宜宾电业局继电保护工作手册

第六节

同期装置

在白沙和龙头变电站，还有同期控制系统。要合上一个断路器，必须要用同期开关TK把待并两侧电压送入同期比较装置，将同期继电器TJJ投入工作，插入防误锁，才能通过KK开关合上断路器。这种同期系统二次回路如图2.42

至Sa640 操Sa630 作电压 回 2 4 6 8 路切换 控TJJ TJJ 制1STK 防正S 误A609 1315A611 锁 电源A734 S A612 119 7 9 15 1 7 N601 5 TK 2STK 3 11 13 5 THA 725 722 1 3 1 3 TJJ 205 TQMa A610 KK TQMa’ A620 188 YMn N600 3THM 723 2THM 722 1THM 721 图2.42

图中的同期继电器TJJ有两个线圈，若比较的电压不同期，TJJ动作，常闭接点打开。S是测量两个电压的电压表。TQMa和TQMa’是同期电压小母线，由同期开关TK与1#手同期开关1STK把比较电压送入TJJ。1THM、2THM和3THM是同期合闸小母线，操作回路正电源由TK送至1THM，再通过1STK进入同期回路，如果是用同期继电器，正电源通过同期接点进入2THM；如果是手同期操作，则合上2#手同期开关2STK并且合上同期按钮THA，正电源进入3THM，然后插入防误锁，就可以操作控制开关KK分合断路器（结合附图《非综合自动化的控制回路》）。

母联开关的同期回路与线路同期回路基本一致，只不过母联的同期TK上的9和15分别引入的是Sa630和Sa640。

注意，这里的同期合闸与保护的同期重合闸是不相同的，前者受人为控制，本质上是手动合闸，后者是保护的自动重合闸。

一般的同期需要满足三个条件：1、电压相等；2、频率相等；3、相角相同即同步。但是在微机保护的同期重合闸中，使用了很巧妙的办法：只记忆跳闸前线路电压A609和母线电压A630的相角差，再与重合闸时两电压的相角差做比较，误差在20°内就认为是同期的。这是因为电网的电压等级是一定的，待并两侧电网的频率是由各自的发电机调节，只要两边电网的相角差一致就认为两侧并未失步，可以同期。这和发电机并网是不同的。

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第三章 新型微机保护的工作原理

本局的保护已经基本实现微机化，微机保护比起电磁型保护来讲，能够对电气量进行很复杂的计算，形成新的保护原理，从而开发出新种类的继电器。这对调试保护提出了新的要求，因此必须熟悉这些原理，才能保证微机保护安装调试的质量。鉴于各保护都有专用的技术说明书，这里只对书中部分难点作出详细的分析。

第一节 工频变化量距离继电器

距离继电器的工作方式是比较测量阻抗ZJ与整定值Zzd的大小.但是保护装置是无法直接得到ZJ，需要对所测电压和电流进行计算，也就是说，可以把比较阻抗的方程转化为比较故障时候的极化电压Up和工作电压Uop的方法。

极化电压：故障点在故障前的电压，是保护的记忆量； 工作电压：工作电压的公司是保护选取采用的公式，该公式能在保护计算中能很好的区分出区内故障和区外故障。

工作电压的公式：Uop=U－Zzd*I

下面分析工频变化量距离继电器的工作原理

正常运行时，输电线路忽略线路阻抗的情况下线路电压Uz处处相等。如图3.1

E M =E E N =E EM=E EN=E

N M K K N M ~ ~ ~ ~ Uz Uz Uz Uz Uz Uz

Uz

图3.1

图3.2 在线路K点发生金属性接地短路，故障点电压为零，相当于在图3.1的K点增加了一个反方向的电压Uz。如图3.2

根据电路的叠加原理，就可以将图3.2分解为正常运行的网络（图3.1）与故障分量网络（图3.3）。故障分量网络就是工频变化量分析的对象。

EM=0 EN=0 M N K ~ ~

Uz

图3.3

图3.3只有一个附加电势Uz，它的值就是故障前的母线电压，这里选作极化量。 一、作出区内故障阻抗图。图3.4 ZZd △I

F N K M

ZM Zk Uop Uz

图3.4

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ZM：M侧系统阻抗；ZK线路M侧母线至K点阻抗；Zzd：保护整定值；工作电压Uop:保护范围末端F点的电压；△I：电流故障分量。

线路M侧的保护动作情况， Uz=（ZM+ZK）*△I Uop=（ZM+ Zzd）*△I

作出函数U=△I*X的坐标图，图3.5，当X=（ZM+ZK）时，U=Uz，当X=（ZM+ Zzd）时，U=Uop

U

Uop Uz UM

X ZM ZK ZZd

图3.5

这里的Uop的电压是实际是不存在的，只不是是保护计算出的一个比较电气量，△U M= ZM*△I，是故障后母线电压的电气量。所以Uop=△U M+ Zzd*△I。公式右边所有的电气量是可以测到的，所以可以计算出Uop的值。

由图3.5明显可以得到在区内故障时候︱Uz︱<︱Uop︱ (式3.1) 同理可以分析出正方向区外故障 ︱Uz︱>︱Uop︱ (式3.2) 二、反方向故障的阻抗图 如图3.6

△I

M F N K

ZS Zk ZZd Uz Uop

图3.6

在M侧反方向K点故障时，Uop= Zs*△I ，Uz=（ZZd+ZK+Zs）*△I。同样作出函数U=△I*X的坐标图（图3.7），当X= Zs，U= Uop；当X=（ZZd+ZK+Zs），U= Uz。Zs虽然无法实际测到，但︱Uz︱—︱Uop︱=︱（ZZd+ZK）*△I︱=︱ZZd*△I︱+△U M，公式右边的数值也是可以测得的，︱Uz︱—︱Uop︱>0。

U

Uop

Uz UM

ZK X ZS ZZd

图3.7

可知，在反方向故障时︱Uz︱>︱Uop︱ (式3.3)

归纳式3.1、式3.2和式3.3，就得到工频变化量距离继电器动作方程︱Uz︱<︱Uop︱，同时也证明Uop作为工作电压选择的正确性。

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以上是以M侧继电器为分析对象，同理也可以分析出N侧继电器动作方程。 三、工频变化量距离继电器的动作特征

正方向区内故障，得到公式︱Uz︱<︱Uop︱，即︱ZM+ZK︱<︱ZM+ Zzd︱，也就是 ︱ZK－（－ ZM）︱<︱Zzd －（－ZM）︱动作区间是圆点在－ZM，半径为︱ZM+ Zzd︱的圆内。图3.8

该动作区间包含了坐标原点，因此能很好的切除出口短路故障。 用电气变化量作为分析对象比普通阻抗继电器更加灵敏，有关工频变化量构成的保护可以阅读本章第四节《复合距离继电器》。

ZZd ZS’ ZZd ZS Zk 图3.9 图3.8

正方向区外或者反方向故障时，令ZZd +Zs= Zs’，注意到ZK是M侧的反方向，有 ︱ZS’－ Zzd︱<︱ZS’ －Zk︱,动作区间是以Zs’为圆心，︱ZS’－ Zzd︱为半径的上抛圆，这个圆在整定值Zzd之外，所以不会误动做。图3.9

第二节 普通距离继电器

在南瑞系列保护中，作为后备保护的普通距离继电器通常也是比较工作电压与极化电压来判定保护是否应该动作。极化量Up一般选择用故障时候的正序电压U1，因为在比相式继电器中，极化量是作为基准量与Uop比相，通常要求Up能保持故障前电压的相位不变，幅值不能太小，比较容易取得的电气量。正序电压U1能够很好的满足要求。

以A相故障分析 ⑴ 单相故障

2 U1a = 3 Ua ⑵ A、B两相故障

1

U1a= 2 Ua

⑶ A、B两相接地故障

1

U1a= 3 Ua ⑷ 三相对称故障 U1a≈0

（注：以上公式推导过程可参阅《技术问答》第2版第23页）

因此采用正序电压为极化量能很好的保持故障前正常电压的特征。当三相短路时，保护的正序电压低于10%正常电压，这时保护进入低压测量程序，一般就采用记忆回路记住正常时的工作电压。

Uop Up

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