四边形特性距离保护躲负荷性能分析

张太升1, 罗承廉1, 杜凌1, 刘海洋2,

(1.河南省电力公司 450052；2.洛阳首阳山电厂 417900)

    摘 要：四边形特性的距离保护，其电阻分量可以单独整定，反映接地电阻的能力较强。本文对四边形特性距离保护躲负荷性能进行了研究，给出了可靠系数的计算公式。

    关键字：四边形特性；距离保护；负荷 

Relation Between Load Impedance And Distance Protection

With Quadrilateral Characteristic 

Zhang Tai-sheng1, Luo Cheng-lian1, Du Ling1, Liu Hai-yang2

(1. Henan Electric Power Corporation ，Zhengzhou 450052，China；

2.Luoyang Shouyangshang Power Plant,Luoyang,417900,China)

    Abstract: Because the value of the reach in resistive direction can be set independently, a quadrilateral-characteristic distance relay can act correctly in faults with a large arc resistance. This paper analyze the relation between the load impedance and the quadrilateral characteristic of a distance relay in R-X plane.

    Keywords: Quadrilateral-characteristic Distance relay, Load

0  引言

    对于四边形特性的距离保护，其电阻分量可以单独整定，反映接地电阻的能力较强。通常220kV线路输送的有功功率不超过400MW，无功功率不超过200Mvar，四边形特性阻抗的电阻分量也是按躲此条件整定的[1]。近几年，随着河南电网结构的发展以及负荷的迅速增长，根据计算，一些220kV线路的最大有功功率可能达到650MW。本文对四边形特性距离保护躲负荷进行了分析。

1  距离继电器的四边形特性

    距离保护大多采用图1所示的四边形特性。 

2  负荷阻抗

    对于负荷，最常给出的是最大有功功率和最小功率因数。如果给定有功功率P，那么在阻抗平面上，负荷阻抗特性是一个圆。推导如下：

    线路视在功率

    式中：U为电压；为电流I的共轭；P为有功功率；Q为无功功率

    负荷阻抗：

式中：φ为功率因数角。三相对称时，φ等于线路负荷阻抗角

    给定电压U和有功功率P，从式1可解得：Q= 代入式2整理可得：

    图2给出了U=220kV；P=400、450、500、550、600、650MVA时的负荷特性。 

3  四边形特性距离保护躲负荷可靠系数的计算

    大负荷时，线路负荷的功率因数不会低于0.9，此时有

，对应于图3中的功率因数特性1和功率因数特性2。因此，给定最大有功功率P和最小功率因数cosφ，负荷阻抗的轨迹就是圆夹在直线中的一段圆弧(在Ⅰ、Ⅳ象限)。图3给出负荷阻抗特性和距离保护特性可能出现的各种情况。 

3.1 负荷阻抗和动作特性情况1中距离保护动作特性躲负荷可靠系数的计算(图3-a)

    边界1与功率因数特性1的交点：

    边界2与功率因数特性1的交点：

    情况1中，动作边界上的点与负荷阻抗特性上的点最近就是AD，因此，距离保护动作特性躲负荷

3.2 负荷阻抗和动作特性情况2中距离保护动作特性躲负荷可靠系数的计算(图3-b)

    情况2中，动作边界上的点与负荷阻抗特性上的点最近的就是AD，因此，距离保护动作特性躲负荷可靠系数

3.3 负荷阻抗和动作特性情况3中距离保护动作特性躲负荷可靠系数的计算(图3-c)

    边界1与边界2的交点：

    情况3中，动作边界上的点与负荷阻抗特性上的点最近的就是CE，CE的斜率为tgφ=

3.4 负荷阻抗和动作特性情况4和5中距离保护动作特性躲负荷可靠系数的计算(图3-d、e)

    动作边界上的点与负荷阻抗特性上的点最近的就是GH。

4  讨论

    对距离保护Ⅱ段的灵敏度，文献[2]要求：50km以下线路，灵敏度不小于1.5；50～200km线路，灵敏度不小于1.4；200km以上线路，灵敏度不小于1.3。对于220kV线路，每公里的电抗大约为0.33Ω[3]。假设距离Ⅱ段按规程的最低灵敏度整定，表2针对几个典型长度的线路，计算了四边形特性在不同的Rdz时躲过不同的有功功率的可靠系数。 

    文献[2]对距离保护躲负荷阻抗的要求是：Zdz≤0.7ZFH(Zdz是距离保护定值；ZFH是最小负荷阻抗)从表2可以看出，对于100km以上线路，四边形距离阻抗保护定值电阻分量如果取50Ω，电抗定值按最小灵敏度要求整定，其躲400MW负荷的可靠系数已不满足规程要求。

    必须特别指出，实际定值计算中，距离保护Ⅱ段定值的灵敏度都大于等于规程的要求，而且距离Ⅲ段定值不会小于距离Ⅱ段定值，利用本文表1中的方法可以对任意定值的四边形特性距离保护的躲负荷可靠系数进行计算校核。

参考文献 

[1] 吴彦皎，孙刚。《11型微机线路保护整定原则的探讨》，1993(5)。

[2] 中华人民共和国电力工业部，《220-500kV电网继电保护装置运行整定规程》，1995年5月。

[3] 何仰赞等《电力系统分析》，华中理工大学，84. 

继电器