數(shù)字化保護(索南加樂)

1、對數(shù)字化保護的認識對數(shù)字化保護的認識 西安交通大學西安交通大學 索南加樂索南加樂 時時 間：間：2006年年4月月 數(shù)字式電流電壓互感器數(shù)字式電流電壓互感器 分為有源電子式分為有源電子式和和無源磁光式互感器無源磁光式互感器 光學互感器是利用晶體的特定物理效應來敏感光學互感器是利用晶體的特定物理效應來敏感電壓。它采用非金屬晶體作為傳感頭，光纖作電壓。它采用非金屬晶體作為傳感頭，光纖作為傳輸介質(zhì)，使電網(wǎng)與測量電路能有效隔離，為傳輸介質(zhì)，使電網(wǎng)與測量電路能有效隔離，從而避免了二次短路的危險。是數(shù)字式電流電從而避免了二次短路的危險。是數(shù)字式電流電壓互感器的發(fā)展方向壓互感器的發(fā)展方向數(shù)字式電流電壓互感器

2、的特點數(shù)字式電流電壓互感器的特點 測量準確度高 全數(shù)字化接口（IEC61850） 工作頻帶寬，線性度高 數(shù)字式繼電保護數(shù)字式繼電保護 工頻量保護； 行波保護； 暫態(tài)量保護。工頻量保護工頻量保護 優(yōu)點（1）理論完備；（2）可以定量整定計算。 缺點 工頻量的獲取從原理上受到非周期分量和諧波的影響，無法消除，需要濾波算法介入，動作速度慢。輸電線路只能采用簡單模型，距離保護無法消除對側(cè)系統(tǒng)參數(shù)未知的影響。行波保護行波保護 優(yōu)點（1）理論完備；（2）可以定量整定計算；（3）動作速度快。 缺點由于行波反射的復雜性，僅僅波頭是準確的，不能重復驗證，可靠性差，沒有用于保護，但在離線的測距應用很成功。暫態(tài)量保護

3、暫態(tài)量保護 優(yōu)點（1）動作速度快。 缺點 理論不完備，只能定性分析不能定量計算，因而整定較困難；忽略了工頻量的有效特征；隨著新的傳感技術(shù)的發(fā)展，邊界也將變得不明確。參數(shù)識別保護的基本思想?yún)?shù)識別保護的基本思想 對于圖對于圖1所示的一般的所示的一般的RLC網(wǎng)絡，若其網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)已知，網(wǎng)絡，若其網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)已知，則很容易得到其入口阻抗函數(shù)。則很容易得到其入口阻抗函數(shù)。 圖圖1 單端口單端口RLC線性網(wǎng)絡線性網(wǎng)絡1110111( )( )( )1mmmmnnnnb sbsbs bU sZ sI sa sa sas參數(shù)識別的基本思想?yún)?shù)識別的基本思想 由入端阻抗函數(shù)得到網(wǎng)絡輸入端電流、電壓的時域表達式為：由入

4、端阻抗函數(shù)得到網(wǎng)絡輸入端電流、電壓的時域表達式為： 上式變形得到上式變形得到( )(1)()(1)11110nnmmnnmmdudududididiaaaubbbb idtdtdtdtdtdt( )(1)( )(1)11011()mmnnmmnndididid ududuu bbbbiaaadtdtdtdtdtdt參數(shù)識別的基本思想?yún)?shù)識別的基本思想 取取k個測量數(shù)據(jù)對個測量數(shù)據(jù)對 (k=n+m+1)，可得到一系列，可得到一系列的微分方程的微分方程 ，寫成矩陣形式為，寫成矩陣形式為1122( , ),(, ),(, )kku iu iu i()(1)( )000000()(1)( )11110

5、11()(1)( )1mmnmmmnnkmmnkkkkkdididudubidtdtdtdtudididudubuidtdtdtdtaudididuduiadtdtdtdtuDc 從而可由最小二乘方法得到系數(shù)向量從而可由最小二乘方法得到系數(shù)向量c的估計值，即的估計值，即1TTcD DD u參數(shù)識別的基本思想?yún)?shù)識別的基本思想 注意到系數(shù)向量注意到系數(shù)向量c和網(wǎng)絡中各元件參數(shù)之間存在如下的一般關(guān)系和網(wǎng)絡中各元件參數(shù)之間存在如下的一般關(guān)系()cg R,L,C因此求解如下的最小二乘優(yōu)化問題可得到網(wǎng)絡中所有元件的參數(shù)，從而確因此求解如下的最小二乘優(yōu)化問題可得到網(wǎng)絡中所有元件的參數(shù)，從而確定網(wǎng)絡的所有信

6、息定網(wǎng)絡的所有信息2min( , ,)iicg R L C對于保護而言，一旦故障網(wǎng)絡中各元件的參數(shù)確定，則網(wǎng)絡的所有內(nèi)部信對于保護而言，一旦故障網(wǎng)絡中各元件的參數(shù)確定，則網(wǎng)絡的所有內(nèi)部信息均可得到，從而利用參數(shù)識別的結(jié)果可以構(gòu)成各種原理的保護。息均可得到，從而利用參數(shù)識別的結(jié)果可以構(gòu)成各種原理的保護。元件模型及其適用頻帶元件模型及其適用頻帶 參數(shù)識別原理要求元件建模必須要考慮元件模型的適參數(shù)識別原理要求元件建模必須要考慮元件模型的適用頻帶用頻帶。元件模型是在一定頻帶內(nèi)物理模型的近似，脫元件模型是在一定頻帶內(nèi)物理模型的近似，脫離了頻帶而談元件模型是否準確本身是無意義的；離了頻帶而談元件模型是否準

7、確本身是無意義的；同一物理元件的不同數(shù)學模型在不同的激勵作用下表同一物理元件的不同數(shù)學模型在不同的激勵作用下表現(xiàn)出不同特性，差異的大小與激勵中信號的頻帶有關(guān)。現(xiàn)出不同特性，差異的大小與激勵中信號的頻帶有關(guān)。例如輸電線路例如輸電線路R-L模型，模型，集中參數(shù)模型和分布參數(shù)模集中參數(shù)模型和分布參數(shù)模型；型；元件模型的適用頻帶就是指元件數(shù)學模型的響應和實元件模型的適用頻帶就是指元件數(shù)學模型的響應和實際物理模型響應差異較?。M足工程需要）的頻帶。際物理模型響應差異較?。M足工程需要）的頻帶。參數(shù)識別保護的特點參數(shù)識別保護的特點 頻帶內(nèi)的所有信號均為有效信號，極大地提高了故頻帶內(nèi)的所有信號均為有效信號，極大地提高了故障識別的準確性和可靠性；障識別的準確性和可靠性； 對于距離保護，從理論上解決了對側(cè)阻抗的識別問對于距離保護，從理論上解決了對側(cè)阻抗的識別問題，消除了其對距離距離保