基于故障產(chǎn)生的電壓暫態(tài)高頻分量的模糊選相新原理的研究_secret

1、基于故障產(chǎn)生的電壓暫態(tài)高頻分量的模糊選相新原理的研究摘 要：本文提出一種基于故障分量中的高頻分量的故障選相新原理。該原理利用電壓故障分量中的高頻成分，提取三相電壓以不同相為基準(zhǔn)的模變換的頻域特征，利用模糊集合對該特征進(jìn)行處理以實(shí)現(xiàn)故障選相。該原理具有類似行波保護(hù)的超高速的特點(diǎn)，但選相并不僅限于利用行波波頭的特征，且不受過渡電阻和故障初始角的影響，對于振蕩中發(fā)生的故障也能可靠地選出故障相，具有較強(qiáng)的魯棒性。用EMTP對某典型500kv線路的各種故障進(jìn)行了仿真，取得了理想的效果。關(guān)鍵字：故障選相 暫態(tài)保護(hù) 高頻分量 模糊集合0引言工頻變化量保護(hù)和行波保護(hù)都是基于故障分量的繼電保護(hù)原理。它們在現(xiàn)代電

2、力系統(tǒng)的繼電保護(hù)中發(fā)揮著重要作用。近年來暫態(tài)保護(hù)概念的提出123，進(jìn)一步拓展了利用故障分量構(gòu)成保護(hù)原理的途徑和范疇。故障分量包括從行波到工頻變化量的具有極大頻寬的暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)的故障信息,行波保護(hù)僅利用故障分量中的行波波頭的特征構(gòu)成保護(hù)原理。它具有極高的反應(yīng)速度，但必須依賴于對波頭的準(zhǔn)確捕捉，此外還受故障發(fā)生時(shí)的初始角度等諸多因素的影響。工頻變化量原理則具有很好的可靠性，因而在實(shí)際應(yīng)用中獲得巨大成功。但由于采用工頻分量，其動作速度難以太快。因此，探索在故障分量中提取其他成分，構(gòu)成兼有更好的速動性和可靠性的保護(hù)新原理是具有理論意義和實(shí)用價(jià)值的。高壓電力系統(tǒng)的故障都會產(chǎn)生從工頻到高頻的故障分量。這些故

3、障分量中必然含有與故障相關(guān)的各種信息，包括故障地點(diǎn)、故障方向、故障類型、故障程度、故障存在時(shí)間等，對這些信息的有效提取與應(yīng)用是提高現(xiàn)有繼電保護(hù)性能的出發(fā)點(diǎn)之一。暫態(tài)保護(hù)在有效捕捉故障分量中高頻分量的基礎(chǔ)上通過數(shù)字信號處理進(jìn)一步提取高頻分量的頻域信息，最終以此構(gòu)成保護(hù)新原理。本文對利用電壓故障分量中的高頻成分實(shí)現(xiàn)故障選相進(jìn)行了討論，提出了一種模糊選相新方法，EMTP仿真表明該方法不受運(yùn)行方式、系統(tǒng)振蕩和短路過渡電阻的影響，能夠快速可靠地選出故障相。1電壓暫態(tài)高頻分量的獲取如何有效可靠地獲取電壓暫態(tài)高頻分量是暫態(tài)保護(hù)所面臨的第一個(gè)問題。12中給出一種利用載波信號阻波器和CVT的高壓電容器的高頻耦合

4、方式，圖1所示的耦合電路即可獲取電壓暫態(tài)高頻分量。元件ts1、tr1是常規(guī)的寬帶線路阻波器，該阻波器如圖1所示裝在線路的每一端，并且利用調(diào)諧選出所需的高頻波段。CS是母線的雜散電容，典型值為0.13，在分析故障高頻分量時(shí)，這一電容不能被忽略。元件ts2、tr2是接到CVT上的耦合電容器的調(diào)諧電路。這些電路被調(diào)諧到相同的頻段，以此來獲取高頻信號進(jìn)行數(shù)字信號處理。顯然，這一調(diào)諧耦合電路對工頻沒有任何影響。2基于電壓暫態(tài)高頻分量的選相原理當(dāng)高壓線路發(fā)生故障時(shí)，電壓暫態(tài)高頻信號經(jīng)調(diào)諧耦合電路被捕獲后，再經(jīng)高速A/D，變?yōu)閿?shù)字信號進(jìn)入數(shù)字信號處理環(huán)節(jié)。本文選取43kHz至75kHz這一高頻段的高頻信號進(jìn)

5、行分析。然后對其提取頻域特征來實(shí)現(xiàn)故障選相。對于在系統(tǒng)振蕩中發(fā)生的故障，距離保護(hù)測量得到的阻抗中只有故障相的阻抗是正確的。此時(shí)，只有選出故障相才能判別出是故障是否在區(qū)內(nèi)5。利用故障產(chǎn)生的電壓暫態(tài)高頻分量實(shí)現(xiàn)模糊選相完全不受系統(tǒng)振蕩的影響，能夠在振蕩中正確地選出故障相。結(jié)論高壓系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)的故障分量中包含從行波到工頻的極其豐富的故障頻域信息。利用其中的高頻分量構(gòu)成新的保護(hù)原理不失為一種有益的探索。本文在暫態(tài)保護(hù)思想的基礎(chǔ)上，提出一種利用電壓暫態(tài)高頻分量的模糊選相方案。該方案在對三相電壓暫態(tài)高頻分量的不同模變換在頻域中的幅頻特征進(jìn)行提取與分析的基礎(chǔ)上，利用模糊集合來實(shí)現(xiàn)故障選相。理論分析和EMT

6、P仿真表明該原理選相迅速，不受故障過渡電阻的影響、不受故障初始角的影響、選相不依賴于故障波頭，具有較好的魯棒性。參考文獻(xiàn) 1A.T.Johns,R.K.Aggarwal,Z.Q.Bo“Non-unitprotectiontechniqueforEHVtransmissionsystemsbasedonfault-generatednoise,Part1:Signalmeasurement”,IEEProc.-Gener.Transm.Distrib.,Vol.141,No.2,March1994,pp133-1402R.K.Aggarwal,A.T.Johns,Z.Q.Bo“Non-unitp

7、rotectiontechniqueforEHVtransmissionsystemsbasedonfault-generatednoise,Part2:Signalprocessing”,IEEProc.-Gener.Transm.Distrib.,Vol.141,No.2,March1994,pp141-1473Z.Q.Bo,R.K.Aggarwal,A.T.Johns“ANewBusbarProtectionPrincipleBasedontheDetectionofFaultGeneratedTransients”,IPEC96,InternationalPowerEngineering,April1997,Singapore4A.M.Carter,R.K.Aggarwal,A.T.Johns,Z.Q.Bo“Computer-aimeddesignofanewnon-unitprotectionschemeforEHVteedcircuits”,IEE