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正序故障分量及其在继电保护中的应用
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来源：中国电力资料网 时间：2007-11-16 字体：［大 中小］
安艳秋，咼厚磊
（山东大学电气工程学院，山东济南250061）
摘要：根据叠加原理给出正序故障分量的概念及特点，详细阐故障分量的上述特点使它更适合用作继电保护中的检测量。下面对其典型应用进行 讨论。
3故障方向判别
在继电保护中，对故障方向进行判别是保证选择性的重要前提，故障方向判别元件因此 成为继电保护装置的重要组成部分。传统保护中常用方向元件有三种：应用于电流电压保护 的90。接线方向继电器；应用于接地故障保护的零序功率方向继电器；应用于高频保护中 的负序功率方向继电器。第一种方向元件在发生经过渡电阻短路时灵敏度降低；在出口发生
三相短路时存在死区。第二、三种方向元件虽然是基于故障分量原理的，但都不能反应所有 的故障类型。基于正序故障分量的方向判别原理有望解决这些问题。
根据图4所示网络，正向F点发生故障时以下关系成立:
其向量图如图5所示。
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当图1所示系统在m母线背后F点发生短路时，其对应的故障附加状态如图6所示。
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根据图6网络结构图，以下关系成立:
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⑷
其向量关系如图7所示。
由于Z与（Z +Z ）的阻抗角十分接近，正、反向故障时保护安装处与二博的相位 ml l1 n1
关系将因此相差近180°。据此只需设计一简单方向判据，便能可靠地判别出故障方向。（作 者在一典型500 kV输电系统模型上对该原理进行过全面的仿真计算，结果与理论分析相吻 合）。根据正序故障分量的特点，该原理具有以下优点：
1） 适合于任何故障类型下的方向判别，不需要故障选相；
2） 方向判别不受负荷电流和故障电阻的影响；
3） 愈靠近母线故障，灵敏度愈高，无电压死区。
因此，该方法能克服传统90°接线方向元件、负序方向元件及零序方向元件所存在的 问题。
4电流相位比较式纵联保护
电流相位比较是纵联保护原理之一。它是根据线路两端电流在内、外部故障时的不同相 位关系实现保护功能的。传统保护一般采用人• 作为比较量，虽被国际所公认，但负 荷电流与故障点过渡电阻对其灵敏度的影响一直不好解决。下面对基于正序故障分量的电流 相位比较原理进行探讨。
根据图4所示网络，内部故障时线路两端正序故障分量电流的相位关系为：
上式表明，线路内部故障时，线路两端故障分量电流之间的相位关系仅与故障点两侧的 综合阻抗的阻抗角有关，与两端电势无关，即不受负荷电流的影响。同时，故障点过渡电阻 的存在只会影响两侧故障分量电流的大小，不会影响其相位关系。分析表明，在超高压输电 系统中，eg不会超过25°，而在相同情况下，线路两端■' ' ■之间的相位差可高达 90°~115°[1]。
根据图6所示网络，线路外部故障时线路两端正序故障分量电流之间的相位关系为：
“=盯总丰世=卫年厶―=180' ⑹
从以上分析中可以看出，若选择线路两端正序故障分量电流作为相位比较量，不仅能够 正确区分内、外部故障，而且能克服负荷电流和故障点过渡电阻对传统电流相位比较原理影 响的缺陷。
5自适应电流保护
传统电流速断保护为保证选择性而按躲开本线路末端最大