电网距离保护(section).docVIP

§3.8工频故障分量距离保护 （Distance Protection Based on Power Frequency Variation Components of Voltage and Current） 前面各章节中介绍的电流保护、电压保护、方向保护和距离保护等，都是以保护安装处故障后的全电压和全电流作为保护的测量电压和电流。本节将介绍故障分量的概念，并说明利用故障分量构成继电保护的原理和方法。 §3.8.1 工频故障分量的概念（Concept of Power Frequency Variation Components） 首先以3-47(a)所示的双侧电源的电力系统为例，介绍工频故障分量的概念。 当如图3-47(a)所示的电力系统在k点发生金属性短路时，故障点的电压降为0，这时故障系统可以用图3-47(b)所示的等值电路来代替，图中两附加电压源的电压大小相等、符号相反，其大小可以为任意值。假定电力系统为线性系统，则根据叠加原理，图3-47(b)所示 的网络又可以分解成图3-47(c)和图3-47(d)所示的两个子系统。若令故障点处附加电源的电压值等于故障前故障点处的电压，则图3-47(c)就相应于故障前的正常系统，各点处的电压电流均与故障前的稳态负荷情况一致。图3-47(d)为故障引入的附加系统，该系统中各点的电压电流称为电压电流的故障分量或故障变化量、突变量。 系统正常运行时，相当于图3-47(d)中的附加电压源不投入，这时和都为零，电压电流中没有故障分量。系统故障时，相当于图3-47(d)中的附加电压源突然投入，这时和都不再为零，电压电流中出现故障分量。可见，电压电流的故障分量，就相当于图3-47(d)所示的无源系统对于故障点处突然加上的附加电压源的响应。 这样，系统故障时，保护安装处测量到的全电压、全电流可以看作是负荷分量电压、电流与故障分量电压、电流的叠加，即 (3-166) 根据式(3-166)，可以导出故障分量的求取计算方法，即 (3-167) 式(3-167)表明，从保护安装处的全电压、全电流中减去负荷电压、电流，就可以求得故障分量电压、电流。 在和中，既包含了系统短路引起的工频电压电流的变化量，还包含短路引起的暂态分量，即 (3-168) 式中 、——电压、电流故障分量中的工频稳态成分，称为工频故障分量或工频变化量、突变量； 和——电压、电流故障分量中的暂态成分。 由于和是按工频变化的正弦量，所以它们可以用相量的方式来表示。用相量表示时，一般省去下标，记为和。 故障分量、工频故障分量和故障分量中的暂态成分，都可以用来作为继电保护的测量量。由于它们都是直接与故障有关的量，不反应故障前的负荷状态和系统的振荡等状态，所以用它作为继电保护的测量量时，可使保护的动作性能不受负荷状态、运行方式系统振荡等因素的影响，可望获得良好的动作特性。 §3.8.2工频故障分量距离保护的工作原理（ Principle of the Power Frequency Variation Components Based Distance Protection ） 工频故障分量距离保护又称为工频变化量距离保护，是一种通过反应工频故障分量电压电流而工作的距离保护。 在图3-47(d)中，保护安装处的工频故障分量电流、电压可以分别表示为： (3-169) (3-170) 取工频故障分量距离元件的工作电压为 (3-171) 式中 ——为保护的整定阻抗，一般取为线路正序阻抗的80％～85％。 图3-48为在保护区内、外不同地点发生金属性短路时电压故障分量的分布，式3-171中的对应图中z点的电压。 在保护区内k1点短路时，如图3-48(a)所示，在0与连线的延长线上，这时有。 在正向区外k2点短路时，如图3-48(b)所示，在0与的连线上， 。 在反向区外k3点短路时，如图3-47(c)所示，在0与的连线上， 。 可见，比较工作电压与故障附加网络电源电压的大小，就能够区分出区内外的故障。、和的幅值分别等于k1、k2和k3点故障前电压的幅值，假设短路前系统为空载，则它们的幅值都相等，且等于电源电动势的幅值。若设动作门槛为，则工频故障分量距离元件的动作判据可以表示为 (3-172) 满足该式判定为区内故障，保护动作；不满足该式，判定为区外故障，保护不动。 §3.8.3 工频故障分量距离保护的动作特性 工频故障分量距离保护在正向故障时的动作特性，可以用图3-49(a)所示的等值网络分析。 由图可见 (3-173) (3-174) 式中 ——为正向故障时测