外文翻译译文-用于输电线路的多重故障方向继电器的性能研究

中 北 大 学 2013 届 毕 业 设 计 说 明 书第 1 页 共 11 页 用于输电线路的多重故障方向继电器的性能研究摘要：为了维持稳定的电力系统，电力线载波方向保护作为主保护，需要快速，准确，选择性地排除我县高电压或特高压系统的故障。因此，方向继电器保护装置的使用，必须能够正确且迅速地反映故障部位的方向，即正方向或负方向。目前，普遍使用的方向继电器的顺序组件（如零序方向元件，负序方向元件和正序方向元件使用故障分量）的基础上，瞬态能量方向继电器和功率频率分量的变化为基础的定向继电器等，可以快速，准确地确定故障部位的取向方向具有相同的单个故障或多个故障时，在电力系统中发生的。这种方向继电器具有比较高的灵敏度。故障时，同时在不同方向的位点上发生的受保护的范围内的不同阶段，上述方向继电器的异常的表现将出现，这将最终导致故障被删除的时间延迟或保护继电器的非动作。本文从理论上分析了，定向继电器上述这种不正常的表现，RTDS（实时数字仿真）动态模拟试验结果证明了这一点。具有高灵敏度和一个集成的方向继电器是本文提出的，它可以快速，准确地多种故障条件下采取行动。理论分析和大量的动态模拟试验表明，本文提出的集成方向继电器可以快速，准确地确定故障部位的方向多种故障条件下，在单一故障条件下相同的灵敏度。关键词：方向继电器，线路保护，多重故障中 北 大 学 2013 届 毕 业 设 计 说 明 书第 2 页 共 11 页 1 说明为了维持电力系统的稳定性和安全性，保护设备需要快速，准确，可靠，我县高电压或特高压系统中，选择性地消除故障。电力线载波方向保护，主保护之一，被广泛用于电力系统的故障分量的方向元件采用电力线载波方向保护装置，如电源频率的变化为基础的定向继电器基于方向的元素，瞬态能量方向元件和序分量方向元件等。这些方向元素通常由几家大公司生产的保护设备。很长一段时间的理论分析，模拟试验和现场表演已经证明了基于故障分量方向继电器能够正确地采取行动的情况下，任何单方向故障，并在电力系统中发挥着重要的作用。但是，上述方向元件所使用的现有的保护设备的性能应更远分析的故障时，同时出现在不同方向的站点的不同阶段，分别位于前面和后面的保护措施，电流互感器有许多种多重故障。为了突出重点的做法，只有一个基本的检查项目，在线路保护装置的动态模拟试验在中国电力科学研究院（电科院）是本文讨论的。这种多重故障的相位发生接地故障保护装置的正方向出口，并在同一时间发生的出口相邻的线的另一阶段的双电传输线系统的接地故障和短的线环总线系统，其模型如图 4.这种典型的多故障，额外的网络故障分析结果的基础上，上述定向元素的作用特点，首先进行了理论分析，然后 RTDS 动态模拟试验结果。及电力科学研究院提供的系统模型和参数，在模拟中使用。分析和仿真结果的基础上，本文提出了多个故障的条件下，具有灵敏度高集成方向继电器，其实现方案和测试结果。中 北 大 学 2013 届 毕 业 设 计 说 明 书第 3 页 共 11 页 2 对方向继电器在多重故障中的性能分析2.1 分析故障网络本文研究的多故障系统是一个电动传输系统，双源，其模型如图 2.1。定向保护继电器在于以 M 行末，故障点的 f1 和 f2 分别趴在前面和后面的保护措施 CT在 M 端。图 2.1 个多故障系统在故障发生后的短时间内，系统参数保持不变性。因此，在故障系统可以看作是一个线性系统，也可以采用在故障分析和叠加原理分析。多故障系统图 1 所示。可以被认为是正常的系统故障前的叠加，这两个图 2 所示的故障附加网络。在图中， ，分别为负故障现场 FL 和积极的故障现场 F2，等于其振幅值，且其f1方向扭转到故障前的正常电压相量的故障附加电压源。在图 2（a）中，故障元件，, , , , 和 ，产生的故障附加源 及图 2（b）中，故障组件 ,Iaf If If af f f U1 Iaf, , , and ， 产生的。由于叠加原理，我们可以知道，测量的故 If If af f f f2障分量电流和故障分量电压 在一起的两个故障附加电压源所产生的结果。即，f= = (式 2.1)f f f f f f中 北 大 学 2013 届 毕 业 设 计 说 明 书第 4 页 共 11 页 (a)附加网络与区外故障源(b)额外的网络区域故障来源图 2.1 独立的故障附加网络图在下一个部分中，分别分析上述多个故障的情况下，通常所使用的线路保护设备的性能的几个方向元件。特别是照明：定向度的分布在此条件下，元件的方向上的核心，是的侧重点的文件，和其他参与实现，如方向继电器的振幅值的阈值的部分，敏感的角度的偏移量，取值范围为的方向，实现方式等，没有讨论，本文所提出的结论是根据该处理不影响。2.2 根据方向继电器性能分析的序列数量目前，通常采用基于序分量的方向元素在高压或特高压输电线路的电力线载波方向保护正序故障分量的方向元件，零序元素和积极的序列元素等。他们的表情，动作，= arg , = arg , = arg (式 2.2)111 0 00 2 22中 北 大 学 2013 届 毕 业 设 计 说 明 书第 5 页 共 11 页 其中 是分别的方向角的正序，零序和负序数量和 , , , 123 1 1 0, , 是分别的电压和电流阳性序列的故障组件，测得的零序和负序保护装0 2 2置安装在网站上。由于在第 2.1 款的过错网络分析，我们有，= arg (式 2.3) + + 式中，k 分别表示 1，0，2。 和 分别表示电压和电流的故障源 FL 提供和 和 分别表示的电压和电流故障源 F2（注意：正序量表示正序故障分量数量） 。据序网络故障，下面的表达式获得：+ = ， - = （式 2.4） , , 分别是序列的线 L，系统序列侧 N 和系统侧 M.序阻抗的阻抗的阻抗， 而我们可以让 = + 。论的等式（2.4）和修剪后，我们可以得到， = arg（ -（ + ）* （式2.5） 11+从整个断层额外的网络点来看，电动 fl 和 f2 的故障点之间的距离为零的故障时，进行分析，它们属于不同的故障相的相同点，只用。因此，序分量的振幅值电流和 相当于在故障网络故障分支电路。因为引用的阶段是不同的对称分量分析中，在每个序列的网络之间的上述电流矢量的旋转角度 是唯一的区别。此外，虽然在同一侧分叉系数是相同的两个故障附加网络，测定保护装置的故障分量分叉系数不同，因为趴在中间的两个故障点的电流互感器（CT）。对于故障源 fl 的测得的分岔系数 可以被定义为在侧 N，而测得的分岔系数 f2 的侧 M 的等于（1）。所以表达式（2.5）可表示为如下：= arg（ -（ + ）* ） (式2.6) 11+1对于不同的电源系统的结构和参数，参数是可变的，并且它的振幅值的范围是 0-1。 并根据公式（2.6），我们可以知道，根据方向元件的序分量的方向性，因此无法具有的独特性在此条件下的多个故障，并会随系统结构的变化。方向而这些元素为基础的保护继电器可能无法致动，结果在延迟的多故障的故障去除。2.3 性能分析能源为基础的方向继电器中 北 大 学 2013 届 毕 业 设 计 说 明 书第 6 页 共 11 页 能源为基础的方向元件的动作表达式，= (式2.7)()(+)其中， 和 ( = ab,bc,ca)的分别是保护装置所测量的电压和电流的 故障分量。对于任何类型的故障单方向的的能量函数 ，该标志将采取单一的()条件下，研究了本文中，术语的叠加原理，我们可以有多个故障，()= ()+()() ()+()= (+)()= (+) 其中， 和 表示故障源佛罗里达州所提供的故障组件，和保护继电器 的安装现场测量的能量 所吸收的能量系统阻抗在保护 CT 侧 N。同样，()+(), 和 表示故障组件所提供的故障源 F2，哪些是消极的故障保护 CT。此外， 根据保护继电器测量的能量电矢量的方向的定义，是等于 ，这是由系统阻抗吸收的能量，在侧面 M 与一个反向的迹象。为一个单一的接地故障能量函数的特性的分析可以被称为在文献。本文研究了这个多故障，在保护继电器的能量函数的标志是两个故障源在正面和负面的方向共同经营的结果。因此，由能量函数表示的指向性会失去它的单一，对于某些系统参数和运行模式的基于能量的方向继电器的动作灵敏度会下降，本多故障的条件下，可以导致操作失败。2.4 性能分析电源频率变化的方向继电器实现由三相相位方向元素的方向继电器的电源频率的变化，如下面的表达式：=arg( ) (式2.9)其中， = ab, bc, ca 本文研究了多种故障，根据叠加原理，可表示为下面的表达式（2.9）：=arg( )=arg( ) +中 北 大 学 2013 届 毕 业 设 计 说 明 书第 7 页 共 11 页 =arg( )=arg( )=arg( )=arg(- ) (式2.10) + 1=arg( )=arg( )=arg( )=arg(- ) + 1其中， 和 故障分量的故障源 FL 提供。同样 故障源 F2 提 和 供故障组件。公式变换，的的关系正序阻抗等于负序阻抗，使用 = 。扣除，1 2我们得到= arg（ -（ + ）* ） (式2.11) 11111+1其中，分岔系数 的定义与上述相同，is 偏移的角度。因此，可以看出，在正方向和故障相的故障相的负方向，在这个方向继电器的方向元件的相位角是不恒定的，这将改变系统参数和系统结构的变化。在一定条件下，这个方向继电器将无法运行。但是，有单相电源频率的变化方向元素分别由健康相和故障相的角度为此多个故障，其表演与那些单一方向的故障的情况下是一致的。因此，电源频率变化的方向元素不能简单地用在实践中，这些元素应综合组织或在长期的选相结果。中 北 大 学 2013 届 毕 业 设 计 说 明 书第 8 页 共 11 页 3 综合定向继电器和模拟3.1 综合方向继电器基于这些故障的组件为基础的常用由上述部分中的继电器的方向元素的理论分析，它可以被看到，如果一个方向元件的功能包括两个故障源所提供的故障组件，最终选择的方向将采取的变化和即使这元素为基础的继电器将无法正常运行，因为故障点分别位于两侧多个故障的情况下保护测量 CT。和延迟操作的处理原则是可行的，这种故障条件。首先，在长期电力科学研究院测试线路保护装置的法规，它要求必须迅速跳闸的正向保护范围内的故障相 20ms 以内在此多故障的情况下。此外，如果延迟原则两个保护继电器分别躺在双方的总线线 M 所使用的，都是可能的失败操作在某些情况下的系统结构和参数。因此，这个问题应该从根本上解决了在理论上对这种类型的故障。结合上述分析结果，在本文中，其基本思想是，在任何情况下的故障，三个电源频率变化的方向元素分别计算，如果所有的元素满足灵敏度的要求，提出一种新型的集成化方向元件两个人分别在正方向和负方向上，可以推断出故障站点向前排出，因此积极的方向决定的集成化方向元件，现有的原则仍然在其他条件。工作原理如下图所示：中 北 大 学 2013 届 毕 业 设 计 说 明 书第 9 页 共 11 页 图 3.1 集成化方向元件的工作原理3.2 模拟为了测试分析结果的理论和性能提出了集成化方向发展元素，使用 RTDS 的动态仿真系统，很多检测项目都是基于 500KV 输电线路长，短环形总线上系统提供了由中国电力科学研究院，和预期的结果。为了清楚地看到各个方向元件的性能，典型的测试结果 500KV 短线环形总线系统，该系统模型证明上述分析的多个故障的情况下是相当有利的。测试系统的模型如图 3.2 所示。并指出，测试保护装置分别安装在端子 L 端子 N 线 NL。图 3.2 500KV 短线环形总线模型测试结果列于下表中。计算结果所提供的继电器故障现场附近各个方向的元素，即如果发生故障在 KL-K2 的网站，此表中列出的结果是定向继电器躺在这些结果选项卡终端 1，我们可以看到，所有的现有方向元素不能保持一致的多重故障的情况下，本文研究的方向性，集成化方向发展元素，本文提出可以做到这一点，具有很高的灵敏度。中 北 大 学 2013 届 毕 业 设 计 说 明 书第 10 页 共 11 页 4 结论所有故障分量方向继电器一般用在线路保护装置能可靠地，准确地工作在大多数情况下，实际的故障，而且在安全，稳定地运行电力系统中起着重要的作用。为了更远推进一些性能指标部分，有必要研究和分析保护元件的特性，在某些情况下，基于对现有生产特殊类型的故障。多重故障的类型是必需的线路保护装置在电科院的动态模拟试验项目。因此，在这种情况下，每一个继电器的表演必须进行分析和处理在理论上，应该从根本上确保保护装置跳闸故障阶段，具有相当高的指标。中 北 大 学 2013 届 毕 业 设 计 说 明 书第 11 页 共 11 页 5 参考文献期刊：1 赫本誊，李