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三元件失步保护透镜内角和灵敏角的校验方法

更新时间:2016-07-05

不同的电网具有不同的系统结构以及接入的发电机数量,而这些电网经常会发生一些动态事件,如负荷的突变、系统内短路没有快速的切除、非同期重合闸以及运行方式的改变等,这些动态事件的发生,都可能引起系统的振荡,继而危及电网的稳定运行,因此有功功率的振荡与电网的稳定有重大关系,有功功率振荡同时将可能导致机组失步,发电机大轴可能发生扭转振荡,使大轴遭受机械损伤,甚至造成严重事故。所以大型发电机组应装设失步保护[1]

1 发电机失步时的机端阻抗轨迹

可以通过图1的电力系统等效模型推导出发电机失步时的机端阻抗方程。

图1 电力系统的等效模型

图中,UG为发电机电压,UN为系统电压,ZS为系统联系电抗,ZT为升压变电抗。此系统的总阻抗为发电机的同步暂态电抗,由图1可知,保护安装处将总阻抗分为两个部分,分别为mZtot和阻抗(1-m)Ztot ,其中m=0从发电机开始,m=1到系统联系电抗终结。测量点所在位置m处的阻抗为:

(1)

(2)

I(m)为振荡电流,位置m处的电压为:

U(m)=UG-(m·Ztot·I)(3)

ZAZB可以直接按照系统联系电抗和发电机暂态同步电抗整定(这里指标幺值的整定),ZC一般选定为变压器电抗的90%,φ为保护的灵敏角,按照系统总阻抗的阻抗角整定。对于某一给定的ZA+ZB,透镜内角α即两侧电势的摆开角,决定了透镜在复平面上横轴方向的宽度Zr,由ZAZBα角所构成的三角形可知:

1987年,《心理科学通讯》期刊发表的《试论旅游动机的多源性》一文是国内第一篇研究旅游者行为的期刊文献,该文章从影响旅游者行为的因素入手,探讨了旅游动机的多重来源(刘纯,1987)。之后,关于旅游者行为的研究并未呈现持续深入的发展趋势,研究成果产出较低。直到1995年,旅游者行为研究才开始稳步推进,研究成果陆续增多。此阶段的鲜明特征是旅游者行为研究逐步引起旅游学者的关注,聚焦于选取具有典型性、独特性的案例地探索旅游者的心理及行为特征、旅游者行为的时空变化规律,且主要以宏观、粗线条、描述性分析为主。总体而言,该阶段的研究主题较为单一,鲜少进行旅游者心理变化驱动因素与影响要素的深入探索。

·Ztot(4)

图6:引自htt ps://www.t hext raor dinary.org/stephen-r it z#gal l ery;

3.3.1 加大秸秆综合利用技术知识推广的宣传教育 信阳市农业局宣传部应联合起来,重视对广大农民的农业知识的教育和培训,引导广大群众意识到秸秆是可再生资源,具有较大的经济价值。此外,利用广播、电视和网络等媒介播放农业相关知识和选派专业技术人员下乡指导如何有效利用秸秆。2018年,淮滨县作为河南省农作物秸秆综合利用项目基地,获得了1 108万项目资金支持。政府可以将这些资金对秸秆多样性利用农民给予补贴,使得农民能从秸秆利用中获取利润,提高农户利用秸秆的积极性。

式中:δ=δG-δN ,是发电机机端电压和系统电压之间的相角差。在正常情况下这个数值取决于负荷情况,通常是个常数。在发电机失步过程中,δ将持续波动,范围从0°到360°,从式(4)可以看出,发电机失步时机端阻抗的轨迹在以测量点的位置为坐标轴的原点的坐标系内是一个个圆,圆心和半径由UN/UG的值确定,轨迹圆的圆心总是位于一条斜线上,斜线的倾角取决于Ztot的阻抗角,当UG=UN时,测量阻抗的轨迹为一条直线。

2 三元件失步保护的原理及定值整定

三元件失步保护采用基于机端视在阻抗变化轨迹的三阻抗元件构成,图2是三阻抗元件的典型动作特性图。

(2)融合性原则。管理会计应嵌入单位相关领域、层次、环节,以业务流程为基础,利用管理会计工具方法,将财务和业务等有机融合。

图2 三元件失步保护的动作特性图

将式(2)和(3)代入式(1),并将UNUG用极坐标代入可得:

tan(90°(5)

设图3中D1点的坐标为(x,y),由图可知:

3 三元件失步保护校验方法的分析和比较

根据目前采用三元件失步保护原理的一些继电保护装置制造商提供的技术说明书和调试大纲,该保护的校验方法大致有三种[4-5]

第一种方法是用固定阻抗模值同时改变阻抗角度对透镜曲线上的ZAZBZC分别进行校验。ZA为阻抗透镜的上端阻抗,是区外失步的上端边界,校验时阻抗值按照95%ZA可靠动作,105%ZA可靠不动作进行。

在对开关插座进行安装以前,可以向居住的业主进行意见上的征询,然后合理的进行着位置上布局,必须对开关插座在高度上进行着严格的把控,使每一个开关插座的位置都能保证是合理的。在一个房间中开关的插座在高度上的误差需要控制在合理的范围内,数值为15mm。在进行埋线的时候,一定要对施工过程中的要求进行严格的遵守,要将开关和插座进行并联。除此之外,还需要在安全强弱电线的时候进行区分,二者之间在距离上要控制在40mm左右,使电信号受到的影响得到有效的降低。

第三种方法是使用继保仪的“状态序列”功能,通过手动添加各个状态量,使测量阻抗的轨迹依次穿越(图2)中的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ区域。手动添加的状态量同样是固定电压和电流的幅值,在每一个状态内改变电压的相位,这种方法的原理和第一种方法相同也是模拟阻抗圆。但是它的优点是每一个状态的停留时间可以通过设定自动实现,减小了校验过程的偶然性。但是,只能对ZAZBZC三个要素进行校验,无法校验透镜内角和灵敏角;而且ZAZBZC的边界值不一定都能测出来,这是因为失步的滑极区域根据定值中的灵敏角和透镜内角不同而有很大的不同。

所有实验数据都进行3次平行,数据分析和图表分析采用origin 8.5软件,结果表示均为均值±标准偏差。实验数据之间的显著性差异借助SPSS 22.0进行Duncan检测,不同字母标识表示具有显著性差异(P<0.05)。

第二种方法是使用继电保护测试仪的“振荡”功能,通过输入试验参数,使继电保护测试仪进行自动测试。此方法的原理是继保仪根据电力系统等效模型模拟振荡从而施加电压、电流,继保仪所施加的电压、电流所构成的阻抗轨迹即为发电机失步时的机端阻抗轨迹。这种方法也同样无法对透镜内角和灵敏角进行校验。

1954年美国医师穆瑞肾移植手术首次成功,拉开了现代人体器官移植临床应用的序幕。1968年美国制定《统一尸体提供法》,规定了有权捐献遗体的近亲属范围及顺位等,1984年美国国会通过《国家器官移植法》,成立专业机构负责器官捐献与分配。美国是国际上器官捐献做得最好的国家之一,只要公民自己有捐献意愿,任何阻挠均为违法,捐献死者器官的最终决定由具有代理权的人或家属做出。负责全美国器官捐献与移植信息采集、管理及配型的是器官获取与移植网络(OPTN),该组织在财务、人员等方面具有非赢利性和独立性,按照申请先后、病情轻重、距离远近及国内优先等原则,保证器官受植者机会平等。

4 透镜内角和灵敏角的校验

通过上述比较和分析,可以看出以上三种方法都无法对三元件失步保护的透镜内角和灵敏角进行校验,而且ZAZBZC的边界值的准确性不一定都能校验出来。

将透镜曲线矩形化,将施加阻抗直线化可以使以上问题简化。校验时采用状态序列施加电压和电流的方法,只是不再固定电压和电流的幅值改变阻抗角即不再模拟阻抗圆,而是固定阻抗纵坐标改变横坐标,即模拟阻抗直线穿越各个区域。由于灵敏角与透镜的形状无关只与倾斜程度有关,所以在校验时,为了方便计算可以先将继电保护装置中灵敏角的定值修改为90°,待ZAZBZC和透镜内角校验完成后,最后再对灵敏角进行校验。以ZA=3Ω、ZB=3.5Ω、ZC=2Ω、灵敏角φ=80°、透镜内角α=120°为例说明,如图3。

图3 三元件失步保护透镜内角的校验

因此α=180°,此式中的Zr按照Zr整定, RL min=ZL mincosφ1 以上各式中的RL min表示发电机最小负荷电阻;ZL min表示最小视在负荷阻抗,一般可取发电机额定负荷阻抗;cosφ1表示最小负荷阻抗时的功率因数,一般可取发电机额定功率因数。按照以上原则确定的α角即发电机动态稳定极限角也是三元件失步保护的透镜内角,它一般取值为120°[2-3]

·

从这些理论研究中可以看出学者们主要从中国传统共享思想、马克思恩格斯共享发展理念的继承与发展以及我国建国以来历代领导集体治国理政经验的继承与发展等方面来研究习近平共享发展理念的理论来源。

ZAZBα值代入上式可得D1点的坐标为(1.876,-0.25),由此可以设置状态序列,对D1即透镜内角α进行校验。完成以上对ZAZBZC和透镜内角α的校验后,可以恢复继电保护装置的灵敏角定值为正式值,对灵敏角φ进行校验。由于φ决定了曲线的倾角但不改变曲线的形状,因此不同的φ值,必有不同的D1、D2点坐标与之对应记作D1'、D2' ,同样使用上述方法对D1'、D2' 进行校验也就是对灵敏角φ进行校验。问题的关键是求取D1'、D2' 的坐标以及D1'、D2' 的直线方程,为了分析方便与视图简洁,可以将透镜曲线用矩形代替,但是,曲线的旋转是以保护安装处为原点,不是以振荡电气中心为原点。从图4可得D1、D2以及D1'、D2' 的模值和阻抗角,D1'、D2' 的模值,D1'、D2' 的阻抗角分别为D1、D2阻抗角顺时针旋转(90-φ)°,经计算D1'=1.893∠-17.59° D2'=1.893∠177.59°,还可求得直线D1'、D2' 的方程,直线的倾角为180°-(90°-φ)° ,直线在纵轴上的截距为-0.25/cos10°,因此直线D1'、D2' 的方程可以为y=-0.176x-0.254,现已有D1'、D2' 的坐标和直线D1'、D2' 的方程,可以按照校验D1、D2的方法对D1'、D2' 进行校验,也就是对φ角进行校验。由于透镜内角α决定了透镜的宽度,于是对透镜内角的校验可以转变为对透镜宽度Zr的校验。对透镜形状的校验也就转变为对与透镜等长等宽的矩形的边长的校验。灵敏角φ决定了曲线的倾角但不改变曲线的形状,不同的φ值,必有不同的D1、D2点坐标与之对应,对灵敏角校验就转变为对D1'、D2' 的校验。

图4 三元件失步保护灵敏角的校验

5 结语

基于三元件透镜原理的失步保护,由于动作特性呈现为透镜曲线因此难于精确计算,目前保护装置制造厂家提供的主要校验方法对于该保护的透镜内角和灵敏角均难以校验[6-7]。经过实例计算,说明该方法可有效解决透镜内角和灵敏角难以校验的问题。工程技术人员应了解各种校验方法的优缺点,结合现场保护装置和继电保护测试仪的实际情况,用适合的方法对三元件透镜原理失步保护的重要要素进行正确、完整的校验,保证该保护的动作可靠性。

参考文献

[1]王维检.电气主设备继电保护原理与应用[M].北京:中国电力出版社,2002.

[2]高有权,高 华,魏 燕,等.发电机变压器继电保护设计及整定计算[M].北京:中国电力出版社,2011.

[3]DL/T684-2012,大型发电机变压器保护整定计算导则[S].

[4]南京南瑞继保电气有限公司.RCS-985系列发电机变压器成套保护装置技术说明书[R].南京:南瑞继保电气有限公司,2013.

[5]深圳南瑞科技有限公司.PRS-785整机现场调试大纲[R].深圳:深圳南瑞科技有限公司,2007.

[6]毛光辉,朱建军,丁五行,等.SF6互感器带电检测的多参数快速测量系统设计[J].电力科技与环保,2016,32(2):45-47.

[7]张 顺,郭 涛,葛智平,等.大规模新能源接入系统调峰能力与电源开机方式研究[J].电力科技与环保,2016,32(2):48-51.

霍震
《电力科技与环保》 2018年第02期
《电力科技与环保》2018年第02期文献

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