[其他]工频变化量距离继电器

说明书

本发明属电力系统继电保护领域，是一种保护超高压输电线路的反应工频变化分量的快速距离继电器。

现有的距离继电器是反应电流、电压的全部工频分量的，这类继电器易受负荷电流及系统振荡的影响;动作速度不易提高;单侧电源负荷侧的继电器不能动作。另外，现有的反应故障变化分量的继电器是利用通道控制线路二侧动作信号的保护，如快速方向保护，不能作为独立跳闸的距离保护。

对比文件：a、专利    US4212046

b、专利    US4438475

本发明的目的是要完成一种能够克服前述缺陷的，反映工频变化分量的快速距离继电器。

本发明的要点是：测量故障过程中距离继电器工作电压的工频变化量的幅值，当其幅值大于给定门坎电压时，即表明故障在继电器测量范围内，继电器动作切除故障，当幅值小于门坎电压时不动作。

以下结合附图对发明作详细描述。

图1是各种金属性故障下，系统各点电压变化量的分布图。

图2是正方向故障时的计算用图。

图3是正方向故障时继电器在阻抗复平面上的动作特性。

图4是反方向故障时的计算用图。

图5是反方向故障时继电器在复平面上的动作特性。

图6是继电器的示意方框图。

系统发生金属性故障时，

根据图1，由于本继电器反应故障变化分量，因而对继电器而言，仅有故障点电势▲E_F起作用，系统二侧电势E_M，E_N短接。

区内故障时，由图1（b），d点电压即工作电压▲U_op大于▲E_F1;反方向故障时，根据图1（c），▲U_op小于▲E_F2;区外故障时，根据图1（d），▲U_op小于▲E_F3。

因此，假设▲E_F1＝▲E_F2＝▲E_F3＝E_F，而且，如所周知，▲E_F的幅值即为该点故障前的电压，可见，若取故障前电压幅值作为门坎，▲U_op大于门坎电压时动作，则继电器有明确的测量距离性能。

以下详细分析继电器的动作性能，继电器的动作判据为：

｜▲U_op｜≥U_Z（1）

这里：U_op为相应相（或相间）的工作电压U-IZ_d。

U_Z为门坎电压，通常取U_Z＝｜U_op｜M，为故障前工作电压绝对值的记忆量。

根据图2，设故障前故障点电压与整定点电压一致，即

｜▲E_F｜＝U_Z（2）

则母线处电压：▲U＝-▲IZ_S

由式（1）：▲U_op＝▲U-▲IZ_d

＝-▲I（Z_S+Z_d） （3）

▲E_F＝-〔▲I（Z_S+Z_F）+▲I·CR_g〕

＝-▲I（Z_S+Z_K） （4）

其中：Z_K＝Z_F+CR_g

C＝（▲I+▲I′）/▲I    （5）

将式（2），（3），（4）的关系式代入式（1），

｜▲I（Z_S+Z_d）｜≥｜▲I（Z_S+Z_K）｜ （6）

｜Z_S+Z_d｜≥｜Z_S+Z_K｜ （7）

上式在阻抗复平面上表现为以-Z_S为圆心，以Z_S+Z_d为半径的圆，如图3。可见，本继电器有较大的允许过渡电阻能力。

另外，由于一般二侧系统阻抗角接近，▲I与▲I′同相位，C为实数，CR_g与R轴平行，因而这种继电器不存在受过渡电阻影响而超越的问题。