[其他]双自适应复合阻抗接地距离保护

说明书

随着电力系统的发展，超高压电网结构日益复杂，其运行方式的变化也很大，接地距离保护也就广泛需要。

到目前为止，世界各国所用的接地距离保护装置，其阻抗测量元件都是利用全电气量实现的。因此在故障点过渡电阻以及不同相位助增电流的影响下，其保护范围将不能保持稳定，而产生伸长或缩短现象，并有可能发生超越误动作或失去方向性。这类阻抗继电器对于线路在岩石地质处接地以及经高杆植物接地的故障，其允许过渡电阻值是不够的。尤其用于短线路情况，可能起不到保护作用。

近年来国内外出现了利用故障量参考比相以解决超越误动问题，但是因为其测量的基础量为全电气量，所以其他几方面的缺陷仍然没有解决。应用接地故障量作极化量，分别与三相测量电压比相的短线路多相接地距离继电器，虽然解决了保护范围的稳定问题，同时也提高了允许过渡电阻值，满足了短线路接地保护的要求，但是不能适用于稍长线路。而且存在受定值及背后电源容量所限而允许过渡电阻值不够大的缺点。

以故障量作极化量的阻抗测量原理不反应全相振荡，当接地故障与振荡相重叠时也会发生不正确的测量，因而需要附加振荡闭锁装置。现有的振荡闭锁装置都是反应故障初瞬间保护安装点电气量变化而动作，对保护短时开放，然后进行闭锁，一般是采取振荡平息后经一段延时复归的方式。这类振荡闭锁的缺点是：故障后振荡发展很快，在其开放期间测量元件可能误动作;在振荡中和平息后的一段时间内线路脱离保护，遇有转换性故障或相继故障则发生拒动。

本发明所提出的双自适应复合接地阻抗继电器从原理上消除了过渡电阻、系统运行方式等因素对测量距离的影响，以及保护定值、电源容量等因素对允许接地过渡电阻值的影响。其特性是由三组比相方程式所共同限定的。按其功能可分为以下三部份：

1）距离测量部分

取为极化量与测量电压比相，当滞后由所定的动作边界限时测量部分动作，其动作条件方程式为：

式中：-被保护线路末端短路的之间的相位角

R_g-故障点的接地过渡电阻

-测量电压＝

-保护安装点的零序电压

K-零序电流补偿系数

-流经保护安装点的相电流和零序电流

-故障点零序电流

Z_f-故障线段阻抗

Z_R-测量元件的整定阻抗

Im-取虚数值的符号

从公式（1）当同相时括号内后一项无论R取任何值均无虚数输出，Z_R和线路阻抗Z_1l的阻抗角相同并用线路单位阻抗及长度表示，经整理则得L_f-L_R≤0。最后以故障点距离L_f和整定点的距离L_R之差为动作条件。这就说明这种阻抗继电器的动作阻抗特性能够与接地过渡电阻以及助增电流所带来的感受阻抗变化自动相适应，而得以维持保护范围不变。所以它才是一种真正反应故障点位置而动作的距离测量原理。利用作极化量时则测量部份具有方向性。

2）允许过渡值的自适应部份

处于单相接地故障线路的受端及两相接地短路的滞后故障相时，在大接地过渡电阻的影响下，将出现不正常工作状态。当过渡电阻R_g增大到使领先保护安装点背后等价电势后，测量部份将出现区内短路拒动或区外故障的超越误动。

为了防止区外短路时的超越误动，在复合相阻抗继电器中增加一个能够根据系统运行状态自动调整允许电阻值的环节，以保证在不发生误动的条件下使允许电阻达到最大可能值。利用与比相并将动作相位定为滞后4°-5°-240°，用其限制动作相位在3I_OΣ滞后于保护装置背后电势范围以内，其动作方程式为：

式中α₁和α₂分别为5°和60°。两个比相式，以“或”关系输出。这部份在复合相阻抗继电器中允许过渡电阻值小于距离测量部份出现误动作的过渡电阻值，并通过“与”门限制整个继电器输出误动作信号。允许过渡电阻值的自动调整部份允许电阻值，随系统运行参数而变化，并在可靠防止误动的前题下将允许电阻值提高到最大值，使复合相阻抗继电器的允许电阻值对系统参数具有自适应的性能。当故障线路从对端跳开或领前故障相跳开以后，这部份对复合阻抗的允许电阻值的限制作用自动消失。

（3）选相部份及振荡闭锁

采用方向阻抗作为复合相阻抗的选相部份，其动作方程式为：