各種差動(dòng)保護(hù)比較

1、采樣值差動(dòng)于常規(guī)相量差動(dòng)的比較與常規(guī)相量差動(dòng)相比較，采樣值差動(dòng)的一個(gè)突出特點(diǎn)是它不是計(jì)算某一數(shù)據(jù)窗的差流值，而是通過(guò)多點(diǎn)重復(fù)判別來(lái)判定動(dòng)作與否。利用這個(gè)特點(diǎn)，通過(guò)合理選擇重復(fù)判別次數(shù)R,S,可有效抑制區(qū)外故障時(shí)TA暫態(tài)響應(yīng)不一致對(duì)差動(dòng)保護(hù)的影響。利用采樣值差動(dòng)能有效區(qū)分區(qū)內(nèi)區(qū)外故障，同時(shí)也能有效鑒別勵(lì)磁涌流，比傳統(tǒng)相量差動(dòng)更能保證故障快速動(dòng)作具體分析見采樣值差動(dòng)及其應(yīng)用胡玉峰、陳樹德、尹相根，電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2000,24,NolO,第42頁(yè)。基于故障分量的菜采樣值差動(dòng)保護(hù)與常規(guī)相量差動(dòng)和采樣值差動(dòng)的比較常規(guī)的相量電流差動(dòng)保護(hù)還是采樣值電流差動(dòng)保護(hù),都無(wú)法解決差動(dòng)保護(hù)在內(nèi)部高阻接地故障時(shí)的敏度

2、和負(fù)荷電流對(duì)差動(dòng)保護(hù)的影響等問(wèn)題而基于故障分量的保護(hù)存原理上與正常運(yùn)行時(shí)的負(fù)荷幾關(guān),與接地故障時(shí)的過(guò)渡電阻大小無(wú)直接關(guān)系,具有相當(dāng)優(yōu)越性故障分量的差動(dòng)保護(hù)與常規(guī)相量差動(dòng)保護(hù)相比,其突出特點(diǎn)是可大幅度提高保護(hù)靈敏度,并可較好地解決高阻接地或輕微短路且有負(fù)荷電流流出時(shí)差動(dòng)保護(hù)所存在的缺陷,采樣值電流差動(dòng)保護(hù)可以提高電流差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作速度,但是并沒(méi)有改善保護(hù)的靈敏度故障分量差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作特性詳見|王維倚(WangWeijian).電氣主設(shè)備繼電保護(hù)原理與應(yīng)用(TheTheoryandApplicationofElectrieMainEquipmentsProteetion).北京I中國(guó)電力出版社(Be

3、iiing：ChinaEleetdealPowarPress),1996/尹項(xiàng)根，陳德樹，張哲，等(YinXianggentChenDeshu一ZhangZhe,etal).故障分量差動(dòng)保護(hù)(DifferentialProteetionBasedOnFault一Component).電力系統(tǒng)自動(dòng)化(AutomationofEleetriePowerSystems).1999.23(11)亜S曲障分動(dòng)課護(hù)動(dòng)乍特性Fig8Operatingcharacterltkoffaulirompourtir由圖中可以看出，由于制動(dòng)區(qū)與動(dòng)作區(qū)之間存在一個(gè)緩沖區(qū)，因而可使故障分量差動(dòng)保護(hù)具有極為優(yōu)良的動(dòng)作選擇性

4、。將采樣值差動(dòng)與故障分量原理相結(jié)合，同樣可起到提高靈敏度的作用。對(duì)于采樣值差動(dòng)，由于存在過(guò)零點(diǎn)附近采樣值差動(dòng)判據(jù)不滿足，最嚴(yán)重時(shí)可能出現(xiàn)過(guò)零點(diǎn)為兩采樣值的中點(diǎn)而導(dǎo)致連續(xù)兩點(diǎn)不滿足判據(jù)。故差動(dòng)電流需達(dá)到一定幅值才能保證可靠動(dòng)作。因而對(duì)于某些故障情況，如變壓器輕微匝問(wèn)故障同時(shí)有負(fù)荷電流流出時(shí)，采樣值差動(dòng)同樣存在一個(gè)靈敏度問(wèn)題，將故障分量與采樣值差動(dòng)結(jié)合，是解決這一問(wèn)題的有效方法，同時(shí)對(duì)于采樣值差動(dòng)判據(jù)i三Ki，可充分利用故障分量緩沖區(qū)來(lái)消除判據(jù)的模糊區(qū)，具體方法是合理選擇系數(shù)K,使其對(duì)應(yīng)的模糊區(qū)完全落在緩沖區(qū)內(nèi)這樣既結(jié)臺(tái)了兩種原理的優(yōu)點(diǎn)，又克服了采樣值差動(dòng)模糊區(qū)的影響。采樣值電流差動(dòng)保護(hù)原理的研究

5、袁榮湘1陳德樹1馬天皓張哲1尹項(xiàng)根11.華中理工大學(xué)電力系，湖北武漢4300742.中興通訊公司監(jiān)控產(chǎn)品部，廣東深圳518004常規(guī)的電流差動(dòng)保護(hù)中差動(dòng)量和制動(dòng)量的求取一般是反應(yīng)電流的有效值或平均值等，通過(guò)濾波等辦法消除非周期分量和諧波分量的影響。在計(jì)算機(jī)繼電保護(hù)的有效值計(jì)算方法中，故障時(shí)引起的非周期分量和諧波分量盡管衰減很快，但可能在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)影響計(jì)算的準(zhǔn)確性，即采用時(shí)間窗為一個(gè)周期的算法，若開始幾個(gè)采樣值中含較高的非基波分量，則將影響與這些采樣值相關(guān)的各個(gè)周期的計(jì)算結(jié)果。如果要保證保護(hù)動(dòng)作的可靠性，勢(shì)必影響保護(hù)的動(dòng)作速度。若電流差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作判據(jù)按每一個(gè)采樣值分別判斷，則可以在原理上完全消

6、除這種影響，有效地提高電流差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作速度與可靠性。正是基于這些方面的考慮，參考文獻(xiàn)1討論了采樣值電流差動(dòng)保護(hù)的有關(guān)問(wèn)題，本篇將在此基礎(chǔ)上對(duì)采樣值電流差動(dòng)保護(hù)與常規(guī)電流差動(dòng)保護(hù)的關(guān)系和它們的動(dòng)作邊界變化區(qū)作進(jìn)一步的研究。電流差動(dòng)保護(hù)的傳統(tǒng)方法電流差動(dòng)保護(hù)適用任何數(shù)量支路的條件，其判據(jù)亦有很多種，但不論是哪一種判據(jù)，其基本部分（動(dòng)作量）總是以I為基礎(chǔ)的，其中I為任一支路的電流ii（規(guī)定母線流向線路為電流正方向），n為線路數(shù)。各種判據(jù)的區(qū)別在于附加的制動(dòng)項(xiàng)構(gòu)成的方法不同，但它們都是各線路電流的函數(shù)，可簡(jiǎn)單將其歸并為兩端電流，分別以I,I表示。這樣可歸納出傳統(tǒng)電流差動(dòng)保護(hù)常見的動(dòng)作判據(jù)有以下mn幾

7、種形式：mn|I+I|I；|I+I|K(II)；|mn0mn1mn三Kmax(I,I)；|I+I|K|I-I|；TOC o 1-5 h zmn2mnmn3mn|I+I|2KIIcosmn4mnI,I為兩端電流向量；I,I為兩端電流向量的幅值；I0為整定的動(dòng)作門檻值;K-K為整定系數(shù)；晳為兩端電流向量的夾角。14對(duì)電流差動(dòng)保護(hù)的分析方法可采用以兩端電流Im，In的關(guān)系表示。這類分析中有兩種常見的方法：比率差動(dòng)特性法是在線路兩端電流相位相差180的條件下作出的，主要適于分析在外部故障時(shí)保護(hù)的動(dòng)作行為；相位特性法是在線路兩端電流大小相等的條件下作出的，適于分析在線路兩端電流大小相等時(shí)保護(hù)在內(nèi)部和外部

8、故障時(shí)的動(dòng)作行為。對(duì)電流差動(dòng)保護(hù)的分析也可以用差動(dòng)電流和制動(dòng)電流的關(guān)系表示，通常稱為制動(dòng)特性。傳統(tǒng)電流差動(dòng)保護(hù)性能的分析可參見文獻(xiàn)2，在此不贅述。采樣值電流差動(dòng)保護(hù)與常規(guī)電流差動(dòng)保護(hù)的關(guān)系采樣值電流差動(dòng)保護(hù)利用電流采樣的瞬時(shí)值來(lái)實(shí)現(xiàn)基于相量的常規(guī)電流差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作判據(jù)。假設(shè)故障時(shí)采樣的電流僅由基波分量構(gòu)成，即已濾去諧波分量、非周期分量等非工頻成分，則前面的各種判據(jù)一般可簡(jiǎn)化為如下兩種形式或這兩種形式的組合，即|A|B|(1)或|A|C(C為常數(shù))(2)先考慮(1)式，對(duì)應(yīng)的采樣值電流差動(dòng)保護(hù)判據(jù)為|Asin9|Bsin(9-A0)|(3)式中A對(duì)應(yīng)于AsinO；B對(duì)應(yīng)于Bsin(0-A9)；9為

9、變量；AG為兩相量A和B之間的角差；A,B分別為A,B的幅值。由于兩相量角差可用區(qū)間0,n表示，故不妨設(shè)AOGO,n。當(dāng)AO=0或n時(shí)，若式成立，則式恒成立；當(dāng)OAO|sin(O-AO)|(4)當(dāng)A00sin(O-AO)，亦即2sin(AO/2)cos(O-AO/2)0。由于sin(AO/2)O,則上式等價(jià)于cos(O-AO/2)0,即00(Aen)/2。當(dāng)nesin(e-Ae),亦即2cos(Ae/2)sin(e-Ae/2)0,貝廿(4)式等價(jià)于sin(e-Ae/2)0,即ne/2enAe。綜上可知，e在(nAe)/2eB,故e不滿足(1)式的范圍將小于n/2,圖1(a)中的動(dòng)作函數(shù)與制動(dòng)函

10、數(shù)2比較為此種條件下的最不利情形示意圖，e不滿足式的范圍為為，小于n/2。對(duì)(2)式,對(duì)應(yīng)的采樣值電流差動(dòng)保護(hù)判據(jù)為|Asine|C(5)式中A對(duì)應(yīng)于Asine,e為變量。當(dāng)C&時(shí)，e亦在小于n/2范圍內(nèi)，不滿足式，動(dòng)作函數(shù)與制動(dòng)函數(shù)C的比較如圖1(b)所示。因此，如果不考慮非基波分量的影響和抗干擾性能時(shí)，對(duì)于采樣值電流差動(dòng)保護(hù)，理論上只要在半個(gè)周期中有90的角度范圍滿足其判別方程，制動(dòng)效果貝與其所對(duì)應(yīng)的常規(guī)電流差動(dòng)保護(hù)判據(jù)的制動(dòng)效果相當(dāng)保護(hù)動(dòng)作邊界變化范圍的確定采樣值電流差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作判據(jù)方程在90的角度范圍內(nèi)成立，對(duì)于每周期采樣12個(gè)點(diǎn)的數(shù)字式繼電保護(hù)裝置來(lái)說(shuō)，相當(dāng)于在半個(gè)周期內(nèi)有4點(diǎn)以上滿

11、足保護(hù)動(dòng)作判據(jù)。采樣初始時(shí)刻的隨機(jī)性，使得采樣值差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作邊界并不固定。實(shí)際上，數(shù)字式保護(hù)都可能存在類似的問(wèn)題，只是我們將其影響歸結(jié)為求相量時(shí)的誤差，而在分析保護(hù)性能時(shí)假設(shè)所求相量是絕對(duì)精確的，故沒(méi)有保護(hù)動(dòng)作區(qū)邊界變化一說(shuō)。即當(dāng)采用傅氏算法、曲線擬合法等與采樣初始時(shí)刻無(wú)關(guān)的算法時(shí)，當(dāng)然無(wú)變化的動(dòng)作邊界；當(dāng)采用最大值算法、半周積分法、導(dǎo)數(shù)算法等受采樣值初始時(shí)刻變化影響的算法，貝存在一定的動(dòng)作邊界變化區(qū)域，而且，采樣值電流差動(dòng)保護(hù)受采樣初始時(shí)刻隨機(jī)性的影響最大。采樣值電流差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作區(qū)邊界變化范圍不會(huì)因?yàn)榧娱L(zhǎng)數(shù)據(jù)窗、使出口動(dòng)作速度變慢而減少，僅與采樣頻率有關(guān)。仍以每周期采樣12個(gè)點(diǎn)的計(jì)算機(jī)繼

12、電保護(hù)裝置為例，對(duì)于(2)式判據(jù)，如圖2(a)所示，圖中動(dòng)作函數(shù)1與制動(dòng)函數(shù)的比較表示最有利的情形，即動(dòng)作函數(shù)峰值附近的兩連續(xù)采樣值相等，此時(shí)動(dòng)作函數(shù)峰值是制動(dòng)量C的2倍，圖中動(dòng)作函數(shù)2與制動(dòng)函數(shù)的比較表示最不利的情形，即有一采樣點(diǎn)正好是動(dòng)作函數(shù)峰值，此時(shí)動(dòng)作函數(shù)峰值是制動(dòng)量C的&倍，對(duì)應(yīng)于(2)式判據(jù)的動(dòng)作區(qū)邊界變化范圍是：AG(&C，2C)045財(cái)&辰熬他戎剤?zhí)申脑^田(b)兀血(門貫判拐示蔥宙圖2保護(hù)動(dòng)作邊界變化范圍計(jì)算示意圖對(duì)于(1)式判據(jù)，如圖2(b)所示，圖中動(dòng)作函數(shù)1與制動(dòng)函數(shù)的比較為最有利的情形，即動(dòng)作函數(shù)峰值附近的兩連續(xù)采樣值相等，此時(shí)動(dòng)作函數(shù)峰值與制動(dòng)函數(shù)峰值相等，圖中動(dòng)作函

13、數(shù)2與制動(dòng)函數(shù)的比較表示最不利的情形，即有一采樣點(diǎn)正好是動(dòng)作函數(shù)峰值，此時(shí)動(dòng)作函數(shù)峰值是制動(dòng)函數(shù)峰值的戸倍，則對(duì)應(yīng)于式判據(jù)的動(dòng)作區(qū)邊界變化范圍是：A/BG(K,用K)，K為保護(hù)判據(jù)中的比例系數(shù)上述采樣值差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作邊界變化區(qū)域可在比率制動(dòng)特性平面上清楚表示，如圖3所示，其橫坐標(biāo)為制動(dòng)量的幅值，縱坐標(biāo)為差動(dòng)量的幅值。動(dòng)作區(qū)和制動(dòng)區(qū)之間的區(qū)域?yàn)椴欢ú糠?。圖3(b)不定部分中角度為。二arctan(斥T)K/(1、斥K2)。當(dāng)保護(hù)裝置每周期采樣點(diǎn)數(shù)為N時(shí)，推而廣之可以得到采樣值電流差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作邊界的變化范圍。對(duì)于(2)式的動(dòng)作區(qū)，邊界變化范圍是：圖3采樣值電流差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作邊界變化范圍示意圖A（75

14、C,C血予一看）對(duì)于（1）式，其動(dòng)作邊界變化范圍是：sin（7+Ain（于-專）由上式可以知道，提高保護(hù)裝置的采樣率可以減少保護(hù)動(dòng)作區(qū)邊界的不定區(qū)域范圍，其極限是Nf*時(shí)，這種不確定區(qū)域消失。采樣值電流差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作速度使用采樣值電流差動(dòng)保護(hù)的重要原因之一是試圖提高電流差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作速度。從上面的分析知道，保護(hù)在一個(gè)與半個(gè)周期左右動(dòng)作出口，對(duì)采樣值電流差動(dòng)保護(hù)來(lái)說(shuō)，性能沒(méi)有多少區(qū)別，而由于動(dòng)作邊界存在不確定部分，過(guò)分提高采樣值電流差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作速度則是不現(xiàn)實(shí)的。同時(shí)，在分析中采樣值電流差動(dòng)保護(hù)與傳統(tǒng)電流差動(dòng)保護(hù)制動(dòng)效果相當(dāng)?shù)募僭O(shè)條件是，必須在半個(gè)周期中有90的角度范圍滿足動(dòng)作判別方程。因此，盡

15、管通過(guò)提高電流差動(dòng)保護(hù)的采樣速度，可大大減少采樣值電流差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作邊界的變化范圍，但是，采樣值電流差動(dòng)保護(hù)出口動(dòng)作速度無(wú)論如何必須5ms（對(duì)于頻率為50Hz的電網(wǎng)來(lái)說(shuō)即對(duì)應(yīng)于90），才能保證采樣值電流差動(dòng)保護(hù)的可靠性。5結(jié)論對(duì)于每周采樣12點(diǎn)的采樣值電流差動(dòng)保護(hù)來(lái)說(shuō)，在半個(gè)周期內(nèi)滿足保護(hù)動(dòng)作判據(jù)的判斷次數(shù)不宜小于4次（即保證在90的角度范圍內(nèi)滿足動(dòng)作判據(jù)），6取4的保護(hù)方案是可行的。在計(jì)算機(jī)繼電保護(hù)的軟、硬件條件許可下，提高數(shù)據(jù)采樣率對(duì)采樣值電流差動(dòng)保護(hù)性能提高十分有利。提高采樣率可以減少采樣值電流差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作邊界的變化區(qū)域，同時(shí)當(dāng)保護(hù)動(dòng)作出口速度不變時(shí)，提高采樣率將有助于改善采樣值電流差動(dòng)保

16、護(hù)的可靠性。但應(yīng)注意的是，不能因?yàn)椴蓸勇侍岣叨鴮⒈Ｗo(hù)動(dòng)作速度無(wú)限制地提高，原理上采樣率與動(dòng)作速度沒(méi)有直接關(guān)系，采樣值電流差動(dòng)保護(hù)的出口速度極限為5ms(對(duì)頻率為50Hz的電網(wǎng)而言)。如果采樣值電流差動(dòng)保護(hù)能保證其制動(dòng)效果與常規(guī)電流差動(dòng)保護(hù)的制動(dòng)效果相當(dāng)，那么其整定方法容易從使用相同原理判據(jù)的常規(guī)電流差動(dòng)保護(hù)的整定方法中類比過(guò)來(lái)，抗電流互感器飽和的方法亦可采用常規(guī)電流差動(dòng)保護(hù)中使用的同類方法?；诠收戏至康牟蓸又惦娏鞑顒?dòng)保護(hù)研究原理分析袁榮湘陳德樹馬天皓張哲尹項(xiàng)根摘要：對(duì)基于故障分量的采樣值電流差動(dòng)保護(hù)的原理進(jìn)行了研究，得出了其適宜采用的制動(dòng)特性曲線，分析了故障分量原理在采樣值電流差動(dòng)保護(hù)中應(yīng)用

17、時(shí)具有的特點(diǎn)，討論了電容電流對(duì)保護(hù)的影響，對(duì)基于故障分量的采樣值電流差動(dòng)保護(hù)裝置的研制具有重要意義。關(guān)鍵詞：電流差動(dòng)保護(hù)；采樣值；故障分量中圖分類號(hào)：TM771文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-4897(2000)03-0009-03StudyonthecurrentdifferentialprotectionbasedonsampledvaluesusingfaultcomponentprincipleanalysisYUANRong-xiang,MATian-hao(ZhongxingTelecomLtd.,518004Shenzhen,China)YUANRong-xiang,CHEND

18、e-shu,ZHANGZhe,YINXiang-gen(HuazhongUniversityofScienceandTechnology,430074Wuhan)Abstract:Inthispaper,theprincipleofthecurrentdifferentialprotectionbasedonsampledvaluesusingfaultcompoentisinvestigated.Theproperresistancecharacteristicfigureisdescribed.Theperformanceofthecurrentdifferentialprotection

19、usingfaultcomponentisanalyzed.Theinfluenceofthecapacitivecurrentisdiscussed.Keywords:currentdifferentialprotection;sampledvalue;faultcomponent引言近年來(lái)，繼電保護(hù)工作者對(duì)基于故障分量的保護(hù)原理進(jìn)行了深入研究并取得了顯著成果，在距離保護(hù)、方向保護(hù)等原理保護(hù)中得到成功應(yīng)用。由于常規(guī)的相量電流差動(dòng)保護(hù)還是采樣值電流差動(dòng)保護(hù)，都無(wú)法解決差動(dòng)保護(hù)在內(nèi)部高阻接地故障時(shí)的靈敏度和負(fù)荷電流對(duì)差動(dòng)保護(hù)的影響等問(wèn)題，而基于故障分量的保護(hù)在原理上與正常運(yùn)行時(shí)的負(fù)荷無(wú)關(guān)，與接地

20、故障時(shí)的過(guò)渡電阻大小無(wú)直接關(guān)系，具有相當(dāng)?shù)膬?yōu)越性。因此，采用故障分量原理保護(hù)與采樣值電流差動(dòng)保護(hù)相結(jié)合，形成基于故障分量的采樣值電流差動(dòng)保護(hù)，以提高電流差動(dòng)保護(hù)的性能，是十分自然的設(shè)想。本文對(duì)基于故障分量的采樣值電流差動(dòng)保護(hù)的原理、特性的有關(guān)問(wèn)題進(jìn)行討論。采樣值電流差動(dòng)保護(hù)的制動(dòng)特性曲線對(duì)于常規(guī)電流差動(dòng)保護(hù)多采用兩折或三折的折線型制動(dòng)特性，它們的動(dòng)作區(qū)與制動(dòng)區(qū)界限分明。對(duì)于采樣值電流差動(dòng)保護(hù)，由于其動(dòng)作邊界受采樣時(shí)刻隨機(jī)性的影響而存在一定的不確定區(qū)域，動(dòng)作區(qū)與制動(dòng)區(qū)的邊界也不象常規(guī)電流差動(dòng)保護(hù)一樣如此分明1。然而，繼電保護(hù)的動(dòng)作與不動(dòng)作是不容模棱兩可的，幸好電流差動(dòng)保護(hù)具有優(yōu)異的選擇性，其動(dòng)作

21、區(qū)與制動(dòng)區(qū)之間存在相當(dāng)寬的不可能運(yùn)行區(qū)域，特別是故障分量原理的電流差動(dòng)保護(hù)，這從根本上保證了存在動(dòng)作邊界不定區(qū)域的采樣值電流差動(dòng)保護(hù)的可靠性、選擇性。雖然采樣值電流差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作邊界的不確定性不致于嚴(yán)重影響其性能，但對(duì)電流差動(dòng)保護(hù)的測(cè)試、檢驗(yàn)帶來(lái)了困難，因?yàn)闄z測(cè)實(shí)驗(yàn)常需在一定條件下較準(zhǔn)確地給出其動(dòng)作邊界，以便運(yùn)行管理人員理解與整定，如果仍使用常規(guī)電流差動(dòng)保護(hù)的折線型制動(dòng)特性曲線，則難于用實(shí)驗(yàn)方法測(cè)量其理論上的明確動(dòng)作邊界。如圖1所示，圖中橫坐標(biāo)為制動(dòng)電流幅值，縱坐標(biāo)為差動(dòng)電流幅值，曲線1為保護(hù)流過(guò)不同外部短路電流時(shí)對(duì)應(yīng)的不平衡電流曲線，曲線2為考慮可靠性后整定的電流差動(dòng)保護(hù)制動(dòng)曲線，在實(shí)際的保護(hù)

22、裝置中常用直線1、2和3所構(gòu)成的三折線型制動(dòng)特性曲線來(lái)近似，折線的交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的制動(dòng)電流分別是為IQI2，最大制動(dòng)電流為I*,Id0為差動(dòng)s1s2s*maxd0保護(hù)最小動(dòng)作電流，Ib*為最大外部短路不平衡電流，kI為差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作電流的整unb*maxunb*max定值，其中k為可靠系數(shù)，設(shè)直線2、3的斜率分別為kk2,則采樣值電流差動(dòng)保護(hù)的制動(dòng)特性表達(dá)式如下：i三i，當(dāng)iWi(1)dd0ss1i三i+k(i-i)，當(dāng)iWiWi(2)dd01ss1s1ss2i三i+k(i-i)+k(i-i)，當(dāng)i三i(3)dd01s2s12ss2ss2從參考文獻(xiàn)1的分析可以知道，采樣值電流差動(dòng)保護(hù)有兩類判據(jù)，其動(dòng)作

23、方程為：|1i-|:-ii|對(duì)應(yīng)著(4)式和(5)式表示的不等式，不妨分別稱為I類、II類判據(jù)。對(duì)于(4)式,當(dāng)=0且動(dòng)作量與制動(dòng)量信號(hào)頻率一致時(shí)，此式的比較與采樣時(shí)刻無(wú)關(guān)，即與常規(guī)電流差動(dòng)保護(hù)的判據(jù)方程完全一致，不存在動(dòng)作邊界變化區(qū)的問(wèn)題。對(duì)于(5)式，由于C為常量，則總是存在動(dòng)作邊界的變化區(qū)。對(duì)圖1所示的制動(dòng)特性曲線對(duì)應(yīng)的方程中，(1)式為II類判據(jù)，(2)式、(3)式則為I類、II類判據(jù)的組合形式，因此，無(wú)論何時(shí)上面各式均存在動(dòng)作邊界的變化區(qū)，這樣就不能用實(shí)驗(yàn)的方法來(lái)確定采樣值電流差動(dòng)保護(hù)理論上的準(zhǔn)確動(dòng)作邊界。為解決此問(wèn)題，可以采用較為簡(jiǎn)單的制動(dòng)特性曲線，如圖1所示的直1與直線4構(gòu)成的折

24、線，其動(dòng)作方程為如下形式：i三i，當(dāng)iWi(6)dd0ss0i三ki，當(dāng)i三i(7)d3sss0:笛紋:動(dòng)作區(qū)圖:笛紋:動(dòng)作區(qū)圖1差動(dòng)保護(hù)折線型制動(dòng)特性曲線示意圖式中k為直線4的斜率。對(duì)于(7)式，當(dāng)使差動(dòng)電流i和制動(dòng)電流i相位一3ds致時(shí)，則與常規(guī)電流差動(dòng)保護(hù)相應(yīng)的判據(jù)效果相同。對(duì)于(6)式，顯然仍存在動(dòng)作邊界變化區(qū)的問(wèn)題，但由于這一段主要是防止負(fù)荷狀態(tài)下保證保護(hù)不誤動(dòng)，其靈敏度一般很高，裕度較大，對(duì)差動(dòng)保護(hù)性能影響不大，對(duì)于基于故障分量的采樣值電流差動(dòng)保護(hù)在原理上消去了負(fù)荷的影響，故其靈敏度更高，裕度更大。為了保證保護(hù)的可靠性，應(yīng)考慮到采樣值電流差動(dòng)保護(hù)受動(dòng)作邊界變化區(qū)的影響后，制動(dòng)曲線中

25、制動(dòng)電流I、I對(duì)應(yīng)的點(diǎn)位于圖1中曲線2之上，采用的辦s0s*max法是提高比例系數(shù)k的值。3在采用較簡(jiǎn)單的制動(dòng)特性曲線后，電流差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作區(qū)有一定程度的縮小，但縮小的區(qū)域一般是不可能運(yùn)行的區(qū)域，故一般不存在保護(hù)動(dòng)作特性不滿足要求的問(wèn)題。利用故障分量的采樣值電流差動(dòng)保護(hù)原理采樣值電流差動(dòng)保護(hù)可以提高電流差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作速度，但是并沒(méi)有改善保護(hù)的靈敏度，基于故障分量的電流差動(dòng)保護(hù)能夠提高保護(hù)的靈敏度，因此自然提出了基于故障分量的采樣值電流差動(dòng)保護(hù)原理，有理由期望它的性能優(yōu)于常規(guī)的采樣值電流差動(dòng)保護(hù)對(duì)內(nèi)茁故欣山I外和坯璋圖2故障分量系統(tǒng)示意圖如圖2(a)所示的內(nèi)部故障時(shí)的故障分量系統(tǒng)示意圖，假設(shè)正常

26、運(yùn)行時(shí)的負(fù)荷電流i從M側(cè)流向N側(cè)，此時(shí)兩側(cè)電流為：pi=i+i,i=i-impmnnp在本文中各電流相量的表示均對(duì)應(yīng)相應(yīng)電流的瞬時(shí)值，如/表示負(fù)荷電流i對(duì)pp應(yīng)的相量。不妨采用下面的常規(guī)電流差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作判據(jù)來(lái)討論，即：mi卸I$對(duì)應(yīng)的故障分量原理電流差動(dòng)保護(hù)判據(jù)為：|An十匕人|M：|7m-L|對(duì)于常規(guī)電流差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作量和制動(dòng)量分別為由此可見，常規(guī)電流差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作量與故障分量原理電流差動(dòng)保護(hù)相同，制動(dòng)量不同，前者比后者多了一項(xiàng)2/,正是這個(gè)負(fù)荷電流項(xiàng)的存在，制約著常p規(guī)電流差動(dòng)保護(hù)制動(dòng)系數(shù)k的提高，降低了電流差動(dòng)保護(hù)的靈敏度，使得發(fā)生3高阻接地短路等故障電流偏小的故障時(shí)保護(hù)拒動(dòng)。圖2(b

27、)所示為外部故障時(shí)的故障分量系統(tǒng)示意圖。制動(dòng)量中的負(fù)荷電流項(xiàng)是否就一定加大了外部故障時(shí)電流差動(dòng)保護(hù)的制動(dòng)作用、提高了保護(hù)的可靠性呢?其實(shí)也未必盡然。制動(dòng)量是相量/丿與相量2/的疊加mnp二丿丨與丨亠7I誰(shuí)大誰(shuí)小，取決于丿一f與2丿的相位mnp關(guān)系，由于故障發(fā)生時(shí)刻的隨機(jī)性，它們的相位關(guān)系也是不確定的，因此，常規(guī)電流差動(dòng)保護(hù)制動(dòng)量中的負(fù)荷電流項(xiàng)并不一定是使制動(dòng)作用增大而提高保護(hù)可靠性，某些時(shí)候可能起著完全相反的作用，這樣勢(shì)必降低保護(hù)的性能?；诠收戏至康牟蓸又惦娏鞑顒?dòng)保護(hù)的制動(dòng)特性故障分量原理電流差動(dòng)保護(hù)的比例系數(shù)選取與常規(guī)電流差動(dòng)保護(hù)有所不同如圖3(a)所示為內(nèi)部故障時(shí)故障分量系統(tǒng)的等值電路圖

28、，兩側(cè)系統(tǒng)等值阻抗為Z、Z，被保護(hù)線路阻抗為Z，故障點(diǎn)兩側(cè)的線路阻抗分別為aZ(1a)Z，其中0Wa1，故障點(diǎn)電流則有：LLu人-乙-人1Z：11+2,.Z.-Z：1-ZI.而在外部故障時(shí)有：由此可見，在內(nèi)部故障時(shí)，故障分量原理電流差動(dòng)保護(hù)的差動(dòng)量與制動(dòng)量之比值由系統(tǒng)阻抗和故障點(diǎn)位置決定，且不小于1，其變化范圍是：對(duì)于常規(guī)電流差動(dòng)保護(hù)，由于制動(dòng)量中負(fù)荷電流項(xiàng)的存在而不具有上述特性，對(duì)應(yīng)于制動(dòng)特性曲線圖中，表現(xiàn)為故障分量原理電流差動(dòng)保護(hù)的不可能運(yùn)行區(qū)域比常規(guī)電流差動(dòng)保護(hù)大，這一點(diǎn)對(duì)于采樣值電流差動(dòng)保護(hù)來(lái)說(shuō)十分重要，因?yàn)椴蓸又惦娏鞑顒?dòng)保護(hù)存在動(dòng)作邊界的不確定區(qū)域，其制動(dòng)特性常采用圖1中直線1與直線4所構(gòu)成的相對(duì)簡(jiǎn)單的制動(dòng)特性曲線，且為了保證保護(hù)的可靠性，直線4的斜率不能太低。故障分量原理電流差動(dòng)保護(hù)比例系數(shù)的取值較大、范圍相對(duì)固定的特性充分保證了采樣值電流差動(dòng)保護(hù)的可靠性，有效地克服了其不足之處，因此，采用故障分量的采樣值電流差動(dòng)保護(hù)充分發(fā)揮了各自的長(zhǎng)處，具有明顯的優(yōu)勢(shì)。圖3故障分量系統(tǒng)的等值電路5電容電流對(duì)基于故障分量的采樣值電流差動(dòng)保護(hù)的影響當(dāng)考慮被保護(hù)線路電容電流的影響時(shí)，