二、选相子程序原理
距离保护的故障处理程序逻辑的第一步是判别故障相,即选相。只有判定了故障的种类及相别,才能确定阻抗计算应取用什么相别的电流和电压,例如BC相故障取和,A相接地故障取和十3(详见第二章第二节解微分方程算法)。显然只有故障相(间)的阻抗值才能反映故障距离,所以首要的是正确判别故障相。
在常规保护中,接地距离综合重合闸装置中设置了三个单相接地的选相元件,相间距离保护设有三个相间故障的选相元件。它们都是采用三个复杂的硬设备来实现选相功能,并且不能实现接地与相间故障的切换判别选相。为了实现高压线路的单相接地和相间故障判相,常规保护采用多套接地与相间保护装置并列运行,造成保护装置繁多而接线复杂,从而降低了保护的可靠性。微机距离保护在选相问题上采用相别软件切换原理彻底地解决了上述的困难,即既能接地选相又能相间故障选相。这种相别软件切换的方法还有一个优点,即对于两相接地短路,经判相后可按相间故障的方式计算阻抗,从而解决了两相接地时超前相的常规接地阻抗继电器定值超越的难题。
微机保护选相有许多方式,这里主要分析简单易行的相电流差突变量选相方式。相电流差突变量选相元件是在系统发生故障时利用两相电流差的突变量的幅值特点来区分各种类型故障。下面讨论各种故障类型的两相电流差突变量幅值的特点。
先利用对称分量法的概念写出两相电流差的突变量的式子,如以为基础矢量,则有下式
式中下标1、2、0分别表示为故障的正、负、零序。还可以写出其他两相电流差突变量式子,最后按故障类型分别讨论幅值特点
1.单相接地短路
由此可见,单相接地短路的幅值最大特点是两非故障相电流差突变量为零。根据两相电流差的特点。画出单相接地(例A相接地)的相量图,如图3-6(a)所示。两个非故障相电流可能和故障相电流相位相差180,也可能同相,这决定于故障点两侧系统正序和零序阻抗分配系数。
2.两相不接地短路
可见两相短路的幅值特征是两故障相电流差突变量绝对值最大,两故障相电流差的相量图如图3-6(b)所示。
两相接地短路以BC两相接地短路为例,相量图如图3-6(C)所示、此时三种相电流差中仍然是两个故障相电流差为最大,算法证明从略。
3·三相短路
三相短路时,显然是三个相电流差的绝对值均相等,证明及相量图从略。
从以上分析可见,只要比较两相电流差的突变量的最大和最小绝对值就可以很容易判断故障类型,即可以选出故障相别。具体从式(3-9)、(3-10)、(3-11)得出简易判别式(3-15),式中的大、中、小是三个相电流差突变量绝对值按大小排序。
在微机保护中,上述选相原理的判别流程图如图3-7所示。