振蕩閉鎖方法匯總及分析

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振蕩閉鎖概念

振蕩,顧名思義指當并聯運行著的發電機組或者供配電系統,因遭受短路事故,或者受到大系統較大程度得沖擊時(發電機跳閘),又或者沒有及時消除相關故障與誤操作時,電力系統出現的電勢夾角有規律地,忽大忽小,來回變化的現象,這種現象稱之為電力系統振蕩。電力系統振蕩時,系統兩側等效電動勢間的夾角δ可能在0到360°范圍內作周期性變化,從而使系統中各點的電壓、線路電流、功率大小和方向以及距離保護的測量阻抗也都呈周期性變化。這樣,在電力系統出現嚴重的失步振蕩時,裝設在電力系統中的電流、電壓、阻抗,或其他相關保護繼電器等元件會大概率出現錯誤保護動作。

因此當電力系統發生不是故障原因引起的振蕩時,為了預防保護裝置出現錯誤保護指令動作,這種預防措施就叫振蕩閉鎖。但在保護系統范圍內發生短路等重大事故時,不管電力系統是否發生真正的振蕩,保護裝置都能正確執行保護動作,并切除事故。

振蕩時電氣量變化的特點

(1)電流作大幅度變化:

若EM=EN=E,正常運行時夾角為δ,負荷電流為:

系統振蕩時,設EM超前EN的相位為δ,兩邊電勢相等,元件阻抗角相等,振蕩電流為:

特點:正常運行時負荷電流幅值保持不變,振蕩電流幅值作周期變化。

k>0.5,短路電流的幅值小于振蕩電流幅值;

(2)全相振蕩時,系統保持對稱性,系統中不含負序、零序分量,只有正序分量。短路時,一般將出現負序分量或零序分量。

(3)當系統的電壓突變較大時:

δ=00,M母線電壓最高;

δ=1800時,有UM=(2m-1)E;

當m=0.5時,M母線電壓為零。M越趨近0.5,變化幅度越大。

若認為系統總阻抗角等于被保護線路阻抗角,在保護裝設的地方可以測量到振蕩中心處的電壓。

(4)振蕩時電氣量變化速度與短路故障時不同,當發生短路故障時,電氣量是突然急速變化的。

(5)短路與振蕩流過被保護線路兩側電流方向、大小是不相同的。

振蕩閉鎖的方法

1.利用電流的負序、零序分量或突變量,做到振蕩閉鎖辦法。

微機型距離保護利用的原理是,在振蕩時電力系統為對稱狀態,而短路發生的霎那間,就會突顯非對稱狀態,所以在短路的故障下,往往也伴隨出現零序分量以及負序分量;而且當系統振蕩時期,各電氣數據量也是逐漸變化,短路時的電氣量是突變的,尤其是有功功率在短路事故狀態下,其變化很大,所以,要區別振蕩與短路電氣數據量是I,W等,微機型距離保護便是采取這些變化量構成比較完整的振蕩閉鎖裝置。

2.引用測量阻抗的變更速率不同做到振蕩閉鎖。

在電力系統發生短路等故障時,測量阻抗Zm由負荷阻抗ZL突變為短路阻抗Zk;當系統振蕩時,測量阻抗由負荷阻抗轉換為保護裝置安裝地點到振蕩中心處的線路阻抗,這樣,利用測量阻抗變化速度不一樣就能夠形成振蕩的閉鎖。這種方法又可以稱為“大圓套小圓”的振蕩閉鎖原理。

根據系統振蕩時,其測量阻抗的變化率必須大于一個定值的結論,可利用微分方程法計算三相測量阻抗,然后用三相測量阻抗的變化率來判別系統是否發生振蕩的方法,通過計算得到系統振蕩的判據,只要有一相滿足其所計算的判據即可判定系統發生了振蕩。

總結

文章簡要地分析了幾種振蕩閉鎖方法的原理以及采取的閉鎖措施,對其優缺點有少許的提及;本文主要在于深入了解電力系統振蕩的機理以及振蕩所引起的電氣量的變化規律,以期利用這些規律構造振蕩閉鎖的方法。