Protection元件库如图4-102所示,包括失步保护、距离区域、反时限过流、双比率电流差动、负序方向、电流传感器、CVT、电压传感器和阻抗测量等。其中失步保护元件包括欧姆、多边形和透镜,距离区域包括阻抗圆、跳闸多边形、苹果和透镜。
图4-102 Protection元件库
1.Impedance Zone元件
Impedance Zone元件模型如图4-103所示,该元件能检查输入R和X所描述的点是否位于规定的阻抗区域内。R和X是被监测阻抗的电阻和电感,单位可以是标幺值形式或者欧姆形式。需要注意的是,组件输入参数的单位设置与输入的R和X的单位需保持一致。如果输入R和X所描述的点位于规定的区域内则输出“1”,否则输出“0”。
图4-103 Impedance Zone元件模型
(1)阻抗圆:阻抗区域由一个圆所定义,用户需输入圆心坐标和圆半径。
(2)多边形:阻抗区域由多边形所定义,用户需输入多边形的边数和每个顶点的坐标。
(3)透镜特性:阻抗区域由等半径两个圆的并集所定义,用户需输入圆的半径和各自圆心的坐标。
(4)苹果特性:阻抗区域由等半径两个圆的并集所定义,用户需输入圆的半径和各自圆心的坐标。
2.Out of Step元件
Out of Step元件模型如图4-104所示,该元件能检测当阻抗轨迹从功率摇摆闭锁区6向内部闭锁区5穿越时所需的时间。如果大于设定的时间,即探测到出现了功率摇摆的情况。在大多数这样的情形下,阻抗保护不应启动去切除相关的开关,只有在少数选择好的系统解列点处才需要跳闸。若未选择距离保护去解列系统,当阻抗轨迹从6区穿越到5区的时间超过设定时间时,会闭锁距离保护1、2、3段的跳闸信号。在功率摇摆期间,可使用OOS的输出闭锁距离元件的1、2、3段的跳闸信号,或者在选定的点上去触发断路器的跳闸回路,将稳定系统与不稳定系统隔离。
图4-104 Out of Step元件模型
(1)阻抗圆:区域5、6由阻抗圆构成,用户需输入两个圆的半径和圆心坐标。
(2)透镜特性:区域5、6由等半径圆相交构成,用户需输入圆的半径和圆心坐标。对于阻抗轨迹由6区向5区穿越的时间大于设定时间的情况,零序电流I0需再小于限定值本组件才会发出闭锁信号。
(3)多边形:区域5、6由多边形构成,对于阻抗轨迹由6区向5区穿越的时间大于设定时间的情况,负序电流I2需再小于限定值本元件才会发出闭锁信号。
R和X代表了被检测阻抗的电阻和电感,单位可以是标么形式或者ohms形式。需要注意的是,组件输入参数的单位设置与输入的R和X的单位需保持一致。如果探测到功率摇摆情况输出“1”,否则输出“0”。
3.其他保护元件
(1)反时限过流保护元件。反时限过流保护元件模型如图4-105所示,该元件能对输入电流的函数F(I)进行相对于时间的积分,F(I)大于预先定义的电流(启动电流)时为正,反之为负。当积分达到预先设定的某个正值时,保护输出“1”。
图4-105 反时限过流元件模型
图4-106 反时限过流元件参数设置
反时限过流元件参数如图4-106所示。
反时限过流元件参数有:
1)Data Entry Format:电流函数选择。
2)Resettable:复位。
3)Pickup Current:启动电流。
4)Time Dial Setting:时间拨号设置。
(2)双比率电流差分元件。双比率电流差分模型如图4-107所示。
图4-107 双比率电流差分元件模型及其原理图
双比率百分比偏置限制特性由以下4个值所决定:
1)IS1:基础的差分电流定值。
2)K1:较低的百分比偏置定值。
3)IS2:偏置电流门槛值。(www.xing528.com)
4)K2:较高的百分比偏置定值。
(3)负序方向元件。负序方向元件的原理:对于正向故障,负序阻抗为负值;而对于反向故障,它为正值。考虑到继电器终端之后的大电源,其可能会导致较低的负序电压。为了克服这一情况,需要加入补偿量以增大负序电压。负序方向元件模型及参数设置如图4-108所示。
图4-108 负序方向元件模型及参数设置
负序方向元件参数有:
1)Input angles are given in:给定的输入角度。
2)Forward OC setting:正向负序电流阈值。
3)Reverse OC setting:反向负序电流阈值。
4)Z2 forward threshold:正向负序阻抗阈值。
5)Z2 reverse threshold:反向负序阻抗阈值。
6)I1 restraint factor:负序与正序电流比值的阈值。
7)Line angle:基频时线路阻抗角。
仅在负序电流与正序电流的比例大于设定的限值时,才会有输出。负序电流还必须大于两个设定值(一个正向,一个反向)。此时负序阻抗小于正向负序阻抗阈值,输出“1”,为正向故障;若负序阻抗大于反向负序阻抗阈值,输出“-1”,为反向故障。
4.其他相关元件
(1)CT-JA元件。CT-JA元件模型如图4-109所示,该元件为基于Jiles-Aherton的铁磁磁滞理论模拟的电流互感器(TA)。基于磁性材料的物理特性,给出了饱和效应以及磁滞剩磁和最小磁滞回线等信息。被测量电流作为输入(k A),输出是继电设备所用的二次电流(Amps)。
图4-109 CT-JA元件模型
图4-110 CT-Lucas模型
图4-111 CVT元件模型
(2)CT-Lucas元件。CT-Lucas元件模型如图4-110所示,该元件模拟了其负载(继电设备)为感性的电流互感器。被测量电流作为输入(k A),输出是继电设备所用的二次电流(Amps)。
(3)CVT元件。CVT元件模型如图4-111所示,该元件模拟了相互作用的耦合式电压互感器(TV)。模型的输入是电容两端的电压U p(测量自系统的电压)、C 1和C 2,输出是变换后的电压U S(Volts)。
(4)PT-Lucas元件。PT-Lucas元件模型如图4-112所示,本元件模拟了相互作用的耦合式电压互感器。输入是测量的系统电压U p(kV),输出是变换后的电压U S(Volts)。
图4-112 PT-Lucas元件模型
图4-113 线对地阻抗测量元件模型
(5)线对地阻抗测量元件:线对地阻抗测量元件模型如图4-113所示,该组件能计算出线对地阻抗。VM/IM/I0M分别为电压幅值、电流幅值和零序电流幅值;VP/IP/I0P分别为电压相角、电流相角和零序电流相角。优化后输出供Trip Polygon、Distance Relay Apple Characteristics、Distance Relay-Lens Characteristics或Mho Circle跳闸元件使用。
(6)相间阻抗测量元件。相间阻抗测量元件模型如图4-114所示,该元件能计算出相间阻抗。优化后供Trip Polygon、Distance Relay-Apple Characteristics、Distance Relay-Lens Characteristics或Mho Circle跳闸元件使用。
图4-114 相间阻抗测量元件
(7)序分量过滤器元件。序分量过滤器元件模型如图4-115所示,该元件能计算序分量组件的幅值和相角,输入的值是相量形式的三相幅值和相角,输出为各序分量的幅值和相角。
图4-115 序分量过滤器模块
图4-116 过流检测元件
(8)过流检测元件。过流检测元件模型如图4-116所示,该元件能连续检测输入信号是否超过了“过电流限值”。可以设定其在检测之前对输入信号进行处理:如果处理过的输入信号高于门槛值,且持续时间达到了指定的Delay Time,组件输出1(否则输出0)。
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