楊程程 ，宋國(guó)兵 ，楊 陽(yáng) ，徐海洋

（1.西安交通大學(xué) 電氣工程學(xué)院，陜西 西安 710049；2.國(guó)網(wǎng)物資有限公司，北京 100120）

0 引言

數(shù)字化變電站作為智能電網(wǎng)的關(guān)鍵組成部分，在國(guó)內(nèi)外飛速發(fā)展起來(lái)。變電站中母線(xiàn)承擔(dān)著電流匯聚和分配的重任，其可靠性對(duì)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用［1-5］。傳統(tǒng)的微機(jī)母線(xiàn)保護(hù)主要采用集中式的保護(hù)方式，二次接線(xiàn)復(fù)雜、成本高，母線(xiàn)保護(hù)拒動(dòng)可能會(huì)造成電力設(shè)備的損壞及系統(tǒng)的瓦解，而母線(xiàn)保護(hù)誤動(dòng)將造成大面積停電。

隨著計(jì)算機(jī)、通信技術(shù)水平的迅速提高，分布式的母線(xiàn)保護(hù)以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、就地布置、便于實(shí)現(xiàn)雙重化等優(yōu)點(diǎn)成為未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)［5-7］。電流差動(dòng)保護(hù)原理簡(jiǎn)單、可靠，是目前傳統(tǒng)微機(jī)式母線(xiàn)保護(hù)和分布式母線(xiàn)保護(hù)主要采用的保護(hù)原理。電磁式電流互感器存在飽和問(wèn)題，使其傳變特性有所降低，從而影響電流差動(dòng)保護(hù)的性能，電子式互感器的應(yīng)用較好地解決了這一問(wèn)題，使得電流差動(dòng)保護(hù)仍是分布式母線(xiàn)保護(hù)的首選原理［8-10］。目前國(guó)內(nèi)外已有的分布式母線(xiàn)保護(hù)產(chǎn)品，如ABB的REB500、AREVA的MICOM P740型數(shù)字式分布式母線(xiàn)保護(hù)均采用此原理。

跨間隔的采樣值同步是目前數(shù)字化變電站過(guò)程總線(xiàn)通信的難點(diǎn)之一。數(shù)字化變電站分為過(guò)程層、間隔層和站控層3個(gè)層面。與傳統(tǒng)保護(hù)集中式地采集一次電壓、電流量不同，分布式保護(hù)將數(shù)據(jù)的采集和處理下放給過(guò)程層，過(guò)程層中的每個(gè)間隔獨(dú)立完成電壓、電流的采集，并將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，通過(guò)光纖傳輸數(shù)據(jù)。同一過(guò)程層中電流互感器和電壓互感器數(shù)據(jù)是由同一采樣設(shè)備生成，電流和電壓采樣值間不存在同步問(wèn)題。因此，實(shí)現(xiàn)分布式電流差動(dòng)母線(xiàn)保護(hù)的關(guān)鍵是同步各間隔獨(dú)立采集的數(shù)據(jù)。目前工程上普遍采用的是GPS、IEEE1588對(duì)時(shí)技術(shù)，但時(shí)間同步系統(tǒng)的長(zhǎng)期穩(wěn)定性較差，一旦失去同步源，發(fā)生故障時(shí)很可能會(huì)誤判而帶來(lái)?yè)p失。網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴、網(wǎng)絡(luò)擁塞等造成的數(shù)據(jù)傳輸延時(shí)也會(huì)影響數(shù)據(jù)的同步性。

針對(duì)同步性問(wèn)題目前主要有2種解決方法。一種是通過(guò)改進(jìn)同步技術(shù)來(lái)提高同步時(shí)鐘的可靠性：文獻(xiàn)［11-12］提出利用母線(xiàn)保護(hù)中央控制單元（CU）和母線(xiàn)保護(hù)就地控制單元（BU）各自時(shí)間基準(zhǔn)的差值來(lái)實(shí)現(xiàn)采樣同步，對(duì)同步技術(shù)做了改進(jìn)；文獻(xiàn)［5］通過(guò)雙配置時(shí)鐘來(lái)提高同步源的可靠性。對(duì)時(shí)的方法增加了硬件的復(fù)雜性，容易受電磁干擾，實(shí)現(xiàn)成本高，仍然依賴(lài)同步源。另一種是無(wú)需數(shù)據(jù)同步的分布式母線(xiàn)保護(hù)的新原理和新方法：文獻(xiàn)［13-15］提出利用母線(xiàn)所連各線(xiàn)路保護(hù)正反方向元件的配合來(lái)實(shí)現(xiàn)方向式的母線(xiàn)保護(hù)，該方法原理較簡(jiǎn)單，但當(dāng)母線(xiàn)內(nèi)部發(fā)生故障有汲出電流時(shí)會(huì)導(dǎo)致保護(hù)誤判，靈敏度降低；文獻(xiàn)［16-17］提出基于行波方向原理的分布式母線(xiàn)保護(hù)，原理的實(shí)現(xiàn)所需信息量小，各間隔的數(shù)據(jù)不需要同步，但是在電壓過(guò)零點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)沒(méi)有暫態(tài)行波，保護(hù)原理存在缺陷；文獻(xiàn)［18］提出分散式電流方向母線(xiàn)保護(hù)，原理簡(jiǎn)單、擴(kuò)展方便，但不適用于高壓母線(xiàn)一臺(tái)半斷路器有汲出電流的情況。

為了解決分布式電流差動(dòng)保護(hù)受數(shù)據(jù)不同步影響的問(wèn)題，本文基于參數(shù)識(shí)別理論［19-22］提出了一種基于導(dǎo)納參數(shù)識(shí)別的分布式母線(xiàn)保護(hù)新原理。該原理通過(guò)差動(dòng)導(dǎo)納和制動(dòng)導(dǎo)納的大小關(guān)系來(lái)識(shí)別母線(xiàn)區(qū)內(nèi)、外故障。新原理無(wú)需間隔數(shù)據(jù)同步，受數(shù)據(jù)傳輸延時(shí)影響??；能夠反映系統(tǒng)參數(shù)，受系統(tǒng)運(yùn)行方式影響?。荒瓦^(guò)渡電阻能力強(qiáng)。EMTP仿真和實(shí)際錄波數(shù)據(jù)分析驗(yàn)證了新原理的有效性和可行性。

1 母線(xiàn)保護(hù)導(dǎo)納計(jì)算方法

以圖1所示單母線(xiàn)為例進(jìn)行分析，圖中UM、Ui（i=1，2，…，n）分別為母線(xiàn)電壓和各條支路出口所測(cè)電壓；Ii（i=1，2，…，n）為各條支路出口所測(cè)電流，以母線(xiàn)指向線(xiàn)路為電流正方向；Yi（i=1，2，…，n）為各支路的導(dǎo)納；F和F1為故障發(fā)生位置，分別位于母線(xiàn)區(qū)內(nèi)和區(qū)外支路出口處。

圖1 單母線(xiàn)接線(xiàn)示意圖Fig．1 Wiring diagram of a bus

分布式母線(xiàn)保護(hù)比率制動(dòng)的電流差動(dòng)保護(hù)判據(jù)為：

其中，K為比率制動(dòng)系數(shù)；為差動(dòng)電流；為制動(dòng)電流。

母線(xiàn)發(fā)生區(qū)內(nèi)、外故障時(shí)，式（1）不等號(hào)兩邊同除以母線(xiàn)電壓變化量的絕對(duì)值，可得：

母線(xiàn)所連間隔的保護(hù)裝置安裝在線(xiàn)路始端，因此母線(xiàn)電壓變化量和各間隔采集到的電壓變化量 ΔUi（i=1，2，…，n）在理論上是相等的，故式（2）可等價(jià)為：

目前，智能變電站的電壓等級(jí)有330 kV、500 kV及750 kV。對(duì)于330 kV及以上電壓等級(jí)的智能變電站，母線(xiàn)出線(xiàn)即間隔單元必須配備三相電壓互感器。同一間隔中電流、電壓采樣值間不存在同步問(wèn)題，因此定義導(dǎo)納，其中分子和分母是同步的，各BU可以獨(dú)立計(jì)算導(dǎo)納 Yi和 Y′i，因此式（3）可等效為：

綜合式（3）和式（4），可定義差動(dòng)導(dǎo)納 Ydiff為：

定義制動(dòng)導(dǎo)納Yres為：

2 故障特征分析

在高壓系統(tǒng)中，電源系統(tǒng)阻抗和線(xiàn)路阻抗的阻抗角都接近90°，假設(shè)圖1中各支路阻抗的阻抗角近似相等，則母線(xiàn)發(fā)生區(qū)內(nèi)、外故障時(shí)故障特征分析如下。

2.1 區(qū)內(nèi)故障

當(dāng)圖1中點(diǎn)F發(fā)生故障時(shí)，母線(xiàn)內(nèi)部故障附加狀態(tài)如圖2所示。圖中，ΔU為母線(xiàn)上點(diǎn)F的故障分量電壓；ΔIi（i=1，2，…，n）為各條支路的故障分量電流。

圖2 母線(xiàn)內(nèi)部故障附加電路圖Fig．2 Additional circuitry for an in-zone bus fault

母線(xiàn)發(fā)生區(qū)內(nèi)故障時(shí)，由圖2可知各支路的故障電流均由母線(xiàn)流向線(xiàn)路，電流方向一致。根據(jù)差動(dòng)導(dǎo)納和制動(dòng)導(dǎo)納的定義，母線(xiàn)發(fā)生區(qū)內(nèi)故障時(shí)差動(dòng)導(dǎo)納和制動(dòng)導(dǎo)納都等于母線(xiàn)所連各支路導(dǎo)納的并聯(lián)，其值較大。此時(shí)差動(dòng)導(dǎo)納和制動(dòng)導(dǎo)納可以表示為：

即母線(xiàn)發(fā)生區(qū)內(nèi)故障時(shí)，差動(dòng)導(dǎo)納和制動(dòng)導(dǎo)納的值大小相等，其值等于母線(xiàn)所連所有支路導(dǎo)納值的并聯(lián)。

2.2 區(qū)外故障

當(dāng)圖1中點(diǎn)F1發(fā)生故障時(shí)，母線(xiàn)外部故障等效網(wǎng)絡(luò)圖如圖3所示。其中，ZC為母線(xiàn)對(duì)地雜散電容容抗；ΔIC為母線(xiàn)對(duì)地電容電流的故障分量。

圖3 母線(xiàn)外部故障附加電路圖Fig．3 Additional circuitry for an out-zone bus fault

此時(shí)，結(jié)合第1節(jié)中的推導(dǎo)，差動(dòng)導(dǎo)納和制動(dòng)導(dǎo)納可分別表示為：

其中，C為母線(xiàn)對(duì)地電容；YC為母線(xiàn)對(duì)地雜散電容的導(dǎo)納值。

由于電容的導(dǎo)納非常小，因此式（9）可近似為：

由于母線(xiàn)發(fā)生區(qū)外故障時(shí)，非故障支路的故障分量電流方向一致，因此式（10）可進(jìn)一步等效為：

母線(xiàn)對(duì)地的等效電容通常在2000 pF～0.1 μF之間，因此差動(dòng)導(dǎo)納的數(shù)值非常小。而制動(dòng)導(dǎo)納等于母線(xiàn)非故障支路導(dǎo)納的并聯(lián)值的2倍，其值較大。此時(shí)差動(dòng)導(dǎo)納遠(yuǎn)小于制動(dòng)導(dǎo)納。

2.3 過(guò)渡電阻的影響分析

常規(guī)的比率差動(dòng)式母線(xiàn)保護(hù)的抗過(guò)渡電阻能力十分有限，保護(hù)性能容易受故障前系統(tǒng)功角關(guān)系的影響。

理論上而言，基于導(dǎo)納參數(shù)識(shí)別的分布式母線(xiàn)保護(hù)，由2.1節(jié)、2.2節(jié)區(qū)內(nèi)、外故障特征分析可知：當(dāng)母線(xiàn)發(fā)生區(qū)外故障時(shí)，等效導(dǎo)納等于母線(xiàn)的雜散容抗的倒數(shù)，與過(guò)渡電阻無(wú)關(guān)；當(dāng)母線(xiàn)發(fā)生區(qū)內(nèi)經(jīng)過(guò)渡電阻Rg接地故障時(shí)，母線(xiàn)內(nèi)部故障附加狀態(tài)等效網(wǎng)絡(luò)如圖4所示，此時(shí)差動(dòng)導(dǎo)納和制動(dòng)導(dǎo)納仍然可以表示為依然等于母線(xiàn)各支路導(dǎo)納的并聯(lián)，與過(guò)渡電阻無(wú)關(guān)。

圖4 母線(xiàn)發(fā)生區(qū)內(nèi)經(jīng)過(guò)渡電阻接地故障時(shí)附加電路圖Fig.4 Additional circuitry for an in-zone grounding fault with transition resistance

過(guò)渡電阻較大導(dǎo)致電壓、電流的故障分量較小的情況下，無(wú)論是對(duì)于基于導(dǎo)納參數(shù)識(shí)別的母線(xiàn)保護(hù)還是傳統(tǒng)的電流差動(dòng)保護(hù)，計(jì)算的準(zhǔn)確性都會(huì)受到影響。

因此基于導(dǎo)納參數(shù)識(shí)別的母線(xiàn)保護(hù)會(huì)受過(guò)渡電阻的影響，但和常規(guī)母線(xiàn)保護(hù)相比，仍具有較強(qiáng)的抗過(guò)渡電阻能力。

3 原理與判據(jù)

由第2節(jié)的分析可知，母線(xiàn)發(fā)生區(qū)內(nèi)故障時(shí)，差動(dòng)導(dǎo)納等于制動(dòng)導(dǎo)納，其值較大；當(dāng)母線(xiàn)發(fā)生區(qū)外故障時(shí)，差動(dòng)導(dǎo)納遠(yuǎn)小于制動(dòng)導(dǎo)納，其值較小。據(jù)此，可構(gòu)造如下縱聯(lián)距離保護(hù)判據(jù)。

（1）啟動(dòng)判據(jù)：

（2）動(dòng)作判據(jù)：

式（12）為母線(xiàn)電壓突變量啟動(dòng)判據(jù)，其中ΔUT為母線(xiàn)電壓變化量浮動(dòng)門(mén)檻值，隨著變化量輸出增大而逐步自動(dòng)提高，取1.5倍可保證門(mén)檻電壓稍高于正常運(yùn)行時(shí)的母線(xiàn)不平衡電壓，提高安全性，且具有較高的靈敏度；ΔUdz為固定門(mén)檻值，通常取為0.05UN（UN為母線(xiàn)的額定電壓）。無(wú)論發(fā)生何種故障，判據(jù)都能自適應(yīng)地靈敏啟動(dòng)。

由第1節(jié)的分析可知，理論上差動(dòng)導(dǎo)納Ydiff=制動(dòng)導(dǎo)納因此差動(dòng)導(dǎo)納和制動(dòng)導(dǎo)納的大小關(guān)系等同于差動(dòng)電流和制動(dòng)電流之間的大小關(guān)系。因此，考慮到躲過(guò)最大不平衡電流及母線(xiàn)發(fā)生區(qū)內(nèi)故障時(shí)汲出電流的影響，一般取K值為0.6～0.8。此時(shí)可保證母線(xiàn)發(fā)生區(qū)外故障時(shí)母線(xiàn)保護(hù)不動(dòng)作，母線(xiàn)發(fā)生區(qū)內(nèi)故障時(shí)母線(xiàn)保護(hù)具有足夠的靈敏度。

需要指出的是，雖然發(fā)生故障時(shí)刻各間隔計(jì)算出的導(dǎo)納沒(méi)有時(shí)間特性，無(wú)需間隔之間的數(shù)據(jù)同步，但在分布式母線(xiàn)保護(hù)間隔數(shù)較多、數(shù)據(jù)傳輸量比較大的情況下，數(shù)據(jù)傳輸?shù)谋茏尯偷却黾恿司W(wǎng)絡(luò)延時(shí)的不確定性，這一不確定性會(huì)影響保護(hù)的可靠判別。因此新原理必須等到故障后所有的間隔數(shù)據(jù)傳輸?shù)紺U才能夠可靠地實(shí)現(xiàn)保護(hù)。IEC61850規(guī)定過(guò)程層的網(wǎng)絡(luò)延遲必須小于3 ms，故故障后需經(jīng)3 ms的延時(shí)來(lái)確認(rèn)各間隔數(shù)據(jù)的傳送，以保證新原理的可靠實(shí)現(xiàn)。

此外，各間隔采樣后由二次電流和二次電壓的比值計(jì)算出的導(dǎo)納數(shù)量級(jí)較小，雖然母線(xiàn)發(fā)生區(qū)內(nèi)、外故障時(shí)差動(dòng)導(dǎo)納和制動(dòng)導(dǎo)納的相對(duì)差分度很大，但是絕對(duì)差分度非常小。為了在工程上易于實(shí)現(xiàn)新原理，對(duì)二次電流值放大105倍數(shù)。保護(hù)流程如圖5所示，圖中K0為二次電流擴(kuò)大倍數(shù)，K1為電流互感器二次變比，K2為電壓互感器二次變比。

算法的具體實(shí)現(xiàn)步驟如下：

a.通過(guò)差分法求出各間隔電流、電壓故障分量；

b.用傅里葉算法提取電壓、電流的工頻分量；

c.利用最小二乘法計(jì)算差動(dòng)導(dǎo)納和制動(dòng)導(dǎo)納，代入動(dòng)作判據(jù)式（13）進(jìn)行保護(hù)判別，從而識(shí)別故障。

在電壓等級(jí)大于或等于500 kV情況下，非周期衰減直流分量衰減較慢，傅里葉算法計(jì)算中可基本濾除；其他電壓等級(jí)情況下需用濾波功能更好的濾波算法來(lái)減小非周期衰減直流分量對(duì)計(jì)算精度的影響。

圖5 基于導(dǎo)納參數(shù)的母線(xiàn)保護(hù)流程圖Fig．5 Flowchart of bus protection based on admittance parameters

4 仿真驗(yàn)證

4.1 EMTP仿真驗(yàn)證

利用如圖6所示的500 kV仿真系統(tǒng)驗(yàn)證基于導(dǎo)納參數(shù)的分布式母線(xiàn)保護(hù)新原理的正確性。S1端系統(tǒng)參數(shù)為 Zs1=1+j45.149 Ω、Zs0=2+j23.231 Ω，S2端系統(tǒng)參數(shù)與S1端系統(tǒng)參數(shù)相同；M1端系統(tǒng)參數(shù)為ZM1=300+j500 Ω，M2端系統(tǒng)參數(shù)與M1端系統(tǒng)參數(shù)相同；線(xiàn)路長(zhǎng)度為100 km；其他參數(shù)為R0=1.1957 Ω、ωl0=0.6954 Ω、ωC0=0.02003 Ω、R1=0.0027 Ω、ωl1=0.3028Ω、ωC1=0.01419Ω；母線(xiàn)對(duì)地電容 C=2500pF。

圖6 500 kV母線(xiàn)保護(hù)仿真系統(tǒng)Fig．6 500 kV bus protection system for simulation

利用圖6中的模型進(jìn)行仿真，采樣頻率為4 kHz，數(shù)據(jù)窗長(zhǎng)為20 ms。系統(tǒng)在t0=0.1 s時(shí)發(fā)生故障，故障持續(xù)0.1 s。為了驗(yàn)證式（13）所示動(dòng)作判據(jù)，仿真中取制動(dòng)導(dǎo)納與制動(dòng)系數(shù)的乘積作為制動(dòng)導(dǎo)納的計(jì)算值，制動(dòng)系數(shù)K取0.6。二次電流放大倍數(shù)K0取105。為了充分驗(yàn)證原理的可行性和無(wú)需數(shù)據(jù)同步的特點(diǎn)，假設(shè)線(xiàn)路1的故障零時(shí)刻為t0，線(xiàn)路2的故障零時(shí)刻為t0+1 ms，線(xiàn)路3和線(xiàn)路4依次類(lèi)推，以此來(lái)模擬各間隔數(shù)據(jù)采樣的不同步。

4.1.1 母線(xiàn)區(qū)、內(nèi)外故障仿真驗(yàn)證

在模擬數(shù)據(jù)不同步前提下，驗(yàn)證母線(xiàn)發(fā)生區(qū)內(nèi)、外各種不同故障情況下新原理的可行性。圖7為母線(xiàn)發(fā)生各類(lèi)區(qū)內(nèi)故障情況下的仿真結(jié)果。

圖7 母線(xiàn)發(fā)生區(qū)內(nèi)故障的仿真結(jié)果Fig．7 Simulative results of in-zone bus fault

由圖7可看出，當(dāng)母線(xiàn)發(fā)生區(qū)內(nèi)故障時(shí)，對(duì)于任意一種故障類(lèi)型均可得出：故障相差動(dòng)導(dǎo)納大于制動(dòng)導(dǎo)納的計(jì)算值，非故障相差動(dòng)導(dǎo)納遠(yuǎn)小于制動(dòng)導(dǎo)納的計(jì)算值，因此在間隔采樣不同步和二次電流放大的情況下，新原理能夠可靠識(shí)別母線(xiàn)區(qū)內(nèi)故障。

圖8為母線(xiàn)發(fā)生各類(lèi)區(qū)外故障情況下的仿真結(jié)果。由圖8的仿真結(jié)果可以看出，當(dāng)母線(xiàn)發(fā)生區(qū)外故障時(shí)，對(duì)于任意一種故障類(lèi)型均可以得出：故障相和非故障相的差動(dòng)導(dǎo)納均遠(yuǎn)小于制動(dòng)導(dǎo)納的計(jì)算值，因此在間隔采樣不同步和二次電流放大的情況下，母線(xiàn)發(fā)生區(qū)外故障時(shí)基于導(dǎo)納參數(shù)識(shí)別的母線(xiàn)保護(hù)可靠不動(dòng)作。

圖8 母線(xiàn)發(fā)生區(qū)外故障的仿真結(jié)果Fig．8 Simulative results of out-zone bus fault

4.1.2 對(duì)比仿真驗(yàn)證

為了更好地驗(yàn)證在母線(xiàn)各間隔采樣數(shù)據(jù)同步、不同步情況下，新原理和傳統(tǒng)電流差動(dòng)保護(hù)在性能上的優(yōu)劣，應(yīng)用上述模型進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證，對(duì)比結(jié)果見(jiàn)表1、2。其中，靈敏度指標(biāo)Ksen=差動(dòng)量／（K×制動(dòng)量），K為制動(dòng)系數(shù)，取值為0.6。

表1 故障數(shù)據(jù)同步時(shí)導(dǎo)納差動(dòng)保護(hù)與電流差動(dòng)保護(hù)的性能對(duì)比Table1 Comparison of performances between admittance differential protection and current differential protection when fault data are synched

表2 故障數(shù)據(jù)不同步時(shí)導(dǎo)納差動(dòng)保護(hù)與電流差動(dòng)保護(hù)的性能對(duì)比Table2 Comparison of performances between admittance differential protection and current differential protection when fault data are not synched

由表1和表2對(duì)比仿真結(jié)果可以看出，在數(shù)據(jù)采樣同步的情況下，導(dǎo)納差動(dòng)保護(hù)與電流差動(dòng)保護(hù)在可靠性和靈敏性方面基本相同；在數(shù)據(jù)采樣不同步的情況下，導(dǎo)納差動(dòng)保護(hù)的可靠性和靈敏度不受數(shù)據(jù)采樣不同步影響，而電流差動(dòng)保護(hù)的可靠性和靈敏度下降，出現(xiàn)拒動(dòng)、誤動(dòng)的情況。

4.2 錄波數(shù)據(jù)驗(yàn)證

為了進(jìn)一步驗(yàn)證新原理的有效性，本文收集了西安電網(wǎng)變電站母線(xiàn)發(fā)生區(qū)內(nèi)、外故障的相關(guān)錄波數(shù)據(jù)，以實(shí)際數(shù)據(jù)對(duì)新原理的可行性、無(wú)需數(shù)據(jù)同步的優(yōu)點(diǎn)做進(jìn)一步驗(yàn)證。為了驗(yàn)證式（13）所示動(dòng)作判據(jù)，本節(jié)仍取制動(dòng)導(dǎo)納與制動(dòng)系數(shù)的乘積作為制動(dòng)導(dǎo)納的計(jì)算值，制動(dòng)系數(shù)為0.6。

2013 年 8 月 1 日00∶17∶31，西安某變電站 110kV母線(xiàn)發(fā)生區(qū)內(nèi)A相接地故障，該變電站每周期采樣64點(diǎn)。同樣為了模擬各間隔采樣的不同步，堂高Ⅰ線(xiàn)的故障起始時(shí)刻為故障起始時(shí)刻，堂高Ⅱ線(xiàn)的故障起始時(shí)刻為故障后第4個(gè)采樣點(diǎn)，剩余2條線(xiàn)路依此類(lèi)推。發(fā)生區(qū)內(nèi)A相接地故障時(shí)的差動(dòng)電流實(shí)際波形和導(dǎo)納計(jì)算結(jié)果如圖9所示。

圖9 母線(xiàn)發(fā)生區(qū)內(nèi)A相接地故障時(shí)的驗(yàn)證結(jié)果Fig．9 Results of verification for in-zone phase-A grounding fault

2010年3月26日19∶06，西安某變電站出線(xiàn)發(fā)生A相接地短路故障，保護(hù)動(dòng)作、開(kāi)關(guān)跳閘，開(kāi)關(guān)重合后，線(xiàn)路保護(hù)再次動(dòng)作、開(kāi)關(guān)跳閘。Q站母線(xiàn)保護(hù)未動(dòng)作，該變電站每周期采樣64點(diǎn)。模擬各間隔采樣的不同步與上例相同。差動(dòng)電流實(shí)際波形和導(dǎo)納計(jì)算結(jié)果如圖10所示。

圖10 母線(xiàn)發(fā)生區(qū)外A相接地故障時(shí)的驗(yàn)證結(jié)果Fig．10 Results of verification for out-zone phase-A grounding fault

由圖9和圖10對(duì)錄波數(shù)據(jù)的驗(yàn)證結(jié)果可以看出，在模擬各間隔采樣不同步的情況下，故障實(shí)際錄波數(shù)據(jù)的仿真驗(yàn)證結(jié)果與EMTP仿真結(jié)果相同：母線(xiàn)發(fā)生區(qū)內(nèi)故障時(shí)，故障相A相的差動(dòng)導(dǎo)納大于制動(dòng)導(dǎo)納的計(jì)算值，非故障相B相和C相的差動(dòng)導(dǎo)納遠(yuǎn)小于制動(dòng)導(dǎo)納的計(jì)算值；母線(xiàn)發(fā)生區(qū)外故障時(shí)，故障相A相和非故障相B相和C相的差動(dòng)導(dǎo)納均遠(yuǎn)小于制動(dòng)導(dǎo)納的計(jì)算值。其中圖9（b）中為了更清楚地顯示故障后差動(dòng)導(dǎo)納和制動(dòng)導(dǎo)納的關(guān)系，故障前的差動(dòng)導(dǎo)納和制動(dòng)導(dǎo)納圖形未顯示完全。

綜上所述，新原理能夠可靠區(qū)分母線(xiàn)區(qū)內(nèi)、外故障，并且不受間隔采樣不同步的影響。

5 結(jié)論

本文提出了一種基于導(dǎo)納參數(shù)識(shí)別的分布式母線(xiàn)保護(hù)新原理。新原理利用差動(dòng)導(dǎo)納和制動(dòng)導(dǎo)納的關(guān)系來(lái)進(jìn)行保護(hù)的判別。EMTP仿真和實(shí)際錄波數(shù)據(jù)驗(yàn)證表明：新原理能有效識(shí)別母線(xiàn)區(qū)內(nèi)、外故障；無(wú)需各間隔采樣同步，受數(shù)據(jù)傳輸延時(shí)影響小，耐過(guò)渡電阻能力強(qiáng)。由于原理采用了故障分量進(jìn)行計(jì)算，因而只能在故障后40 ms內(nèi)短時(shí)投入?？梢钥紤]將新原理應(yīng)用于高壓母線(xiàn)主保護(hù)的雙重化場(chǎng)合。

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