电力系统继电保护 中国电力出版社方向保护(2-2)课件

第2.2节

双侧电源网络相间短路的方向性电流保护1双电源及多电源系统供电更可靠。如下图，即使断路器1、2跳开（无论何原因），则变电站M、N、P、Q的供电情况受到的影响较小。2——找差异怎么办？希望：保护3跳闸，保护2不跳闸。一、问题的提出如果保护1～6均按照第一节的方法进行整定，那么，在K1点发生短路时，如果短路电流IK大于保护2的定值，就会造成保护2的误动，从而导致变电站N被停电（保护3应当动作跳闸）。3区分方向的问题，必须采用至少2个电气量的相量比较。经过研究、分析，采用：以保护安装处的电压作为参考相量。于是，保护2和3有如下的相量关系：5可以设法仅让正方向动作——对“地”电压6如果实现了短路方向的判别，那么，只要在方向相同的保护之间进行“配合”即可。如下图，1、3、5为朝着同一个方向，右侧电源相当于不产生影响，这样，就可以利用前述的单电源方法。类似地，2、4、6为另一个方向。双电源问题归结为：如何区分短路的方向？7无方向元件有方向元件继电器连接方式的原理图9三、方向元件的工作原理(以三相短路为例)仅讨论微机保护的实现方法希望的动作区域(电流变化范围)101113还有一种实现方法，称为相位比较方程。14对（功率）方向元件的基本要求是：1、应具有明确的方向性。2、正向故障时可靠动作，有足够的灵敏性。（应当比电流元件的灵敏度更高，否则，会影响保护的灵敏度）15四、方向元件的接线方式

接线方式——引入什么电压与电流？对接线方式的要求：1）正方向任何短路都能动作，反方向不动。2）接入的电压、电流尽可能大。经过分析论证，目前，相间短路的方向元件较多地采用一种称为90°的接线方式。1790°接线方式（称呼方便）：三相对称、且cosφ=1时，引入的电流与电压的夹角。即:18A相极性连接示意图注意：1）极性连接。2）按相连接。191、正方向发生三相短路

设线路阻抗角为(只画出A相电流)。电压超前电流的角度：212、正方向发生两相短路

1）近处BC两相短路

C相角度类似222）远处BC两相短路C相类似分析，但是，有：

23考虑到，小电流接地系统的线路阻抗角为（60～75）度之间，代入上述关系，可知：兼顾上述各种相间短路的情况，于是，通常将最大灵敏角（电压超前电流的角度）设计为：25对应于最早提到的动作区域(左下图)，实际的动作区域应当如右下图。2690º接线方式的优点（1）对各种两相短路都没有死区——因为引入了非故障相电压。（2）适当选择内角后，对各种故障都能保证方向性。另外，出口三相短路时，没有电压，会出现“死区”(Um=0)，故采用短路前的“记忆电压”进行比较。27五.双侧电源网络中方向电流保护应用特点

在多端供电的网络中，方向性电流保护可以保证各保护之间动作的选择性。存在的问题：1）接线复杂(非微机时，可靠性降低)、投资增加；2）保护安装处正方向出口发生三相短路，存在动作“死区”（II段、III段有延时，无记忆作用）。29为此，方向元件的配置应该按照“少而精”的原则。1）电流整定值能保证选择性时，不加方向元件；2）在线路一端加方向元件后满足选择性要求时，不必在线路两端都加方向元件。30具体选择的方法：（1）对于电流速断（1段、2段）如果反方向的最大短路电流小于本保护的定值，可以不加方向元件(不会误动)。（2）对于过电流保护（3段）一般按照躲最大负荷电流整定，故很难从电流定值上躲开，主要从时间上考虑，仅最长延时的那一个可以不装方向元件。31过电流保护一般通过比较延时的大小来决定是否装设方向元件。仅比较正、反向都有电源的3段延时，仅延时最长的一个可以不装方向元件。32六.双侧电源网络的电流保护整定计算

在整定计算中，由于双电源的存在，使得短路电流的计算略微复杂一些。为此，引入了“助增”、“外汲”和“分支电流”、“分支系数”等概念。但是，原则都是一样的：

1）按最大短路电流整定；2）取最小短路电流校验。（避免概念太多，留到距离保护中再介绍）33A）MN单回线运行时，B）MN双回线运行时，34思考：1）保护1在何种情况下出现短路电流最大？最小呢？2）保护2呢？35

应当说明：在微机保护中，由计算机可以直接实现的比较（仅仅是2个相量的计算与比较）。但是，在模拟量构成的方向元件中，必须将电流、电压都统一到一种电气量后（或电流、或电压），才能进行比较，否则，无法直接实现+、-计算。36整流型方向元件示意图37故障前故障后如何从波形中进行相位的分析？方向行为？38如何从波形中进行相位的分析？方向行为？确定参考39如何从波形中进行相位的分析？方向行为？确定参考40如何从波形中进行相位的分析？方向行为？电流最灵敏的位置41如何从波形中进行相位的分析？方向行为？电流最灵敏的位置边界线动作区域42根据短路后电压、电流的相位关系，分析和判定继电保护是否正确动作。43下图中，分别接到什么保护中？

思考：在K1、K2、K3分别发生短路时，何处短路算出口短路？何处算正方向短路？何处算反方向（或区外）短路？44图2.29供了解，那是晶体管、集成电路的实现框图。提前说明：在后续介绍的距离保护（阻抗保护）中，既可以实现短路范围的判别（现在已学习的是：电流判别），还可以识别短路的方向（现在已学习的是：方向元件），另外，距离保护受系统运行方式的影响要小很多。45在实际工程中，到目前为止，由一个地方电气量构成的输电线路继电保护（单端电气量保护），还无法判别线路末端和相邻线路的出口短路，因此，设计原则都是一样的。即：1）I段躲线路末端的短路；2）II段保护线路全长（加延时）；3）III段作为近后备、远后备（再延时）

。电流保护反应电流增大而动作，属于一种增量保护。46

已经介绍内容的要点归纳：1、继电保护的作用2、继电保护的基本要求3、判别什么情况下属于有选择性？什么情况下属于误动？拒动？4、继电特性5、大电流接地系统？小电流接地系统？6、最大运行方式？最小运行方式？7、电流1段的整定原则？最小保护范围计算8、可靠系数的考虑因素479、2段、3段的整定原则？灵敏度校验的公式10、延时的选择11、近后备？远后备？12、TA接线方式13、方向元件为什么能够判别短路方向？14、方向元件的接线方式15、最大灵敏角16、方向元件的动作特性（动作区域）17、配置方向元件的原则18、何谓方向元件的死区？481）保护1在何种情况下出现短路电流最大？最小呢？保护1短路电流最大：S系统为最大运行方式；

MN为单回线；

W系统为最小运行方式；…491）保护1在何种情况下出现短路电流最大？最小呢？保护1短路电流最小：S系统为最小运行方式；