原创《导数算法实现小接地电流系统故障选线》：本文是一篇关于导数论文范文，可作为相关选题参考,和写作参考文献。
摘 要：基于最大原理的故障选线方法需要引入一个中间参考正弦信号,该信号的引入降低了算法的可靠性；且计算过程中需要多次求取电压和电流的相位关系,因而使该保护算法的计算量变得较大.采用导数算法实现最大原理的故障选线,可以避免引入中间参考正弦信号,同时极大的简化了原有算法的计算量,使得这种新的故障选线方法能更快速、可靠的实现选线功能.
关键词：电力系统；小接地电流系统；单相接地故障；导数算法；故障选线
DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.22.219
0 引言
小接地电流系统发生单相接地故障时,流过保护安装处的稳态零序电流较小,因而传统的、基于稳态零序电流的继电保护装置难以在小接地电流系统中可靠、灵敏地实现发生单相接地时的故障选线功能.而基于故障前、后系统中出现零序电压的特征所构成的绝缘监测装置虽然能可靠的判断系统是否发生单相接地故障,但它却没有自动选线功能.为了找出故障线路,必须由运行人员依次短时断开各条出线,并继之以自动重合闸将断开的线路投入.当断开某条线路时,零序电压信号消失,则说明该线路发生了单相接地故障.这种方法会造成用电端不必要的停电损失,同时不利于人身、设备的安全.
针对上述缺点,本文提出采用导数算法实现最大原理进行故障选线,可以避免引入中间参考正弦信号,同时极大的简化了原有算法的计算量,使得这种新型算法能更快速、可靠的实现选线功能.
1 最大方法故障选线原理
中性点不接地电网发生单相接故障时,全电网都会出现零序电压.当母线有多条出线时,流过故障线路的零序电流的大小等于其它所有非故障线路上电容电流之和,其方向滞后90.；而流过非故障线路（包括变压器进线）的零序电流为本线路非故障相的电容电流之和,其方向超前90.；上述零序电压及零序电流的相位关系如图1所示,图中为变压器进线的零序电流.理想情况下,由于电网发生故障后及大小及方向均不同,因而可以基于这两个特征构成相应的零序电流或零序功率方向保护实现故障选线功能.在架空线路电网中,及均来自允许有误差的CT,CT的不平衡电流必然给及的正确检测造成影响.如果设故障线路、非故障线路的CT所产生的不平衡电流分别记为、.最恶劣的情况下,当较大,且其方向与正好反相；而较小,且其方向与同相时,就会产生如图2所示的情况,此时,与方向相同,且幅值大于.如果仍采用基于零序电流的大小及方向为判据进行故障选线,必然会造成错误的结果.
2 导数算法
设有电压信号,其导数.连续两个采样值记为、,则,记,可得
当确定了电压信号的坐标原点后,在任何采样时间下、的值是相等的,由此计算得到的相位（等价于）也不变.因此,对于处于同一坐标中的不同信号而言,由不同时刻采样值得到的相位值具有绝对可比性.这就是采用导数算法实现最大方法进行故障选线的主要依据.
同理根据电流信号可得,, （2-3）
如果将上述的电压信号、电流信号变换为相量,并写成复数形式,有
3 导数算法实现最大原理故障选线
设、为系统发生单相接地故障后母线零序电压的两个连续时刻的采样值；、与、分别为系统发生单相接地故障前、后该母线上某条出线零序电流的两个连续时刻的采样值.其中,、与、为相同时刻的采样值,而、与、为相隔整数倍周期的采样值.并记故障前、后出线的零序电流分别为和,则有：
即故障后、前零序电流在方向上的投影的差等于故障后、前零序电流的差在方向上的投影.
以单条母线4条出线为例说明导数算法实现最大原理故障选线的主要步骤：
（1）首先对系统母线的零序电压及各条出线的零序电流（,下同）进行采样,并保留当前采样时刻前一个周波的采样数据；
（2） 计算零序电压有效值,当时,判定系统发生了单相接地故障.并对发生故障后各出线的零序电流进行采样,按3.1节方法取得故障前、后的零序电流采样值；
（3）计算各条出线故障后、前的零序电流和的相量差；
（4）求各相量差在理论方向上的投影；
（5）计算,当（为整定值）时,判第条出线故障；当时,判母线故障.
4 结论
采用导数算法实现最大原理故障选线功能,一方面避免了引入中间参考正弦电压信号,提高了算法的可靠性；另一方面采用导数算法可以较大程度上减少原算法的计算量,提高了微机保护装置的快速性.所以,采用导数算法实现最大原理故障选线更加简单、可靠,是现有的小接地电流系统中进行故障选线方法中比较成功、有效的新算法.
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作者简介：王定波（1974-）,男,研究方向：电力系统继电保护.
导数论文参考资料：
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