本文着重介绍两端电流相量和故障特征,其中包括两端功率方向的故障特征、 两端电流相位特征两端电流相位特征以及两端测量阻抗的特性。 1. 两端电流相量和故障特征 电流相量不但反映电流的大小,还反映电流的方向。当线路发生内部故障时(a),在故障点有短路电流流出,若规定电流正方向为由母线流向线路,不考虑分布电容影响,两端电流相量和等于流入故障点的电流相量和: 当线路发生外部故障或正常运行(中间既无电源(无电流注入)又无负荷(电流流出))时,任何时刻其两端电流相量和等于零。
(a)内部故障 (b)外部故障图1 双端电源线路区内、外故障示意图 2. 两端功率方向的故障特征 当线路上发生区内故障和区外故障时,输电线两端的功率方向也有很大差别。令功率正方向由母线指向线路,则线路发生区内故障时,两端功率方向都由母线流向线路,两端功率方向相同,同为正方向;当发生区外故障时,远故障点端功率由母线流向线路,功率方向为正,近故障点端功率由线路流向母线,功率方向为负,两端功率方向相反。
(a)内部故障功率方向 (b)外部故障功率方向图2 双端电流线路区内、外故障功率方向 3. 两端电流相位特征 两端输电线路,若全系统阻抗角均匀,且两端电动势角相等,则当线路MN发生区内短路故障时,两侧电流同相位,即相位差为0°;而当正常运行或发生区外短路故障时,两侧电流反相,即电流、相位差为180°。
图3
4. 两端测量阻抗的特性 当线路区内短路时,输电线路两端的测量阻抗都是短路阻抗,一定位于距离保护Ⅱ段的动作区内,两侧的Ⅱ段同时启动;当正常运行时,两侧的测量阻抗是负荷阻抗,距离保护Ⅱ段不会启动;当发生外部短路时,两侧测量阻抗也是短路阻抗,但一侧为反方向,若采用方向特性的阻抗继电器,则至少有一侧的距离Ⅱ段不会启动。