距离保护的振荡闭锁
§3.5距离保护的振荡闭锁(Power Swing Blocking of Distance
Protection)
§3.5.1 振荡闭锁的概念 ( Concept of Power Swing Blocking)
并联运行的电力系统或发电厂失去同步的现象，称为电力
系统的振荡(Power Swing)。电力系统振荡时，系统两侧等效电动势间的夹角在0o~360o范围内作周期性变化，从而使系统中各点的电压、线路电流、功率方向以及距离保护的测量阻抗也都呈现周期性变化。这样，以上述这些量为测量对象的各种保护的测量元件，就有可能因系统振荡而动作。
电力系统的振荡是属于严重的不正常运行状态，而不是故障状态，大多数情况下能够通过自动装置的调节自行恢复同步。如果在振荡过程中继电保护动作，切除了重要的联络线，或断开了电源和负荷，不仅不利于振荡的自动恢复，而且还有可能使事故扩大，造成更为严重后果。所以在系统振荡时，要采取必要的措施，防止保护因测量元件动作而误动。这种用来防止系统振荡时保护误动的措施，就称为振荡闭锁。
因电流保护、电压保护和功率方向保护等一般都只应用在
电压等级较低的中低压配电系统，这些系统出现振荡的可能性很小，振荡时保护误动产生的后果也不会太严重，所以
一般不需要采取振荡闭锁措施。距离保护一般用在较高电压等级的电力系统，系统出现振荡的可能性大，保护误动造成的损失严重，所以必须考虑振荡闭锁问题。在无特殊说明的情况下，本书所提及的振荡闭锁，都是指距离保护的振荡闭锁。
§3.5.2电力系统振荡对距离保护测量元件的影响(Effect of Power Swing to Measuring Unit of Distanee
Protectio n)
1电力系统振荡时电流、电压的变化规律
现以图3-31所示的双侧电源的电力系统为例，分析系统振荡时电流、电压的变化规律。
E M M KZ I N E N
E之——------------------
1U
图3-31双侧电源的电力系统
设系统两侧等效电动势E M和E N的幅值相等，相角差
(即功角)为，等效电源之间的阻抗为Z Z M乙Z N，其中Z M为M侧系统的等值阻抗，Z N为N侧系统的等值阻抗，乙为联络线路的阻抗，则线路中的电流和母线M、N上
的电压分别为:
E M E N_E E M (1 e」) (3-144)
U M E M 1 Z M (3-145)
U N E N I Z N (3-146)
它们之间的相位关系如图3-32(a)所示。以E M 为参考相量，
当S 在0。?3600范围内变化时，相当于E N
相量在0。?360。 范围内旋转。
图3-32系统振荡时的电流和电压
(a)相量图；(b)电流有效值变化曲线；(c )
电压有效值变化曲线
(c)
由图可以看出电势差的有效值为
所以线路电流的有效值为
电流有效值随S 变化的曲线如图(b)所示。电流的相位 滞后于E E M E N 的角度为d ，其相量末端的随S 变化的轨 迹如图(a)中的虚线圆周所示。
假设系统中各部分的阻抗角都相等，则线路上任意一 点的电压相量的末端，都必然落在由E M 和E N 的末端连接而 成的直线上(即E 上)。M 、N 两母线处的电压相量U M 和U N 标在图(a)中。其
有效值随&变化的曲线，如图(c)所示。
在图(a)中，由o 点向相量 E 作一垂线，并将该垂线代 表的电压相量记为U os ，显然，在 为0以外的任意值时，电 压U os 都是全系统最低的，特别是当 180o 时，该电压的有 效值变为0。电力系统振荡时，电压最低的这一点称为振荡 中心，在系统各部分的阻抗角都相等的情况下，振荡中心的
1
位置就位于阻抗中心-Z 处。由图(a)可见，振荡中心电压的 有效值可以表示为
U os E M cos 2 2 ?电力系统振荡时测量阻抗的变化规律
E 2E
M Sin 2 (3-147)
2E M sin — (3-148)
(3-149)
1 1 1 Z M ) j-Z ctg- (- M )Z j-Z ctg^
（3-151）
M
式中 M 2"为M 侧系统阻抗占总串联阻抗的比例。
可见，系统振荡时，M 处的测量阻抗由两大部分组成， 1 第一部分为 （-M ）z ，它对应于线路上从母线 M 到振荡 中心z 一段线路的阻抗，是不随 变化的。第二部分为 1
j 2Z ct g^，它垂直于Z ，随着的变化而变化。当由°。变 化到3600时，测量阻抗Z m 的末端沿着一条经过阻抗中心点 2Z ，且垂直于Z 的直线00自右向左移动，如图3-33所示。 当0。（）时，测量阻抗Z m 位于复平面的右侧，其值为无穷大； 当180。时，第二部分阻抗等于°,总测量阻抗变成（? M ）Z ； 当360。（）时，测量阻抗的值也为无穷大，但位于复平面的 左侧。
系统振荡时，安装在M
点处的测量元件的测量阻抗为 Z U
M Zm 1 E M 1 M Z M E
1 M
(3-150) 因为
cos jsin 1 jctg?