基于故障分量的方向电流差动保护

摘要

电流差动是线路重要的主保护原理之一，它有着其它保护所不具备的许多天然优点，在继电保护进入微机保护和光纤通信的时代，对电流差动保护判据的深入研究具有新的现实意义。本课题就是针对这一研究方向，对全电流差动保护经大过渡电阻短路时灵敏性不足的缺点，提出了利用故障分量构成的方向电流差动保护新判据。通过对该保护判据与其它保护判据进行的分析比较及仿真论证，得出了本保护判据具有内部故障动作灵敏、外部故障制动作用大和承受过渡电阻能力强的结论。 本文介绍了基于故障分量的方向电流差动保护原理、故障分量距离保护原理，采用比相式故障分量距离保护Ⅱ、Ⅲ段作为后备保护，故障分量方向电流差动保护作为主保护。主保护和后备保护在故障后两周波内都采用电流故障分量，在两周波后都改为相全量，这样既保证了保护的动作可靠性，又因为原理相似便于实现。 文章利用ATP和MATLAB仿真程序对220kV、500kV的单回输电线路仿真，对本文提出的新判据与故障分量比率制动差动保护和零序方向电流差动保护进行了比较。通过对仿真结果的分析证明了本文提出的新判据在输电线路末端短路时承受过渡电阻能力更强，在外部故障时制动量更大。 文章最后介绍了110kV输电线路光纤纵联差动保护装置的数据采集与通信模块的软件、硬件设计。此模块包含数据采集、存储、通信和采样同步四部分功能。数据采集与通信模块采用串行口控制器z85230用来接收和发送数据，双端口RAM实现保护CPU和通信CPU对数据的共享，两片MAX125实现7路数据的采集、A/D转换。两台保护装置间通信采用SDLC位同步通信协议，使用光纤作为传输介质，抗干扰能力更强，数据传输速率也更高。从机与主机的采样时刻差利用采样数据修正法来校正，数据发送使用查询方式，接收使用中断方式。 由于本保护比其它差动保护原理有重要的优越性，故对电力系统输电线路的安全可靠运行有重要意义。

目录

文摘

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第一章绪论

1.1本课题研究的意义

1.2本课题研究的现状和发展趋势

1.3本课题拟研究解决的问题和主要工作

1.3.1提出了一种新的动作判据

1.3.2开发了微机差动保护装置的光纤通信板

1.3.3完成了一套微机差动保护软件的调试

第二章基于故障分量的方向电流差动保护原理

2.1保护的动作方程

2.2保护的动作判据

2.3外部故障

2.4内部故障

2.5保护的动作特性

2.6本章小结

第三章基于故障分量的方向电流差动保护与其它保护的分析比较

3.1引言

3.2动作特性的分析方法

3.3全电流比率制动差动保护

3.4基于故障分量的方向电流差动保护新判据

3.5本保护与微机自适应分相方向纵差保护的比较

3.6本保护与故障分量比率制动差动保护动作特性的比较

3.6.1两种保护判据制动特性的比较

3.6.2两种保护判据幅值特性的比较

3.7本保护与故障分量比率制动差动保护耐受过渡电阻能力比较

3.8零序方向电流差动保护

3.9本章小结

第四章仿真分析

4.1引言

4.2电磁暂态分析软件ATP简介

4.3仿真实现方法

4.4 220kV仿真实验及分析

4.4.1故障分量的提取

4.4.2 220kV系统故障仿真

4.4.3 220kV系统三种保护判据承受过渡电阻的动作特性

4.5 500kV仿真实验及分析

4.5.1 500kV系统故障仿真

4.5.2 500 kV系统三种保护判据承受过渡电阻的动作特性

4.6本章小结

第五章故障分量距离保护

5.1引言

5.2故障分量距离继电器

5.3比幅式故障分量距离继电器的动作特性

5.3.1正方向内部故障

5.3.2反方向外部故障

5.4比相式故障分量距离继电器的动作特性

5.5本章小结

第六章输电线微机光纤纵差保护通信系统硬件设计

6.1光纤纵差保护

6.2通信方案

6.2.1通信整体方案构成

6.2.2通信方案实现

6.2.3通信协议SDLC

6.3数据帧结构

6.4通信系统硬件设计

6.4.1通信系统的硬件工作原理

6.4.2通信系统的功能模块

6.5本章小结

第七章输电线微机光纤纵差保护系统软件

7.1输电线微机光纤纵差保护系统软件框架

7.2纵差保护软件流程

7.2.1主程序

7.2.2采样中断处理程序

7.2.3故障处理程序

7.3串行通信软件

7.3.1数据采集程序

7.3.2数据通信程序

7.3.3电流数据采样同步

7.4本章小结

第八章总结

参考文献

发表论文和科研情况说明

附录 光纤纵差保护装置数据采集与通信插件原理图

致谢