电力系统故障录波数据分析与研究.doc

电 子 科 技 大 学毕 业 设 计（论 文）论文题目：电力系统故障录波数据分析与研究 学习中心（或办学单位）：电子科技大学汉沽学习中心指导老师：漆 强 职 称： 讲 师 学生姓名：徐贵清 学 号: 201003682203专 业：电力系统及其自动化 电子科技大学继续教育学院制网络教育学院2011年 11月 12日电 子 科 技 大 学毕业设计（论文）任务书题目：电力系统故障录波数据分析与研究任务与要求：时间： 2011 年 9 月21 日 至 2011 年 12 月 17 日 共 8 周学习中心：（或办学单位）电子科技大学汉沽学习中心学生姓名：徐贵清 学 号：201003682203专业： 电力系统及其自动化指导单位或教研室：电子科技大学汉沽学习中心指导教师：漆强 职 称：讲 师电子科技大学继续教育学院制网络教育学院2011年 11月 12日毕业设计(论文)进度计划表日 期工 作 内 容执 行 情 况指导教师签 字9.22毕业论文申请及选题良好10.24起草并提交开题报告良好11.18写作并提交初稿良好11.22写作并提交终稿良好2012年1月7日-8日视频答辩良好2012年2月中旬发布成绩良好教师对进度计划实施情况总评 签名 年 月 日 本表作评定学生平时成绩的依据之一。摘要 故障录波装置是电力系统发生故障及振荡时能自动记录电气谐波情况和各种电气量的一种装置，主要用于检测继电保护与安全自动装置的动作行为，了解系统暂态过程中系统中各电参量的变化规律，校核电力系统计算程序及模型参数的正确性。故障录波装置经历了光电式、前后台微机式的发展过程；目前，前后台微机式录波装置已经完全取代了光电式录波装置，成为电网故障信息记录的主力，对于电网故障分析，故障后快速电力恢复都起到了重大作用。现在录波器数据采集系统的采样频率高达每周期几百次，可以得到非常详细且真实的电气量波形和数据。这些波形和数据包含着大量的信息，有着巨大的分析潜力，对运行人员进行预防、处理故障等都有极其重要的现实意义。本论文主要阐述了故障录波器应用于电力系统中工作原理与作用，故障录波数据分析的基本算法，并且对录波数据进行分析与计算。关键词 故障录波器 电力系统 故障录波数据AbstractFault recorder is a device that can automatically record power electrical harmonic and a variety of electrical data when fault and oscillating happen in power system. It is mainly used to detect actions of protection and automatic security equipments, find out variety rules of electrical variables，and check power system calculation programmers and model parameters. Fault reorder is a kind of device recording and analysis power systems faults，it has experienced photoelectric fault recorder and computerized fault recorder development stage.Computerized fault recorder play an important role in modern power systems on fault disposal and power restoration.The sampling frequency of the recorder data acquisition system can reach hundreds of times, and we can get very particular and actual waveform of electric parameter and data. These waveform and data contain large numbers of information, and have huge analytic potential.This paper mainly expounds the fault wave recording device used in power system working principle and function of the fault recorder data, analysis of the basic algorithm, and the recorded wave data analysis and calculation.KEY WORD Fault recorder, Power system, Fault recorder data目录第一章 绪 言1第一节 本课题研究的背景及意义1第二节 故障录波信息数据的研究现状2第三节 本文主要的研究内容3第二章 电力系统故障录波装置4第一节 故障录波装置的工作原理4第二节 故障录波系统的作用4第三节 故障录波系统的技术要求6第三章8第一节 故障录波数据分析的基本算法8第二节 故障录波数据的分析与计算12结束语17谢辞18参考文献19电子科技大学毕业论文（设计） 电力系统故障录波数据分析与研究第一章 绪 言第一节 本课题研究的背景及意义电力供应是从发电、输电到配电的一个相当复杂的过程。对电网的运行、用电管理部门及大工业用户来讲，实时、完整、准确的记录这一过程中发生的各种情况是十分必要的。这些记录应作为一个系统来综合考虑，包括：故障动态记录、功率记录、事件记录、电能质量记录(频率、电压和谐波含量)以及相角测量记录等1。电力系统故障录波装置也称为故障录波器，是常年投入监视电力系统运行状况的一种自动记录装置。它可以记录因短路故障、系统振荡、频率崩溃、电压崩溃等大扰动引起的系统电流、电压及其导出量，如有功、无功及系统频率的全过程变化现象。主要用于检测继电保护与安全自动装置的动作行为，了解暂态过程中系统各电气量的变化规律，校核电力系统计算程序及模型参数的正确性。性能优良的故障录波装置对保证电力系统的安全可靠运行具有非常重要的作用。进入80年代后，微机故障录波装置在电力系统中得到了广泛的应用，录波装置的故障记录数据已经成为分析事故发生原因、帮助寻找故障点、迅速处理事故，特别是分析继电保护动作行为的依据2。目前它已成为电力系统自动化及系统管理的重要组成部分。随着电力系统网络的复杂化、扩大化和区域网互联趋势的到来，电力系统的行为将会越来越复杂。在此情况下，现有的故障录波器利用故障录波数据进行故障分析与诊断的功能还远未达到其应有的水平。现在录波器数据采集系统的采样频率高达每周期几百次，可以得到非常详细且真实的电气量波形和数据。这些波形和数据包含着大量的信息，有着巨大的分析潜力。现在录波器所存在的主要问题是其分析软件虽然对电气量波形能够进行记录、谐波分析以及对某些故障量的特征分析，但是真正用于系统参数的评估及暂态过程分析的内容还很少，远未达到进行精确故障分析的要求甚至浪费了信息含量丰富的故障录波数据。电力系统自动装置和继电保护逐渐实行数字化、网络化，新型故障录波装置越来越向电网监测的方向发展，其主要功能包括：继电保护及安全自动化装置动作行为的分析，电网故障的分析，以及运行状态记录和监测。第二节 故障录波信息数据的研究现状故障录波信息处理是电网故障分析必不可少的手段，电网的日趋复杂化为故障录波处理系统的性能提出了更高的要求。基于此国内外对故障录波信息作了各方面的研究。文献3针对继电保护运行与故障信息自动化管理系统，给出了故障录波数据通用分析与管理软件的实现方案、功能设计及应用实例。文献4对人工神经网络(ANN)法应用于变电站故障诊断进行了研究，提出了一种基于故障录波器信息的故障诊断系统。在该系统中，核心部分是三层前向BP网络分别对变电站内的变压器、线路和母线构造相应的故障诊断ANN模型，对每种保护、断路器和自动装置构造相应的动作性能诊断模块。文献5介绍了一种基于故障录波数据的分布式电网故障诊断专家系统。系统由主站和若干子站构成。录波数据的通信问题方面，文献6分析了故障录波器中故障信息传输的特点，提出了故障录波器通信网络各部分的通信形式和采用的通信协议，以及故障录波器与电力管理信息系统(MIS)互联采用双网卡设计的解决方案。文献7提出了故障录波装置的通信设计方案，以解决录波装置的传输瓶颈问题。现在故障录波装置存在的问题：(1) 录波数据格式不一致近年来，电力系统故障和暂态数据记录装置飞速发展，我们可以得到丰富的信息，但是这些数据来自不同生产厂商或采用不同的记录格式，使得这些信息得不到充分的应用，因此需要制定一个通用的标准格式，以使得在各种不同设备之间的数据转换进一步简化。(2) 故障分析算法有待改进，准确性有待提高 现有故障录波信息处理系统中，主要采用单端电气量的故障定位算法，即使利用双端数据进行故障定位，大多也是采用集中式参数模型，利用解微分方程的方法，并且没有进行参数的在线估计，要求对当前故障分析算法进行改进，实现准确、高效的故障分析。(3) 录波数据的通信问题由于故障录波信息处理系统是近几年才发展起来的，所以用户在早期的变电站设计阶段往往不考虑本系统的通信信道。因此，需要结合企业现状及信息化发展趋势，设计并实现快捷、合理、安全的通信方式，适应企业发展的要求。第三节 本文主要的研究内容本选题主要内容分以下几个方面：1.介绍故障录波器应用于电力系统中的作用，通过分析与研究电气量数据对处理事故、保护是否正确动作做出判断，提高电力系统安全运行水平。2.阐述如何对录波数据分析与计算。第二章 电力系统故障录波装置第一节 故障录波装置的工作原理在电力系统的故障、操作、大负荷启停、雷电等扰动过程中，电压、电流信号含有丰富的高频分量，蕴含大量的系统状态信息。提取并分析这些高频信息，可实现对电力系统结构、参数和状态的快速辨识，实现电网故障准确定位和故障后全面的事故分析。故障录波装置是常年投入运行，时刻监视电力系统运行状况的一种自动记录装置。系统正常运行时，故障录波装置不录波。当系统发生事故或震荡时，通过外部启动装置和内部判据迅速启动录波器进行录波，直接记录下反映录波装置安装处的系统故障模拟量数据和直接改变系统状态的继电保护跳闸命令、安全自动装置的操作命令和纵联保护的通道信号。所记录的模拟量为电流互感器和电压互感器的二次侧值，这些故障数据是分析系统事故的可靠依据。第二节 故障录波系统的作用一、正确分析事故的原因一个庞大的电力系统往往连接着广大地区的很多发电厂和变电站，当系统发生事故时，除继电保护和自动装置动作切除故障外，尚需尽快查明事故原因，以便确定防止事故的对策。如果没有故障录波装置，就不能得到可靠的直接数据，在分析事故时，不得不进行假设和推测，这样的假设和推测常常前后矛盾，难以解释。特别是当保护装置发生拒动或误动而扩大了事故时，情况就将更为复杂。有了故障录波装置，通过录取的故障过程中的故障电流、电压的数值以及断路器的跳合闸时间、时序和重合闸是否成功等情况，可以正确分析和确定事故原因，以便消除系统中的薄弱环节，提高运行可靠性。二、正确评价继电保护和自动装置的工作在电力系统发生事故时，继电保护装置有时会出现拒动或误动的情况。仅凭保护装置的信号表示，有时并不能正确评价继电保护和自动装置的工作。有了故障录波装置，利用故障录波资料就可以正确评价或验算继电保护装置工作的正确性。特别是当发生转换性故障时，更需要录波资料来正确评价继电保护和重合闸装置的工作。三、进行故障定位电力系统中，超高压输电线路上发生的系统故障绝大部分是接地故障，每次故障发以后一般都需要及时巡线查找故障地点进行处理，而全线的巡查将受到地理因素、天气状况等的限制，特别是超越高山、峡谷的高压、超高压线路，巡线是及其困难和艰苦。同时，这样做的效率也很低。而利用故障录波装置，可通过软件判明故障线路、类型，进行故障测距(故障定位)，较准确的计算出故障地点，从而可以大大的小巡线的范围，有利于迅速消除故障，保证线路的安全输电。四、发现继电保护和自动装置的缺陷超高压线路上装设的继电保护和自动装置在设计安装上，可能有不合理或考虑不周的地方。这些问题在作各种模拟实验，甚至在运行中都不易被发现，但在系统发生故障时，就会暴露出来，造成装置的误动或拒动。利用录波资料可以分析发现装置的缺陷，及时予以改进。五、发现一次设备缺陷，及时消除隐患在超高压电力系统中，有的一次设备，例如高压断路器存在的缺陷，平时不易发现，从录波数据的分析，就很容易找到问题所在。六、提供转换性故障和非全相运行故障资料利用录波资料可以正确评价或验证继电保护装置工作的正确性，特别是发生转换性故障时和非全相运行时故障，更需要用录波资料来正确评价继电保护和重合闸装置的工作，同时电力系统由于故障和误操作常常引起内部过电压，录波装置可录取其波形曲线，在分析研究之后为确定限制内部过电压的措施提供依据。由此可见，故障录波装置可以准确地反映故障类型、相别、故障电流、电压的数值及断路器的跳合闸时间和重合是否成功等情况，可以正确分析和确定事故的原因，制定有效的防止措施，从而减少以至避免再发生类似事故，对保证电力系统安全运行的作用极其重要。因此，故障录波装置对保证电力系统的安全运行是十分重要的。第三节 故障录波系统的技术要求据电力行业标准：220kV500kV电力系统故障动态记录技术准则DL/T553-94，电力系统的对故障录波装置的功能以及技术水平都作了详尽的要求。一、电力系统的故障动态记录装置的功能电力系统的故障动态记录三种不同的功能。(1) 高速故障记录用于记录因短路故障或系统操作引起的、由线路分布参数作用的、在线路上出现的电流及电压暂态过程。(2) 故障动态过程记录因大扰动引起的系统电流、电压及其导出量，主要用于监测继电保护与安自装置的动作行为。现在系统中运行的各种故障录波装置多属此类。(3) 长过程动态记录用于记录线路的潮流、母线电压及频率等。二、电力系统故障动态过程记录的基本要求电力系统故障动态过程记录的主要任务是，记录系统大扰动如短路故障、系统振荡、频率崩溃、电压崩溃等发生后的有关系统电参量的变化过程及继电保护与安全自动装置的动作行为。(1) 当系统发生大扰动，包括在远方故障时，能自动地对扰动的全过程按要求进行记录，并当系统动态过程基本终止后，自动停止记录。(2) 存储容量应足够大，当系统连续发生大扰动时，应能无遗漏地记录每次系统大扰动发生后的全过程数据，并按要求输出历次扰动后的系统电参数(I、U、P、Q、f)及保护装置和安全自动装置的动作行为。(3) 所记录的数据可靠安全，满足要求，不失真。其记录频率(每一工频周波的采样次数)和记录间隔(连续或间隔一定时间记录一次)，以每次大扰动开始时为标准，宜分时段满足要求。(4) 各安装点记录及输出的数据，应能在时间上同步，以适应集中处理系统全部信息的要求。三、故障动态过程记录设备的基本要求(1) 具有按反映系统发生大扰动的系统电参量幅度及变化率判据而自起动和反应系统动态过程基本结束而自动停止的功能，也能由外部命令起动和停止。(2) 每次记录的数据必须随即快速地转出到中间载体，以迎接可能随之而来的下一次故障数据记录。其内存容量应满足连续在规定时间内发生规定次数的故障时能不中断地存入全部故障数据的要求。(3) 有足够的抗干扰能力。满足规定的电气量线性测量范围；记录的数据可靠，不失真；记录的故障数据有足够安全性，不因供电电源中断或人为偶然因素丢失和抹去。(4) 记录数据带有时标，并适应记录时间同步化要求。(5) 按要求输出原始采样数据和经过处理取得的规定电参量值。四、故障动态记录量的有效范围及分辫率(1) 交流电流量：以额定电流有效值=5A或1A为标准，要求线性测量范围为工频有效值(0.120)，考虑直流分量。(2) 交流电压量：以额定相电压有效值=100/V为标准，要求线性测量范围为工频有效值(0.01-20)。(3) 开关量：分辨率不劣于1.0ms。五、起动故障动态记录的参数(1) 内部自起动判据推荐值:各相和零序电压突变量：5%；2%。电压越限： 90110%；3%；2%。主变压器中性点电流：310%。频率越限与变化率:49.5Hz f50.5Hz；df/dt0.1Hz/S。线路同一相电流变化：05s内最大值与最小值之差10%。电压突变量不得在系统振荡时有输出。当0.1的时间连续超过3s时,应自动退出90%起动判据。(2) 220kV及以上断路器的保护跳闸信号起动，空触点输入。(3) 变电所和上级调度来的起动命令。第三章 故障录波数据的分析与计算第一节 故障录波数据分析的基本算法一、对称分量法8为了进行不对称短路的计算，通常将A,B,C三相电压和电流都分解为它们的对称分量。以三相电压为例. (3-1)式中a为运算子，、为A、B、C三相零序分量电压，；、为A、B、C三相正序分量电压，；、为A、B、C三相负序分量电压，。通常把、称为正序、负序和零序电压，实际上它们都是以A相为参考相的各序电压。求解各序分量对式(3-1)求解，解后得: = (3-2)将式(3-1)和式(3-2)中电压均换成相应的电流就得到A,B,C三相电流和正序、负序和零序电流之间的关系。将A,B,C三相系统中的三个量分解为0,1,2系统中的三个分量，反过来将0,1,2系统中的三个分量合成为A,B,C三相系统中的三个量，在数学上就是在不同坐标系统中进行线性变换。式(3-1)、式(3-2)的矩阵给出实现此变换的关系。为了用对称分量法计算，必须知道元件的各序阻抗。假设A,B,C三相对称，各相自阻抗为，各相间阻抗为，则在A,B,C坐标系统中有： = (3-3)将式(3-1)中的电压改为电流并代入式(3-3)中，再代入式(3-2)，则得： (3-4)式中、为0、1、2坐标系统中的零序、正序和负序阻抗。显然、和A、B、C坐标中的自阻抗和互阻抗的关系为： (3-5)A、B、C坐标系统中的自阻抗和互阻抗也可由各序阻抗表示，因为，故有： (3-6)由此可见，电力系统中任何元件只要在A, B, C坐标系统中各相自阻抗相等，各相间互阻抗也相等，在0，1，2坐标系统中必然有。式(3-4)中的阻抗矩阵为对角阵，它说明各序分量之间的互阻抗为零，各序分量相互独立。这就是说在对称的三相系统上加正序(负序或零序)电压仅产生正序(负序或零序)电流。二、滤波算法微机保护通过数据采集单元得到的输入电流和电压是离散的数字量序列。为了进行计算，必须知道输入交流量的数学表达式。以电流为例，就是要得到下列任何一种正弦量的表达式： (3-7)上述三种表达式之间的关系是: =，。为了构成继电器，常常只需得到与交流量幅值成正比甚至与幅值的平方成比例的量。这与继电器的动作原理、判据的形式有关。一般希望得到用上式表示的数量的值，从而可以对任何动作判据进行计算。电力系统微机保护以及动态记录数据分析的常用算法有：半周积分法、采样和导数法、两点乘积算法、三点乘积算法、傅里叶算法、微分方程算法等。分析和评价各种算法优劣的标准主要是精度和速度。速度又包括两个方面：一是算法所要求的采样点数(或称数据窗长度)，二是算法的运算工作量。精度和速度又总是矛盾的。若要计算精确则往往需要更多的采样数据点和更多的计算工作量。另外，还要考虑算法的滤波性能。有些算法本身具备滤波功能，可直接运用。但有些算法则是基于被采样的电压和电流是纯正弦变化的，需配以数字滤波器一起工作，要求尽可能地滤掉非周期分量和高频分量，否则，计算结果将会出现较大的误差。常用的算法及特点如下:半周积分法：半周积分法的计算量较小，算法本身有一定的滤波能力。因为计算时对每一采样值都取绝对值，所以只要谐波或高频分量不改变基波采样值的符号，则这些非基波分量的正负半周在积分时将互相抵消，或虽未能完全抵消，其影响也要减小。但对直流分量没有抑制作用。半周积分法所需数据窗为10ms，显然较长。但由于有上述特点，仍然得到广泛的应用。 采样和导数法：由于用差分法近似求导数，在不同采样时的计算结果有一定的相对误差。本算法的前提是正弦量，因此要求计算前滤除谐波和直流分量。利用一阶和二阶导数进行计算可以消除直流分量的影响，但对高频分量更加敏感。 两点乘积算法：算法简单，只需相隔1/4周期的两个采样值，但前提是纯正弦波，即不含谐波和直流分量。 三点乘积算法：三点乘积算法比两点乘积算法所需数据窗短一点，但所用乘法较多。两种算法都要求输入交流量为正弦波，可用于电压较低的线路中，因其短路电流中的暂态分量小、衰减快，对保护的快速性要求也下降。 傅里叶算法：傅氏算法有很好的滤波能力，不但能完全滤除一切谐波分量，也能较好地滤除线路分布电容引起的高频分量。但是短路电流中含有按指数衰减的非周期性分量，它具有很宽的连续的频谱，在低频段密度最大。傅氏算法在此情况下计算误差较大。在算法上虽然可以采取补偿措施滤除直流分量，但都不理想，实际上简单而有效的办法是用模拟阻抗或电抗互感器消除电流中的非周期性分量。傅氏算法的数据窗长度为1个周期，只有在短路20ms后数据窗中才全部是短路后的数据，在这以前计算的结果不能反映短路后的电气量。为了提高响应速度，需要缩短数据窗可采用半周傅里叶算法。 微分方程算法：如果是直接短路，视在阻抗等于线路阻抗，则短路电流中的按指数衰减的非周期分量在R和L上产生的压降相互抵消，此算法可将它滤去。微分方程算法直接得到电抗和电阻，在线路距离保护中获得广泛的应用。三、突变量的算法故障分量中的负序和零序分量可以从A, B, C三相中计算得到。突变量需从故障量中减去故障前的量才能得到。只有微机可以将故障前的量储存起来备用，才能计算获得突变量9。以电流为例，在k时刻的采样值为： (3-8)式中：k为采样序列的序号； N为每周采样的次数； 为任意整数当n=1时，式(3-8)表示从当前的采样值中减去1个周期前的采样值。为此，微机需存储1个周期的采样数据。在稳态情况下电流只含有基波和各次谐波，必然有=0，所以按式(3-8)计算是不反应谐波分量的，只有在发生故障时才有输出，当n=1时，存在1周期。如果希望延长存在的时间，只要式(3-8)中的n1即可，从算法看可以延长的存在时间，但是从系统看故障的存在必然破坏原来系统中功率的平衡关系，系统中各个电源电动势之间的相角差必然要变化，相角差变化后所储存的就不再是按叠加原理从当前系统状态中分解出来的“负荷”状态的电流了。变化后的故障前状态是无法测量的。现代快速主保护的动作时间不超过30ms,取n=2,存储2个周期的采样数据，使的输出时间持续40ms就足够了。如果先是单相故障，然后发展为多相故障，在故障转换的时刻发生第二次突变，对第二次出现的突变量是很难计算的。因为如果再次应用叠加原理，则转换前的网络是不对称的(有单相故障存在)，而且可能发生的情况(前后两次故障不同类型和相别的组合)也很复杂。为了解决这个问题，可选取较大的n值。假设取n=3，并且故障开始时为A相单相故障，在t=30ms时转换为三相故障，那么在0 30ms时间内测到的是单相故障的突变量(一次突变)，在3060ms时间内测到的是三相故障的突变量，它仍然是一次突变量，就好像故障一开始就是三相故障，从60ms开始A相得突变量不复存在，B、C两相仍能测到突变量。这样在6090ms内将误判为B, C两相故障，以后三相都测不到突变量。取n=3微机需储存3个周期得采样数据，在故障后60ms内都能正确测量。第二节 故障录波数据的分析与计算一、故障录波数据的模型在电力系统发生故障时故障暂态信号中除含有基波分量外还含有谐波分量和具有不确定幅值和衰减率的衰减直流分量。所以故障信号模型可以近似写为： (3-9)其中基波的幅值和相位如下所示：(3-10)各工频序分量的求取：电力系统基本工频序分量包括三个电压值、和，、三个电流值。这些量都可以由相分量经数学公式变换而得： (3-11) (3-12) (3-13)电流序分量与此类似。二、故障选相相位比较式对称分量选相元件按比较对称分量的相位原理实现9，即用对称分量法把故障电流、故障电压分解为正序、负序、零序三组对称分量，通过比较各种故障时各序分量的相位变化规律，可以构成不同的电流、电压选相元件。如以利用电流的零序和负序故障分量作为比较量形成的相位比较式选项元件为例。不同接地短路情况下，零序故障分量电流和负序电流之间的相位关系具有如下特征：(1) 单相接地故障时，故障相的和同相位，非故障相的和相差。(2) 两相接地故障时，非故障相的和同相位，故障相的和相差。根据以上特征，可以拟定电流选相元件的动作判据的比相法如下： A相接地或BC相接地短路：arg(/)-，选下图的A区。B相接地或CA相接地短路：arg(/)，选下图的B区。C相接地或AB相接地短路：arg(/)，选下图的C区。图3-1 选相元件动作区 每个动作区范围均为，当进入A区时，可判A相接地故障或BC两相接地故障；当进入B区时，可判B相接地故障或CA两相接地故障；当进入C区时，可判C相接地故障或AB两相接地故障，再配合阻抗元件的动作情况判别是单相接地故障还是两相接地故障。 两相电流差突变量选相元件是在系统发生故障时利用两相电流差的变化量幅值特点来区分各类故障，其特点为： (1) 单相接地时，反映两非故障相电流差的突变量选相元件不动作；而对于有多相短路的情况，三个选相元件都动作。因而在单相接地时，可以准确地选出故障相；而在多相故障时，又能可靠地给出允许跳三相信号，从而可以相当地简化重合闸的逻辑回路。 (2) 由于只反应故障电流量，不需要躲过负荷电流，因此动作灵敏，并且具有较大的允许故障点经过电阻接地的能力。 (3) 只反应电流量，不需要电压量。因此不存在失压问题和电流、电压的相位关系问题，简化了二次回路，方便现场运行维护。 (4) 在非全相过程中，接入两非故障相电流差的突变量选相元件不会误动作，因此在非全相运行过程中它仍然可以投入工作。 利用对称分量法的概念，可以将两相电流差突变量表示为： ()=(1-)+(1-) ()=(-)+(-) (3-14) ()=(-1)+(-1) 其中和为保护安装处的正、负序故障分量电流。 单相接地短路(A相)时，根据故障边界条件可以推算出，代入式(3-14)则有：；单相接地短路(BC相)时，由于，代入式(3-14)可得：； 两相接地短路(BC相)时，由于k，假定为金属性接地短路，刚k实数，0k1，代入式(3-14)： ；三相短路时，0，此时有。根据以上分析可知，发生各种故障时两相电流差突变量的幅值特征为：单相接地短路时，两非故障相电流差突变量为零；两相短路时，两故障相电流差突变量绝对值最大；三相短路时，三个相电流差的绝对值相等。为正确辨别两相短路和两相接地短路，可以采用检查零序电流是否超定值的方法进行判断。三、短路容量的计算网络某点的短路容量或功率等于该点三相短路电流与额定电压的乘积。如果短路电流用kA表示，相间电压用kV表示，则短路容量为： (MVA)式中：为短路处的额定电压； 为t时刻短路电流周期分量的有效值。在电力系统计算中各物理量习惯采用标么值，将短路容量简单表示为电压(通常取作lpu)和故障电流之积。故障电流通常考虑为额定电压(lpu)除以故障处的阻抗或电抗。这样，在单位电压情况下，短路容量在数值上就等于系统导纳(或者电纳)值，即为系统戴维南等值阻抗(或者电抗)的倒数。 应用短路电流计算程序可以求得短路容量和戴维南等值阻抗，也可应用暂态稳定程序计算三相短路，然后根据故障点短路电流的初值来确定。 短路容量是系统电压强度的标志。短路容量大(对应于低阻抗)，表明网络强，负荷、并联电容器或电抗器的投切不会引起电压幅值大的变化；相反，短路容量小表明网络弱。四、系统阻抗的计算1利用正序故障分量算法求 根据叠加原理，正序故障分量可以方便地从对称分量法的正序复合序网导出。在图3-2(a)中给出了一单端电源系统，图中为负荷阻抗，当线路上F点发生短路时，其正序故障附加网络如图3-2(b)所示，图中为m端的系统阻抗。 图中为保护安装处的故障电压分量和故障电流分量，-为故障分量电压。 图3-2单电源正序故障附加网络由图3-2(a)可知保护求出的系统阻抗为： (3-15)使用正序故障分量有以下几个特点:(1) 正序故障分量在任何故障类型下均存在，利用正序故障分量能反映各