超高压线路高性能保护原理和技术的研究

1、华中理工大学博士学位论文超高压线路高性能保护原理和技术的研究姓名：袁荣湘申请学位级别：博士专业：电力系统及其自动化指导教师：陈德树19990615华中理工大学博士学位论文摘要，超高压线路往往担负着传送巨大功率的任务，对整个电力系统的安全稳定运行影响极大，对超高压线路的继电保护亦提出了更高的要求。本文对超高压线路高性能保护的原理与技术进行了较系统的研究，在以下方面取得了积极的成果；计算机在电力系统中的广泛应用为改善传统的继电保护性能和开发新型保护原理提供了前所未有的良机，本文在简要总结线路保护的发展历史后，从新型保护原理的应用、高性能保护装置的研制、新技术的应用、智能技术应用于保护的探索四个方面

2、概括了超高压线路继电保护的发展趋势，并简单评述了其研究与应用前景，确定了论文的主要研究方向与内容。本文对电流差动保护的原理与技术进行了较全面而深入的研究，特别是电流差动保护的原理。首次提出了基于相关分析的新型电流差动保护原理，并对其原理、特性及在超高压线路上的应用进行了较全面、细致的分析、仿真计算和样机实验工作；对目前在数字式继电保护中处于探索及试运行中的采样值电流差动保护也进行了较深刻而有意义的分析研究工作，并对采样值原理的电流差动保护进行了样机实验。这些工作为超高压线路高性能电流差动保护的研制奠定了理论基础。本文对改进超高压线路纵联方向保护的性能进行了研究，特别是对其方向元件的性能进行了较

3、深入的研究玎首次将综合相量概念应用于继电保护技术之中，并提出了全新的方向保护算法，对所提算法的原理进行了较详细的分析，并给出了算法的实现方法和仿真计算的部分结果；为改善超高压线路纵联方向保护的性能，提出了有意义的改进方法。这些研究为提高超高压线路纵联方向保护的性能提供了理论基础。基于故障分量原理的保护是建立在故障附加状态所产生的故障信息的基础上的，而故障附加状态是由电网结构参数和故障性质所决定的，与负荷等运行参数无关，这为进一步提高保护性能奠定了基础圹本文对基于故障分量原理的保护技术进行了研究，最基础的学科方向信息论是故障分量原理保护的坚实根基，信息论基础为故障分量保护原理保护的研究提供了广阔

4、的空间。求取故障分量的方法是故障分量原理在保护中应用的技术手段，本文提出的壕取故障分量的新方法为故障分量原理保护更好地在实际中应用拓宽了思路与方法。该方法具有利用历史资料预测和利用数学模型预测的双重效果，优于传统的单一模式的预测方法，仿真计算说明该方法的良好性能，提高计算速度以便在实时性极强的保护中应用还需要作更细致的研究工作。华中理工大学博士学位论文自适应继电保护的基本思想是使保护能尽可能地适应电力系统的各种变化，进一步改善保护的性能。本文对不断发展的自适应继电保护的概念和技术基础，总结了高压线路自适应保护技术的应用情况，讨论了保护系统中自适应技术的应用，其中包括高压线路保护系统中自适应技术

5、的应用和高压电网保护系统中自适应技术的应用。由于电网保护天然的自适应性，自适应继电保护技术的迅速发展为电网保护奠定了必要的基础，继电保护相关技术的成熟为电网保护研究提供了可能性，高压电网对继电保护不断提高的要求为电网保护研究提供了必要性圹一本文简要讨论了超高压线路高性能保护装置的保护配置、软件设计、硬件设计等方面的有关问题，同时给出了对部分原理算法、保护方案的动态模拟实验方法与结果，也介绍了用于实验的样机的研制与构成，在一定程度上证实了超高压线路高性能保护装置研制的可行性。关键词；超高压线路继电保护高性能保护装置电流差动保护纵联方向保护高等学校博士学科点专项科研基金资助课题华中理工大学博士学位

6、论文：撕，：，】（，撕，吐丑】唧，华中理工大学博士学位论文，（，：（）华中理工大学博士学位论文第一章绪论本章在简述了超高压线路继电保护的特点、基本要求、现状及研制超高压线路高性能保护装置的可能性、必要性后，陈述了本论文的主要研究工作。§引言面对即将来临的新世纪，我国广大电力事业工作者面临的首要任务是全国联网。为了增强整个电网的安全稳定运行水平、提高联网效益，大量的超高压线路将陆续投入运行，特高压线路亦呈呼之欲出之势。在输送同样功率的情况下，线路电压等级越高，则功率损耗、电能损耗越少。因此，超高压长距离线路往往担负着传送巨大功率的任务，它在电力系统中占有举足轻重的地位，对整个电力系统的

7、安全稳定运行影响极大，对超高压线路的继电保护亦提出了更高的要求，即快速切除故障、高度的可靠性、选择性和足够的灵敏度。本论文针对超高压线路继电保护的特点，从原理与技术上进行多方面探索，以期研制超高压线路高性能保护装置。§趣高压线路的特点超高压线路继电保护与中低压线路保护相比存在一些特殊性，以下几方面的特点均将影响继电保护的动作性能：由于高压电网线路参数的分布性及某些线路中装设的串联补偿电容和并联电抗器的影响，在短路故障的暂态过程中将出现无穷多频率的自由分量，同时在高压线路中电感与电阻的比值大，非周期分量和自由分量的衰减都较缓慢；在单相接地故障时可能有较大的接地过渡电阻；分布电容所产生的

8、电容电流不可忽略；高压线路上配置的单相自动重合闸或综合自动重合闸在单相跳闸后可能出现非全相运行状态或复故障状态；串联补偿电容的存在；某些电网中可能出现多端线路或同杆并架线路；电容式电压互感器和电流互感器的暂态过程；高压线路常为重负荷线路，在长距离输电线路末端的短路电流可能低于负荷电流，且使线路两端功角摆开较大，并容易诱发系统振荡等。§超高压线路继电保护的基本要求由于超高压线路的重要性，尽管有以上诸多因素在不同方面影响超高压线路继电保护的性能，但对这些线路继电保护性能的要求不但没有降低，反而更高。对华中理工大学博士学位论文超高压线路继电保护的要求常表现在快速切除故障、高度的可靠性、选择

9、性和足够的灵敏度。具体地说，对超高压线路保护的快速性般要求在内切除故障，即保护出口时间约在左右；灵敏性要求在发生经过渡电阻的单相接地故障时保护能够正确选相动作跳闸；可靠性则是指保护可靠不拒动和可靠不误动：选择性则是指在保证可靠性的前提下做到以下基本要求：（）在系统所有运行方式下，不论发生何种类型故障，保护均可靠动作；（）在下述情况下保护应可靠动作：（）在系统振荡和可能的非全相运行状态下发生故障，（）手动合闸到故障线路或自动重合闸时线路有故障；（）在下述情况下保护应可靠不动作：（）系统稳定破坏发生振荡；（）外部故障，其中还应考虑到在单相自动重合闸过程中可能出现的非全相运行状态伴随系统发生振荡的情

10、况；（）外部故障切除或外部故障类型转换；（）长期或短时两相运行；（）线路自端合闸；（）电压回路断线；（）保护装置本身故障（直流电源中断、元件损坏等）；（）保护使用的通讯系统故障。§我国超高压线路继电保护的现状自年平武线在华中电网的投运，标志着我国采用系统输电的开始，从此线路在全国迅速增长，至年底，全国有线路条，全长公里，各大网局基本形成以为骨干网架的超高压电网，即将进行的全国联网亦很可能以为骨干网架。因此，对超高压线路配置完善的继电保护系统具有特别重要的意义。在系统建设初期，由于我国科学技术（特别是制造、材料、工艺、管理等）的落后及缺乏经验，由于线路的重要性及其继电保护的复杂性，只能

11、完全依靠进保护。下面简单介绍拥有线路最早的华中电网的保护情况，除了国产微机型继电保护装置在超高压线路的应用外，它基本代表了我国线路继电保护的发展历史。华中电网至今已先后投运条线路，总长公里（不含直流输电线路），变电站座。这些线路的双重主保护中除玉风线、双玉线有一套选用国产的型保护外，其余均是进口产品，它们为公司的行波保护、距离保护，公司的距离保护、纵差保护、方向高频保护，公司的方向高频保护、方向高频保护、距离保护，今后还将引进世界各大公司更先进的保护装置。由表可知，总的来说，华中电网系统保护不比全国平均水平差，但同全国一样，系统保护正确动作率比系统正确动作率低，比全部保护的正确动作率更低。造成

12、这种情形的原因是多方面的，但对进口保护的消化、吸收、改进工作做得不够和管理水平较低是主要原因，华中电网系统保护正确动作率稳步上升，正好说明了这个问题。随着计算机继电保护的普及，超高华中理工大学博士学位论文压线路采用数字式保护已是必然趋势（华中电网系统目前还没有数字式保护投运），而由于数字式保护的复杂性及知识产权等的关系，对进口数字式保护的消化、吸收、改进工作与进口模拟式保护相比将更加困难，如果继续依赖进口保护，要保证系统保护正确动作率的稳步上升困难更大，甚至是维持现有正确动作率都将有相当难度，而且广大用户对国外公司的技术资料、备品备件、售后服务等方面的问题早有微词，因此，对我国超高压线路继电保

13、护的策略与方法进行改革，研究具有自主知识产权的具体针对超高压线路的高性能保护装置，势在必行。表：华中电网继电保护动作情况统计表（注：年为部分数据）全部保护以总正正进进进全蕾正确动作上象统正动作孜数确动作欢确动作率口保护动口保护正口保护正“正确动作率数怍次教确动作数确动作率确动作率、，§研究超高压线路高性能保护装置的可能性计算机继电保护的巨大优势不言自明，不长，但发展迅速，并取得了很大的成功，我国开展计算机继电保护研究的历史特别是微机线路保护，其中有代表性华中理工大学博士学位论文的产品有：华北电力学院北京研究生部与电力工业部南京电力自动化设备总厂、机械工业部许昌继电器厂等厂家合作研制的

14、一型微机高压线路保护装黄，电力工业部电力自动化研究院继电保护研究所、南瑞继电保护公司研制的平系列微机成套保护装置护。，北京哈德威四方保护与控制设备有限公司研制的一系列数字式线路保护等，它们在高压线路保护中得到了广泛的应用，并表现出良好的性能。然而对超高压线路保护的研究则有些欠缺，至今还未见报道研究专门针对超高压线路的数字式保护装置，华中电网在超高压线路中也还没有数字式保护运行。但是，成功研究超高压线路高性能保护装置的时机已经成熟，这是因为高压线路数字式保护的成功研究为超高压线路保护装置的研究提供了丰富、宝贵的经验，计算机软、硬件技术的进一步发展，通讯技术、自动控制技术、信号处理技术等的发展与成

15、熟，亦为超高压线路高性能保护装置的研究奠定了坚实的基础。从表中可以看出，最近投运的国产线路保护型高频方向保护的性能并不差，因此，最终解决超高压线路继电保护的方案可以、也只能是研究、生产我国拥有自主知识产权的超高压线路高性能保护装置。§研究超高压线路高性能保护装置的必要性随着三峡电厂的发电，超高压电网将不断发展，大功率远距离超高压线路是系统内部和各系统之间联系的枢纽，其运行的可靠性必将极大地影响整个电力系统的安全稳定运行，因而对超高压线路继电保护将提出更加严格的要求。全国联网、甚至跨国联网的实施，则使得解决超高压线路继电保护的任务更加紧迫。本论文选择超高压线路高性能保护的原理和技术的研

16、究作为课题，以期为提高我国超高压线路继电保护性能、保证电力系统的安全、稳定、经济、可靠的运行贡献自己应有的力量。超高压线路高性能保护装置的成功研制将使计算机继电保护的研究迈上新台阶，在我国电力系统建设中产生良好的经济效益和社会效益。§论文的主要工作继电保护装置的研制通常分为这样三个步骤：（）分析保护功能要求，设计保护原理和算法；（）设计硬件、软件，实施保护功能；（）通过实验检测保护功能的原理算法和实旋方案的正确性。继电保护的发展水平主要体现在以下几个方面：保护的原理和性能，保护的分析研究方法，保护装置的硬件及工艺，运行管理及实验维护。这几方面是相互联系、相辅相成的，而保护新原理的开发

17、带有根本性的意义。超高压线路继电保护的研究范围十分广泛，涉及学科众多，许多方面的研究均相当活跃，本论文不可能、也无必要面面俱到。考虑到目前保护装置可实施的技术水平、原理研究的重要性及应适当超前的原则、超高压线路保华中理工大学博士学位论文护的研究现状、科学研究应遵循的市场经济的有关规律等，按照保护装置研制的步骤，首先选择纵联方向保护原理、电流差动纵联保护原理、自适应保护原理、故障分量保护原理四个方面作为本论文理论研究的重点，探讨超高压线路保护的原理、算法和性能，后面两个问题的研究还兼顾到保护研究思想、方法的讨论，然后在此基讨论超高压线路高性能保护装置的具体设计思想、方案，再通过数字仿真和模拟实验

18、证实原理的正确性、保护方案的可行性。具体安排如下：第二章在简要地综述了超高压线路保护发展历史后，从新型保护原理的应用、高性能保护装置的研制、新技术的应用、智能技术应用于保护的探索四个方面简单地概括了超高压线路保护的发展趋势。计算机在电力系统中的广泛应用为改善传统的继电保护和开发新型保护提供了前所未有的良机，故障分量原理和自适应技术在继电保护中的广泛应用是计算机继电保护技术发展的重要标志，为继电保护性能提高和原理创新提供了万能方法。基于故障分量原理的保护是建立在故障附加状态所产生的故障信息的基础上的，而故障附加状态是由电网结构参数和故障性质所决定的，与负荷等运行参数无关，这为进一步提高保护性能奠

19、定了基础。第三章主要讨论了故障分量原理继电保护的理论基础、应用技术和故障分薰求取的新方法，理论基础的研究是试图从最基本的信息论角度为故障分量原理保护奠定更坚实的根基；应用技术则是概括目前应用故障分量原理保护的特点，为更广泛地应用不同的故障分景原理于不同的保护之中来提高保护性能提供借鉴；求取故障分量的新方法探索则是为故障分量原理保护更好地在实际中应用拓宽思路与方法。自适应继电保护的基本思想是使保护尽可能地适应电力系统的各种变化，进一步改善保护的性能。自适应继电保护实质是继电保护智能化的一个重要组成部分，计算机在电力系统中的应用为自适应继电保护的发展提供了广阔的前景，保护、测量、控制、通信、故障录

20、波与再现等方面一体化的综合自动化系统将有力地促进自适应继电保护原理与技术发展到更高水平、更深层次。第四章对超高压线路自适应继电保护研究进行了总结，其中明确了自适应保护的概念和技术基础，总结了高压线路自适应保护技术的应用情况，讨论了保护系统中自适应技术的应用，其中包括高压线路保护系统中自适应技术的应用和高压电网保护系统中自适应技术的应用。对于线路保护系统的自适应技术研究已经取得一定效果，并在实践中得到检验。电网保护本身就是自适应的，对它的研究还刚起步，仅是在保护定值的自适应整定方面进行了某些研究，也未提至电网保护的高度，本文也只是初步提出电网保护的概念，以便为对电网保护的深入研究抛砖引玉。超高压

21、线路继电保护中主保护占据无可比拟的地位，主保护性能的优劣不仅影响被保护线路，而且与整个电网的安全稳定运行息息相关。但在继电保护领域，对超高压线路继电保护的专门研究重视不够，对其主保护原理研究更是薄弱环节。当然，从事这方面研究有相当难度是原因之一，电力系统的迅速发展则使超高压线路主保护原理研究势在必行。利用计算机技术研究新原理，大幅度提高超华中理工大学博士学位论文高压线路保护性能是十分追切的任务。本文第五、六两章分别介绍对超高压线路纵联方向保护、电流差动保护原理研究的新成果。超高压线路纵联方向保护中的方向元件是其核心，是提高保护性能的关键，第五章首先简要评述了已广泛应用的方向元件的特点，然后提出

22、了基于综合相量的方向元件新算法，并对该算法进行了较详细的原理分析和仿真计算，最后对超高压线路高性能保护装置中的纵联方向保护方案的初步设计进行了讨论。光纤通信技术的成熟，使得高可靠性、大容量、高速度的通信成为现实，这也是超高压线路电流差动保护发展的重要技术基础，第六章则是讨论对超高压线路电流差动保护原理研究的成果。在该章中，简单概述了线路电流差动保护的研究现状，并对在数字式电流差动保护中开始应用的采样值电流差动保护的若干问题进行了讨论，然后提出了基于相关分析的新型电流差动保护方案，分析了新型电流差动保护的原理和整定计算方法，并给出了仿真计算结果，最后初步讨论了高性能超高压线路保护装置中的电流差动

23、保护的设计方案。理论与实践并重是继电保护学科的最重要特点，也是继电保护技术兴旺发达、不断前进的根本原因。本文第七章简要讨论了超高压线路高性能保护装置设计中的有关问题，涉及保护配置、软件设计、硬件设计等方面。第八章介绍对电流差动保护的原理算法、保护方案的动态模拟实验结果，同时也介绍了用于实验的样机研制方法及对超高压线路暂态过程的实验研究工作。第九章对全文进行了简单总结。§本章小结本章介绍了超高压线路继电保护的特点和基本要求及我国超高压线路继电保护的现状和不足之处，说明了选择“超高压线路高性能保护原理与技术的研究”为论文题目的理由和意义，对论文的主要工作进行了简要概括。华中理工大学博士学

24、位论文第二章超高压线路继电保护发展综述本章在简单回顾输电线路继电保护的历史后，以新型保护原理的应用、高性能保护装置的研制、新技术的应用、智能技术应用于保护的探索四个方面初步概述高压线路继电保护的发展现状与趋势。§引言电力系统继电保护与当代新兴科学技术相比，是相当古老的学科了，然而它作为综合性学科又总是充满活力，一直处于蓬勃发展之中。之所以如此，是因为它具有理论与实践并重，与基础理论、新理论、新技术的紧密结合，与电力系统的运行、发展息息相关等特点，电力系统本身的发展和相关新理论、新技术、新材料的发展是促进继电保护发展的内因与外因，前者是发展的源泉，后者则是发展的客观条件。没有电力系统的

25、发展，则谈不上继电保护的发展，继电保护不能得到良好的发展则会妨碍电力系统的进一步发展，相关学科的发展则为继电保护的发展提供了技术基础。本章简要地回忆继电保护，特别是线路保护的发展历史，并粗略概括与评述超高压线路继电保护的发展现状及趋势。§超高压线路继电保护的发展历史随着电力系统的出现，继电保护技术就相伴而生。在十九世纪末已开始利用熔断器防止在发生短路时损坏设备，建立了过电流保护原理，年第一台感应式过电流继电器问世，年研制出电流差动保护，自年起开始采用方向性电流保护，年初制成了距离保护，年开始了快速动作的高频保护的研究。由此可见，从继电保护的基本原理看，到本世纪年代末现在普遍应用的继电

26、保护原理基本上都已建立，迄今在保护原理方面没有出现突破性进展。保护装置硬件的发展，从年的感应式过电流继电器至今大体经历了机电型、整流型、晶体管型、集成电路型和数字计算机型五个阶段。虽然继电保护的原理早己提出，但它总是在根据电力系统发展的需要，不断从相关学科取得的最新成果中吸收营养，发展和完善自身。继电保护的发展史实际是一部不断适应新器件的历史，最早使用的是机电型继电器；随着半导体器件的生产，人们将其用于保护装鼍，构成了整流型保护继电器，使维修工作大为减轻；晶体管的出现，带动了静态型继电器的研制，微电子学的飞速发展，大规模集成电路的生产，使分立元件的晶体华中理工大学博士学位论文管保护逐渐为集成电

27、路保护所取代，成为第二代静态型继电器；数字计算机和微处理器的出现则为继电保护数字化开辟了美好的前景，微机型继电保护产品逐渐成为无可置疑的首选产品。近百年来继电保护发展的飞跃亦是随着构成保护器件的升级而出现的，第一次飞跃是由机电式到半导体式，主要体现在无触点化、小型化、低功耗；第二次飞跃是由半导体式到微机型，主要体现在数字化、智能化。显然，第一次飞跃只是在提高保护装置的硬件可靠性和经济性、方便性等方面有质变，而第二次飞跃则具有更为重要的意义，因为它不仅是全面提高了保护装置的性能，更重要的是为保护的原理和功能产生质的变化提供了可能性。由于利用单端量保护无法快速切除线路上任一点的故障，故高压线路主保

28、护一般采用利用双端量的纵联保护，即方向纵联保护、电流差动保护和相位差动保护。在原理构成上看，纵联保护是继电保护中变化最小的保护，除了最近在数字式保护中使用采样值电流差动保护、故障分量原理的电流差动保护外，几乎没有什么变化。纵联保护的发展历史除了前面所说的飞跃外，更为主要的是通道构成的发展历史。最初是采用导引线构成纵联保护，这种方式对于中长距离的线路无能为力，故迅速由高频通道构成的保护占据了输电线路保护的主导地位，年构成相差高频保护，年提出方向高频保护，现在的许多线路仍然是采用这两类保护作为高压线路的主保护，只是西方国家喜欢用距离方向高频保护，苏联等国家则用负序方向高频保护，相位差动保护则仅在构

29、成相位比较量的复式滤序器的序分量及其比例稍有不同。在年代初期，美国开始利用微波技术实现快速动作的微波保护，这是保护通道构成的次飞跃，使得简单可靠的电流差动保护在长距离高压线路上应用成为现实，并在北美超高压电网中得到广泛应用。从年起，日、美等国开始研究利用光导纤维作为纵联保护的通道，成为纵联保护通道的第二次飞跃。现在国外各大公司均生产了各种利用光纤的纵联保护装置，国内起步稍晚，现也有不少厂家和大专院校、科研院所已合作成功研制利用光纤的各种纵联保护装置。不久，光纤纵联保护将在输电线路主保护中占据主导地位。文献一、一、一、一、一、一、一、一、一、等对纵联保护的原理和实践的研究进行了良好的尝试，得出了

30、一些有益的结果。但总的来说，对纵联保护原理的研究，相对来说还远远不够，不仅是研究人员少、发表文献少，而且文献中提出的一些新原理或方案，有的需要附加设备、很难说服用户赞同，有的是对原来方案的改进，在原理上鲜有实质性改变。因此，本人选择纵联保护（包括纵联方向和纵联差动保护）新原理作为本论文理论研究的重点方向，以期使十分重要的超高压线路主保护性能得到较大提高，从而保证高性能保护装置的成功研制。输电线路后备保护主要是不利用通道的阶段式距离保护和阶段式零序保护，由于零序保护相对简单，故对后备保护研究主要集中在距离保护上，输电线路距离华中理工大学博士学位论文保护是继电保护原理研究中最活跃的部分。现在距离保

31、护研究的焦点有振荡中再故障的动作，高阻接地选相跳闸，故障位置的精确测量和防止保护范围的超越等。文献、一、一、。、等的研究结论基本反映了当前距离保护的研究成果。§新型保护原理的应用超高压线路继电保护基本原理可以说在本世纪二十年代就已经建立，数十年来没有多少变化。但是计算机技术引入继电保护领域以来，这种局面正在发生变化，最明显的特征是故障分量原理保护和自适应原理保护的广泛应用，并取得了卓越的成效。由于保护新原理的研究对提高继电保护水平具有根本性的意义，本人选择故障分量原理保护和自适应原理保护作为论文原理研究的另一方向，希望能够使已经具备技术基础的故障分量原理保护和自适应原理保护应用于超高

32、压线路继电保护中，极大地提高保护装置的性能。故障分量原理保护故障信息的识别、处理和利用是继电保护技术发展的基础。三十年代以来，在继电保护技术中广泛而成功地应用了故障时出现的负序和零序分量来构成保护装置。五十年代以来，开展了暂态分量用于保护的研究，开辟了继电保护技术中利用故障信息的新途径。因此，不断发掘和利用新的故障信息对继电保护技术的进一步发展具有十分重要的意义。计算机在继电保护中的应用为识别和获得故障信息创造了前所未有的有利条件，反映故障信息的故障分量保护的成功应用，促进了继电保护技术的进一步发展。暂态分量原理保护包括暂态行波保护和利用暂态频率特性的保护。行波保护研究的起源可以追溯到等年在上

33、的文章，该文报道了利用故障行波在输电线路的反射进行故障探测的实验。真正引起对行波保护研究兴趣的是七十年代和等的工作。和他的同事报道了他们利用行波代替线路电流、以消除线路分布电容的影响、提高电流差动保护的动作速度和灵敏度所做的工作阻佃，。；利用电压和电流故障分量的初始极性判断故障方向，并研制成功第一台行波方向保护装置；等人也提出一种故障行波函数判剐方式的方向保护原理，该方法采用故障行波及其对时间的导数构成一个行波方向判别函数，使电压过零点附近短路时保护的灵敏度得到了提高扭。】；年，提出通过观察平面上故障轨迹，根据故障的初始轨迹所处的象限来判别故障的方向，该原理与的行波极性比较方式保护原理有点类似

34、，只是更多地利用非行波分量，使正确方向极性维持更多的时阀，并华中理工大学博士学位论文用一个菱形的整定区来躲过电压过零前短路时缸、极性很快翻转而引起保护误判的问题陋。”；等人则用故障分量中电流和一个复阻抗的乘积（其中的复阻抗的阻抗角整定为电源的等效阻抗角）代替（其中的常整定为被保护线路的波阻抗），当系统等效阻抗与复阻抗相等时，其稳态轨迹为一直线，也就是说保护能长期保证正确的方向性，但该方法受谐波的影响比较大喁一；等人稍后提出了类似的原理，并在提高保护安全性的措施以及保护的快速复归问题等方面进行了研究怛“刮；提出了幅值比较方式的判别方法，使保护的灵敏度比极性比较方式要高嵋“；年，和根据行波特征利用

35、相关技术提出了构成行波距离保护的方法阻”列，等在高压直流输电线路上试验了一套行波距离继电器。还有许多有关行波保护的文献，它们要么是对上述主要算法的改进或完善，要么是报道行波保护实施方案或实验、运行结果等。在行波保护中首先要明确是否利用暂态行波来判断故障的性质和范围，应该说，在上述算法中仅算法、算法和算法需要用行波频率分量，其它算法均工作于非行波分量。行波保护得到实用的另一更为重要的问题是提高保护的安全性（如对高次谐波的敏感性等），特别是交、囊流联合输电系统及广泛应用电力电子器件控制的现代电网中，保证行波保护的完全正确动作将更加困难。因此，利用行波构成保护装置的研究相对利用行波构成故障测距装置的

36、研究来说，要相对冷清。利用暂态频率特性的保护是通过检测故障暂态过程中产生的高频信号来实现保护功能，早期的研究可追溯到年代末和他的同事提出的通过分析故障过程中产生的高频信号的频谱来实现距离保护，在计算机仿真计算和一些实验中他们发现故障暂态分量中高次谐波分量的频率与故障距离成反比。从文献报道看，英国大学的和他的同事在暂态频率特性保护研究方面发表文献较多，在年代末提出通过检测故障时产生的高频信号构成输电线路保护的新方法旺“，在年代进一步发展成线路的无通信保护方案，无通信保护指不需要通信联系的完整的线路保护，亦即不需要通信来实现有通信保护能够实现的功能，第一台无通信保护装置通过实验后将在英国电网作运行

37、实验陋“”“】，该保护的原理是利用阻波器将故障产生的高频噪声限制在保护区内，通过检测故障噪声在频域内的特性来区分保护区内、区外的故障，现在正在设计利用暂态电流、电压的新的无通信保护，其方法是通过特殊设计的电压、电流传感装置来检测故障产生的暂态突变量，利用专门设计的算法判断故障是否在保护区内。暂态频率特性保护的效果还有待进一步的理论研究和现场运行经验。该类保护最明显的不足是需要特殊的硬件相配合，前者需要阻波器，后者则需特殊的电流、电压传感器。另外，故障过程中的暂态信号频率特性受众多因素的影响，是阻碍该类保护性能提高和推广应用的主要原因。华中理工大学博士学位论文尽管利用暂态分量保护研究较早，也有不

38、少产品问世，如的、的、的等，但并没有得到运行部门的广泛认可，在华中电网运行的几套保护现只有姚双线的两套在运行，而且这两套不久也将停用，无通信保护离实用还有更远的距离。但是工频故障分量保护的命运则完全不同，虽然它出世时间不长（约在年代初期），但由于计算机继电保护技术的推波助澜，不仅最早出现的工频故障分量方向保护被广大用户接受丽普遍应用，而且工频故障分量原理被不断推广，并取得成功，如故障分量距离保护、故障分量差动保护等，并从线路保护上迅速普及到元件保护中，亦效果显著。本论文的第三章将较详细地讨论故障分量原理保护的有关问题。自适应继电保护自适应继电保护是在年代提出的一个新的保护技术，它的基本思想是使

39、保护尽可能地适用电力系统的各种变化，进一步改善保护的性能。自适应继电保护并不是一个新概念，它早己存在于传统继电保护之中，如过电流保护的反时限特性、差动保护中的制动特性等，但是计算机在电力系统保护和控制中的应用以及相关技术的发展，为自适应继电保护的发展提供了前所未有的良机。现在自适应技术已广泛应用于各种保护之中，并取得了显著的成效。自适应继电保护的研究和应用主要包括两个方面：保护继电器的自适应技术和保护系统的白适应技术。对于保护继电器的自适应技术，国内继电保护研究人员作的工作较多，文献。、较系统地研究了自适应距离保护的理论和方法，文献一对纵联保护中的自适应对策进行了较全面的研究，文献则对自适应继

40、电保护系统的结构和自适应预测方法进行了研究，文献则较好地总结了目前国内自适应继电保护技术的大部分成果。国外的继电保护工作者除了研究保护继电器的自适应技术外，更多的人从事继电保护系统的自适应技术的研究，这主要是由各国国情决定的，因为我国电网结构还比较薄弱，电网自动化整体水平相对还比较低，缺乏继电保护系统的自适应技术研究的物质基础，西方发达国家情况则相反。文献。讨论了自适应输电系统保护的概念和计算方法，文献则对提高自适应输电系统保护性能的对策进行了探讨，更多的国外文献是描述输电系统保护定值的实时计算方法，以期实现整个电网保护定值的实时调整，即自适应输电保护系统的主要功能之一。虽然至今还未报道哪个电

41、网实现并运行自适应输电保护系统，或者已取得何种程度的实际效果，而且自适应输电保护系统的必需功能或原则也未有定论，但是随着电网的发展和技术的进步，保护系统自适应技术将是未来保护研究中的个重要方向之一。本论文第四章将对自适应继电保护进行更详细的讨论。华中理工大学博士学位论文§高性能保护装置的研制保护原理和算法是保证高性能保护装置成功研制的基本要求，但是要做到真正的高性能，仅重视原理和算法的研究是远远不够的。在科学技术迅速发展的今天，继电保护技术的相关学科亦在飞速发展，特别是计算机技术和通信技术的发展，使得几乎所有的保护原理方案或算法使用一般的硬件、软件技术就能比较容易地得到真实的实现。况且，继电保护本身就是一门综合性极强的、理论与实践并重的学科，继电保护的发展历史也就是它的相关学科前进的历史，相关学科的重大发展就预示着继电保护技术即将发生的重大突破，且这种滞后的时间正在以惊人的速度缩短。计算机硬件技术在六、七十年代的飞跃才使得计算机继电保护成为现实，七、八十年代微机、单片机技术的成熟才使计算机继电保护得以普及应用，从而促进保护的进一步发展，九十年代计算