度的线路，计算了四边形特性在不同的R时躲 dz 过不同的有功功率的可靠系数。 U. I卫屮 045 fi -f；5 (1沙 u. h^j l

12、* 姑件Kffr 11 = ^ _. I」； Z是最小负荷阻抗)' 「：'从表2可以看出，对于100km FH 以上线路，四边形距离阻抗保护定值电阻分量如果取50Q，电抗定值按最小灵 敏度要求整定，其躲 400MW 负荷的可靠系数已不满足规程要求。 必须特别指出，实际定值计算中，距离保护II段定值的灵敏度都大于等于规 程的要求，而且距离III段定值不会小于距离II段定值，利用本文表1中的方法可 以对任意定值的四边形特性距离保护的躲负荷可靠系数进行计算校核。 参考文献 [1] 吴彦皎，孙刚。《11 型微机线路保护整定原则的探讨》， 1993(5)。 [2] 中华人民共和国电力工业部，《220-500kV电网继电保护装置运行整定规 程》， 1995 年5 月。 [3] 何仰赞等《电力系统分析》，华中理工大学， 84. 继电器