（电力系统及其自动化专业论文）线路纵联差动保护研究.pdf

渐江大学硕士毕业论文 a b s t r a c t c u r r e n td i f f e r e n t i a lp r o t e c t i o ni sa l li m p o r t a n td e v e l o p i n gd i r e c t i o no fi - i vl i n e m a i np r o t e c t i o n t h i sp a p e rs i m p l yd e s c r i b e st h eb a s i ct e n e t so fc u r r e n td i f f e r e n t i a l p r o t e c t i o n b a s i ct h ep r i n c i p l e so ft h et e n e t s ，t h i sp a p e rd o s ei n - d e p t hr e s e a r c ha b o u t b a s i cd i f f e r e n t i a l ，f a u l tc o m p o n e n td i f f e r e n t i a l ，z e r o s q u e n c ed i f f e r e n t i a lp r o t e c t i o n a n dc u n e n tc o m p e n s a t i o n b ya n a l y s i s ，i tc a r lb ef i n dt h a t c o m p a r i n gw i t hb a s i c d i f f e r e n t i a l ，t h ef a u l tc o m p o n e n tw i l ln o tb ea f f e c t e db yl o a dc u r r e n ta n dh a v eh i g h e r s e n s i t i v i t y z e r o - s q u e n c ed i f f e r e n t i a lc a nn o tb ea f f e c t e db yt r a n s i t i o nr e s i s t a n c e ，i t c a nr a p i dc u tt h ef a u l t t h i sp a p e rp u t sf o r w a r dan e wf a u l tp h a s es e l e c t o ro f z e r o s q u e n c ed i f f e r e n t i a lp r o t e c t i o n a tt h el a s tc h a p t e ro ft h i sp a p e r , t h i sp a p e r p r e s e n t s t w oc u r r e n t c o m p e n s a t i o nm e t h o d so fd i f f e r e n t i a lp r o t e c t i o n t h e c o m p e n s a t i o nm e t h o do fc u r r e n tc o m p e n s a t i o nc a nr e d u c et h ei m b a n l a n c ec n r c e n to f e x t e r n a lf a u l ta n du n l o a d e ds w i t c h i n g ，t h e r e b yr e d u c et h ea c t i o nt h r e s h o l d ，e n h a n c e t h es e n s i t i v i t ya n da c t i o ns p e e do ft h ep r o t e c t i o ng r e a t l y s i m u l a t e i n ga b o u tf a u l t p h a s es e l e c t o ro fz e r o s q u e n c ed i f f e r e n t i a lp r o t e c t i o na n de u r r e u tc o m p e n s a t i o nw i t h a t p d r a wa n dm a t l a bs o r w a r ea l s oh a v ei nt h i sp a p e r k e yw o r d s ：d i f f e r e n t i a lp r o t e c t i o n , b a s i cd i f f e r e n t i a lp r o t e c t i o n ，f a u l tc o m p o n e n t d i f f e r e n t i a lp r o t e c t i o n ，z e r o - s e q u e n c ed i f f e r e n t i a lp r o t e c t i o n ，c u r r e n tc o m p e n s a t i o n i l 浙江大学硕士毕业论文 第1 章绪论 1 1 项目研究的意义 电流差动保护又称为“平衡保护”，它的基本原理是在上世纪初提出的， 迄今为止，已约有1 0 0 年的历史。由于其原理简单可靠而被广泛地用作电力系统的 发电机、变压器、母线和大型电动机等元件的主保护。 在超高压线路保护中，要求线路主保护具有速动性，除高阻故障外，能够快 速切除全线故障，一般要求保护出口实现不超过2 5 3 0 m s ；同时还要求保护具有 可靠性，在系统振荡或在振荡中发生区外故障时，保护不动作，非全相运行时保 护不误动，准确识别区外转换性故障，p t 断线不误动等等：在发生故障时，还要 求保护具有灵敏性，包括在系统振荡时能够可靠识别内部故障，区外转区内故障 能够正确动作，单相转多相故障能够快速切除等等。差动保护在一般情况下，具 有很高的灵敏性与可靠性，改进过的一些算法使得保护的速动性，灵敏性，可靠 性又有了一些显著的提高，而差动保护恰恰不受p t 断线影响，又具有天然的选相 能力，因此被广泛运用于超高压线路保护当中。 当电流差动保护用于超高压长线路或者电缆线路时，输电线路的相与相之间 和相与地之间存在着分布电容。在电压等级低、线路短的情况下，分布电容很小， 对线路两端的电流影响不大，可以忽略其对差动保护的影响；但在超高压长线输 电或者电缆线路上，分布电容的等值容抗大大减小，电容电流将使输电线路两端 电流的大小和相位都发生严重畸变，因而其对差动保护影响就不能再被忽略。目 浙江大学硕士毕业论文 前很大多数的情况下，都是通过降低保护的灵敏度或者通过适当的补偿来做一些 弥补，以获得良好的效果。 1 2 国内外研究现状及发展趋势 电流差动保护原理是1 9 0 4 年由c h m e r z 和p r i c e 在英国提出的，在随后的发 展过程中，尽管制动量的构成进行了不断的改进，但是其基本原理一直没有改变。 随着微波通信技术、光纤通信技术的发展和其在电力系统通信中的逐渐应用，又 先后出现了输电线路的微波电流差动保护和光纤电流差动保护。 在国外，日本7 0 年代就有分相电流差动微波保护。进a 8 0 年代，日本又最先研 究采用p c m 调制方式的数字式电流差动微波保护。8 0 年代末以来，英国g e c 公司和 a 阴公司也相应研制出各自的数字式电流差动保护装置。而在我国，也较早地开展 了输电线路的分相电流差动微波保护的研究，1 9 7 9 年就有相应的科研报告发表。 这一阶段，主要是研究采用频率调制方式的模拟式电流差动微波保护。我国的数 字式光纤电流差动保护的研究始于8 0 年代，在9 0 t g 代中后期制成了比较完善的保 护设备。第一套可用于长距离输电线路的数字式微波电流差动保护，w x h 一1 4 嚣t j 高 压线路微机微波电流差动保护装置，于1 9 9 4 年完成，通过鉴定。在以前，光纤通 信在电力通信系统的使用较少，因为光纤电流差动保护需要配设专用光缆，所 以，光纤电流差动保护通常被设计用于短距离输电线路。由于电力通信及其它诸 多原因，微波、光纤电流差动保护以前在我国电力系统继电保护中的实际应用却 2 浙江大学硕士毕业论文 一直非常之少。而目前，随着通讯技术的高速发展，光纤电流差动保护越来越多 得运用到长距离高电压输电线路之中。 在国外，数字式电流差动保护的应用较多，尤其是在日本和英国，数字式电 流差动保护是输电线路主保护中应用最多的保护；而在其它国家也有应用。随着 通信技术的高速迅猛发展和光纤等通信设备的成本下降，近几年，我国的通信发 展迅速，电力通信系统中也在越来越多得应用光纤通信，数字式电流差动保护也 逐渐成为我国输电线路主保护中的主保护。 可以看出，电流差动保护作为一种简单，可靠和广泛适用的继电保护原理， 已经成为电力系统的主要保护之一。几十年的运行考验也证明了它的优越性，同 时也发现了它的不足，对它进行针对性的改进。随着电力系统的发展，远距离输 电，超高压输电这样的输电线路的增多，以及电力系统通讯技术的迅猛发展，电 流差动保护很显然将会得到更加广泛的运用，尤其是在高压，超高压输电线路上。 1 3 课题的背景 目前，国内一些继电保护的厂家相继推出一系列超高压输电线路保护产品。 本文是作者在从事相关差动保护产品的差动元件开发同时做了相关的研究所提 出的一些见解和相关研究。 浙江大学硕士毕业论文 1 4 本文主要研究内容 本文的主要研究内容为： 1 ) 线路差动保护中的差流选取和不平衡电流研究； 2 ) 常规差动和变化量差动中的不平衡差流的研究； 3 ) 零序差动的研究，在研究的基础上提出了零序差动辅助选相法； 4 ) 稳态和暂态电容电流补偿的研究，在双端线补偿研究的基础上提出了t 接线 路电容电流补偿的新方法。 4 浙江大学硕士毕业论文 第2 章差动保护概论 2 1 差动保护概念和分类 所谓差动保护，也被称为“平衡保护”，是指在被保护设备非内部故障时， 参与比较的各引出线上的电气量，如果之间达到平衡状态，则保护设备的判别式 输出为零；而被保护设备内部故障时，电气量之问的平衡被打破，判别式输出不 为零，保护设备动作。 根据差动保护所应用的不同场合，以及获取的来自同一被保护设备或者不是 同一被保护设备的电气量，保护又分为纵联保护和横联保护。 纵联保护是指被保护元件各端的同类电气量，比如电流和电压之间达到平衡 的保护。主要的保护有：电流纵差动保护，发电机零序电压纵差、发电机不完全 纵差。电流纵差保护是最基本和应用最广泛的差动保护，通常指的“电流差动保 护”或“差动保护”往往就是指这种保护。 横差保护是指两个被保护元件的同端、同类电气量之间达到平衡，对于多分 支的元件，也可以引申为各个分支之间达到平衡的保护。主要的保护有：输电线 路电流横差、发电机单元横差、发电机裂相横差、电容器电流差动、电容器电压 差动。 浙江大学硕士毕业论文 2 2 差动保护的基本原理 差动保护设被保护元件有m 条支路，规定各支路电流参考方向为从元件外 部流入被保护设备。当各引出线之间在电路上相联时，被保护设备可以看作是电 路中的一个节点。根据基尔霍夫定理，元件内部无故障时有。 t = 0 j - - i 式子中为引出线，上流入被保护设备的相电流。 ( 2 1 ) 对任何相都成立，若元件内部发生故障，例如接地故障，接地电流为j ，f 流 向大地为参考方向) ，相当于元件多了一条接地支路，故有 t = 0 ( 2 2 ) 式子( 2 2 ) 中i ，为故障点的短路电流总合。 为了构成保护，要求各引出线的电流互感器有相同的变比n ，将各电流互感 器的同极性并联，最后接入差动继电器，则差动继电器的动作条件为 厶= 粉卜 倍s ， 式子中l 为差动电流；厶差动电流继电器的启动电流。 根据差动保护的基本原理，不考虑电流互感器误差等因素，在正常及区外故 障时l = 0 ，差动保护可靠不动作；在区内故障时l ：三i r j 。，则保护可靠动 作：纵联差动保护有绝对的选择性，保护的动作不需要延时。一般内部最小短路 电流大于差动电流的启动值，因此差动保护有很高的灵敏度。 浙江大学硕士毕业论文 但是在实际中系统正常运行或系统区外故障时l 0 ，这个时候，。被称为不 平衡差流。 保护动作需要躲过不平衡差流，此时差动继电器的动作判据应为： 式中屯为差动继电器的动作电流。 id i t ( 2 4 ) 7 浙江大学硕士毕业论文 第3 章线路纵联差动保护研究 线路纵联差动保护已经成为线路保护的主要保护之一，差动保护的基本原理 是利用差动电流的大小来对故障进行判断。差流的选取及差流中的不平衡电流将 对保护产生很大影响。本章将对线路差动保护中的差流选取、不平衡电流的产生 及对保护的影响进行分析研究。 3 1 电流纵差保护 3 1 1 线路纵差保护的基本判据 假设电流正方向为母线指向线路，目前常用的数字式电流差动保护动作判据 为： i k + i ，l i 女( 3 1 ) l k + ，pk f k 一，。i( 3 2 ) 式中j 。，j 。分别为线路m 侧和n 侧电流相量；吒为电流门槛值：k 为比例制 动系数( o k i m i n ( 3 3 ) ( 3 3 ) 为复式制动，因此我们可以发现差动继电器的动作电流与流过继电器的 电流大小有关，差动继电器的灵敏度与负荷电流有关。如果发生轻微故障，即故 障电流小于负荷电流时，差动继电器存在拒动的可能。 9 浙江大学硕士毕业论文 3 1 3 不平衡差流 前面的差动保护基本原理说明，不考虑1 a 误差，以及当线路的电容电流很 小，可以忽略不计的时候，线路正常及区外故障时l = 0 。但是在实际情况下， t a 是存在误差的。而且实际被保护设备并不是一个节点，而是一整段线路，线 路存在分布电容。因此，线路正常运行或者区外故障时，差动电流并不为零，存 在不平衡差流。产生不平衡差流的原因大致可以分为两大类，模型所产生的误差 和测量所产生的误差。模型误差是指实际被保护元件中还存在其他无法测量的支 路所带来的误差，例如输电线路中存在分布电容，分布电容就构成了无法测量的 支路，电容上流过的电流都转换为不平衡电流。一般来说电容电流一般通过补偿 来消除它的影响，这个将在第6 章中进行讨论。测量误差是指装置测量到的电流 与实际一次电流之间存在的差异，例如t a 饱和误差，在t a 饱和时，r i a 的励磁 阻抗将会下降很大，差动保护会产生很大的不平衡电流，因此1 a 饱和也是电流 差动保护的核心问题之一。 我们将模型误差的来源进行归类，主要的模型误差来源可以归结为，输电电 路差动保护的模型误差来源为分布电容电流；变压器差动保护的模型误差来源为 励磁电流。对于分布电容电流，传统的方法是通过最小动作电流来躲过。进一步 的方法采用电容电流补偿来减少不平衡差流将会在后面提到。而对于变压器励磁 电流，如果变压器铁芯未饱和时很小，则可以忽略，但是在变压器涌流时，励磁 电流会很大，通常采取励磁涌流鉴别，防止保护误动。 1 0 浙江大学硕士毕业论文 测量误差主要有以下几中：t a 变比误差，这个主要发生在变压器保护，即 t a 变比与变压器变比存在不匹配；t a 饱和，既前面所说的t a 饱和时的励磁阻 抗大大下降，产生很大的不平衡电流；数据采集系统误差，这里主要是指a d 转换器的有效长度误差和随即噪声，这些误差通常通过最小动作电流来躲过；数 据同步误差，这个是输电线路差动保护中的特殊问题，是由对侧装置电流时间不 能精确定位造成的不平衡差流，通常这种影响是较小：t a 回路故障，包括t a 断线、电子元件故障等，这些故障一般需要检测出来，我们实际运用中一般在差 动保护中设置“启动元件”。 我们对不平衡差流产生原因和应对措施进行小结如表3 1 ： 表3 1 与一次电流的关系措施 分布电容电流无关最小动作电流，补偿 励磁电流无关 励磁涌流识别 t a 变比有关 最小动作电流( 制动特性) t a 汲出电流有关 制动特性( 最小动作电流) 二次回路暂态过程有关制动特性 t a 饱和 有关 t a 饱和识别 t a 回路故障无关启动元件、其它措施 a d 有效长度有关最小动作电流 浙江大学硕士毕业论文 随机噪声无关最小动作电流 数据同步误差有关制动特性 3 2 差流的选取方法和不平衡差流 3 2 1 差流选取的基本方法和分相差动保护 为了区分线路中的单项故障或是多项故障，以及提高保护的灵敏度，线路差 动保护通常采用“分相电流差动”，公式为 ( 3 4 ) ( 3 4 ) 式中伊= a , b ，c ，l 一。，厶一。分别为线路两段的三相相电流参考方向均为母 线流向线路。相电流数据经采样由专用或者复用的光纤通信通道，传至保护装置。 近年来，随着技术的发展和进步，采用光纤通信的工程造价大副下降，为借助光 纤通道的分相电流差动保护的推广应用提供了有利条件。 分相电流差动保护常用的有两种不同的制动电流形成方式( 当然还有其他 的制动方式如最大值制动，标积制动等，但较不为唱用) ，他们的动作条件分别 为： l j ，。+ 厶一。l j i f 厶一。一l 一。f l 厶一。+ l 一。1 k ( 1 i ，一。i + f l 一。f ) ( 3 5 ) ( 3 6 ) ( 3 5 ) 和( 3 6 ) 式中k 为制动系数。( 3 - 5 ) 为复式比例制动，( 3 6 ) 为绝对值 制动。从内部故障差动保护灵敏度来看，通常复式比例制动灵敏度比绝对值制动 1 2 浙江大学硕士毕业论文 来高一些，因为从复式制动公式可以看出，它的制动量为保护线路两端电流相减， 故障电流起主要制动作用；而在区外故障及t a 饱和情况下，绝对值制动具有一 定优势。在国内采用复式制动的相对较多，而国外绝对值制动应用相对国内要多 一e b 分相电流差动保护一般具有比例制动特性。可以使其具有一定的t a 饱和能 力。为了防止在被保护线路外部故障并且线路一端，甚至两端发生比较严重的t a 饱和时造成保护误动作，分相电流差动保护通常需要设置t a 饱和识别元件。并 在检测出t a 饱和时切换比例制动特性。提高制动系数。因此。分相电流差动保 护通常设计为多段式，以便提高保护反映区内故障的灵敏度。增加保护反映区外 故障的安全性。因此分相电流差动保护一直被认为是较理想的输电线路保护方 案。 3 2 2 提高保护灵敏度的基本方法 随着线路差动保护运用的越来越广泛，人们对差动保护有了越来越高的要 求。提高差动保护的灵敏度，提高保护的可靠性，是我们从事继电保护工作不变 的追求。 从不平衡差流产生的原因及差动保护的的基本原理来看，提高差动保护灵敏 度的方法的基本出发点是两个，第一，是减小负荷电流的影响；第二是减小线路 模型误差产生的不平衡电流。 浙江大学硕士毕业论文 在前面的差动继电器这部分里我们也提到，在实际应用的线路差动保护当中 通常采用的都是带有制动特性的差动继电器，因此保护的灵敏度受到负荷电流的 影响。通常在保护装置中采用减小负荷电流影响的方法是采用变化量电流和零序 电流。线路的分布电容电流是模型误差产生的不平衡电流，对于有并联电抗器的 线路，还包括并联电抗器的电流。减小分布电容电流所带来的不平衡差流影响的 方法是，采用电容电流补偿措施，还有就是采用合适的滤波算法。在本文中主要 研究的还是电容电流补偿措施，采用合适的滤波算法将不在这里讨论。我们采用 的电容电流补偿主要措施有，基于z 参数模型的稳态电容电流补偿和暂态电容电 流补偿，还有基于分布参数模型的行波差动。利用变化量电流和零序电流来减小 负荷对差动保护的影响的方法将分别在接下来的第4 章和第5 章中进行讨论。而 稳态电容电流补偿和暂态电容电流补偿我们将在后面的第6 章中有所研究。 我们对提高保护灵敏度的基本方法小结一下，可以归结出下面这个表格，如 表3 2 ： 表3 - 2 “ 相电流变化量相电流零序电流 电容电流补偿 不补偿常规差动变化量差动零序差动 稳态电容电流补偿稳态补偿常规差动稳态补偿变化量差动 暂态电容电流补偿暂态补偿常规差动暂态补偿变化量差动 1 4 浙江大学硕士毕业论文 小结 本章主要概述了电流差动保护在实际中较常应用的判据及动作原理，在此基 础上分析了影响线路纵联差动差动保护灵敏度的主要因素，并对其其产生原因及 主要应对措施进行了小结。下面章节将对提高差动保护灵敏度的方法进行进一步 的研究。 浙江大学硕士毕业论文 第4 章变化量差动研究 常规差动保护的动作量和制动量采用的是线路端的全电流，受负荷电流的影 响比较大，特别是在元件内部轻微故障或者区内高阻接地故障时，保护的灵敏度 会受较大影响，有可能会出现拒动情况，从而出现了以故障电流分量作为差动保 护动作量的变化量差动。本章主要对常规差动和变化量差动的灵敏度及他们的不 平衡差流进行了一些分析。 4 1 故障分量差动的灵敏度 图4 - 1 ( a ) 所示输电线路，电流正方向为母线指向线路，目前常用的数字式 电流差动保护动作判据为： l 凡+ ，p 屯 ( 4 - 1 ) i k + 凡i kj 如一如i ( 4 - 2 ) 式中，。，j 。分别为线路m 侧和n 侧电流相量；，出为电流门槛值；k 为比例制 动系数( o c x _ i k 一心+ 2 i ，l ( 4 5 ) 可以发现( 4 5 ) 右端的制动电流随着负荷电流j ，的增大而增大，如果发生高阻 接地故障时，可能会出现故障支路电流很小，而负荷电流很大的情况，就可能出 现动作量小于制动量而拒动。从而降低了保护的灵敏度。如果把k 整定的很小以 提高保护的灵敏度的话，必然会导致区外故障判断能力下降，因此通过降低比例 制动系数来提高灵敏度是不行的。 所以综上所述，所谓“常规差动”就是用差流选取的基本方法选取差流，但 是基本的差流选取方法把负荷电流引入制动量，因此受负荷电流的影响比较大， 特别是在元件内部轻微故障或者区内高阻接地故障时，保护的灵敏度受到很大影 响，有可能出现拒动的现象。 但是如果参与差动保护计算的是故障分量，则可消除负荷电流的影响，从而 出现了以短路电流的故障分量作为差动保护的动作量和制动量，以提高保护的选 择性和灵敏度。 系统故障后，利用每相电流的故障分量构成的差动保护，其判据为： k + 碱i 虬 k 十碱i t m o 。 ( 4 6 ) ( 4 7 ) 式中也和t 分别为线路m 和n 侧的相电流突变量；，出为定值；七为制 动系数( o ( 七1 ) 。式( 4 6 ) 为辅助判据，式( 4 7 ) 为主判据。两式同时满足 浙江大学硕士毕业论文 时保护动作。 我们以双端电源供电单回线为例，对故障分量差动保护的灵敏度进行分析。 首先我们可以把线路短路状态分解为正常运行状态和短路状态的叠加，如图4 - 2 所示。 图4 2 当p 点发生三相短路。由于三相对称，我们分析a 相情况。 出。2 一z n ( z 。+ z i 自 盐。2 一z m ( z n + z 。) i m 将上两式代入( 4 7 ) 可以得到制动量为： ( 4 墙) ( 4 9 七l t 一4 a 1 = k l c z ，一z 。) ( z 。+ z 。】厶 ( 4 1 0 ) 式中丘为故障支路a 相正序电流。 由于z 。和z 。的阻抗角近似相等( 两侧系统阻抗最大不会超过9 0 度) ，所以 i ( z 。一乙) + 乙】 1 ，从而无论| i 取何值( 呲 七一t 。 ( 5 1 ) ( 5 2 ) 上式中l 。，l 。分别为被保护线路两端的零序电流，j 为整定系数，屯。为动作 门槛。式( 5 1 ) 为主判据，( 5 2 ) 为辅助判据。 5 1 2 零序差动保护的灵敏度研究 从上面的零序差动保护判据可以看出，零序差动保护非常简单，对电流速 断有良好的性能。我们以单相区内接地故障和区外故障为例，对零序差动保护的 浙江大学硕士毕业论文 灵敏度做简单的分析。 如图5 1 ，系统发生区内接地故障时的零序网络，可以得到： l 。= 一z 。，( z 。+ z 。) 厶 厶= - z 。l ( z 。+ z 。) i o 式中，z 。和z 。为系统m 和n 侧的零序阻抗，j 。为零序故障电流。 卜乙。十乙。1 将上两式代入( 5 1 ) 可以得到制动量为： ( 5 3 ) ( 5 4 ) 后i l 。- j 。l = k l ( z 。- z 。) ( z 。+ z 。) i s o ( 5 5 ) 又因为z 。与z 。的阻抗角差值一般不会超过9 0 度，因此 i ( z ，。一乙。) ( z 。+ 乙。) z z 。+ 3 z ，时 i o o = 一j d 】 i d 2 = 0 i d 4 = i m + i d 2 + i m = 0 7 珊= 4 2 厶。+ 豇乇：+ ，。= ( 口2 + 1 ) 厶。 i = 口主m + 毋i d 2 + i 。= 卜a + q i d ， l = 陪以卜t j o , i 扣诹= 雠_ ，卜。= 风。 瓦= 一讣削铲瞪5 - 扯。= 帆。 l = 陆一氏斗川= 巨一孚| ，卜。= 帆。 2 ) 磊2 丘。 + j 。i 七。一j 。“ ( 5 2 2 ) 式子中屯o = o 1 0 5 ，k = 0 5 。 将零序差动的动作判定逻辑输出分别与选相元件各相故障逻辑值输出相与 来判断是否为a 、b 、c 相故障，并将其信号输出给断路器。 零序差动保护选相元件判据为： a g i b c = i m i n i m i 。 屯 k = 1 2 + 0 3 9 5 4 ，k l = o 3 6 7 6 b g 浙江大学硕士毕业论文 l 。= l m l m l l t 屯= 1 2 0 3 9 5 4 ，k l = o 3 6 7 6 c g l a b = k l , 。i n i b 屯= 1 2 0 3 9 5 4 ，k i = o 3 6 7 6 图5 1 1 系统1 超强一超强( 强强) m 侧出1 2 1a g 区内高阻接地( 3 0 0 q ) 功舞 轮s 卜 一 瓣 。_ 王_ o ； j - 一 誊叫lj 誊1 卜i 岳i ? 一：f j 二 n _ j 一_ i i ? _ 一誓 。，一。：；一一i j 一i 嘉 图5 1 2 系统1 超强一超强( 强强) 区外金属接地( 0 0 1q ) 功角3 0 。 浙江大学硕士毕业论文 图5 1 3 系统1 4 弱弱( 强强) n 侧a - g 区内高阻接地( 3 0 0 0 ) 功角3 0 。 上面是选择了系统1 和系统1 4 的仿真图由仿真可以总结出，两者配合效果 较理想，在各种系统组合模型下，由于门槛值是按区外故障时整定地，比较低， 所以区内高阻单相接地故障时，能够可靠动作，灵敏度很高，非全相运行和区外 故障时能有效躲过，不会发生误动。两相接地故障和空载合闸情况下，能够可靠 闭锁，防止误动 小结 本章通过对零序差动保护的分析，创新性地提出了零序差动保护辅助选相元 件，有效地解决了零序电流差动保护存在地无法选相跳闸的问题，详细地分析论 证了该零序差动保护辅助选相元件的原理，并利用a t p 。d r a w 和m a t l a b 软件 对多种强弱不同的系统组合模型进行仿真试验，提出了一套适用与双侧电源 5 0 0 k v 系统5 0 0 k m 长带并联电抗器补偿的线路的选相判据参数的整定值，并与 零序差动保护进行了配合仿真，发现效果较为理想。 4 l 啪肌 o 咖螗牡幕制蜂肾 浙江大学硕士毕业论文 第6 章稳态和暂态电容电流补偿研究 前面我们已经提到，输电线路上的模型误差来源主要可以归结为分布电容电 流，对于分布电容电流的影响传统的方法是通过最小动作电流来躲过，但是这样 势必会降低保护的灵敏度。因此目前普遍采用电容电流补偿的方法。本章主要介 绍了稳态和暂态电容电流的补偿方法，并在双端线补偿的基础上创新性的对t 接线电容电流补偿进行了研究，并取得了很好的效果。 6 1 稳态电容电流补偿研究 6 i i 双端电气量补偿 如图6 - 1 ( a ) 所示输电线路，电流正方向为母线指向线路，目前常用的数字式电流 差动保护动作判据为： j + i j i 女 i m + iq k i m ik ( 6 1 ) ( 6 2 ) 式中厶，j 。分别为线路m 侧和n 侧电流相量；屯为电流门槛值；k 为比例制 动系数( o l k l ) 。 式( 6 1 ) 为辅助判据，式( 6 - 2 ) 为主判据，两式同时满足时保护动作于跳闸。定 义差动电流l - - - i l + 厶i ，制动电流l 爿厶一厶l o 当输电线路较长或为电缆线 路时，分布电容电流较大，因而即使线路正常，判据也有较大的差动电流，。， 使得电流门槛值抬高，从而影响保护的灵敏度。 考虑电容电流补偿后的差动电流可表示为 刊乇+ 厶0 i ( 6 3 ) 式中j 。为采用不同的方法计算得到的补偿电容电流。 输电线路丌形等效网络如图6 2 ( b ) 示，“，巩，屯，0 分别为两侧电压、电流， 4 2 浙江大学硕士毕业论文 e h 线路双口网络方程知，等效串联阻抗z ，和两端并联导纳1 0 ，0 的表达式分别 为【1 3 1 ： z ，= z c s h ( g ，) = k z z l ， = k = 等筹= = k r y l 主 却 式中l 为线路长度，z l = + ，：o l i ，i = _ ，钟。分别为单位长度线路阻抗和导纳( 忽 略电导) ；z c = 乏珥为线路波阻抗，y = 鬲为线路传播系数：g z 塑笋产， k r ：型墅2 导竽分别为等效电路阻抗和导纳的修正系数。 ，l z 当架空线路长度小于1 0 0 0 k m ，或电缆线路长度小于3 0 0 k i n 时，j - ( z ，巧中正 弦和正切双曲函数的级数收敛很快，可取其前两项近似为： k z 1 + ( ，。：佰 ( 6 - 5 ) k r 1 一( y f ) 。1 2 令 z ，= ( 七，+ 弦，砒) z ：成钟，委 6 引 式中露，t ，屯分别为电阻，电抗和电纳的正序修正系数，且均为实数。联立式 ( 6 4 )