遠(yuǎn)距離輸電線路等傳變瞬時值差動保護(hù)

1、第27卷 第28期 中 國 電 機(jī) 工 程 學(xué) 報V ol.27 No.0 July 2007文章編號：0258-8013 (2007 07-0000-05 中圖分類號：TM77 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 學(xué)科分類號：47010遠(yuǎn)距離輸電線路等傳變瞬時值差動保護(hù)文明浩，陳德樹，尹項(xiàng)根，張 哲（華中科技大學(xué)電力安全與高效湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北省 武漢市 430074）Long Transmission Line Current Differential Protection by Using InstantaneousValue after Equal Transfer ProcessesWEN Ming

2、-hao, CHEN De-shu, YIN Xiang-gen, ZHANG Zhe(Electric Power Security and High Efficiency Lab, Huazhong University of Science and Technology,Wuhan 430074, Hubei Province, ChinaABSTRACT: It is revealed that the interaction between transient voltage and current still satisfies a uniform transmission lin

3、e's distributed parameters model after distributed voltage and current pass through the same linear circuit. The distribution of voltage is a liner function along the transmission line when its frequency is near power frequency. On the basic of the analytical results, a new scheme of long transm

4、ission line current differential protection by using instantaneous value after equal transfer processes was presented. The voltage and current have equal transfer processes from primary electrical quantities to instantaneous values used by differential protection. At first the current sampling value

5、s pass through virtual digital CVTs. And then the voltage and current sampling values are processed by a low pass filter. According to the instantaneous value of transmission line voltage, the current instantaneous values of shunt reactors and equivalent circuit capacitance can be calculated. After

6、removing these two kinds of current, sampling value differential protection based on all components and fault component can be applied. The results calculated by ATP show that the proposed technique has highly reliability, a short operation time, excellent performance under high-resistance earth-fau

7、lt conditions and phase selection ability.KEY WORDS ：long transmission line; current differential protection by using instantaneous value after equal transfer processes;distributingcapacitance;capacitivevoltagetransformer; shunt reactor; relay protection摘要：證明了線路分布電壓、電流經(jīng)過相同的線性電路傳變后，其相互關(guān)系仍符合原線路分布參數(shù)模型，

8、工頻附近的電基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(50477046。Project Supported by National Natural Science Foundation of China (50477046壓信號在線路上接近線性分布。在此基礎(chǔ)上，提出一種用于遠(yuǎn)距離輸電線路保護(hù)的等傳變瞬時值差動保護(hù)方法，該方法從線路一次電氣量到用于差動保護(hù)計算的瞬時值，電壓和電流經(jīng)過的傳變環(huán)節(jié)基本相同。首先將電流采樣值經(jīng)虛擬數(shù)字CVT 處理，然后對電壓和電流采樣值通過相同的低通濾波處理。由線路電壓瞬時值分別實(shí)時計算出流入并聯(lián)電抗器和流入線路型等值電路兩側(cè)電容的電流瞬時值，再從線路每側(cè)電流除去這兩部分電流，

9、用得到的新電流瞬時值作常規(guī)采樣值差動和故障分量采樣值差動保護(hù)計算。A TP 仿真表明，等傳變瞬時值差動保護(hù)可靠性高、動作速度快、耐過渡電阻能力強(qiáng)、具有選相能力。關(guān)鍵詞：遠(yuǎn)距離輸電線路；等傳變瞬時值差動；分布電容；電容式電壓互感器；并聯(lián)電抗器；繼電保護(hù)0 引言遠(yuǎn)距離輸電線路一般是500kV 以上電壓等級的長線路，其發(fā)生內(nèi)部故障時，需要由繼電保護(hù)裝置迅速將故障切除，以減少事故損害程度。差動保護(hù)是500kV 以上電壓等級的線路主保護(hù)之一，它能無延時的切除故障，但是為了保證遠(yuǎn)距離輸電線路差動保護(hù)正確、可靠、有選擇性的工作，必須克服一個主要障礙，即外部故障和正常運(yùn)行時，輸電線路的分布電容電流不要造成差動

10、保護(hù)誤動作，且在內(nèi)部故障時，不要因采取技術(shù)措施而降低保護(hù)裝置的靈敏度。采樣值差動保護(hù)1-2主要應(yīng)用于短線路，由于分布電容電流問題，目前還不能作為遠(yuǎn)距離線路的主保護(hù)?，F(xiàn)有技術(shù)中對分布電容電流問題，國內(nèi)外采用最多的技術(shù)是提高差動保護(hù)的動作門檻和基于相量差動保護(hù)3-4的電容電流補(bǔ)償算法。這兩種技術(shù)有如下不足：提高差動保護(hù)的動作門檻將明顯降低60 中 國 電 機(jī) 工 程 學(xué) 報 第27卷保護(hù)的靈敏度；基于相量差動保護(hù)的電容電流補(bǔ)償算法，需要計算故障發(fā)生后的相量，對暫態(tài)分布電容電流補(bǔ)償效果差，使差動保護(hù)延時跳閘。特高壓遠(yuǎn)距離輸電線路的分布電容電流問題更嚴(yán)重的影響到差動保護(hù)動作性能5。遠(yuǎn)距離輸電線路的能量

11、平衡保護(hù)6-7是一種不受分布電容電流影響的保護(hù)方案，與基于貝瑞隆模型的縱聯(lián)差動保護(hù)一樣8，都是建立在遠(yuǎn)距離輸電線路分布參數(shù)模型的基礎(chǔ)上，保護(hù)方案的實(shí)現(xiàn)都需要輸電線路的精確參數(shù)，工程實(shí)踐暫時有一定困難。輸電線路模型的電容電流時域補(bǔ)償方法9利用微分方程模型對電容電流瞬時值進(jìn)行補(bǔ)償計算。然而目前在 330kV 、500kV 及以上電壓等級電力系統(tǒng)中已廣泛使用電容式電壓互感器(CVT作為電力系統(tǒng)一次電壓的傳感設(shè)備。在正常狀態(tài)下，一次系統(tǒng)處于正弦穩(wěn)態(tài)，CVT 的電壓變換準(zhǔn)確度是令人滿意的，但當(dāng)一次系統(tǒng)發(fā)生故障時，電壓突然下降，由于 CVT 有很大的電容和電感，因此其輸出不能跟蹤輸入，暫態(tài)過程可能延續(xù)數(shù)十

12、毫秒，嚴(yán)重影響保護(hù)的動作性能10-12。目前的補(bǔ)償算法均沒有考慮CVT 暫態(tài)影響這個問題13-19；并且由于受傳統(tǒng)分相電流差動保護(hù)的影響，基本采用按相補(bǔ)償分布電容電流的方式。線路內(nèi)部單相接地故障時，非故障相的補(bǔ)償是存在問題的，因?yàn)橄嗄＾D(zhuǎn)換中，非故障相的模量中包含與故障相有關(guān)的相間模量和地模量，而目前的補(bǔ)償算法是基于無內(nèi)部故障的線路模型，對包含故障相的模量做電容電流補(bǔ)償會存在一定偏差，影響保護(hù)的選相能力。500kV 以上電壓等級的長線路一般都帶有并聯(lián)電抗器，流入并聯(lián)電抗器電流的直接獲取，工程實(shí)踐還存在一定困難。 本文提出一種用于遠(yuǎn)距離輸電線路微機(jī)保護(hù)的等傳變瞬時值差動保護(hù)方法，較好的解決了上述幾

13、個問題，對新方法獲得電流瞬時值可作常規(guī)采樣值差動和故障分量采樣值差動保護(hù)計算，可靠性高、動作速度快、耐過渡電阻能力強(qiáng)、有選相能力等，能滿足電力系統(tǒng)遠(yuǎn)距離輸電線路主保護(hù)的要求。1 保護(hù)原理分析繼電保護(hù)電氣量經(jīng)過的傳變環(huán)節(jié)，一般是單輸入單輸出，只要是線性電路，總可以表示成如下常系數(shù)線性微分方程組：( ( ( ( ( ( t z t f t y t z t f t =+=+zA B C D (1 式中：A 、B 、C 、D 為常系數(shù)矩陣；z (t 為狀態(tài)變量；f (t 為輸入量；y (t 為輸出量。因?yàn)槟Ａ繉?shí)際上是相量的線性組合，因此模量輸入和輸出量的關(guān)系和相量是一致的，符合同一個常系數(shù)線性微分方程

14、組。線路的每個模量應(yīng)滿足均勻傳輸線偏微分方程：0000(, (, (, (, (, (, u x t i x t L R i x t x t i x t u x t C G u x t x t =-=-(2 如果將線路上任一點(diǎn)x 的電壓和電流u (x , t 、i (x , t 都經(jīng)過狀態(tài)方程為式(1的傳變環(huán)節(jié)變換，那么此傳變環(huán)節(jié)的狀態(tài)變量z (t 和輸出量y (t 不僅是時間t 的函數(shù)還是空間x 的函數(shù)。把輸入量為u (x , t 的輸出量表示為y u (x , t ，把輸入量為i (x , t 的輸出量表示為y i (x , t ，可以證明y u (x , t ，y i (x , t 滿足

15、原均勻傳輸線偏微分方程式(2。因此，只要設(shè)法使從線路一次電氣量到用于繼電保護(hù)計算的電氣量電壓和電流經(jīng)過的傳變環(huán)節(jié)基本相同，對繼電保護(hù)計算的電氣量仍然可以用被保護(hù)線路均勻傳輸線偏微分方程進(jìn)行分析。遠(yuǎn)距離輸電線路分布電流補(bǔ)償?shù)闹饕щy在于輸電線路電壓的分布。如果線路兩端保護(hù)計算的電壓和電流經(jīng)過了相同的線性電路傳變，分析問題時可以認(rèn)為輸電線路的分布電壓和電流經(jīng)過了相同的線性電路傳變。實(shí)際上，只要在傳變環(huán)節(jié)中增加一個低通濾波，使電壓和電流的頻率限制在工頻附近，輸電線路經(jīng)過傳變后的分布電壓是較接近線性分布的。不考慮線路損耗，式(2的通解為1212(, ( (, ( /( /C Cu x t f x vt

16、 f x vt i x t f x vt Z f x vt Z =-+=-+ (3 經(jīng)過低通濾波，濾除了u (x , t 、i (x , t 的高頻信號，f 1(x -vt 、f 2(x +vt 是u (x , t 、i (x , t 的線性組合，它們的主要頻譜也在050Hz。先分析f 1(x -vt 中的工頻信號，t 變化20ms 為一個工頻周期，而f 1(x -vt 是x -v t 的函數(shù)，則保持t 不變，x 變化6000km 為一個周期(v 按接近光速考慮 。600km 線路同一時刻兩端正弦量相差36，以連接首尾直線去擬合36的正弦波，最大誤差在正弦峰值附近，約為4.9%，300km 線

17、路的最大誤差只有1.2%，而f 1(x -vt 中低于工頻的其它信號，線路兩端相差角度更小，線性擬合效果更好。同樣可分析f 2(x +vt ，因此，在工程上可認(rèn)為輸電線路經(jīng)過低通濾波傳變后的分布電壓u (x , t 是較接近第28期 文明浩等： 遠(yuǎn)距離輸電線路等傳變瞬時值差動保護(hù) 61線性分布的。由線路兩端電壓模量，通過線性擬合表示t 時刻x 處電壓模量：(, 0, , 0, u l t u t u x t u t x l-=+ (4則全線路此模量對應(yīng)的分布電容電流總和為(000, 0, , 22lu x t u t u l t C l C l C x t t t= + (5 式(5即按型電路

18、等值，由線路兩端電壓對電容電流進(jìn)行補(bǔ)償，C 0為單位長度電容，l 為被保護(hù)線路全長。2 等傳變瞬時值差動2.1 保護(hù)工作流程在以上分析的基礎(chǔ)上，提出一種用于遠(yuǎn)距離輸電線路微機(jī)保護(hù)的等傳變瞬時值差動保護(hù)方法。該方法首先將電流采樣值經(jīng)虛擬數(shù)字CVT 處理，然后對電壓和電流采樣值通過相同的低通濾波處理。保護(hù)采用3個空間模量進(jìn)行計算，由線路電壓瞬時值分別實(shí)時計算出流入并聯(lián)電抗器和流入線路型等值電路兩側(cè)電容的空間模量電流瞬時值，再從線路每側(cè)空間模量電流中除去這兩部分電流，用得到的新電流瞬時值作常規(guī)采樣值差動和故障分量采樣值差動保護(hù)計算，最后根據(jù)3個空間模量保護(hù)動作結(jié)果選相跳閘。等傳變瞬時值差動保護(hù)從線路

19、一次電氣量到用于差動保護(hù)計算的瞬時值，電壓和電流經(jīng)過的傳變環(huán)節(jié)基本相同，如圖1所示。 圖1 保護(hù)的傳變環(huán)節(jié)Fig. 1 Transfer processes of the protection2.2 虛擬數(shù)字CVT為了使保護(hù)獲得的電壓和電流量所經(jīng)過的傳變環(huán)節(jié)一致，等傳變瞬時值差動保護(hù)首先將電流采樣值經(jīng)虛擬數(shù)字CVT 處理。電流經(jīng)過的虛擬數(shù)字CVT 電路和電壓經(jīng)過的實(shí)際CVT 等值電路完全相同，如圖2所示，CVT 由分壓電容、補(bǔ)償電抗器、中間電抗器、阻尼器等部分組成。其中，U 為實(shí)際CVT 輸入電壓，即相電壓一次值；U 1為CVT 等值電路輸入電壓；C 1、C 2為實(shí)際CVT 分壓電容；C e

20、為等效分壓電容； L 1為補(bǔ)償電感和中間變壓器的漏感之和；R 1 為相應(yīng)的電阻；R f 、C f 、L f 和 r f 為諧振型阻尼器的參數(shù)；L b 和 R b 為負(fù)載電感和電阻；L m 和 R m 為激磁支路電感和電阻(通常CVT 中間變壓器鐵心不飽和 。1112e 12/(U C C C UC C C =+=+ (6U f圖2 CVT 等值電路Fig. 2 Equivalent circuit of CVT為將圖1所示保護(hù)裝置AD 采樣獲得的電流采樣值經(jīng)虛擬數(shù)字CVT 處理，首先用數(shù)值分析的方法處理電路中的電感和電容，作出各元件只包含電流源和電阻的t 時刻等值電路。以電感元件為例，電感微分

21、方程為d /d jk j k L i t u u =- (7 應(yīng)用梯形積分公式，化為差分方程：1( ( ( jk j k L L i t u t u t I t t R =-+- (8其中，2/L R L t =；( ( (Ljk j I t t i t t u t -=-+- (/k L t u t t R -。因此t 時刻電感支路的電壓和電流關(guān)系可以用圖3所示的等值電路代替。u j (u I (t -t (a實(shí)際電路 (b暫態(tài)等值計算電路圖3 電感元件電路 Fig. 3 Inductance circuit這樣在每一個采樣時刻CVT 暫態(tài)等值電路就變成只包括3種電氣元件的簡單直流電路：輸入

22、電壓源、電感電容等值電路的電流源、電阻。電感、電容等值電路電流源，其初值可設(shè)為零，經(jīng)虛擬CVT 傳變后t 時刻電流采樣值計算步驟如下：（1）根據(jù)相電流的采樣值計算t 時刻輸入電壓源U 1的數(shù)值，U 1=C 1 /(C 1 +C 2U ，U 的每個采樣時刻的數(shù)值等于輸入保護(hù)二次相電流的采樣值。（2）根據(jù)已知的t 時刻輸入電壓源和電容、電感等值電路中電流源的數(shù)值，求解t 時刻CVT 暫態(tài)等值直流電路，得到t 時刻各個節(jié)點(diǎn)電壓和支路電流，其中CVT 負(fù)載支路壓降即相電流經(jīng)過虛擬CVT 傳變后t 時刻的采樣值。62 中 國 電 機(jī) 工 程 學(xué) 報 第27卷（3）由式(2中得到t 時刻各個電感、電容等值

23、電路的電壓和支路電流，計算t +t 時刻各個電感、電容等值電路電流源的值。 2.3 低通濾波根據(jù)第1節(jié)的分析，采用普通的低通濾波器，截止頻率為50Hz ，就可以滿足要求。這里采用二階巴特沃斯濾波器，采樣率2.4kHz 。y (n =0.00392x (n +0.00784x (n -1+0.00392x (n -2+1.815y (n -1 -0.831y (n -2 (9 式中：x (n 為n 時刻低通濾波器輸入采樣值；y (n 為輸出瞬時值。2.4 模分量與選相前面分析得出輸電線路經(jīng)過傳變后的分布電壓u (x , t 較接近線性分布的結(jié)論是基于無內(nèi)部故障的線路模型的。如果采用按相補(bǔ)償分布電

24、容電流的方式，在線路內(nèi)部單相接地故障時，非故障相的補(bǔ)償是存在問題的。因?yàn)橄嗄＾D(zhuǎn)換中，非故障相的模量中包含與故障相有關(guān)的空間模量和地模量。對包含故障相的模量做電容電流補(bǔ)償會存在一定偏差，影響保護(hù)的選相能力。超高壓、特高壓輸電線路一般要求選相跳閘，區(qū)內(nèi)單相故障要求跳單相，區(qū)內(nèi)多相故障跳三相，因此選相問題的關(guān)鍵是找出區(qū)內(nèi)單相故障的故障相。這里借鑒文獻(xiàn)20中的方法，采用3個空間模量進(jìn)行保護(hù)計算，具體算法如下：（1）采用3個空間模量分別進(jìn)行保護(hù)計算，這3個空間模量分別是模量1：u M A -u M B 、i M A -i M B 、u N A -u N B 、i N A -i N B ；模量2：u M

25、A -u M C 、i M A -i M C 、u N A -u N C 、i N A -i N C ；模量3：u M B -u M C 、i M B -i M C 、u N B -u N C 、i N B -i N C (假設(shè)被保護(hù)線路為MN ，u M A -u M B 為M 側(cè)A 相電壓與B 相電壓之差，i N A -i N B 為N 側(cè)A 相電流與B 相電流之差 。（2）僅對應(yīng)1個空間模量的保護(hù)動作，保護(hù)不跳閘。（3）對應(yīng)2個空間模量的保護(hù)動作，跳單相。對應(yīng)模量1和模量2的保護(hù)動作，發(fā)A 相跳閘命令；對應(yīng)模量1和模量3的保護(hù)動作，發(fā)B 相跳閘命令；對應(yīng)模量2和模量3的保護(hù)動作，發(fā)C 相跳

26、閘命令。（4）對應(yīng)3個空間模量的保護(hù)動作，保護(hù)三相跳閘。當(dāng)被保護(hù)線路發(fā)生相間故障時，3個空間模量中每一個模量至少包含1個故障相信息，對應(yīng)各模量的保護(hù)一般具有足夠靈敏度迅速動作，保護(hù)能夠三相跳閘，如區(qū)內(nèi)BC 兩相短路，模量1包含故障相B 相信息，模量2包含故障相C 相信息，模量3包含故障相B 、C 兩相信息。當(dāng)發(fā)生單相接地故障時，3個空間模量中只有2個模量包含故障相信息，另一個模量只包含2個非故障相信息。只包含非故障信息的模量，經(jīng)過圖1中傳變后的分布電壓和電流u (x , t 、i (x , t 是較接近線性分布的，按式(5能夠?qū)﹄娙蓦娏鬟M(jìn)行較好的補(bǔ)償，保護(hù)將可靠的不動作，而另2個模量都包含的相

27、別就是故障相，根據(jù)算法第3條，保護(hù)能夠選相跳閘。例如區(qū)內(nèi)B 相單相接地，模量2只包含非故障相A 、C 兩相信息，模量2對應(yīng)保護(hù)將可靠的不動作，模量1和模量3都包含故障相B 相信息，模量1、模量3對應(yīng)的保護(hù)都能夠較迅速動作，發(fā)B 相跳閘命令，保護(hù)準(zhǔn)確選相跳閘。 2.5 并聯(lián)電抗器如果能從并聯(lián)電抗器引入電流互感器，將流入輸電線路每側(cè)保護(hù)的電流減去流入本側(cè)并聯(lián)電抗器的電流就得到本側(cè)流入輸電線路的電流。然而工程上線路保護(hù)裝置有時可能無法直接引入并聯(lián)電抗器電流互感器二次電流，則可采用數(shù)值分析的方法計算出流入并聯(lián)電抗器的電流瞬時值。根據(jù)2.4節(jié)分析，保護(hù)采用空間模量計算，因此只需計算相間電流，以M 側(cè)并聯(lián)

28、電抗器AB 相間電流為例(假設(shè)被保護(hù)線路為MN 。將電感方程u =L d i /dt 離散化，可得到每個采樣時刻計算公式：i ML_AB (n =i M AB (n -1+0.5u M A (n -u M B (n +u M A (n -1 -u M B (n -1t /L式中：i ML_AB (n = i M A L (n -i M B L (n ；L 為并聯(lián)電抗器的正序電感值；i M A L (n 為n 時刻并聯(lián)電抗器A 相電流瞬時值；t 為采樣間隔時間。當(dāng)電力系統(tǒng)沒有發(fā)生故障且三相電壓和電流對稱時，可通過全周傅氏算法求出并聯(lián)電抗器電流相量，從而確定積分的初值。 2.6 電容電流補(bǔ)償保護(hù)采

29、用空間模量計算，因此只需計算相間電容電流。將式(5用差分公式表示，以M 側(cè)AB 相間電容電流為例：i MC _AB(n =0.5u M A (n u M B (n u M A (n 1 u M B (n 1C /t 式中C 為被保護(hù)線路相間電容。第28期 文明浩等： 遠(yuǎn)距離輸電線路等傳變瞬時值差動保護(hù) 633 仿真計算為了驗(yàn)證所提出遠(yuǎn)距離輸電線路等傳變瞬時值差動保護(hù)的性能，以1000kV 特高壓線路模型，應(yīng)用 A TP 電磁暫態(tài)程序進(jìn)行仿真分析。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖4所示。為分析全面，分別計算了晉東南到南陽和南陽到荊門兩段被保護(hù)線路，考慮了雙側(cè)電源-90907種電源電勢角差、大小系統(tǒng)阻抗、4種故障類型

30、、單相接地060011種過渡電阻、單側(cè)電源、外部故障切除和空充等多種情況，仿真計算時被保護(hù)線路設(shè)置了11個內(nèi)部故障點(diǎn)，相鄰線路和變壓器的線路側(cè)和電源側(cè)共設(shè)置了6個外部故障點(diǎn)。等傳變瞬時值差動保護(hù)采樣率為2.4kHz ，保護(hù)使用處理后新電流瞬時值作常規(guī)采樣值差動和故障分量采樣值保護(hù)計算。 圖4 特高壓系統(tǒng)圖Fig. 4 UHV power system表1是被保護(hù)線路為晉東南到南陽，電源電勢角差為60的保護(hù)動作情況，發(fā)生故障初始40ms 使用故障分量采樣值保護(hù)判據(jù)，以后采用常規(guī)采樣值差動判據(jù)，判據(jù)都采用24取8保護(hù)動作，動作門檻0.1倍額定電流(額定電流為4000A ，比例制動系數(shù)k 取0.6。

31、表中，內(nèi)部單相接地故障包括高阻接地都實(shí)現(xiàn)了選相跳閘，相間故障所示為三相均跳閘的動作時間，“NF ”表示保護(hù)不動作。表1 保護(hù)動作情況舉例Tab. 1 Example of the results of simulation過渡電阻/單相接地 兩相 短路 兩相 接地 三相 短路 0100 300 600 內(nèi)部故障動作時間/ms0% 3.8 3.8 3.8 5.4 3.8 5.0 3.8 20% 3.8 3.8 3.8 5.4 3.8 5.0 3.8 40% 3.8 3.8 3.8 5.4 3.8 5.0 3.8 60% 3.8 3.8 3.8 5.4 3.8 5.0 4.6 80% 3.8 3.

32、8 3.8 5.0 3.8 5.4 4.2 100% 3.8 3.8 3.8 5.4 3.8 4.6 4.6 外部 故障B NF NF NF NF NF NF NF DNF NF NF NF NF NF NF K NF NF NF NF NF NF NF N NF NF NF NF NF NF NF C NF NF NF NF NF NF NF ZNFNFNFNFNFNFNF圖5和圖6的被保護(hù)線路為晉東南到南陽。圖5是距晉東南30%處發(fā)生A 相金屬性接地內(nèi)部故障時，等傳變瞬時值差動保護(hù)的差流波形圖(一次電流值 。B 、C 兩相均為非故障相，盡管經(jīng)過了虛擬數(shù)字CVT 、并聯(lián)電抗器、分布電容電流幾

33、個離散化步驟的計算，模量3的補(bǔ)償效果還是比較理想，最大差流峰值不到100A 。圖6是外部故障波形圖，區(qū)外D 點(diǎn)發(fā)生三相短路故障，120ms 后故障切除。曲線1是等傳變瞬時值差動保護(hù)的差流波形，曲線2是未經(jīng)并聯(lián)電抗器和分布電容電流補(bǔ)償?shù)脑疾蓸又挡盍鞑ㄐ巍Ｇ€1最大差流峰值為136A ，出現(xiàn)在外部故障切除后，比較曲線2可知，暫態(tài)差流得到了實(shí)時、有效的補(bǔ)償。1 21 41 61 81采樣點(diǎn) 1 21 41 61 81采樣點(diǎn)0 -4000 -800040000 -200-400200 400(a模量1(AB相 差流波形 (b模量3(BC相 差流波形圖5 內(nèi)部故障差流波形Fig. 5 Differen

34、tial current waves of interior fault1 97 193 289 385采樣點(diǎn) -20002000i /A21圖6 外部故障差流波形Fig. 6 Differential current waves of external fault常規(guī)采樣值差動、故障分量采樣值差動保護(hù)由于未對暫態(tài)電容電流作有效的補(bǔ)償，會出現(xiàn)較大的差流，圖6曲線2差流的最大峰值超過了4000A 。仿真分析表明，為保證各種情況下內(nèi)部無故障時保護(hù)不誤動，并且有一定裕度，動作門檻須整定為4000A ，比例制動系數(shù)k 取0.8?？墒前创苏〞r，不64 中 國 電 機(jī) 工 程 學(xué) 報 第 27 卷 但帶

35、過渡電阻單相接地故障拒動，許多相間金屬性 故障也會拒動，尤其是在小系統(tǒng)阻抗情況下。因此 常規(guī)采樣值差動、故障分量采樣值差動保護(hù)在遠(yuǎn)距 離輸電線路應(yīng)用只能起到提高部分金屬性故障動作 速度的目的。 至于相量差動保護(hù)， 如采用低通濾波、 全周傅氏算法，仿真分析表明，為保證各種情況下 內(nèi)部無故障時保護(hù)不誤動，并且有一定裕度，動作 門檻須整定為額定電流1200A，比例制動系數(shù)k取 0.8， 其金屬性內(nèi)部故障動作速度必然大于20ms， 高 阻接地故障由于需采用電容電流相量補(bǔ)償，保護(hù)的 動作速度將更慢；而半周傅氏算法相對于常規(guī)采樣 值差動、故障分量采樣值差動保護(hù)，在保護(hù)動作速 度和靈敏度上并無明顯改善。從以

36、上仿真結(jié)果分析 表明，等傳變瞬時值差動保護(hù)方法在動作速度、靈 敏度和準(zhǔn)確性均明顯優(yōu)于常規(guī)采樣值差動、故障分 量采樣值差動保護(hù)和相量差動保護(hù)。 力系統(tǒng)自動化，2000，24(20：37-39 Wen Minghao， Chen Deshu， Yin Xianggen Study of current phasor differential protection for long UHV transmission line J Automation of Electric Power Systems， 2000， 24(20： 37-39(in Chinese 5 羅四倍， 段建東， 張保會基于暫

37、態(tài)量的 EHV/UHV 輸電線路 超高速保護(hù)研究現(xiàn)狀與展望J電網(wǎng)技術(shù)，2006，30(22：32-41 LUO Si-bei, DUAN Jian-dong, ZHANG Bao-huiPresent Status and Prospect of Research and Development of Transient Component Based Ultra-High-Speed Protection for EHV/UHV Transmission Lines JPower System Technology, 2006，30(22：32-41(in Chinese 6 文明浩，陳德樹

38、，尹項(xiàng)根遠(yuǎn)距離輸電線路的能量平衡保護(hù)J中 國電機(jī)工程學(xué)報，2001，21(2：74-79 Wen Minghao，Chen Deshu，Yin XianggenLong transmission line protection based on the principle of balance of energyJProceedings of the CSEE，2001，21(2：74-79(in Chinese 7 文明浩，陳德樹，陳繼東，等輸電線路分布參數(shù)頻率特性對能 量平衡保護(hù)影響的研究J電網(wǎng)技術(shù)，2006，30(9：35-39 Wen Minghao，Chen Deshu，Chen J

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43、波 辨識J中國電機(jī)工程學(xué)報，2005，25(14：30-34 LI Yiquan，He BentengIdentification of foundamental wave in CVT Proceedings trensient process based on expaneded prony algorithm J of the CSEE，2005，25(14：30-34(in Chinese 13 吳通華，鄭玉平，朱曉彤基于暫態(tài)電容電流補(bǔ)償?shù)木€路差動保 護(hù)J電力系統(tǒng)自動化，2005，29(12：61-67 Wu Tonghua，Zheng Yuping，Zhu XiaotongCurre

44、nt differential protection based on transient capacitance current compensation JAutomation of Electric Power Systems，2005，29(12:61-67(in Chinese 4 結(jié)論 從理論上分析論證了線路分布電壓、電流經(jīng)過 相同的線性電路傳變后，其相互關(guān)系仍符合原線路 分布參數(shù)模型，工頻附近的電壓信號在線路上接近 線性分布。在此基礎(chǔ)上提出一種應(yīng)用于遠(yuǎn)距離輸電 線路微機(jī)保護(hù)的等傳變瞬時值差動保護(hù)方法，將原 來僅適用于短線路的常規(guī)采樣值差動和故障分量采 樣值差動保護(hù)成功應(yīng)用于遠(yuǎn)距離

45、輸電線路，解決了 CVT對保護(hù)影響、單相接地內(nèi)部故障健全相電容電 流補(bǔ)償與選相的關(guān)系、并聯(lián)電抗器電流計算、分布 電容電流補(bǔ)償?shù)纫幌盗袉栴}。 參考文獻(xiàn) 1 陳德樹，尹項(xiàng)根，張哲再談采樣值差動保護(hù)的一些問題J電 力自動化設(shè)備，2000，20(4：1-3 Chen Deshu， Xianggen， Yin Zhang ZheOn problems about sampling value 2 differential protectionJ Electric Power Automation Equipment，2000，20(4：1-3(in Chinese 楊經(jīng)超，尹項(xiàng)根，陳德樹，等采樣值差動保

46、護(hù)動作特性的研究 J中國電機(jī)工程學(xué)報，2003，23(9：71-77 Yang Jingchao，Yin Xianggen，Chen Deshu，et alStudy on the operation characteristic of sampled value differential protecti Zheng， He JialiNovel principle of pilot differential relay protection of transmission linesJ Automation of Electric Power Systems， 2004， 28(11：1-

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