高压线路方向保护新原理的研究锁具

高压线路方向保护新原理的研究

高压线路方向保护新原理的研究 2011： 分类号：TM771，TM773　文献标识码：A文章编号：0258-8013 (2000) 03-0020-06STUDY ON A NEW ALGORITHM FOR THE HIGH VOLTAGE LINEYUAN Rong-xiang　CHEN De-shu　ZHANG Zhe(Huazhong University of Science and Technology 430074 Wuhan, China)ABSTRACT：A new directional relay algorithm for high voltage line is proposed using generalized phasor and symmetrical component method. The algorithm can judge the direction of fault from calculating the phase difference between voltage and current in a shorter time. Its speed is faster than the conventional directional protection based on fundamental frequency. Its reliability is higher than the travelling-wave protection. It has high sensitivity.KEY WORDS：directional relay; generalized phasor; fundamental frequency fault component▲1　引言　　快速切除故障是提高电力系统暂态稳定最基本、最有效的措施，也是其它安全措施得以发挥作用的前提条件。因此，无数继电保护工作者孜孜不倦地工作，以寻求安全、可靠、灵敏的高速保护。保护能否快速、可靠、灵敏地动作则与保护的原理和算法的设计密切相关。　　自五十年代以来，人们开始尝试利用故障分量来构成继电保护装置，在近三十年中形成了研究的热潮，其中以输电线路的故障分量方向继电器，取得的进展最大。反应故障分量的方向保护主要有两类：一类是以南京电力自动化研究院等学者为代表的反应工频故障分量的方向继电器［1］，一类是以ASEA公司为先驱的反应故障期间行波极性的继电器。由于采样率等因素的限制，利用计算机实现行波保护还存在一定程度的困难。基于工频故障分量的方向保护原理清晰、实现简单，且易于普及推广应用，其最大不足是动作速度较慢。因此，研究高性能的输电线路方向保护是继电保护领域中十分紧迫的任务，具有特别重要的意义。　　本文提出的方向继电器的动作原理是基于工频故障分量，具有工频故障分量方向继电器的所有优点，但动作速度将更快，且有较高的灵敏度，与行波保护相比则具有更高的可靠性。由于该继电器是反应工频故障分量，故将受谐波影响，须与低通滤波器结合使用才更有效。2　算法原理2.1　综合相量及其特点［2］　　相对于常用的“多相量、单参考轴”表示法，三相电气量也可以用“单相量、多参考轴”表示法，后一种表示法中的相量可称为“综合相量”。如在两维空间有三相参考轴，如图1所示。a、b、c三相参考轴相隔2π/3弧度，其排列顺序为逆时钟方向(以逆时钟方向为旋转正方向)。这种方法是在三相轴线上用有向线段表示三相变量。如某瞬间有三相电流ia、ib、ic，且满足三相电流瞬时值之和为零，即ia＋ib＋ic＝0满足上式意味着无零序电流，或者说零序电流i0已从三相电流中扣除。　　将三相电流ia、ib、ic表示在三相轴线上如图1(图中的ia、ib为正而ic为负，ia、ib、ic的代数和等于零)，则在该两维空间存在一电流相量i，该相量在三相轴线上的投影为ia、ib和ic，称该电流相量i为电流综合相量。电流综合相量与三相电流间有如下关系：式中　i和β分别为电流综合相量i的模值和对于a轴的相位角。同样，i和β可从下式求得：β还应满足其它两相的条件。　　当三相电流ia、ib、ic随时间而变化，只要三相电流之和为零，任一瞬间电流综合相量i的模值和相位都可用上式计算。如电流ia、ib、ic随时间变化是连续的，则电流综合相量的端点在空间变化的轨迹亦是连续的。　　如果三相电流为一组具有角频率ω而大小随时间正弦变化的正序电流，则其电流综合相量逆时钟方向旋转，其端点在空间运动的轨迹是一个圆；如三相电流为一组负序电流，则其电流综合相量顺时钟方向旋转，其端点在空间运动的轨迹也是一个圆。　　综合相量是时间相量，因为它在三相参考轴上的投影表示三相电气量的瞬时值。三相电气量数值随时间的变化关系以综合相量模值和相位的变化来表示。只有在三相完全对称的情况下，综合相量的模值和转速才恒定，在其它情况下，综合相量不具有模值恒定和转速恒定的条件或束缚。　　电流综合相量i在d轴和q轴上的投影为id、iq，如图2所示，id、iq也是综合相量。因此，综合相量又是空间相量。在三相完全对称情况下，综合相量在空间的d、q参考轴上的投影是恒定的，其大小与参考轴的初始位

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