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母线保护常规和复式比例制动差动元件灵敏度和安全系数计算分析

更新时间:2009-03-28

0 引言

微机型母差保护的元件广泛采用常规比例制动工作原理或复式比例制动原理。长期以来对2种差动元件的特性差异普遍存在比较模糊认识和争议,突出体现在母线区内故障下的灵敏度、区外故障下的安全系数比较,一直没有得到透彻的分析和揭示。

下文分析2种差动元件的动作特性和性能差异。结合电网母线故障中故障电流分布及传变规律,分析给出母线区内故障中影响灵敏度、区外故障中影响差动元件安全性的典型工况。计算形成灵敏度和安全系数数据表和曲线族,直观比较常规和复式比例制动特性差动元件在区内、外故障不利条件下的灵敏性和安全性。

1 比例差动元件的原理与分析

1.1 常规比例制动差动元件

常规比例制动特性差动元件的动作判据[1,2]为:

 

其中,

 

式中: Id为差动电流,是母线所有连接支路的电流向量和的绝对值;Ir为制动电流,是母线上所有连接支路的电流的向量绝对值之和;Idset为差动元件的电流动作门槛;K为比例制动系数;Ij为母线上第j个连接支路的电流向量。

1.2 复式比例制动差动元件

常规比例制动特性的差动元件的动作判据[3]

 

复式比例制动差动元件在制动量的计算中减去了差电流量,在母线区内故障时,理论上制动量为零,尽管制动系数较大,仍具有较高的灵敏度。在母线区外故障时,理想情况下差电流为零,制动量与常规比例制动元件相等,且由于制动系数较大,则安全系数相对较大。

1.3 常规比例制动和复式比例制动的对应关系

复式比例差动元件动作判据式(4)中Id/(Ir-Id)≥(Kr) 可以转化为

 

时,常规比例差动动作判据式(1)和复式比例差动元件的动作判据式(4)的动作方程等价[1]。但这并不意味两者具有相同灵敏度和安全系数。

 

由表6和图7可以看出,当区外故障、故障支路电流互感器TA误差δ小于0.75时,2种差动元件的灵敏度均小于1,不会误动。复式比例制动差动元件的灵敏度比常规比例制动更低,相对更安全。

截止到2018年8月,拉萨市印刷行业小微企业共计237户。主要分布情况如下:布达拉宫——大昭寺商业圈从事印刷行业商户共计59户;西藏大学商业圈(江苏路-藏大东路一线)47户;柳梧新区商业圈36户;拉萨市经济技术开发区22户。四个主要商业圈合计164户,占据拉萨市印刷行业企业总数的69.20%。剩余企业则分散在拉萨市区周边,尚未形成集聚现象。

 

比较式(5)和式(1)2个判据,当

2 母线区内故障下差动元件的灵敏度

2.1 有汲出电流下的动作边界

对于母线区内故障,理想情况下,各分支电流的均流向母线,相位相同。假设短路点的总故障电流为I,不计负荷电流的影响,有 Id=Ir=I。

常规比例制动差动元件的灵敏度为

 

复式比例制动差动元件的灵敏度为

取K=0.1~0.8,汲出电流比E=0.1~0.7,代入式(14),得出灵敏度S,形成如表2所示的数据表。

 

考虑实际运行中的故障电流分布的最不利情况,母线区内故障,存在某支路电流汲出情况[3-5]。譬如3/2短路器主接线、双母线分段主接线,或者双母线接线母联断路器在断开位置,存在故障电流环流。

机械设计制造的自动化程度早已成为衡量一个国家工业制造业发展状况的标准,对于机械设计制造而言,自动化程度越高能发挥的实效力量越大,也是评判企业能否跟上时代的依据。通俗来讲,自动化程度就是要将机械设计制造与计算机、互联网紧密结合起来,同时利用电子技术的优势为机械设计制造创造更好的输出空间。多种技术的融合能缩短实际工程工期,降低投资成本,还能将原有冷冰、死板的传统机械设计制造转换成柔性化、智能化的发展方式。总的来说,机械设计制造自动化的优势集中在以下几个方面:

矿区生活区、厂区生活用水及锅炉房补充水等用水点对水质要求较高,部分新水经过生活饮用水一体化净水设施处理达到《生活饮用卫生标准》后,通过生活水管道系统供矿山生活用水使用。

故障点及故障电流分布如图1所示。

  

图1 母线区内故障存在汲出电流示意

在内部故障有汲出电流情况下,差动电流Id和制动电流Ir分别为

 

可以看出,汲出电流EI一方面减少了差动电流量,另一方面增加了制动电流量2EI。

区外故障下差动元件的安全系数是指差动量与最大制动量的比值,反映制动曲线图中动作点低于动作边界线的程度。考虑到计算方法一致性,后文沿用灵敏度的计算公式代替安全系数,灵敏度值小于1时,差动元件不误动作,是安全的。

对于常规比例差动元件,由Id ≥K Ir

 

对于复式比例差动元件,由Id≥Kr (Ir-Id)得

 

可见,母线发生区内故障时、有故障电流流出母线时,对于常规比例差动元件,汲出电流不超过式(12)的条件时,差动元件才能够动作;对于复式比例差K动元件,当汲出电流不超过式(13)的条件时,差动元件才能够动作。

通过式(12)和式(13)计算,得出差动元件制动系数与区内故障允许的最大汲出电流比关系。

 

表1 制动系数与允许最大汲出电流比

  

常规制动系数K 复式制动系数Kr最大允许汲出电流比Emax 0.4 0.67 0.750 0.6 1.50 0.330 0.8 4.00 0.125

从表1可以看出,母线区内故障允许有33%的汲出电流,差动元件不拒动。随着制动系数的增大,允许的最大汲出电流比均变小。

2.2 常规差动元件不同K值下的灵敏度

考虑母线区内故障有汲出电流的情况,将式(10)和(11)代入式(8)得常规比例制动差动元件的灵敏度为:

 

从此,无论人前人后,再也没人给张大爷喊甲洛洛了,仓库里连颗钉子都没丢过。大家中午的两道菜变成了一道,每个人的工资也少了两元,潘美丽的牛奶依然喝着,小丁替潘美丽多筹了三元。

 

表2 常规差动元件K值、汲出电流占比E与灵敏度S对应关系

  

汲出电流占比E区内故障灵敏度S K=0.1=0.2=0.3=0.4=0.5=0.6=0.7 K K K K K K K=0.8 0.1 8.33 4.17 2.78 2.08 1.67 1.39 1.19 1.04 0.2 7.14 3.57 2.38 1.79 1.43 1.19 1.02 0.89 0.3 6.25 3.13 2.08 1.56 1.25 1.04 0.89 0.78 0.4 5.56 2.78 1.85 1.39 1.11 0.93 0.79 0.69 0.5 5.00 2.50 1.67 1.25 1.00 0.83 0.71 0.63 0.6 4.55 2.27 1.52 1.14 0.91 0.76 0.65 0.57 0.7 4.17 2.08 1.39 1.04 0.83 0.69 0.60 0.52

按照表2数据画出常规比例制动差动元件灵敏度曲线族,如图2所示。从图2可以看出,在汲出电流比例E一定时,制动系数K越大,灵敏度越小。K>0.5后,不同K值下灵敏度趋近,灵敏度差距变小。

  

图2 常规比例元件区内故障有外汲电流下的灵敏度

在K值一定的情况下,汲出电流比例E越大,灵敏度越小。

马刺说:“这个贺三我听说过,他写了这篇文字,雇人誊写了几百份,在你可能路过的地方张贴,百姓看了,都拍手叫好。宁国皇帝把贺三召过去,跟他谈了一番话,让他做了大官。贺三告退,脚下也没被什么绊着,就摔了个大跟斗。”

灵敏度S<1的区域即为差动元件的拒动区。各曲线与S=1的交点横坐标即是该K值下,允许的最大汲出电流比例。可见,K越大,允许的最大汲出电流比例越小。

2.3 常规与复式差动元件灵敏性比较

由式(10)和式(11)代入式(9),可得复式比例制动差动元件区内故障下的灵敏度为:

当常规制动系数K=0.6 ,对应取复式制动系数Kr=1.5,汲出电流比E从0.1至0.9,代入式(18)和(19)得出常规与复式比例制动差动元件区外故障安全性系数S和Sr对照表,如表6所示。

 

固定取常规制动系数K=0.6 ,对应于复式制动系数Kr=K/(1-K)=1.5,将汲出电流比例E从0.1至0.9,代入式(14)和式(15),得出2种差动元件灵敏度S和Sr对照表,如表3所示。

 

表3 常规与复式差动元件灵敏度比较

  

E 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 S 1.391.191.040.930.830.760.690.64 0.6 Sr 3.33 1.671.11 0.830.67 0.560.48 0.420.37

由表3画出常规和复式比例制动元件灵敏度对比曲线,如图3所示。

  

图3 常规与复式差动元件区内故障的灵敏度曲线

从表3和图4可以看出,对于区内故障汲出电流比例较小的情况,复式比例制动差动元件灵敏度曲线高于常规比例制动元件,灵敏度相对高。随着汲出电流比例的增大,两种差动元件灵敏度差距变小。汲出电流比例大于一定值边界值(例如0.33),复式比例制动灵敏度曲线低于常规比例制动元件,灵敏度更低,且均小于1,差动元件将拒动。考虑到实际系统中母线区内故障汲出较小的情况,复式差动元件比常规差动元件灵敏度更高。

3 母线区外故障的安全系数

将式(10)和式(11)分别代入式2种差动元件动作判断表达式(1)和式(4)。

3.1 区外故障有误差电流下差动元件的安全边界

考虑到区外故障的不平衡电流[3-5],假设穿越故障电流为I,故障支路流过的电流最大,假设因电流互感器饱和,TA的误差比例达到-δ。为了简化起见,考虑误差电流与一次电流反相位180°的情形,如图4所示。

  

图4 区外故障下分支电流有负误差

得出差电流和制动电流为

 

可见,TA误差电流即不平衡电流,形成了区外故障下的差电流,同时也使得制动电流变小。

对于常规比例差动元件,将式(16)(17)代入Id≥Kr:δ≤K(2-δ),δ≤2K(1+K)。

对于复式比例差动元件,将式(16)(17)代入Id/(Ir-Id)≥Kr得δ≤Kr(2-2δ),δ≤2Kr(1+2Kr)。

1951年,哈电电机成功制造的新中国首台水电机组,单机容量仅为0.8兆瓦;1980年代,葛洲坝电站12.5万千瓦轴流转桨式水轮发电机组成功出世,因其优异的综合性能,被授予国家质量奖金质奖章,这也是我国发电设备获得的第一块金质奖章。自主研制之路艰难坎坷,哈电电机不畏险途,为研发更大容量、更优性能的机组积蓄着力量。

母线发生区外故障时,常规比例差动和复式比例差动分别允许故障支路的TA有误差取不同的制动系数,见表4。

第六、“消费式”帮扶。“访惠聚工作组”利用自己的社会资源,以市场价购买贫困户或“亲戚”家滞销的红枣、核桃等农产品。比如以发福利的形式卖给自己原单位。

 

表4 制动系数与区外故障允许TA误差关系

  

常规制动系数K 复式制动系数Kr最大允许汲出电流比Emax 0.4 0.67 0.57 0.6 1.50 0.75 0.8 4.00 0.88

从表4可以看出,常规比例差动元件的制动系数K=0.6时,对应于复式比例差动元件的制动系数Kr=1.5,区外故障允许故障支路TA有75%的负误差,差动元件不致于误动作。

虽然农村垃圾治理问题提出不久,但是已有不少学者对此做了深入探讨,积极肯定农村垃圾治理的重要性,并结合实际情况分析垃圾“治理难”的原因,提出可行性措施,不少地区的治理实践已初见成效。但垃圾治理问题并未得到根除,仍有不少地方存在由垃圾引起的各种问题,各地区应以“乡村振兴战略”为契机,相互借鉴并结合当地实际情况,因地制宜,采取针对性措施,继续贯彻落实农村垃圾治理工作,为乡村未来发展打好环境基础。

3.2 常规比例制动不同K值下的安全系数

分析母线区外故障、故障支路有误差电流时的差动元件的安全性。

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将式(16)和(17)代入式(18),可得常规比例制动差动元件的安全系数。

 

为了进一步分析不同制动系数下K,常规比例制动元件的在不同TA误差,区外故障的安全系数(灵敏度),K取从0.1~0.8,TA误差比δ取从0.1~0.7,带入式(17),得出表5数据阵列。

 

表5 常规差动元件制动K值、误差δ、安全系数S

  

电流误差δ区外故障安全系数S K=0.1 K K K K K K K=0.8 0.1 0.53 0.26 0.18 0.13 0.11 0.09 0.08 0.07 0.2 1.11 0.56 0.37 0.28 0.22 0.19 0.16 0.14 0.3 1.76 0.88 0.59 0.44 0.35 0.29 0.25 0.22 0.4 2.50 1.25 0.830.63 0.50 0.420.36 0.31 0.5 3.33 1.67 1.11 0.83 0.67 0.56 0.48 0.42 0.6 4.29 2.14 1.43 1.07 0.86 0.71 0.61 0.54 0.7 5.38 2.69 1.79 1.35 1.08 0.90 0.77 0.67=0.2=0.3=0.4=0.5=0.6=0.7

由表5画出常规比例制动元件安全系数曲线,如图5所示。

  

图5 常规差动元件区外故障安全系数曲线族

由表5和图5可以看出,在区外故障条件下,故障支路误差电流δ比例一定的情况下,K值越大,灵敏度越小,差动元件越安全(不误动)。K值大于0.5后,不同K值得安全系数曲线趋近,差值变小。

在K值一定的情况下,故障分支误差电流δ越大,灵敏度越高,差动元件越不安全。

灵敏度大于1的区域即为差动元件的误动区。各曲线与S=1的交点横坐标就是该K值下,区外故障允许的故障分支误差电流比。K值越大,允许的误差电流比例越大。

3.3 常规与复式差动元件安全系数比较

将式(16)、(17)代入式(19)可得复式比例制动差动元件的安全系数:

 

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表6 常规与复式差动元件区外安全系数对照

  

δ 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 S 0.090.190.290.420.560.710.901.111.36 Sr0.0370.0830.1430.220.33 0.5 0.78 1.33 3

由表6画出2种差动元件区外安全度对比曲线,如图6所示。

碳关税的本质是一种出口税,其征收体现在出口商品的价格变化中,本文以中国出口至美国商品征收碳关税为例,则出口方程可由式(6)

  

图6 常规与复式元件区外安全度曲线

亦即

误差电流δ大于0.75时,2种差动元件的灵敏度均大于1,都将发生误动作,复式比例制动元件灵敏度高于常规比例制动元件,更容易误动。

考虑到实际系统中母线区外故障、分支电流误差一般不致于超过70%,复式比例制动差动元件比常规制动差动元件相对安全。

4 结论

a. 分析母线保护比例制动差动元件的特性必须兼顾理想的故障电流分布情况和不利的分布情况。

b.常规比例制动和复式比例制动元件,在常规制动系数和复式制动系数满足一定的对应关系时,其动作方程等价。即动作点临界曲线重合,区内故障允许的汲出电流相同,区外故障允许的误差电流相等。

c. 对于区内故障有较小汲出电流情况,复式比例制动差动元件灵敏度高,随着汲出电流变大,两者灵敏度差距越小。汲出电流大于一定值边界值,复式比例制动相对容易拒动。考虑到实际系统区内故障汲出电流一般不致于大于30%的情况,复式差动元件比常规差动元件更灵敏。

d. 区外故障、故障分支有较小误差电流情况下,复式比例制动更加安全;但误差电流大于一定值,复式比例制动更容易误动。考虑到实际系统中区内故障分支电流误差一般不致大于70%的情况,复式差动元件比常规差动元件相对更安全。

参考文献:

党建工作在热力公司中具有引导激励作用,热力公司的健康发展离不开党建工作。首先,党建工作为热力公司指引鲜明的政治路线,帮助企业明确具有时代特征的政治方针。其次,随着全球经济一体化发展,热力公司不断根据市场需求进行深化改革,对党建工作的要求不断提高,良好的党建工作是热力公司创新与发展的前提。最后,基层党务工作者的先锋模范作用是热力公司发展的需要,良好的党建工作能够提升职工投身热力事业的热情。

[1] 焦彦军.电力系统继电保护原理[M].北京:中国电力出版社,2015.

[2] 南京南瑞继保电气有限公司.RCS-915A/B微机母差保护装置说明书[R].2003.

[3] 深圳南京自动化研究所.BP-2B微机母差保护装置技术说明书[R].2010.

式中:pti0为虚拟节点,表示部件任务ti∈PartTask开始时的初始状态;pti为处理步骤的集合,即按顺序排列的已完工工序任务的集合;ptij∈ProcedureTask(1≤i≤n,1≤j≤k)表示部件任务ti下属的某个已完工工序任务,视为数据世系DLti的一个处理步骤,也称为DLti的一条记录。

[4] 杨继明,刘高会,吴艳军.BP-2B与RCS-915AB母线差动保护的原理分析及应用[J].电力科学与工程,2011,27(7):55-59.

[5] 刘 巍,王 军.传统比率制动式母差保护同微机型母差保护的应用比较[J].电力建设,2006,27(4):33-36.

 
曹媛,曹树江
《河北电力技术》 2018年第01期
《河北电力技术》2018年第01期文献

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