一种利用电压模故障分量的选相元件

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1、万方数据第32卷第9期2008年5月10日电力系统自动化AutomationofElectricPowerSystemsV01．32No．9May10，2008一种利用电压模故障分量的选相元件王兴国，黄少锋，刘千宽(华北电力大学电力系统保护与动态安全监控教育部重点实验室，北京市102206)摘要：针对系统参数可能的变化，分析了各种类型故障条件下电压模故障分量在故障点和保护安装处的特征，提出了一种利用电压模故障分量的选相元件，该元件利用电压故障分量，故障发生后可以快速动作。在此基础上，针对线路末端经高阻单相接地时该元件灵敏度不足的问题，提出了一种选相方案。ATP仿真和

2、MATLAB分析验证了该方案的可行性。关键词：继电保护；电压模故障分量；选相元件中图分类号：TM7730引言选相元件是高压线路保护的一个重要元件，根据采用电气量的不同，可以分为实测量选相和故障分量选相。基于故障分量的选相元件从理论上消除了负荷电流的影响，与传统方案相比，有较为突出的优越性。目前，电力系统广泛采用的故障分量选相元件为突变量选相和序分量选相，但序分量选相需要故障后一个工频周期的数据，速度较慢EI-3]，利用模故障分量选相避免了序分量选相的复数运算，计算速度快，因此，基于暂态量的保护基本上都采用模分量进行选相[4{]。文献E4-1利用零、线模电流分量之间的

3、大小关系来进行选相，在长线路远端发生接地故障时会出现误判，因为零模电流分量的衰减和零序电流分配系数使得故障点处的模电流关系在保护安装处不成立[9]。文献[10]利用3个电流线模分量的幅值和极性判断故障类型，本质上是利用相电流差突变量进行选相，在弱电源侧选相灵敏度会下降。文献[11—12]比较了模电流选相元件和相电流差突变量选相元件的性能，指出在弱电源侧发生故障时，模电流选相元件将失效，需利用电压判据作为补充。本文分析了各模分量之间的关系，讨论了不同类型故障情况下故障点和保护安装处电压模故障分量的特征，提出了一种利用电压模故障分量的选相方案，克服了当故障点位于弱电源侧

4、或负荷侧时相电流差突变量选相元件灵敏度不足的问题。ATP仿真结果验证了该方案的有效性。1模分量之间关系由于三相输电线路电气量之间存在耦合，故障收稿日期：2007-10-24；修回日期：2008-01-07。一42一分析时需要对其进行解耦，模变换就是其中的一种。根据传播路径不同，模分量可以分为地模分量和线模分量。地模分量是三相输电线路和大地构成回路(见图1(a))；线模分量主要有2种：一种是在三相线路间构成回路(见图1(b))，另一种是在两相线路间构成回路(见图1(c))。ABC露三易(a)(b)AC177777777(c)图1模分量示意图Fig．1Sketchmap

5、ofmodalcomponent具体的模分量共有7种：Uo．=U。+Ub-I-U。．Ul—Ua+Ub一2U。U2=U。一2【，b+U。U3一一2U。+Ub+U。(1)U一以一阢U5一U。～UbU6=Ub—U。式中：U0为地模分量；U。～玑为线模分量。线模分量之间并不是相互独立的，可以利用其中任意2个推导出其他4个分量，以U。和【，。为例，其他4个线模分量可以表示为：U。一一(U-+U2)，U4=(2Ul+U2)／3，U5=(Ul+2U2)／3，U6一(Ul—U：)／3。利用地模分量与线模分量之间的不同组合，可以组成15种互不相同的3×3阶分解矩阵，利用不同的分解矩阵

6、可以得到不同的选相判据。传统的Clarke变换和Karenbauer变换就是由地模分量和万方数据·研制与开发·王兴国，等一种利用电压模故障分量的选相元件2个线模分量构成的。利用线模分量U。，L，。，U。可以构成相间电压突变量选相元件，这里不再赘述。本文主要讨论各种故障类型下保护安装处模分量U0，【，。，U：，【，。的特征，并利用其构成选相元件。2故障特征图2是一个双电源系统，保护安装在m和／,／两侧，并假设F点发生故障。mFtF2FF3n图2双侧电源系统Fig．2Sketchmapofdouble-endpowersystem根据对称分量理论m]，F点三相电压故障分

7、量可以表示为：fUFa=一(磊1jFal+Z船f础+Z劲IFao)

8、m2j础+C0乞‰fF棚)≮U劬一一(口2ClZ。1JFal+口C2Z_zJFa2+coZ竹10fF扣)【U。=一(aCl乙1IF,1+口2C2Z础