馬 靜，裴 迅，馬 偉，王增平

（華北電力大學(xué) 新能源電力系統(tǒng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 102206）

0 引言

高壓輸電線路中的傳統(tǒng)縱聯(lián)保護(hù)主要有縱聯(lián)方向保護(hù)和電流差動(dòng)保護(hù)[1]?？v聯(lián)方向保護(hù)原理簡(jiǎn)單，不需要兩端數(shù)據(jù)嚴(yán)格同步，但其易受高阻接地、轉(zhuǎn)換性故障等因素影響[2]，且當(dāng)線路一端方向元件的靈敏度不足時(shí)可能會(huì)導(dǎo)致保護(hù)誤動(dòng)[3]。電流差動(dòng)保護(hù)靈敏度高，能夠適應(yīng)各種復(fù)雜的故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)，但其對(duì)量測(cè)數(shù)據(jù)的同步性要求較高，且受電容電流影響，當(dāng)區(qū)內(nèi)發(fā)生高阻接地故障時(shí)由于量測(cè)電流中包含負(fù)荷電流，靈敏度不能保證。

鑒于此，專家學(xué)者對(duì)如何提高縱聯(lián)保護(hù)靈敏度和可靠性進(jìn)行了深入研究。根據(jù)使用的電氣量的差異，對(duì)縱聯(lián)保護(hù)的研究主要分為2類。

（1） 第一類基于電氣量的故障全量信息[4-8]，如以下算法或原理。

a.穩(wěn)態(tài)量電流差動(dòng)保護(hù)算法[4]。該算法考慮了穿越電流的影響，提高了高阻接地故障靈敏度，但同時(shí)降低了區(qū)外故障時(shí)的可靠性。

b.綜合阻抗保護(hù)原理[5]。該原理考慮了線路相間電容的影響，但補(bǔ)償方式較為復(fù)雜。

c.計(jì)算功率法差動(dòng)保護(hù)算法[6]。該算法無(wú)需補(bǔ)償線路參數(shù)，但對(duì)同步信息要求較高。

d.反應(yīng)過(guò)渡電阻有功功率的縱聯(lián)保護(hù)算法[7]。該算法解決了重負(fù)荷線路發(fā)生高阻接地故障的問(wèn)題，但僅能反應(yīng)單相高阻接地故障。

（2） 第二類基于電氣量的故障分量信息[9-14]，如以下算法。

a.基于參數(shù)識(shí)別的縱聯(lián)保護(hù)算法[10]。該算法通過(guò)比較區(qū)內(nèi)和區(qū)外故障時(shí)不同的故障模型構(gòu)造保護(hù)判據(jù)，但該判據(jù)的整定值與線路參數(shù)有關(guān)。

b.改進(jìn)的零序方向保護(hù)算法[11]。該算法解決了縱聯(lián)零序方向電壓不足時(shí)保護(hù)拒動(dòng)的問(wèn)題，但不能識(shí)別三相故障。

c.抗互感器飽和的相位相關(guān)差動(dòng)保護(hù)算法[12]。該算法考慮了電流互感器飽和的情況，但算法本身受電容電流的影響。

針對(duì)傳統(tǒng)縱聯(lián)保護(hù)同步性要求較高，或易受電容電流、高阻接地、系統(tǒng)參數(shù)及故障類型等因素影響等難題，本文提出了一種基于故障分量虛擬阻抗的線路差動(dòng)保護(hù)新原理。利用線路兩端量測(cè)的電流、電壓故障分量信息推算線路任一點(diǎn)處的電流、電壓故障分量，將推算得到的電壓與電流故障分量之比定義為虛擬阻抗，再通過(guò)線路中點(diǎn)處的虛擬阻抗之和與虛擬阻抗較小值構(gòu)造比率制動(dòng)判據(jù)；然后，通過(guò)分析該判據(jù)在區(qū)內(nèi)外各種故障下呈現(xiàn)的不同特征識(shí)別故障。仿真結(jié)果驗(yàn)證了該方法的正確性和可行性。

1 算法原理

圖1 系統(tǒng)故障的序網(wǎng)絡(luò)Fig.1 Sequence network of faulty system

以1條采用分布參數(shù)模型的雙端輸電線路為例進(jìn)行說(shuō)明，該線路發(fā)生區(qū)外和區(qū)內(nèi)故障情況下的序網(wǎng)絡(luò)分別見(jiàn)圖1（a）和（b）。圖1中，各參數(shù)均為序參數(shù)；ZMi為M端系統(tǒng)序阻抗；ZNi為N端系統(tǒng)序阻抗；ΔIMi和ΔINi分別為M和N端電流故障序分量；ΔUMi和ΔUNi分別為M和N端電壓故障序分量；ΔUFi為故障附加網(wǎng)絡(luò)中故障點(diǎn)處等效序電壓；ΔI′Ki和 ΔU′Ki分別為由M端推算得到的線路中任意一點(diǎn)K的電流、電壓故障序分量；ΔI″Ki和ΔU″Ki分別為由N端推算得到的電流、電壓故障序分量。上述參數(shù)中，i取1、2、0，分別代表正、負(fù)、零序，下文各量中i的含義相同。設(shè)線路長(zhǎng)度為l，點(diǎn)K到M端的距離占線路全長(zhǎng)的比例為d，線路特性序阻抗為Zci，線路各序傳播系數(shù)為ri。分別由M端和N端推算線路中任一點(diǎn)K的電壓、電流故障序分量，可得：

當(dāng)發(fā)生區(qū)外故障時(shí)，如圖1（a）所示，設(shè)故障點(diǎn)在線路N端背側(cè)（在M端背側(cè)同理），由于線路自身結(jié)構(gòu)未遭到破壞，因此無(wú)論是由M端推算還是由N端推算得到的點(diǎn)K的電壓、電流故障序分量均是該點(diǎn)實(shí)際的電壓、電流故障序分量，滿足條件：

定義電壓故障序分量與電流故障序分量的比值為虛擬序阻抗：

當(dāng)發(fā)生區(qū)內(nèi)故障時(shí)，線路自身結(jié)構(gòu)遭到破壞，相當(dāng)于在故障附加網(wǎng)絡(luò)的故障點(diǎn)處增加一個(gè)等效電源，如圖1（b）所示。設(shè)故障點(diǎn)F在N端和點(diǎn)K之間（在M端和點(diǎn)K之間同理）。由M端推算得到的點(diǎn)K的電壓、電流故障序分量為該點(diǎn)的實(shí)際值；由N端推算得到的點(diǎn)K的電壓、電流故障序分量由于經(jīng)過(guò)了故障點(diǎn)，將明顯偏離實(shí)際值。此時(shí)虛擬序阻抗為：

取點(diǎn)K為線路中點(diǎn)，利用區(qū)外和區(qū)內(nèi)故障時(shí)虛擬序阻抗呈現(xiàn)的不同特征，構(gòu)造判據(jù)：

式（5）中第1個(gè)公式是判據(jù)的固定門(mén)檻部分，當(dāng)檢測(cè)到由任一端推算的電流值大于額定電流IN的10%時(shí)啟動(dòng)；式（5）中第2個(gè)公式是比例制動(dòng)判據(jù)，當(dāng)兩端虛擬序阻抗和的絕對(duì)值大于虛擬序阻抗絕對(duì)值的較小值時(shí)保護(hù)動(dòng)作。下面分析其保護(hù)性能。

當(dāng)發(fā)生區(qū)外故障時(shí)，由式（3）可知，動(dòng)作量理論值應(yīng)為0，制動(dòng)量則與非故障側(cè)系統(tǒng)阻抗和線路阻抗有關(guān)，可知當(dāng)非故障側(cè)系統(tǒng)阻抗值為0時(shí)，制動(dòng)量最小。假設(shè)故障點(diǎn)在M端，N端系統(tǒng)阻抗為0，此時(shí)有ΔUNi=0，制動(dòng)量為：

式（6）的結(jié)果約為線路序阻抗一半，可有效制動(dòng)。

當(dāng)發(fā)生區(qū)內(nèi)故障時(shí)，考慮到：

設(shè)：

考慮到系統(tǒng)和線路的阻抗角均接近90°，式（8）中a、b、c均約為正實(shí)數(shù)，其中，a與線路長(zhǎng)度和線路參數(shù)有關(guān)，在線路參數(shù)確定的情況下為常數(shù)；b、c分別為M端和N端背側(cè)系統(tǒng)序阻抗與線路特性序阻抗的比值。

式（9）中，由于 coth（ril/2）為負(fù)虛數(shù)，且考慮到系統(tǒng)和線路的阻抗角均接近90°，ZMi為正虛數(shù)，因此式（9）可以表示為：

化簡(jiǎn)可得：

將式（8）代入式（11），可得：

由式（12）可以看出，虛擬序阻抗值與b和c的取值有關(guān)，下面分3種情況進(jìn)行分析。

a.a、b、c滿足條件 a＞b且 a＞c時(shí)，將其代入式（12），可知分別由線路兩端推算得到的虛擬序阻抗值的取值范圍均為[jZci/a，+∞），虛擬序阻抗的相位相同。由于動(dòng)作量為虛擬阻抗值的和，制動(dòng)量為虛擬阻抗值的較小值，動(dòng)作量大于制動(dòng)量，能夠正確識(shí)別故障。

b.a、b、c滿足 a＞b且 a＜c或 a＜b且 a＞c時(shí)，一端系統(tǒng)為弱饋側(cè)，以M端為弱饋側(cè)為例，有a＜b且a＞c，將其代入式（9），可知 ΔU′Ki/ΔI′Ki的取值范圍為（-∞，-jaZci]，ΔU″Ki/ΔI″Ki的取值范圍為[jZci/a，+∞）。文獻(xiàn)[15]指出，當(dāng)一端為弱饋側(cè)時(shí)，另一端的阻抗遠(yuǎn)小于線路容抗，可認(rèn)為c遠(yuǎn)小于a，c約為。a取值隨著線路長(zhǎng)度的增加和電壓等級(jí)的提升而減小，即使對(duì)于500 kV的線路，在線路長(zhǎng)度不超過(guò)400 km的情況下，a的取值也不小于3[16]，因而由M端推算得到虛擬序阻抗的絕對(duì)值大于由N端推算得到虛擬序阻抗的絕對(duì)值，此時(shí)制動(dòng)量為，當(dāng)=-jaZci時(shí)動(dòng)作量取最小值，b=∞，M端空載，動(dòng)作量和制動(dòng)量分別為：

考慮到a的取值范圍，動(dòng)作量大于制動(dòng)量，算法在一側(cè)系統(tǒng)為弱饋側(cè)的情況下依然能正確識(shí)別故障。

c.a、b、c 滿足條件 a＜b 且 a＜c。通過(guò)式（2）中的分析可知，兩側(cè)的系統(tǒng)序阻抗的大小不可能同時(shí)滿足上述條件，無(wú)需討論該情況下算法的可靠性。

將式（5）分別展開(kāi)成正序、負(fù)序和零序故障分量的判據(jù)，則有：

對(duì)于式（14）—（16）中的第 2個(gè)公式，不等式左邊為動(dòng)作量，右邊為制動(dòng)量。由算法原理部分的推導(dǎo)可知，當(dāng)發(fā)生區(qū)外故障時(shí)，動(dòng)作量理論值為0，制動(dòng)量大于線路序阻抗模值的一半，此時(shí)動(dòng)作量與制動(dòng)量的比值應(yīng)接近于0；當(dāng)發(fā)生區(qū)內(nèi)故障時(shí)，考慮了線路參數(shù)、故障點(diǎn)位置和系統(tǒng)背側(cè)阻抗的影響，根據(jù)式（7）—（13）的分析，此時(shí)動(dòng)作量與制動(dòng)量的比值大于2，因此將動(dòng)作門(mén)檻取為1，能夠可靠識(shí)別故障。

式（14）、式（15）和式（16）3 個(gè)判據(jù)相互配合，作為輸電線路的主保護(hù)，配合關(guān)系如圖2所示。其中，負(fù)序和零序故障分量判據(jù)能夠?qū)Ω鞣N類型的不對(duì)稱故障作出反應(yīng)，且故障只要持續(xù)存在該判據(jù)就持續(xù)成立；正序故障分量判據(jù)雖然能夠?qū)λ蓄愋偷臋M向故障作出反應(yīng)，但其受突變量記憶時(shí)間限制，存在時(shí)間設(shè)置為60 ms。綜上，當(dāng)檢測(cè)到負(fù)序或零序判據(jù)的固定門(mén)檻部分啟動(dòng)時(shí)，利用負(fù)序或零序判據(jù)的判別結(jié)果識(shí)別故障；當(dāng)只有正序判據(jù)的固定門(mén)檻啟動(dòng)時(shí)，利用正序故障分量判據(jù)識(shí)別故障。

圖2 保護(hù)配合邏輯關(guān)系Fig.2 Cooperative logic of protective trip

2 性能分析

所提算法中由于線路長(zhǎng)度、傳播系數(shù)和特性系數(shù)已知，因此含有雙曲函數(shù)和特性系數(shù)的項(xiàng)均為常數(shù)和已知量，而未知量?jī)H為故障分量電壓、電流，根據(jù)虛擬阻抗的計(jì)算公式，其只依賴本側(cè)數(shù)據(jù)，不需要對(duì)側(cè)信息，兩側(cè)交互虛擬阻抗的結(jié)果即可實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能。同時(shí)，所提算法還具有以下特點(diǎn)。

a.不受信息同步要求的影響。在發(fā)生內(nèi)部故障時(shí)，由線路兩端推算得到的虛擬阻抗表達(dá)式如式（9）所示。由式（9）可以看出，由線路兩端推算得到的虛擬阻抗值與線路背側(cè)阻抗、線路長(zhǎng)度、傳播系數(shù)和特性阻抗有關(guān)，由于這4個(gè)系數(shù)均為常數(shù)，虛擬阻抗也為常數(shù)，即不同時(shí)刻的虛擬阻抗值近似相等，因此不需要兩端數(shù)據(jù)嚴(yán)格同步。

b.不受過(guò)渡電阻影響。對(duì)于傳統(tǒng)的電流差動(dòng)保護(hù)，制動(dòng)電流與短路點(diǎn)兩側(cè)電流分配系數(shù)以及負(fù)荷電流有關(guān)，當(dāng)在重負(fù)荷線路內(nèi)部發(fā)生高阻接地故障時(shí)，靈敏度可能不足。而對(duì)于本方法，由式（9）可知虛擬阻抗的表達(dá)式與過(guò)渡電阻無(wú)關(guān)，因此，對(duì)于不同的過(guò)渡電阻，本算法的靈敏度相同。

c.不受電容電流影響。對(duì)于傳統(tǒng)的電流差動(dòng)保護(hù)，目前廣泛應(yīng)用的穩(wěn)態(tài)電容電流半補(bǔ)償法受故障點(diǎn)位置影響，補(bǔ)償不精確、靈敏度低[17]，而本算法基于分布參數(shù)，能夠完全補(bǔ)償電容電流，從原理上避免了電容電流對(duì)算法可靠性的影響。

d.不受系統(tǒng)參數(shù)的影響。對(duì)于傳統(tǒng)的電流差動(dòng)保護(hù)，空載運(yùn)行時(shí)發(fā)生故障可能出現(xiàn)靈敏度不足的現(xiàn)象，而本算法不受空載線路的影響，通過(guò)對(duì)式（13）的分析可知，在線路一端為弱饋側(cè)時(shí)仍有很好的適用性。

e.不受故障類型的影響。由于本算法通過(guò)線路內(nèi)部結(jié)構(gòu)是否遭到破壞構(gòu)造判據(jù)，因此在發(fā)生區(qū)外故障時(shí)可靠不動(dòng)作，當(dāng)發(fā)生區(qū)內(nèi)故障時(shí)可靠動(dòng)作，即使發(fā)生轉(zhuǎn)換型和發(fā)展型故障時(shí)也有很高的靈敏度。

3 仿真驗(yàn)證

3.1 仿真參數(shù)

參照京津唐500 kV超高壓線路，基于PSCAD/EMTDC搭建400 km的分布參數(shù)仿真模型，如圖3所示。線路參數(shù)：正序電阻r1=0.02083 Ω/km，正序電感 l1=0.8948 H /km，正序電容 c1=0.0129 μF /km；零序電阻r0=0.1148Ω/km，零序電感l(wèi)0=2.2886H/km，零序電容c0=0.00523 μF/km。M端系統(tǒng)參數(shù)：EM=525∠0°kV，ZM=7.14+j101.54 Ω，零序參數(shù)與正序相同。 N端系統(tǒng)參數(shù)：EN=500∠15°kV，ZN=1.428+j20.308 Ω，零序參數(shù)與正序相同。本文采用全周傅氏算法，因此故障后20 ms時(shí)動(dòng)作量與制動(dòng)量的比值為第1個(gè)有效值[18]。仿真過(guò)程中，故障時(shí)刻設(shè)為0.5 s，正序判據(jù)的投入時(shí)間為正序判據(jù)啟動(dòng)后60 ms內(nèi)。同時(shí)，令式（14）—（16）中各序動(dòng)作量與制動(dòng)量比值分別為 K1、K2、K0。

圖3 仿真模型Fig.3 Simulation model

3.2 區(qū)內(nèi)故障

3.2.1 故障類型不同

在距離母線M端40%線路長(zhǎng)度處發(fā)生不同類型故障時(shí)，序動(dòng)作量與制動(dòng)量比值如圖4所示。

由圖4可見(jiàn)，區(qū)內(nèi)發(fā)生對(duì)稱或者不對(duì)稱故障時(shí)，本算法均能正確識(shí)別故障，同時(shí)具有較高的靈敏度。

3.2.2 故障位置不同

設(shè)故障點(diǎn)F和M端的距離占線路全長(zhǎng)的百分比為 dFM，在 dFM取 0、30%、50%、70%和 100%處分別設(shè)置故障點(diǎn)，故障發(fā)生20 ms后保護(hù)判據(jù)結(jié)果如表1所示。由表1可知，在發(fā)生區(qū)內(nèi)故障時(shí)，線路自身結(jié)構(gòu)遭到破壞，各類型故障下序分量判據(jù)的動(dòng)作量與制動(dòng)量的比值均大于1，且有很大的裕度；同時(shí)，所提算法不受故障點(diǎn)位置的影響，在區(qū)內(nèi)故障時(shí)均能可靠動(dòng)作。

圖4 發(fā)生不同類型的區(qū)內(nèi)故障時(shí)，所提判據(jù)的判斷結(jié)果Fig.4 Criterion curves for different in-zone faults

表1 不同故障點(diǎn)發(fā)生區(qū)內(nèi)故障時(shí)，所提判據(jù)的判斷結(jié)果Table 1 Criterion values for in-zone fault at different locations

3.2.3 非金屬性故障

統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明500 kV線路的最大接地電阻為300Ω，因此，本文將高阻故障過(guò)渡電阻選為 300 Ω[19]。在dFM取0和100%處分別設(shè)置高阻故障，故障發(fā)生20 ms后縱聯(lián)保護(hù)判據(jù)結(jié)果如表2所示。由表2可見(jiàn)，在區(qū)內(nèi)發(fā)生高阻故障時(shí)，本算法能夠可靠動(dòng)作，且不受故障類型和故障位置的影響。

表2 不同故障點(diǎn)發(fā)生區(qū)內(nèi)高阻故障時(shí)，所提判據(jù)的判斷結(jié)果Table 2 Criterion values for in-zone high-impedance fault at different locations

3.3 區(qū)外故障

在母線M端和N端反向出口分別設(shè)置不同類型故障，故障發(fā)生20 ms后保護(hù)判據(jù)結(jié)果如表3所示。由表3可知，在發(fā)生區(qū)外故障時(shí)，線路自身結(jié)構(gòu)沒(méi)有發(fā)生變化，各啟動(dòng)的序分量判據(jù)的動(dòng)作量與制動(dòng)量的比值接近為0，遠(yuǎn)小于動(dòng)作門(mén)檻值，保護(hù)可靠不動(dòng)作。

表3 M端和N端母線出口發(fā)生區(qū)外故障時(shí)，所提判據(jù)的判斷結(jié)果Table 3 Criterion values for M-side and N-side out-zone faults

圖5（a）和（b）分別為M端和N端反向出口發(fā)生對(duì)稱和不對(duì)稱故障時(shí)的判別結(jié)果。由圖5可以看出，在故障后1個(gè)周期內(nèi)由于全周傅氏算法同時(shí)采用了故障前和故障后的數(shù)據(jù)，且在故障暫態(tài)過(guò)程中含有大量的衰減非周期分量，各序動(dòng)作量與制動(dòng)量的比值在故障剛發(fā)生時(shí)會(huì)突增，但在1個(gè)周期后趨于平穩(wěn)，平穩(wěn)后的值遠(yuǎn)小于動(dòng)作門(mén)檻值，保護(hù)均可靠不動(dòng)作。

3.4 一端空載時(shí)發(fā)生故障

以N端空載且線路發(fā)生單相接地故障為例，在dFM取 0、30%、50%、70% 和 100% 處設(shè)置故障點(diǎn)，故障發(fā)生20 ms后保護(hù)判據(jù)結(jié)果如表4所示。從表4可知，在空載運(yùn)行方式下，本算法能夠準(zhǔn)確識(shí)別保護(hù)區(qū)內(nèi)不同位置故障。因此，本算法不受系統(tǒng)阻抗的影響。

圖5 M端和N端母線出口發(fā)生區(qū)外故障時(shí)，所提判據(jù)的判斷結(jié)果Fig.5 Criterion curves for M-side and N-side out-zone faults

表4 N端空載，不同故障點(diǎn)發(fā)生單相接地故障時(shí)，所提判據(jù)的判斷結(jié)果Table 4 Criterion values for single-phase grounding fault at different locations，no load at N-side

3.5 轉(zhuǎn)換型故障

為了驗(yàn)證本算法對(duì)轉(zhuǎn)換型故障的適用性，分別以N端反向出口發(fā)生A相短路接地，并經(jīng)0.02 s轉(zhuǎn)換成N端正向區(qū)內(nèi)發(fā)生兩相短路故障和兩相接地故障為例進(jìn)行仿真驗(yàn)證。負(fù)序動(dòng)作量與制動(dòng)量的比值K2的動(dòng)作曲線如圖6所示。圖6所示的仿真結(jié)果表明，在發(fā)生轉(zhuǎn)換型故障后，本算法判據(jù)在很短的時(shí)間內(nèi)即能識(shí)別故障，能夠?qū)€路結(jié)構(gòu)變化作出很強(qiáng)的反應(yīng)。

圖6 N端出口處發(fā)生轉(zhuǎn)換型故障時(shí)，所提判據(jù)的判據(jù)結(jié)果Fig.6 Criterion curves for different N-side fault types transferring from out-zone to in-zone

3.6 發(fā)展型故障

以N端正向出口和反向出口處分別發(fā)生A相接地故障，經(jīng)0.02 s后發(fā)展成該點(diǎn)AB相接地故障和三相接地為例，驗(yàn)證本算法對(duì)發(fā)展型故障的適用性。表5為上述情況下各序判據(jù)的判別結(jié)果。由表5可看出，若發(fā)生了區(qū)內(nèi)故障，由于線路本身結(jié)構(gòu)不健全，再發(fā)生其他類型故障，結(jié)構(gòu)依然不健全，但保護(hù)能夠可靠動(dòng)作；若發(fā)生了區(qū)外故障，在發(fā)生發(fā)展型故障后本線路結(jié)構(gòu)并未被破壞，保護(hù)可靠不動(dòng)作。

表5 N端出口處發(fā)生區(qū)外和區(qū)內(nèi)發(fā)展型故障時(shí)，所提判據(jù)的判斷結(jié)果Table 5 Criterion values for different N-side out-zone and in-zone type-varying faults

圖7為發(fā)生發(fā)展型故障時(shí)判據(jù)結(jié)果。由圖7可知，在發(fā)生發(fā)展型故障后，判據(jù)能夠可靠區(qū)分外部和內(nèi)部故障，可對(duì)線路結(jié)構(gòu)變化作出很強(qiáng)的反應(yīng)。

圖7 N端出口處發(fā)生區(qū)外和區(qū)內(nèi)發(fā)展型故障時(shí)，所提判據(jù)的判斷結(jié)果Fig.7 Criterion curves for different N-side out-zone and in-zone type-varying faults

3.7 信息非同步

縱聯(lián)保護(hù)在保護(hù)原理方面有天然優(yōu)勢(shì)，但其對(duì)通道要求較高，通道延時(shí)是影響其性能的主要因素之一。在通道延時(shí)5 ms的惡劣情況下[20]，以線路中點(diǎn)發(fā)生高阻接地故障為例，驗(yàn)證本算法的可靠性，結(jié)果如圖8所示。由圖8可以看出，即使在信息非同步的情況下，本算法仍能夠快速、準(zhǔn)確地識(shí)別區(qū)內(nèi)故障，且不受故障類型的影響。

圖8 通道延時(shí)為5 ms，線路中點(diǎn)發(fā)生區(qū)內(nèi)故障時(shí)，所提判據(jù)的判斷結(jié)果Fig.8 Criterion curves for different in-zone faults at middle point of transmission line，with 5 ms channel delay

4 結(jié)論

本文提出了一種基于故障分量虛擬阻抗的線路差動(dòng)保護(hù)新原理。首先利用線路兩端量測(cè)的電流、電壓故障分量信息推算線路任一點(diǎn)處的電流、電壓故障分量，將推算得到的電壓與電流故障分量之比定義為虛擬阻抗，并通過(guò)線路中點(diǎn)的虛擬阻抗之和與虛擬阻抗較小值構(gòu)造比率制動(dòng)判據(jù)；然后，通過(guò)分析該判據(jù)在區(qū)內(nèi)外各種故障情況下呈現(xiàn)的不同特征識(shí)別故障。該算法具有以下特點(diǎn)：

a.能夠在發(fā)生故障后準(zhǔn)確地判斷故障，對(duì)各種類型故障均具有較高的靈敏度；

b.不受故障位置、過(guò)渡電阻、負(fù)荷電流、分布電容及信息同步的影響，具有較高的可靠性；

c.即使在發(fā)生轉(zhuǎn)換性故障的情況下，該算法仍具有較好的選擇性，且具有很好的工程實(shí)用性；

d.算法本身采用序分量構(gòu)造判據(jù)，因此需要附加選相元件實(shí)現(xiàn)分相跳閘。