故障分量分相补偿式方向元件

提出一种用于超高压和特高压输电线路上的分相方向元件。通过比较故障分量补偿电压和故障前电压的相位，从而判断是否正方向故障。该分相方向元件具有极强的方向性，能反应系统全相、非全相和振荡状态下的各种对称和不对称故障，具有很高的承受过渡电阻的能力。通过各种情况下大量仿真试验证明了此原理的优越性。     

接地故障零序方向元件拒动保护改进方案

对于大电源长线路的输电系统，当线路末端发生接地故障时，虽然零序电流达到定值，零（负）序方向元件由于零（负）序电压可能达不到方向元件的门槛值，造成保护拒动。针对这类问题，提出了2种解决方案：一种是当零（负）序方向元件由于零（负）序电压可能达不到方向元件的门槛时，以正序电压代替零（负）序电压作为零序电流方向判别；另一种是采用无方向零序电流反时限过流保护作为接地故障后备保护，并提出了新的电流互感器断线方案，解决了国内保护装置电流互感器断线与反时限零序后备存在的矛盾。     

基于故障分量正序电抗的方向元件

提出了基于故障分量正序电抗的方向元件。当线路上发生正向故障时,故障分量正序电抗等于背侧的系统电抗,极性为负,小于线路正序电抗;当线路上发生反向故障时,故障分量正序电抗等于线路和对侧系统的正序电抗之和,大于线路电抗。根据这个特点,可以判断故障方向。该方向元件易于实现,灵敏度高,不需要设置电压门槛,即使感受到的故障分量正序电压的幅值较小,仍可以准确地判别方向。     

双回线路跨线故障及保护动作行为分析

以山西220 kV系统某线路的一次实际跨线故障录波数据为基础，分析了同杆双回线路保护安装处的电流电压特征，研究了该线路上4套不同厂家、不同型号常规微机型线路保护的动作行为，提出了同杆并架双回线保护选型应注意的问题。结果表明，异名相跨线故障期间，各端保护可以检测到零序电流，但无零序电压;变化量方向元件可以正确判断方向;采用零序电流 I · 0 和负序电流 I · 2A 构成的稳态量选相元件能正确选相;零序方向元件的动作行为不确定;相间测量阻抗增大、接地测量阻抗减小均不能正确反映故障位置。     

同杆并架输电线路跨线故障识别元件

通过对线路发生单纯性故障与跨线故障情况下的正、负序故障分量阻抗关系和正、负序故障分量电流幅值关系的分析，提出了一种判别电力系统发生跨线故障的判别元件。单纯性故障时，正负序阻抗角相等、正负序阻抗幅值相等、正序故障分量电流幅值不小于负序电流幅值;而当发生跨线故障时，以上关系不再成立，由此便可以得到系统发生跨线故障的判据。该判别元件原理简单，动作灵敏度高， EMTP仿真和现场录波数据验证了该判别原理的准确性。     

多相补偿接地距离继电器动作特性的分析与计算

按比较三相补偿电压与零序电流相位原理构成的多相补偿接地距离继电器具有容许较大过渡电阻的优点，是一种比方向阻抗元件更为合适的短线路接地故障保护方式。本文分析了该继电器在单相接地与两相接地故障时的动作特性，并讨论了反方向故障可能失去方向性，区外故障伴随振荡可能超越，以及零序电流助增的相位影响，相间电弧电阻的影响等问题。应用数字机对继电器的动作特性进行了计算，以校核分析的结果。还计算了方向阻抗元件的特性与多相补偿继电器进行比较。数字计算能计及电源各相序阻抗数值不等、阻抗角不同，以及负荷，相间弧光电阻等因素，可得出精确的结论。     

大型电力系统非全相振荡时任意时刻电气量的计算

提出了一种可快速、精确、方便地计算大型电力系统非全相振荡时任意时刻电气量的实用方法。采用补偿法模拟网络操作和断相口的存在，建立起可适应网络操作的大型电力系统非全相振荡时任意时刻电气量的计算模型；在各序网计算模型断相口分别注入单位电流，求得单位振荡电流产生的任意节点各序电压；基于H型参数的物理意义，在计及电网结构影响的条件下，导出直接利用原网节点阻抗参数计算正序网断相口开路电压的公式，求得断相口各序实际电流；根据线性电路的齐性原理，得到大型电力系统非全相振荡时任意时刻的电气量。这种计算方法具有可自动适应网络操作、可计及电网结构对非全相振荡的影响、互感线路与无互感线路非全相振荡计算方法统一、互感线路非全相振荡计算无需修改故障所在互感组支路导纳矩阵等特点。文中算法已在大电网零序电流保护整定计算软件中实际应用，结果表明，算法在计算速度和精度方面均满足要求。     

基于补偿电压复合极化量的自适应距离继电器

方向阻抗继电器通常采用单一电压如正序电压作为极化量，其动作特性固定不变，不能自适应过渡电阻的变化。当高压输电线路发生单相经高阻接地故障时，过渡电阻可能导致阻抗继电器的稳态超越。在提高阻抗继电器自适应过渡电阻能力的同时，为避免因过渡电阻引起的不正确动作，利用补偿电压随过渡电阻变化的特性，提出了由补偿电压构成的复合电压作为极化量的阻抗继电器。在电压平面和阻抗平面分析了该继电器的动作特性，并以300 km线路500 kV双端电源系统为模型进行了仿真验证。理论分析和仿真计算表明该继电器具有较强的耐过渡电阻能力。     

非全相运行输电线路负序方向纵联保护方法

负序方向纵联保护具有能够保护故障全过程、不受线路分布电容和系统振荡影响等优点,特别适用于大容量、远距离超特高压输电线路,但无法应用于非全相运行方式,影响了其普及应用。针对该问题,文中利用系统正常运行、非全相运行和非全相运行再故障后3种状态下的相电压和电流相量,虚拟构造母线侧负序电压;并在计算过程中抵消非全相运行时系统中存在的负序电流分量,实现了一种适用于非全相运行方式下的输电线路负序方向纵联保护方法;使得负序方向纵联保护可以适用于输电线路全部运行状态,降低了负序方向纵联微机保护的复杂性,具有较高的实用价值。     

基于正序电压替代的零序功率方向补充比相方案

输电线路发生接地故障时，可能因零序电压不满足灵敏度要求，导致零序方向元件不能正确动作。针对上述问题，文中系统阐述了各种不对称接地故障下，系统各点故障前后正序电压的相位偏差、过渡电阻对各序分量相位的影响、正序与零序电压间最大相位偏差、送端与受端功角对该相位差的影响等，并据此提出了零压不够时采用正序电压代替零序电压进行比相的补充方案。理论研究及实时数字仿真系统（RTDS）仿真表明，新方案区外故障时不误动，区内故障基本正确动作，从而较大程度地改善了零序方向保护的整体性能。     

同杆双回线反序电流特点及其在T形线路测距中的应用

对同杆双回线的反序电流特性进行了研究，推导出双回线中存在其他支路时反序电流的计算公式及特点。该计算公式可以应用到带有同杆双回线的T形线路的故障支路判断和故障测距，利用反序正序电流计算反序正序电压，并且利用反序正序电压在故障点相等的等量关系进行故障测距。大量的EMTP仿真结果表明，所给出的支路电流与同杆双回线反序正序电流之间的关系是正确的，并且在带有同杆双回线的T形线路故障测距中显示出较大的优势。该测距方法的精度不受故障支路、故障类型、系统运行方式、故障点过渡电阻等因素的影响。     

固定串补电容对工频故障分量继电保护的影响

固定串补电容对工频故障分量继电保护有一定的影响。按K(Zz d-XC)整定保护范围时，故障分量距离元件可用于快速切除近端故障，对于远区故 障，拒动、误动均有可能。当串补电容的容抗小于系统电源的正序阻抗(含短路点至电源的 正序线路阻抗)时，故障分量方向继电器可用于串补线路。     

六相输电线路的纵联方向保护方案

在典型的六相输电系统中，半正序、半零序和半负序故障分量不受系统阻抗变化的影响。文中提出了基于上述3种故障序分量的方向保护判据，并且将其综合在一起，构成了一种适用于六相输电线路的纵联方向保护方案。该方案能够根据故障的特性自动选择方向判据，并且能够反映除六相短路以外的所有故障。补充正序突变量判据以后，该方案能够判别六相短路故障。EMTDC仿真结果表明，该纵联方向保护方案不受系统阻抗和故障点过渡电阻的影响，原理简单、可靠，动作速度快。     

水电厂发变组高压侧开关非全相故障仿真分析

当开关发生两相或单相断开的非全相故障时,调度规程中规定,调度应下令让现场值班人员拉开或合上非全相开关.时于水电厂发变组高压侧开关非全相故障是否应该按照该规程执行,目前尚无仿真.文中应用对称分量法分析了开关非全相时的故障电流、三序电流,应用SimPowerSysterns仿真了发电机三相电流、电压及三序电流、电压,结合历史事故,得出了发电机电压在非全相时仍然保持同期的结论.提出在事故处理中,当开关两相或单相非全相时,均可以对开关再次合闸,简化了水电厂的事故处理程序,缩小了事故影响范围.     

方向高频保护负序功率方向元件的非全相运行性能分析

着重分析了负序方向元件在超高压线路中非全相运行时的工作情况，比较了各种电容电流补偿方法对负序方向高频保护元件的影响。EMTP仿真结果表明，线路两侧断线又发生故障时，基于故障分量的负序方向元件可以正确动作。     

计算电网中电压元件保护范围的新方法

基于线路短路故障通用计算模型,利用正序网节点阻抗矩阵,根据电压元件保护范围末端相间短路时,保护安装处母线电压与电压元件定值相等的特点,提出了通过求解一元二次方程直接计算电压元件保护范围的新方法。该方法适用于各种接线形式的复杂网络,具有通用性强、计算量小、结果精确、易于编程实现等特点。     

频率偏移对方向元件的影响分析

方向元件是继电保护功能元件的重要组成部分,方向元件的记忆电压用于保证三相出口故障时的正确动作。通过分析电力系统频率偏移对基于傅里叶算法的电流、电压幅值和相位的影响,对正序方向元件的动作特性进行了探讨。针对频率偏移情况下电力系统故障时方向元件记忆电压存在的问题,给出了合理的解决方案。     

基于同杆双回线跨线故障识别的选相方案

从同杆并架双回线跨线故障的特征出发，分析了现有主要选相元件在同杆并架线路发生跨线故障时存在的问题，提出了基于跨线故障识别的同杆双回线故障选相的新方案。系统发生故障后，选相元件首先根据故障后的零序电流、零序电压、正负序电流之间的关系等特征识别故障性质，针对双回线的跨线故障采用特殊的选相方案。可以有效地解决发生跨线故障时突变量选相元件和稳态选相元件存在的误动或者拒动的问题，提高了电力系统安全稳定运行和输电可靠性。     

基于暂态信息的小电流接地故障区段定位

提出一种适用于配电系统架空线路的小电流接地故障区段定位新方法。该方法利用故障暂态电压、电流特征频段内分量计算无功功率，根据故障点前后暂态无功功率方向的不同确定故障区段。在故障信息不易获取的检测节点处，提出利用电磁场感应获取故障暂态信息的方法，通过测量架空线路下方垂直地面方向电场获取小电流接地故障暂态电压信息，测量水平方向磁场获取故障暂态电流信息，详细阐述了最佳检测点的计算思路，并以一典型10 kV架空线路为例验证了该方法的可行性。最后阐述了利用该方法实现故障区段定位需要解决的若干关键问题。     

基于变压器中性点零序电流的方向元件

零序方向元件测得的零序电压实际为变压器的零序分压。随着电力系统的发展,变压器容量越来越大,其零序阻抗越来越小,导致保护上零序电压很小,不满足灵敏度要求,零序方向元件误动或者拒动。针对这一缺陷,通过分析变压器中性点零序电流和保护零序电流的相位关系,提出一种基于变压器中性点零序电流的方向元件。该元件以变压器中性点零序电流为参考,与保护零序电流进行比相,进而判断故障方向。经仿真验证,该方向元件动作准确、可靠。