输电线路微型机继电保护算法综述及零序方向继电器仿真毕业设计.doc

1、目 录引 言.1第一章 绪论.2 1.1微机继电保护的发展.21.2微机保护装置的特点2 1.2.1维护调试方便2 1.2.2可靠性高灵活性大、体积缩小3 1.2.3易于获得附加功能性能较好3第二章 110kv输电线路微机保护技术综述.3 2.1输电线路微机保护的发展方向4 2.1.1计算机化4 2.1.2网络化5 2.1.3保护、控制、测量、数据通信一体化5 2.1.4智能化62.2输电线路微机保护的类型7 2.2.1导引线纵联差动保护7 2.2.2输电线路载波保护7 2.2.3微波保护7 2.2.4光纤纵差保护8第三章 psl621c线路微机保护装置分析.123.1功能及原理123.1.1

2、启动元件123.1.2选相元件133.1.3距离保护133.1.4零序保护20 3.1.5重合闸继电器21 3.1.6失灵启动22 3.1.7合闸加速保护23 3.1.8交流电压电流异常判断23 3.1.9过流保护25 3.1.10低周减载、低压减载25第四章 微机保护主要元件的基本原理.274.1微机型零序电流方向保护概念274.1.1保护电流元件配置274.1.2零序保护整定原则及其作用274.1.3零序方向过流保护的原理与特点284.2方向纵联元件基本原理304.2.1基于补偿电压的突变量方向判别原理304.2.2正序电压补偿式方向元件324.2.3负序电压补偿式方向元件324.2.4零

3、序电压补偿式方向元件324.3启动元件的基本原理334.3.1 三相同时刻采样值启动元件304.3.2 零序电流辅助启动元件344.3.3 起讯元件344.3.4 静稳破坏检测元件344.4 距离元件的基本原理354.4.1突变量距离元件354.4.2 相间距离元件384.4.3 接地距离元件394.5 零序方向过流元件的基本原理404.6过流元件的基本原理414.7 选相元件的基本原理414.7.1 突变量选相41第五章 微机保护中零序方向元件算法研究与仿真.445.1零序方向过流保护的原理与特点445.2 直接移相原理的序分量滤过器45 5.2.1正序电压零序补偿方案455.3使用 mat

4、lab软件进行仿真465.4零序方向元件动作判据优缺点分析64 5.5记忆电压零序补偿方案.65结论.67参考文献.68谢辞.69引 言随着电子技术和计算机技术的发展，电力系统的继电保护也突破了传统的继电保护形式，出现了电力系统微机保护。目前，我国的微机保护技术已趋于成熟，各种类型的微机保护装置已在全国各大电力网络中投入运行。为此本设计特对110kv电压等级下输电线路涉及到的微机保护进行阐述。本设计的题目是110kv输电线路微型机继电保护算法综述及零序方向继电器仿真，即对110kv输电线路的继电保护的整定。这里主要介绍的是微机保护在110kv输电线路中的算法及应用，内容包括：微机保护的发展介绍

5、、典型微机继电保护装置的技术分析、零序电流整定及计算方法分析等几部分。电力系统继电保护的形式和原理在不断更新，但总体的设计原则是相同的，都要满足保护的基本要求。电力系统中输电线路保护作为保证电网运行安全的主要自动控制设备，其性能的改善和提高一直受到科研和运行部门的高度重视。近十多年以来，随着计算机技术的不断进步，特别是微机技术的成熟与应用，高压输电线路保护已由传统的电磁式保护、晶体管保护，集成电路保护进入到微机保护时代，成为继电保护系统发展的主要方向。目前，继电保护向计算机化、网络化方向发展，保护、控制、测量、数据通信一体化和人工智能化对继电保护提出了艰巨的任务，也开辟了研究开发的新天地。经过

6、长期的研究和实践，现在人们已普遍认可了微机保护在高压、超高压电网保护中无可替代的优势。近年来，随着我国国民经济的快速发展，电力建设的步伐也在不断加快。西电东送、南北互供、全国联网的格局正逐步形成。高压和超高压电网规模的不断扩大，网络结构日趋复杂，电网运行安全问题日益突出，对继电保护的性能提出了新的更高要求。与此同时，线路保护新原理研究的不断深入，运行经验的不断积累，以及计算机技术的快速发展，使得研制开发功能更加完善、智能化水平更高的新型微机高压线路保护成为可能。因此，利用线路保护原理研究的新成果，以高性能硬件平台为基础，研究和开发性能更好的高压线路微机保护是当前一项具有重要理论和现实意义的研究

7、课题。由于编写人员的理论知识和实践经验所限、编写时间仓促，设计中难免存在欠缺的地方，敬请老师予以指出，本人将不胜感激。第一章 绪 论继电保护在电力系统中的主要作用是通过预防事故或缩小事故范围来提高系统运行的可靠性，最大限度地保证向用户安全供电。因此，继电保护是电力系统重要的组成部分，是保证电力系统安全可靠运行的不可缺少的技术措施。而自1984年我国第一套微机保护样机通过鉴定以后，便有许多不同型号的微机保护装置即被生产，以适应电力系统生产的需要，微机保护以其优越的性能得到广泛的应用。继电保护装置的微机化、计算机化是不可逆转的发展趋势。1.1 微机继电保护的发展微机具有高速运算、逻辑判断和记忆能力

8、，微机保护是通过软件程序实现的，具有极大的灵活性，也因而微机保护可以实现很复杂的保护功能，也可以实现许多传统保护模式无法实现的新功能。许多传统保护模式存在的技术问题，在微机保护中找到了解决的办法。可靠性是继电保护的生命，微机保护采用了许多传统保护无法实现的抗干扰措施，有效地防止了保护的误动和拒动。目前，微机保护的平均无故障时间长达十万小时以上，这说明了微机保护是十分可靠的。传统的继电保护装置，调试工作量很大，尤其是一些复杂的保护，而微机保护几乎不用调试。因此，微机保护不象传统保护那样，逐台做各种模拟试验来检测保护装置的功能。并且微机保护具有自诊断能力，能对硬件和软件进行检测，一旦发现异常就会发

9、出报警。随着大规模集成电路技术的发展和微机的广泛应用，我国的微机保护装置价格已和传统保护价格持平或更低，在性能价格比方面更具优势。微机是一个智能装置，可实现多种功能，微机保护装置的多功能化也提高了其经济性。且由于微机保护装置的功耗较传统保护装置的功耗小，其运行维护费用较低。1.2 微机保护装置的特点电力系统微机保护装置之所以能被推广和应用，是因为它具有传统继电保护无法比拟的优越性。微机继电保护装置具有以下特点：1.2.1 维护调试方便目前国内大量使用的整流型或晶体管型继电保护装置的调试工作量很大，尤其是一些复杂保护，例如距离保护，调试一套常常需要一周，甚至更长的时间。究其原因，这类保护装置是布

10、线逻辑的，保护的每一种功能都有相应的硬件器件和连线来实现。为确认保护装置是否完好，就需要把所具备的各种功能通过模拟试验来校核一遍。微机保护则不同，它的硬件是一台计算机，各种复杂的功能是由相应的软件来实现的。换言之，它是一个只会做几种单调的、简单操作的硬件，配以软件，把许多简单操作组合完成各种复杂功能的。因而只要用几个简单的操作就可以 检验微机的硬件是否完好。或者说如果微机硬件有故障，将会立即表现出来，如果硬件完好，对于以成熟的软件，只要程序和设计时一样（这很容易检查），就必然会达到设计的要求，用不着逐台作各种模拟试验来检验每一种功能是否正确。实际上如果经检查，程序和设计时的 完全一样，就相当于

11、布线逻辑的保护装置的各种功能已被检查完毕。一般微机保护装置都具有自检功能，对硬件各部分和存放在eprom中的程序不断进行自动检测，一旦发现异常会发出警报。通常只要接上电源后没有警报，就可确认装置完好。1.2.2 可靠性高灵活性大、体积缩小计算机在程序指挥下，有极强的综合分析和判断能力，因而它可以实现常规保护很难办到的自动纠错，即自动地识别和排除干扰，防止由于干扰而造成的误动作。另外，它有自诊断能力，能够自动检测出本身硬件的异常部分，配合多重化可以有效地防止拒动，因此可靠性很高。由于计算机保护的特性主要有软件决定，因此，只要改变软件就可以改变保护的特性和功能。从而可灵活地适应电力系统运行方式的变

12、化。一套微机保护装置，可以实现多种保护功能，例如一套wxb11型保护装置，配置了四个硬件完全相同的cpu插件，分别完成高频保护、距离保护、零序保护、综合重合闸等功能。因此在组屏时，体积要缩小，便于现场的按装维护。1.2.3 易于获得附加功能性能较好应用微型计算机后，如果配置一个打印机，或者其它显示设备，可以在系统发生故障后提供多种信息。例如保护各部分的动作顺序和动作时间记录，故障类型和相别及故障前后电压和电流的波形记录等。还可以提供故障点的位置。这将有助于运行部门对事故的分析和处理。由于计算机的应用，使很多原有型式的继电保护中存在的技术问题，可找到新的解决办法。例如对接地距离的允许过度电阻的能

13、力，距离保护如何区别振荡和短路等问题都以提出许多新的原理和解决办法。第二章 110kv输电线路微机保护技术综述2.1 输电线路微机保护的发展方向2.1.1 计算机化 随着计算机硬件的迅猛发展，微机保护硬件也在不断发展。原华北电力学院研制的微机线路保护硬件已经历了3个发展阶段：从8位单cpu结构的微机保护问世，不到5年时间就发展到多cpu结构，后又发展到总线不出模块的大模块结构，性能大大提高，得到了广泛应用。华中理工大学研制的微机保护也是从8位cpu，发展到以工控机核心部分为基础的32位微机保护。南京电力自动化研究院一开始就研制了16位cpu为基础的微机线路保护，已得到大面积推广，目前也在研究3

14、2位保护硬件系统。东南大学研制的微机主设备保护的硬件也经过了多次改进和提高。天津大学一开始即研制以16位多cpu为基础的微机线路保护，1988年即开始研究以32位数字信号处理器(dsp)为基础的保护、控制、测量一体化微机装置，目前已与珠海晋电自动化设备公司合作研制成一种功能齐全的32位大模块，一个模块就是一个小型计算机。采用32位微机芯片并非只着眼于精度，因为精度受a/d转换器分辨率的限制，超过16位时在转换速度和成本方面都是难以接受的；更重要的是32位微机芯片具有很高的集成度，很高的工作频率和计算速度，很大的寻址空间，丰富的指令系统和较多的输入输出口。cpu的寄存器、数据总线、地址总线都是3

15、2位的，具有存储器管理功能、存储器保护功能和任务转换功能，并将高速缓存(cache)和浮点数部件都集成在cpu内。电力系统对微机保护的要求不断提高，除了保护的基本功能外，还应具有大容量故障信息和数据的长期存放空间，快速的数据处理功能，强大的通信能力，与其它保护、控制装置和调度联网以共享全系统数据、信息和网络资源的能力，高级语言编程等。这就要求微机保护装置具有相当于一台pc机的功能。在计算机保护发展初期，曾设想过用一台小型计算机作成继电保护装置。由于当时小型机体积大、成本高、可靠性差，这个设想是不现实的。现在，同微机保护装置大小相似的工控机的功能、速度、存储容量大大超过了当年的小型机，因此，用成

16、套工控机作成继电保护的时机已经成熟，这将是微机保护的发展方向之一。天津大学已研制成用同微机保护装置结构完全相同的一种工控机加以改造作成的继电保护装置。这种装置的优点有：(1) 具有486pc机的全部功能，能满足对当前和未来微机保护的各种功能要求。(2) 尺寸和结构与目前的微机保护装置相似，工艺精良、防震、防过热、防电磁干扰能力强，可运行于非常恶劣的工作环境，成本可接受。(3) 采用std总线或pc总线，硬件模块化，对于不同的保护可任意选用不同模块，配置灵活、容易扩展。继电保护装置的微机化、计算机化是不可逆转的发展趋势。但对如何更好地满足电力系统要求，如何进一步提高继电保护的可靠性，如何取得更大

17、的经济效益和社会效益，尚须进行具体深入的研究。2.1.2网络化 计算机网络作为信息和数据通信工具已成为信息时代的技术支柱，使人类生产和社会生活的面貌发生了根本变化。它深刻影响着各个工业领域，也为各个工业领域提供了强有力的通信手段。到目前为止，除了差动保护和纵联保护外，所有继电保护装置都只能反应保护安装处的电气量。继电保护的作用也只限于切除故障元件，缩小事故影响范围。这主要是由于缺乏强有力的数据通信手段。国外早已提出过系统保护的概念，这在当时主要指安全自动装置。因继电保护的作用不只限于切除故障元件和限制事故影响范围，还要保证全系统的安全稳定运行。这就要求每个保护单元都能共享全系统的运行和故障信息

18、的数据，各个保护单元与重合闸装置在分析这些信息和数据的基础上协调动作，确保系统的安全稳定运行。显然，实现这种系统保护的基本条件是将全系统各主要设备的保护装置用计算机网络联接起来，亦即实现微机保护装置的网络化。这在当前的技术条件下是完全可能的。对于一般的非系统保护，实现保护装置的计算机联网也有很大的好处。继电保护装置能够得到的系统故障信息愈多，则对故障性质、故障位置的判断和故障距离的检测愈准确。对自适应保护原理的研究已经过很长的时间，也取得了一定的成果，但要真正实现保护对系统运行方式和故障状态的自适应，必须获得更多的系统运行和故障信息，只有实现保护的计算机网络化，才能做到这一点。2.1.3保护、

19、控制、测量、数据通信一体化 在实现继电保护的计算机化和网络化的条件下，保护装置实际上就是一台高性能、多功能的计算机，是整个电力系统计算机网络上的一个智能终端。它可从网上获取电力系统运行和故障的任何信息和数据，也可将它所获得的被保护元件的任何信息和数据传送给网络控制中心或任一终端。因此，每个微机保护装置不但可完成继电保护功能，而且在无故障正常运行情况下还可完成测量、控制、数据通信功能，亦即实现保护、控制、测量、数据通信一体化。目前，为了测量、保护和控制的需要，室外变电站的所有设备，如变压器、线路等的二次电压、电流都必须用控制电缆引到主控室。所敷设的大量控制电缆不但要大量投资，而且使二次回路非常复

20、杂。但是如果将上述的保护、控制、测量、数据通信一体化的计算机装置，就地安装在室外变电站的被保护设备旁，将被保护设备的电压、电流量在此装置内转换成数字量后，通过计算机网络送到主控室，则可免除大量的控制电缆。如果用光纤作为网络的传输介质，还可免除电磁干扰。现在光电流互感器(ota)和光电压互感器(otv)已在研究试验阶段，将来必然在电力系统中得到应用。在采用ota和otv的情况下，保护装置应放在距ota和otv最近的地方，亦即应放在被保护设备附近。ota和otv的光信号输入到此一体化装置中并转换成电信号后，一方面用作保护的计算判断；另一方面作为测量量，通过网络送到主控室。从主控室通过网络可将对被保

21、护设备的操作控制命令送到此一体化装置，由此一体化装置执行断路器的操作。2.1.4智能化 近年来，人工智能技术如神经网络、遗传算法、进化规划、模糊逻辑等在电力系统各个领域都得到了应用，在继电保护领域应用的研究也已开始。神经网络是一种非线性映射的方法，很多难以列出方程式或难以求解的复杂的非线性问题，应用神经网络方法则可迎刃而解。例如在输电线两侧系统电势角度摆开情况下发生经过渡电阻的短路就是一非线性问题，距离保护很难正确作出故障位置的判别，从而造成误动或拒动；如果用神经网络方法，经过大量故障样本的训练，只要样本集中充分考虑了各种情况，则在发生任何故障时都可正确判别。其它如遗传算法、进化规划等也都有其

22、独特的求解复杂问题的能力。将这些人工智能方法适当结合可使求解速度更快。2.2输电线路微机保护的类型微机保护大多以纵联保护为主，但是纵联保护可以按照不同的工作原理区分，按照获得对侧电量方法的不同，纵联保护可分为四类：2.2.1 导引线纵联差动保护 构成导引线纵联差动保护必须沿线路铺设同样长度的电缆。对于较长的输电线路在经济性和保护的灵敏度方面都会带来较大的影响。由于电缆长度增加，电流互感器的二次负担增加，变比误差增加，不平衡电流会增加。另外，导引线的可靠性直接影响到保护的可靠性。在发生雷击和中性点直接接地系统的接地故障时，地电位升高会在导引线中产生很高的感应电压，威胁其安全。所以导引线必须由足够

23、的绝缘水品。因此导引线差动保护一般用于短线路上（5km及以下） 2.2.2 输电线路载波保护对输电线路经过高频加工后利用其作为高频信号传送通道的保护称为载波保护。由于输电线路正常传送50hz的工频信号，所以传送对侧电量的载波信号必须与工频信号在频率上有很大差别。通常采用40500khz的信号作为载波信号。所以采用这种通道的保护由称为高频保护。由于利用输电线路作为信号传送的，其可靠性较高。但在线路发生内部故障时有可能造成通道破坏，信号不能传送到对端，这对于采用允许信号的高频保护会造成拒动。由于其他原因所造成的通道破坏对采用闭锁信号的高频保护在区外故障时会误动。2.2.3 微波保护 信号的传送不依

24、赖高压输电线路，而直接用微波通道构成的纵联保护称为微波保护。这样当输电线路发生故障时不会影响信号的传送。但必须沿线路建设微波站或微波中继站。目前继电保护中所用微薄的波长一般110cm，所以其频率范围为300030000mhz，因而微波通道是一种多路通信系统，可以提供足够的通道，微波保护解决了载波保护通道拥挤的问题。由于微波通道具有很宽的频带，线路故障时信号不会中断，可以直接传送交流信号的波形，采用脉冲编码调试方法可进一步扩大信号传输量，且抗干扰能力强，更适合于数字保护。由于微波信号频带宽，所以用微波通道构成输电线路纵联保护时，可采用分相电流差动原理。为了经济，一般不采用专用的微波保护通道，而是

25、与通信、远动共用。2.2.4 光纤纵差保护 将每侧的电信号经光电转换接口转换为光信号，用光纤将两侧信号联系的保护称为光纤纵差保护。光纤通信广泛采用脉冲编码调试方式。当被保护线路较短时，可通过光线直接将信号传送到对侧。在每侧的半套保护装置中，将电信号变为光信号传到对侧，同时又将对侧传来的光信号转变为电信号，以实现与本侧电信号的比较。由于光信号之间互相不干扰，所以光纤保护不存在导线保护中的那些问题。最近发展的在架空线的接地线中铺设光缆的方式在经济、安全性方面都很好。以上是输电线路纵联保护的四种通道方式。按照实现纵联保护的原理划分，纵联保护可分为两类：第一类是纵联方向保护。即反映线路故障的测量元件为

26、可种不同原理的方向元件。目前在保护中采用的方向元件主要有：方向阻抗原件、负序功率方向元件、零序功率方向元件、突变量方向原件。利用高频通道将线路对侧方向判断的结果传送到另一侧，每侧保护经过逻辑判断区分内外部故障。可见，这种保护属于间接比较线路两侧电量的纵联保护。目前在电力系统运行的这类保护有高频距离（闭锁/允许）保护，高频负序方向（闭锁/允许）保护、高频零序方向（闭锁/允许）保护、高频突变量方向（闭锁/允许）保护。第二类是差动纵联保护。这类保护是直接将对侧电流的相位信息传送到本侧，本侧电流的相位信息也传送到对侧。每侧保护对两侧电流的相位进行比较，从而判断出区内外故障。可见，这类保护属于直接比较两

27、侧电量的纵联保护。目前在电力系统运行的这类保护有高频相差保护、导引线差动保护、光纤纵差保护、微波电流分相差动保护。第三章 psl621c线路微机保护装置分析3.1 功能及原理psl621c为psl620c系列产品的基本配置型，因此本说明书将着重介绍psl621c的保护原理。其他保护装置若保护功能原理同psl621c的，可参看以下介绍。 3.1.1 启动元件 保护启动元件用于开放保护跳闸出口继电器的电源及启动该保护故障处理程序。各保护cpu的启动元件相互独立，且基本相同。启动元件包括相电流突变量启动元件、零序电流辅助启动元件和静稳破坏检测元件(零序电流保护没有静稳破坏检测元件)。任一启动元件动作

28、则保护启动。. a) 相电流突变量启动元件的判据为： i0.2in+1.25it （3-1）其中：为a,b,c三种相别，t为20ms，in为额定电流i| i(t)-2*i(t-t)+i(t-2t) |，为相电流突变量itmax( | i(tt)-2*i(t-2t)+i(t-3t) | )，为相电流不平衡量的最大值其中i(t)、i(t-t)、i(t-2t)分别为t时刻、t-t时刻和t-2t时刻的电流瞬时值，i(tt)、i(t2t)、i(t3t)分别为t-t时刻、t-2t时刻和t-3t时刻的电流有效值。当任一相电流突变量连续三次大于启动门坎时，保护启动。 b) 零序电流辅助启动元件是为了防止远距离

29、故障或经大电阻故障时相电流突变量启动元件灵敏度不够而设置的辅助启动元件。该元件在零序电流大于启动门坎并持续30ms后动作。零序电流启动门坎在零序保护中为零序电流段定值，在距离保护中为零序电流辅助启动门坎定值。c) 静稳破坏检测元件是为了检测系统正常运行状态下发生静态稳定破坏而引起的系统振荡。该元件判据为：任一相间阻抗在具有全阻抗特性的阻抗辅助元件内持续30ms，并且振荡中心电压u1cos小于0.5倍的额定电压。当该元件动时，保护启动，进入振荡闭锁逻辑。当振荡闭锁功能退出时，该元件退出。3.1.2 选相元件 选相是为了防止区内外故障时非故障回路的测量阻抗可能发生的误动，包括突变量选相元件和稳态选

30、相元件。突变量选相元件又分相间电压突变量选相和相间电流突变量选相。相间电压突变量选相具有多点故障选相可靠、对于负荷端和弱馈的保护选相可靠的优点。所以，相间电压突变量选相作为首要选相元件。当相间电压突变量选相元件灵敏度不够时，突变量选相采用相间电流突变量选相。稳态选相元件采用阻抗选相、电压选相和序分量选相三种方法综合判别。 3.1.3 距离保护 距离保护设有zbc、zca、zab三个相间距离保护和za、zb、zc三个接地距离保护。 3.1.3.1 接地距离 接地距离由偏移阻抗元件zpy、零序电抗元件x0和正序方向元件f1组成(=a,b,c)。阻抗元件采用经傅氏积分的微分方程算法。接地阻抗算法为：

31、其中：、分别为零序电抗补偿系数和零序电阻补偿系数。 ， （3-2）1)接地距离偏移阻抗元件、段动作特性如图3.1.1的黑实线所示，偏移阻抗段动作特性如图3.1.2的黑实线所示。其中，阻抗定值zzd按段分别整定，而电阻分量定值rzd和灵敏角zd三段公用一个定值。偏移门坎根据rzd和zzd自动调整。为了使各段的电阻分量便于配合，本特性电阻侧的边界线的倾角与线路阻抗角相同，这样，在保护各段范围内，具有相同的耐故障电阻能力。2)由于zpy不能判别故障方向。因此还设有正序方向元件f1。该元件采用正序电压和回路电流进行比相。以a相正序方向元件f1a为例，令u1=1/3(ua+a ub+a2 uc)，正序方

32、向元件f1a的动作判据为: （3-3）其中，动作特性如图3.1.1和图3.1.2中的双点划线所示。正序方向元件的特点是引入了健全相的电压，因此在线路出口处发生不对称故障时能保证正确的方向性，但发生三相出口故障时，正序电压为零，不能正确反应故障方向。为此当三相电压都低时采用记忆电压进行比相，并将方向固定。电压恢复后重新用正序电压进行比相。3) 在两相短路经过渡电阻接地、双端电源线路单相经过渡电阻接地时，接地阻抗继电器会产生超越。由于零序电抗元件能够防止这种超越，因此接地阻抗还设有零序电抗器x0。x0的动作方程为(以a相零序电抗器x0a为例)： （3-4）x0的动作特性如图3.1.1的虚线x0所示

33、。从图中可以看到，x0的保护范围与zpy一样。3.1.3.2 相间距离 相间距离由偏移阻抗元件zpy和正序方向元件f1组成(=bc,ca,ab)。相间阻抗算法为： 1）相间偏移阻抗、段动作特性如图3.1.1的黑实线所示，并与正序方向元件f1共同组成相间距离、段动作区。偏移阻抗段动作特性如图3.1.2的黑实线所示，并与正序方向元件f1共同组成相间距离段动作区。相间距离偏移特性和接地距离相同。其中，阻抗定值zzd按段分别整定，灵敏角zd三段公用一个定值。相间偏移阻抗、的电阻分量为rzd的一半，相间偏移阻抗段的电阻分量为rzd。偏移门坎根据rzd和zzd自动调整。r分量的偏移门坎取 即取，的较小值x

34、分量的偏移门坎取 即取的较小值2） 相间距离所用正序方向元件f1原理和接地距离所用正序方向元件原理相同。相间距离所用正序方向元件采用正序电压和相间电流进行比相。3.1.3.3 阻抗辅助元件 本装置设置了六个阻抗回路（zbc、zca、zabza、zb、zc）的阻抗辅助元件，阻抗辅助元件具有全阻抗性质的四边形特性，其定值与阻抗段相同，动作特性如图3.1.3所示。阻抗辅助元件不作为故障范围的判别，应用于静稳破坏检测、故障选相、相继速动等元件中。3.1.3.4 振荡检测元件 距离保护在启动后其各段距离保护长期投入。在突变量启动后150ms内，各段距离保护开放（短时开放）。在突变量启动150ms后或者零

35、序辅助启动、静稳破坏启动后，投入振荡检测元件。当检测出系统无振荡时，开放距离、段保护；当判断为系统有振荡无故障时，闭锁距离、段保护；当判断为系统有振荡且有区内故障时，距离、段保护可以动作；当判断为系统有振荡且有区外故障时，闭锁距离、段保护。距离段保护一直投入，不受振荡检测元件影响。振荡检测元件可由控制字选择退出。该元件的设置，可以保证系统在没有真正振荡时能具有速动保护，振荡时也能较快地切除区内故障。振荡检测元件包括阻抗变化率（dz/dt）检测元件、不对称故障开放元件。1) 阻抗变化率（dz/dt）检测元件实际系统发生振荡的机率很小，绝大多数振荡闭锁期间系统并没有发生振荡。因此若能实时检测系统是

36、否发生振荡，当系统没有振荡时就开放距离保护，则能大大提高保护的性能。振荡系统如图3.1.4所示，其中zm、zn为两侧系统阻抗，zl为线路阻抗。设两侧电源为en= emej,不难推导出m侧测量阻抗为zz/(1-ej)-zm （3-5）其中z= zm+zn+zl，为系统总阻抗。z根据阻抗定值自动调整不需要整定。对上式进行微分，考虑到=2t/ts，得dz/dt=j2 zej/(1-ej)2ts （3-6）其中ts为振荡周期。实时计算振荡周期和dz/dt，以判定系统是否振荡。当判定系统无振荡时，开放距离保护。 系统无振荡时发生故障，在故障刚发生时测量阻抗会有突变即dz/dt有变化，以后就不会变化，阻抗

37、变化率检测元件经过短暂延时后开放距离保护；系统振荡时发生不对称故障，三个测量阻抗中至少有一个会不断变化，阻抗变化率元件不开放距离保护；系统振荡时发生三相故障，三个测量阻抗均不变化，该元件动作开放距离保护，但此时距离保护能正确反应故障范围。因此该元件能开放系统无振荡时的所有故障和系统振荡时的三相短路。2) 不对称故障开放元件 由于阻抗变化率检测元件在系统振荡下的不对称故障时不能开放，本装置设置了不对称故障的开放元件。其动作判据为： i0i2mi1 （3-7）该方法能有效的防止振荡下发生区外故障时距离保护的误动，而对于区内的不对称故障能够开放。为了防止振荡系统切除时零序和负序电流不平衡输出引起保护

38、的误动，保护延时50ms动作。3) 振荡闭锁逻辑 振荡闭锁逻辑如图3.1.5所示。zd=1时开放阻抗i段；zd=1时开放阻抗段。振荡闭锁退出时，zd、zd总是开放的。突变量起动时，通过时间元件t2短时开放150ms，然后投入振荡检测元件；零序启动或静稳破坏启动后闭锁短时开放，直接进入振荡检测。由于距离段延时要大于短时开放时间，因此zd还有一个段固定逻辑，短时开放期间若阻抗段动作，通过元件或门2和与门2将zd固定。3.1.3.5 距离保护逻辑 距离i、ii、iii段的出口逻辑分别如图3.1.6、3.1.7、3.1.8所示。图中，k=i、ii、iii段，=a、b、c、ab、bc、ca。zkpy表示

39、k段的相偏移阻抗；xk0表示k段的相零序电抗（=a、b、c，相间距离无零序电抗元件）；f1、xx表示相的正序方向和选相。zd1、zd分别是振荡闭锁元件的距离i,ii段开放输出。对于距离ii段，阻抗动作后通过与门2和或门1将xx和x0固定，目的是防止发展性故障时阻抗元件的误返回。对于距离iii段，还将f1固定，目的是防止系统振荡和故障同时发生时，方向元件的周期性返回引起保护拒动。另外，距离iii段还可以根据控制字选择带偏移特性。3.1.3.6 双回线相继速动 如图3.1.9所示双回线，当负荷侧k1点故障时，保护3的阻抗段起动，保护2跳闸后保护3的阻抗段返回，保护1的阻抗段可以利用这个特性进行相继

40、速动；当电源侧的k2点故障时，对于保护4，由于是反方向故障，阻抗段不会起动，但具有全阻抗特性的阻抗辅助元件能够起动，保护2的阻抗段可以利用这个特性加速动作。装置设有一个允许邻线加速阻抗段的开出继电器和一个邻线允许本线加速阻抗段的开入端子，用作双回线加速配合。当本线路的段距离元件动作然后返回时，或者段不动但反方向阻抗辅助元件动作20ms后，保护起动开出继电器向邻线输出加速信号，允许邻线加速其距离段元件。本线路距离段加速动作的判据是：1) 定值中控制字“双回线相继速动”投入；2) 本线路保护测量出故障在距离段范围内（包括方向和选相）； 3) 装置起动时没有加速信号，其后300毫秒内收到同侧另一回线

41、路的加速信号； 4) 在满足上述全部三个条件后经一个短延时（20ms）仍不返回，则本线路距离段加速动作。3.1.3.7 不对称故障相继速动 带负荷的线路发生不对称故障，对侧跳闸后导致本侧非故障相负荷电流消失。本装置利用该特征加速本侧的距离段，动作判据是： 1) 定值中控制字“不对称故障相继速动”投入； 2) 本侧线路保护测量出故障在距离段范围内（包括方向和选相）； 3) 本侧线路保护测量出故障未发生转换； 4) 任一相电流由故障时有负荷电流变为无负荷电流； 有负荷电流的判据： a) 最小的相电流大于0.2in，或者b) 最小的相电流小于0.2in、大于0.04in且不是电容电流。无负荷电流的判

42、据： a) 最小的相电流小于0.04in，或者b) 最小的相电流小于0.2in、大于0.04in且是电容电流(电流超前电压9020度)。5) 满足上述四个条件后经短延时(100ms)仍不返回，则本侧线路距离段加速动作。3.1.4 零序保护 本装置零序保护设有四段、不灵敏段及加速段，均可由控制字选择是否带方向元件。设有零序段、零序ii段和零序总投压板。零序总投压板退出时，零序保护各段都退出。零序段及加速段若需单独退出，可将该段的电流定值及时间定值整定到最大值。零序段电流定值也作为零序辅助启动门坎，必须不大于其他各段。若需退出零序段，可将零序段电流整定为其他各段的最小值，且时间定值整定为20秒。不

43、灵敏段仅用在断路器合闸或重合闸时瞬时切除严重故障。其定值按躲过断路器不同时合闸产生的最大零序电流整定，且不小于加速断定值。不灵敏段是否带方向由零序段方向投退控制位控制，其投退由零序段压板控制。零序电压3u0由保护自动求和完成，即3u0ua+ub+uc （3-8）当3u00.25in；2) 3i24*3i1；3) 持续时间一分钟； 上述判据都满足时，报“ct反序”事件，发呼唤，不闭锁保护。在最大相间电流差大于最大相电流的50%且最大电流相大于额定电流的25%时，延时10分钟报“负载不对称”。发呼唤，不闭锁保护。零序电流3i0大于零序电流启动定值，持续10秒后报“ct不平衡”，并且闭锁零序电流启动

44、元件。当零序电流返回1秒后，保护也立即恢复正常。3.1.9 过流保护 距离保护模件中增设有两段相电流保护和延时元件，正常时由控制字中“电流保护”位投退。在pt断线时，若控制字中“电流保护”位或“pt断线电流保护”位任意一个投入，电流保护都将投入。3.1.10 低周减载、低压减载 3.1.10.1 低周减载 装置设有针对本线路的低周减载功能。低周减载使用正序电压来计算频率，动作精度能达到0.02hz。在下列任一情况下闭锁： 1)三相电流均小于0.1倍额定电流； 2)线路正序电压小于低周减载闭锁电压定值； 3)频率滑差(df/dt)大于低周减载滑差闭锁定值。滑差元件动作后保持，直到频率恢复到低周减

45、载频率定值以上后复归； 4) 系统频率小于45hz； 5) 负序电压u25v。6) pt断线。3.1.10.2 低压减载 低压减载在下列任一情况下闭锁： 1)三相电流均小于0.1倍额定电流； 2)任一相电压小于12v； 3)电压变化率(du/dt)大于闭锁电压变化率定值。电压变化率元件动作后保持，直到电压恢复到低压减载电压定值以上后复归； 4)负序电压u25v。5)pt断线。 第四章 微机保护主要元件的基本原理4.1微机型零序电流方向保护概念4.1.1保护电流元件配置 零序电流方向保护是反映中性点直接接地系统的线路发生接地故障时，零序电流分量大小和方向的多段式电流方向保护。微机型零序电流方向保护与常规的零序电流方向保护一样遵循国家四统一要求，因此在许多基本原则上与常规的零序电流方向保护相一致，保护的零序电流元件具体可接如下配置：全相时，设置四个灵敏段，即段，段，段，段非全相时设置两个不灵敏段，即瞬时动作的不灵敏段和带延时的不灵敏段。4.1.2零序保护整定原则及其作用1.灵敏，段的整定原则所谓零序灵敏段是按如下方式整定的。零序段：即躲过下一条线路线路出口处单相接地或两相接地短路时可能出现的最大零序电流，