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对畸变的暂态波开具有改善特性的数字式阻抗继电器.pdf

  • 上传人:TanyaWei
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  • 上传时间:2020-02-11
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    关 键  词:
    畸变 暂态波 开具 改善 特性 数字式 阻抗 继电器
    资源描述:
    安教 电力 1 9 9 1 年 第 3期 对畸变的暂态波形具有改善特性的 数 字 式 阻 抗 继 电 器 5 7 1概 述 随着超高压系统的发鼹,分布电容越来越大,从而会增加系统故障时及故障切除后的低 频暂 态振 荡,它在基波附近具 有很宽的频谱 范围。 在这种 情况下 ,阻抗继 电器在允许 的延迟 内用模拟或数字滤波器很难充分地消除暂态分量,这样基于稳态正弦量的代数计算公式测量 精度将产生很大的偏差。 本文提出的基于微分方程的新测量算法, 划低频暂态分量具有极小的误差, 而只用滤波器 是 不能完金 消除 的本 文还 提出新的方向元件算法 ,它可 以正确地判别故 障的方向。 两种算 法已被大量采用。 2 采用改进柏微分 近似公式柏阻 抗 法 对基 于微 分方 程的数字 式阻抗继 电器,消除低频 暂态影响: f j 两种方法 :其一 是采用数字 滤波的方法来消除不需要的频率分量。但是,为了在 医 频区段有较好的截 断特性和在一个宽 的频带内有较好的衰减特性,数字滤波器的数据窗要很长,从而延时大,不实用I另一方法 是 改善在 畸变 波形下的 微分近似公式精确座 。 2 1基本算法 对 于相 间及接地故 障而 言,保护安装 处的电压 电流关 系如 式 (1): di d t 对于数字式阻抗继 电器 ,已经提 出从 式 (1)中得 出L (1)中的微 分项可 以用 电流的 采样值进行数字运算得 到。 L 主 生 一 式 中 t I =i +i 一l I 。 一l =i 。 1+i 2 ( 1) R的公 式, 见 式 ( 2 )。 式 ( 一 + ( 一 = ( 鲁) + ( 告) ( 2 ) 维普资讯 http:/ 5 8 mm 一1 、m 一2 :采样时间 i i一 i :电流采 样数 值 V 、V 一 、V 一 z :电压采样数值 ( 鲁 )( 鲁)( 鲁) 假定电流为纯正弦波,m时刻的大小为 : i = I F s l n o t 则有 t 安徽电力 1 9 9 t 年第3期 :电流 在t t一 、t 一 z 时的 差 分值 , _ ( _ _d i )+ ( 百d i ) = z c o s ( 一 芋 ) c o s 一 式 中:T=t 一t 一 用 两个 连续的电流 采样值的差值 ,可 以近似 估计式 (4 )的数 值 : ( 鲁)+ ( 告) = K 即 : K 。 ( i 。 一 ) = 2 o i P c 。 s ( 。 t 一 从而有 : K。: ( 7 ) 图 1表 明分别用式 (2 )和式 (5 ) 算 出的真实 与 L之 间测 量误差的频率特性 , 可见 只在基波频率时 用式 (5 )算 出的 L值 误差 为零 ,在 其它频率 范围就不能得到正确 的结果。 2 2新算 法 ( 3 ) ( 4 ) ( 5 ) ) 。 。 ( 6) c o _ 2 一 ( 6) + v 州 瞄 一 鬻 图 1 测 量误差的频率 特性 0 H 作者提 出了一 种新型 的改进的微分逼近 算法 (MDAA),其逼近公式见 式 (8) ( d i ) + ( 鲁) = K ( i - t+ K - ) 式 (8 )的一阶逼近 公式 即为式 (5 ),二阶逼近 公式见 式 (9 ), 对任 意两个频率D- 、D z ,式 (9 )没有误差 ,K 、K z 由式 (1 0)给出。 + ( ( 8 ) 选择K 、K。 使得 ( 9 ) 维普资讯 http:/ 安徽电力 1 9 9 1 年第 8鞠 K I= K 2 = 美 当 锡 铸 s n ( IT 2 ) s i n ( 3 2 T 2 ) 一 s i n ( 2 1 2 ) s i n ( 3 l r 2 ) 式中,c o 、c o 是误差为零时的两个角频率 ,用三角函数式重写式 (9) K l ( i 一 i 1 )+K l l ( i +I 一 ! ) :2 ( K +K z s i _ 3 _ ) I - c o s (c o t 一 ) (1 1 ) 图 2为用 MDAA公式算出的L与 Lr的 误 差和频率的关系曲线。 K , 、K 由式 (i 0 ) 选定 ,在 基波 5 0 Hz 及l S Hz 时误差为零 。虽 然 用 三 阶逼 近 法 进一 步减 少误 差,但二阶逼近法 在实用 中 已具 有足够 精度。 图 3 是在相间故障时用 MDAA法计算 出的L、R值。 故 障发生瞬 间的 电流波形包括 l l O Hz 的 暂 态分量,畸变率高达 1 7 6 。 从 图 3 可 知 ,故障后 1 4ms ,L的计 算值稳定 ,误 差 小 于 3。 3 采用假矢量 乘积 的方 向元件 如果 故障点有一定 的距 离,那未保 护安 装 就有电压存在 ,则故 障 的 方 向 可 以 由 MDAA公式算出的R、L值来判 剐, 但 作 为 距离保 护,它应能判别具有 畸变波形 的近 区故障方 向。图 4为 近 区 故 障 的 等 值 电 路 故 障电流的基 波分量与暂态分 量的初始 相 角关 系 由式 e 1 3)给出: l - + ( 一 ) c o s 。 5 9 (1 O) : 接i I t 一 1 里 卷 cI1 二 _ 丁 、 一。, 1 W 0L 。 I - 一一 l R 萝 r - 十 _ 。 (C)L、 R廿 黼 图 8 改进算法的结果 图 4 近区 故障等值 电路 维普资讯 http:/ 6 0 安徽 电力 1 9 9 1 年 第 3期 式 中t e 为 基波 电流韧相 角,l旧 为 暂态电流初相襄 蜘 为基设皂 流角频 率 , 为暂 态电 流角频率 。 假矢量乘积由式 ( “ ) 决定,它是由故障前电压较故障电流算出的。 D =U AI 一 U lI (1 4 式 中 ;U 为故障前记忆 电压 ,I 。 为 故障电流。 当故 障电流只有基 波分量时, 内部 故障D为正 ,外 态分量时,D的符号在正与负之间变化。周 5为D的典型计算结果,其中畸变电流波形 中 含 有 1 0 0 H z 暂 态 分鬓 ,畸变率 为2 0 C 。 2 从 图 5可以看 出 ,在 某特定 时间 内,D的符 l 号可正确地表 明故障的方 向,因为 故障开始 时基波分量与暂态分量的初相角基本相同。 一; 模 拟试验表明 ,在最不 利的情况 下 , 8 mS 以内可用于判别方 向,考 虑模拟 滤波器 的时 延,方 向元件 的实际判别 时间小于 l 周 期。 的可 靠方向元件判别式 4 阻抗缝 电器 的构成朝 功能 图 6为数字式阻 抗继电 器韵原理框 图, (1)将反 映相闽故障 的 四段式 阻抗 继 电 器和反 映接地故障 的四段式阻 抗继 电器合 为一 个数字式继 电器j (2) 测量元件计算电抗和电阻的数值 并用于检测 第一 段到 第四段范围韵故障 ,第 四段具有 偏移特性 (3 ) 数 字式继 电器基于l 6 位 的微处理 器,模数转换为1 2 位,采样频率6 0 O Hz j 部故障D为负。但故障电流附加 有暂 。 图 5 D值计 算结果 因此,用假矢量乘积可以获得不是暂态振荡影啊 主要特性如下 : 图 6 数 字继 电器原 理框图 (4 )当低电压元 件检测 出近区故障时方向判别 元件 自动地按假 矢量乘积计算判别 。 由 上述 原理 掏成的保 护装 置已得 到广 泛应 用。 黄山市电业局 洪天折 摘译 自:I EE E Tt a , s a c t l o ns 0 1 1 Po we r De l i ve r y、 Vo L、 4 , No 、 4, O c t o b e r 1 9 8 9Di q i t a l Di s t a n c e Re l a y W i t h I mpr o v e d Ch a r ac t e r i s t i c s Aq a i n s t Di s t o r e d Tr a ns i e nt W a v e f o r m S 维普资讯 http:/
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