继电保护的相量分析

摘要：　行为。　关键词：　继电保护的相量分析　口杨旭　（深圳供电局广东・深圳５１８００１）　减极性标注电流互感器和电压互感器原、副边电气量的参考方向，用相量图分析继电保护装置的动作　参考方向　中图分类号：ＴＭｌ　相量图保护装置动作行为　文献标识码：Ａ　文章编号：１００７．３９７３（２０１０）０１２．００８．０２　在分析继电保护装置的动作行为时，需要用电气量之间　的相位关系，如：线路差动保护、变压器差动保护、发电机差动　保护、方向高频保护、相差高频保护等，要用到两端电流的相　位关系。方向电流保护，要用到电压与电流的相位关系。所　以掌握用相量图分析问题的方法，对正确分析继电保护装置　的动作行为至关重要，是继电保护技术人员实际工作中一个　很重要的内容，也是一个难点内容。　１电气量的参考方向与相量　由电工基础理论可知，正弦交流电可用相量表示，同频率　的正弦交流电压、电流电气量之间的关系可用相量图表示，相　量图中各电气量的相位关系，实质上反映的是电气量的时间　关系。如工频三相正弦交流电，三相相位差彼此互差１２０。（电　角度），它们达到正的最大值的时间互差ｔ＝（１２０。／３６０。）ｘ２０ｍｓ，　也就是说相位差反映的是时间差，掌握了电气量之间的相位　关系，是在特定参考方向下的时间关系这一本质，就能在选定　的参考方向下正确的画出相量图。　需要特别注意的是相量图中各电气量之问的相位关系，　是基于特定的参考方向的，参考方向选择的不同，电气量之间　的相位关系也会有所不同（但实际的电磁关系是确定的，不随　参考方向的选择而变化）。　要正确理解和掌握电气量的参考方向和相量的区别。电　气量的参考方向不是相量，参考方向是在被分析的交流电路　中，为分析问题方便假定的电气量的方向（实际工频交流电的　频率５０Ｈｚ，电气量的方向是变化的）。参考方向选定后是不变　的。相量是基于参考方向的，不同参考方向下的相量图不同，　但并不影响对问题的分析，因为各电气量之间客观存在着的　关系是一定，不会因为人为选择的电气量参考方向的不同、相　量图不同而改变。因为电气量的参考方向和相量图，只是我　们分析问题的一种方法和手段（但是如果不能正确的理解电气　量参考方向与相量之间的相互关系，不能画出正确的相量图，　就不能得出正确的分析结论）。　在继电保护学科领域中，为了分析问题简便，电压互感器　和电流互感器原、副边电气量的参考方向采用减极性标注。所　谓减极性是原、副边参考方向的电流产生的磁通方向相反，原、　副边电流在铁芯中产生的磁通相减。　在减极性标注的参考方向下，根据电磁感应定律，当原边交　流电流（电压）达到正的最大值时，同时副边感应电流（电压）也　达到正的最大值。所以原、副边电流（电压）同相位。掌握了电　气量之间的相位关系，是在特定参考方向下的时间关系这一　本质，就可以画出正确的相量图，分析相关问题就会得心应手。　２相量分析　功率方向继电器动作行为的分析，如下图所示。　

（ｂ）　【Ｃ）　功率方向继电器动作行为分析　（ａ）功率方向继电器接线图：（ｂ）相量图；（ｃ）动作行为分析。　电流互感器ＴＡ１、ＴＡ２原、副边电流的参考方向标在图中，　当Ｌ２的Ｋ点短路时，流过Ｌｌ和Ｌ２的短路电流ＩＡｋ是相同　的，如图所示。但ｉＡｋ与线路Ｌｌ的电流互感器ＴＡ１原边电流　的参考方向ｉＡｋ相反，与线路Ｌ２的电流互感器ＴＡ２原边电流　ｉ　ＩＩ的参考方向相同，在规定的正方向下，电流互感器ＴＡＩ与　ＴＡ２的原边电流相位相反。在减极性标注的参考方向下，电　流互感器ＴＡＩ（ＴＡ２）的原、副边电流相位相同，所以ＴＡＩ副边　的二次电流［ａｌ与ＴＡ２副边的二次电ｉａ２相位相反。可以这　样理解，当某一时刻，ｆＡｋ达到真正的最大值肘，此时电流互　感器ＴＡ２原、副边电流也同时达到正的最大值，所以ＴＡ２原、　副边电流与ｉＡｋ同相位。但此时电流互感器ＴＡ１原、副边电　流正好达到负的最大值，所以ＴＡ１原、副边电流与ＴＡ２原、副　边电流相位反相。　——斟协ｉ

仑Ｉ云・２０１０年第１２期（下）——　电力系统复杂性的初步研究　口李涛　（宁夏电力公司银川供电局　宁夏・银川　７５０００２）　摘要：复杂性科学作为一种新兴科学对很多领域内的研究工作都具有较强的指导意义。在电力系统中，存在　复杂性－９演化复杂性之间的关系一直是人们研究的重点，特别是对于电力系统的故障发生问题，如何运用新的　科学理论－９方法来进行分析，如何正确看待电网节点对系统脆弱性的影响等，都成为电力系统复杂性科学分析　要解释关键问题。与此同时，电力系统复杂性的相关研究也越来越深入，成为今后发展的重要趋势。　关键词：电力系统存在复杂性　演化复杂性大面积停电　中图分类号：ＴＭ１　文献标识码：Ａ　文章编号：１００７・３９７３（２０１０）０１２—００９・０２　ｌ前言　电力能源是典型的二次能源，是由人们对能源进行加工　而生成的一种非自然能源，随着发电方法与发电技术的不断　改进，电力技术的复杂程度也越来越高。无论是民用电力系　统还是工业用电力系统，都随着用电量的不断增加与远距离　输电线路的架设而变得越来越复杂。在日趋复杂的电力系统　网络中，随机性的不确定因素将会对整个电力系统的安全造　成很大的影响，从而危及电网的安全，甚至导致重大的经济损　失。因此，电力系统的安全性一直是电力技术人员最为关注　的焦点，也是电力系统功能的根本保证。复杂性科学的兴起，　拓宽了电力系统综合性问题的解决思路，作为一门新兴的交　叉学科，同时也是当今最为前沿的学科之一，复杂性科学带来　的是一场方法与思维的变革。　２复杂科学理论下电力系统故障的特征　电力系统无论在正常运行条件下，还是超负荷运行条件　下，都会发生系统故障，我们一直视这种故障的发生是随机性　在相间故障的方向电流保护中，ＬＧ—ｌｌ型功率方向继电器　采用９Ｏ。接线方式，用相量图分析图１线路故障时，功率方向　继电器ｌ、２的动作行为。如图ｌ所示，两个功率方向继电器的　接线完全相同，而且是用的同一母线上同一电压互感器ＴＶ的　二次电压。当Ｌ　２的Ｋ点短路时，母线上的电压为残压。以　三相短路分析，母线电压方　Ａ＝ｊＩ￣＊ＺＫ。ＺＫ是母线至故障点　的线路阻抗，若线路阻抗角为６Ｏ。，则　Ａ超前ｉＫＡ６０。。同理　Ｂ、　ｃ分别超前ｊＫＢ、ｊ　ＫＣ线路阻抗角为６０。，因为三相短路　是对称故障，所以　Ａ、　Ｂ、　ｃ对称，ｊＩ（Ａ、ｊＫＢ、　ＫＣ也对称。　电压互感器ＴＶ原、副边电压同相位，ＴＶ副边电压、ＴＡ副边　电流相量图如图１（ｂ）所示。从图１（ａ）可知ｉ　ＫＡ与ＴＡ２的原　边电流ＩＩ参考方向相同，因为ＴＡ２原、副电流同相位，所以ＩＩ２　（ａ２）与ＫＡ同相位，即ａ２滞后Ａ线路阻抗角为６０。，如图１（ｂ）　所示。若ＬＧ－１ｌ型功率方向继电器的内角ｃｔ＝３０。，则动作区如　图１（ｃ）所示，ｉａ２（Ｉｍ２）相位落在功率方向继电器２的灵敏线　的，并对电力应急系统做出全天候处理突发事件的要求。这　种故障预防方式固然重要，但无形中增加了后备系统的运行　压力，对电力应急系统的要求很高，加重了电力系统的工作量。　采用复杂科学理论，对电力系统的大型故障性停电进行分析，　我们可以惊喜的发现，这种大规模的、影响性较大的停电事故　居然可以呈现出一定的规律性，这是我们以往的分析中所未　曾得到过的。看似偶然的随机事件，在经过了新的方法分析　之后，从中可以看出一定的分布规律。最早采用这种理论对　电力系统进行研究的是一位美国学者，他发现，１９８４年到１９９９　年，这１５年间，美国的大型故障性停电的规模与发生频率满　足一种幂律分布。这一发现使电力系统故障成为了可预测故　障，并使故障成为了一种必然结果，尽管大型故障性停电往往　是由很多细小的问题或故障连锁引发的，然而，概率分布仍然　说明了其中隐含的一些必然关系，或必然因素。由此看来，采　用同样的理论方法，对我国一段时期内的大型故障性停电事　件进行分析，是不是也同样可以找出其中的规律性，从而发现　●●●●●●●●●●●●‘●●．．　上，功率方向继电器２灵敏动作（线路Ｌ２的Ｋ点故障对功率　方向继电器２来说是正方向故障）。线路Ｌ２的Ｋ点故障，线　路Ｌｌ的ＴＡ１二次电流ｉａｌ与线路Ｌ２的ＴＡ２的二次电流ｉ　ａ２相位相反。功率方向继电器１、２接同一电压互感器ＴＶ的　二次电压，功率方向继电器１、２动作区相同，从图（ｃ）可见，功　率方向继电器１的ｉ　ａｌ（ｉｍ１）相位落在功率方向继电器１的　灵敏线的反方向上（在非动作区），功率方向继电器１可靠不　动（线路Ｌ２的Ｋ点故障对功率方向继电器１来说是反方向　故障）。分析结论正确：功率方向继电器１可靠不动，功率方　向继电器２灵敏动作。　３结论　由以上分析可知，只要我们理解了参考方向与相量之间的　相互关系，就可以画出正确的相量图，就可以正确分析判断保　护装置的动作行为。　——斟协论Ｉ云・２０１０年第ｌ２期（下）——　一