电网数字化保护阻抗算法.ppt

故障分量阻抗继电器（△Z） 电力系统发生短路故障时，其短路电流、电压各分解为二部分进行计算，一部分为故障前负荷状态的电流电压，另一部分为故障产生的故障分量. * 工作电压（补偿电压） 补偿到保护范围末端处的工作电压。 * 区内故障 * 区外故障 * 反方向故障 * 结论 * 问题 * 有三种近似得到 的方法 用短路前保护范围末端电压 代替 用短路前保护安装处的电压 代替 用额定电压 代替 * 突变量阻抗继电器的实用方程 用短路前保护范围末端电压 代替 ，则实用方程为： △Uop、UY都是同一点(保护范围末端)的电压。只不过： △Uop是工作电压的突变量； UY是工作电压的记忆量。 * 突变量阻抗继电器的动作特性 正向故障： * m m 1、躲过渡电阻能力强； 2、正方向出口短路无死区； 3、不存在由于对侧电流助增所引起的超越问题 突变量阻抗继电器的动作特性 反向故障： * m m 1、具有良好的方向性！ ZR * * 第三章：微机保护的算法—阻抗算法 张沛超 pczhang@sjtu.edu.cn 2011 * 计算阻抗的意义 在线路距离保护中，通过保护安装处到故障点的正序阻抗来反映故障距离，引出需要计算线路阻抗（测量阻抗）。 测量阻抗不但用于距离元件，也用于方向元件（正、反向方向判别）、选相元件（故障相、健全相判别）等。 因此，在线路保护中，测量阻抗的计算具有重要作用。 * 如何计算测量阻抗？ 相量法：利用电压、电流相量计算测量阻抗； R-L模型法：利用线路的R-L模型计算测量阻抗； 补偿电压法：利用补偿电压（工作电压）与极化电压比相； 故障分量法：突变量（故障分量）阻抗继电器。 上述1、3、4，属于波形分析法；2属于模型法。 上述1、2可直接计算出测量阻抗，可称作测距式；3、4则不计算测量阻抗。 * 一、相量法计算阻抗 * 相量法计算测量阻抗 对于各种线路故障，可以利用对称分量法求解保护安装处电压与电流的关系： 其中， U1、I1为保护安装处电压、电流相量； Z1为从保护安装处到故障点的测量阻抗； Uf为故障点电压。 * 相量法计算测量阻抗 相加得： 其中，Kz为零序阻抗补偿系数（复数） * 相量法计算测量阻抗 对于相间故障，认为相间故障电阻很小，则有： * 相量法计算测量阻抗 对于金属性接到故障，则有： 显然，当接地电阻较大时，由上式得到的测量阻抗误差较大。 * 小结：相量法计算测量阻抗 若已经算得电压、电流相量，则可方便求出测量阻抗。 具有傅氏算法的所有缺点（衰减非周期分量、分数次谐波、频率偏移等）。 * 二、R-L模型法计算阻抗 * 基本原理 以输电线路的物理模型为基础，通过求解线路模型的微分方程，直接计算线路阻抗。 目前最简单、最常用的模型是忽略线路分布电容的影响，假设输电线路仅由R、L串联而成，即R-L模型。 * 基本原理 对于各种线路故障，可以利用对称分量法求解保护安装处电压与电流的关系： * 基本原理 相加得： * 基本原理 变换到时域： 其中，Kr为零序电阻补偿系数； Kx为零序电抗补偿系数。 * 相间故障时测量阻抗的计算 对于相间故障，有： 简写为： * 在不同两个时刻测量和计算电压、电流及导数， 则 联立求解： （3－62） （3－63） 相间故障时测量阻抗的计算 思考：设u1、u2相隔m个采样点，则本算法的数据窗长度？ * 差分代替微分 使用差分公式近似得到微分值Di，如下图所示： * 差分代替微分 而电流、电压取相邻采样的平均值： 从而最终求出： ， * 接地故障时测量阻抗的计算 对于金属性接到故障，有： 可仿照相间故障进行计算: * 小结：R-L模型法 优点： 不受非周期分量和分数次谐波影响（模型本身反映非周期分量和各种谐波分量）； 适应于超高压、交直流混联系统 总时窗较短； 不受电网频率变化的影响（在相当宽的系统频率范围内都可准确计算R、L）； 因此，在高压保护中应用较好。 * 小结：R-L模型法 应用中需要注意的问题： 基于简化线路模型，忽略了分布电容。特别对于高频分量，分布电容的容抗较小，简化模型导致的误差更大。因此，必需配合低通滤波器使用。 讨论：为什么不用更为精确的R-L-C模型？