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摘要：下文是作者的多年工作经验，主要是通过对CVT 暂态误差的实时估计方法以及二次电压的大小实时估计出电压幅值的测量误差，提出了一种自适应距离保护方法。
关键词：CVT；暂态误差；继电保护
中图分类号：TM714.2 文献标识码：A 文章编号：
一、引言
电容式电压互感器，简称CVT。由于其造价低廉、不会发生铁磁谐振，而被普遍运用于高压以及超高压电力工程系统中。然而，与电磁式电压互感器相比，其暂态特性较差，当系统发生故障时，二次侧电压会发生严重的暂态过程，由此引起的测量误差会引起距离保护的超越。目前在实际应用中，通常都是采用延时的方法来防止保护的超越，这对系统的安全稳定运行是很不利的。故对CVT的暂态过程以及解决方法展开了大量的研究。
二、CVT的暂态误差
CVT由分壓电容、补偿电抗器、中间变压器、阻尼器等部分组成，如图所示。图中，Ce为等效分压电容；L1为补偿电感和中间变压器的漏感之和；R1是相应的电阻；Rf、Cf、Lf和 rf为谐振型CVT的阻尼器参数；Lb和 Rb则是负载电感和电阻。
CVT的等效电路图
三、电压幅值测量误差的估计
在数字式继电保护中，广泛采用富氏算法计算电压的相量。考虑数据窗的移动，以t为参变量，富氏算法用复指数形式表示。通过富氏算法计算电压时的电压幅值误差可表示成：
四、自适应距离保护
距离保护的测量阻抗为测量电压除以测量电流。CVT 暂态过程引起电压测量的误差同样反应在测量阻抗中，当测量阻抗小于实际线路阻抗时，有可能会造成距离保护的超越。本文的解决方法是通过电压幅值误差的估计，相应地减小阻抗整定值，以防止 CVT 暂态过程引起的超越。测量阻抗由电抗分量和电阻分量组成，根据距离保护的动作特性不难知道，保护超越是由测量电抗的负误差引起的，因此只要解决测量电抗的误差问题，在常规阻抗继电器基础上增加一个自适应电抗继电器。自适应电抗继电器的动作判据为：
式中 为测量电抗； 为距离 I 段保护整定值的电抗分量；XdzXp ≤ 1为自适应系数。p的大小根据电压测量误差的估计值自动调整，电压测量误差越大，p越小。p距离保护的方案如图所示。图中dzZ < Z表示常规的阻抗继电器。保护的动作逻辑由常规阻抗继电器和自适应电抗继电器构成‘与’门输出。这样可防止 CVT 暂态过程引起保护的超越，而在内部故障时能够瞬时动作。由于自适应电抗继电器会缩小保护范围，为了确保保护范围末端故障时能够动作，在常规阻抗继电器起动 30ms 后，不经自适应电抗继电器闭锁而直接动作于跳闸。在采用全波富氏算法时，故障 30ms 后，测量误差已经很小。同时在 CVT 暂态过程中，测量误差是负误差与正误差交替出现的，正误差时保护不会超越。因此 30ms 的延时是安全的。
保护逻辑图
五、仿真计算
下面通过图(a)~(d)的仿真计算结果来验证区外和区内故障时保护的动作行为。图中测量电抗采用以实际线路电抗为基值的标幺值表示，显然，若没有测量误差则 x=1。根据继电保护装置的检测规程，区外故障时允许 5%的暂态超越，以这个标准来检验常规阻抗继电器的动作行为，即若x<0.95的持续时间超过30ms，表示区外故障时保护发生超越；对于自适应电抗继电器，若x
图(a)为系统线路阻抗比SSIR=1的系统发生邻线出口金属性故障时的测量电抗。观察图(a)，显然，x<0.95的时间不超过 15ms，常规距离保护不会发生超越，而始终 x>p ，自适应电抗继电器也不会发生超越。为了表述方便，图中将所有保护安装处到故障点的电抗都设为 1，从图(a)可以看到，随着时间的增长，测量电抗x渐进于 1。
图(b)则是弱系统邻线出口时的情况，可以看到，上述分析仍然成立。但由于系统变弱，导致U值降低，p 值亦相应减小。
图(c)则反映了 SSIR=2 的系统邻线出口分别经过渡电阻10 和100 单相接地时保护的动作情况。当存在过渡电阻时， p值略有下降，这对防止保护超越是有利的。
图(d)为在整定点的80% 处发生区内故障时保护的动作情况.
而图(e)则展示了SSIR=4，区内 90%处故障的情况，在故障发生 28ms后,x 图(f)为弱系统的短线路(SSIR=12)区内出口发生故障时的情况。
结束语
综上所述，仿真计算有效的说明了，本文的方法能够有效地防止区外故障时CVT暂态过程引起距离护的超越。而在区内故障时，对于长线和一般短线路，动作性能几乎不受影响；对于弱电源系统的短线路，也能够保证在近处故障时快速动作。整体性能较之常规方案有了很大的提高。
关键词：CVT；暂态误差；继电保护
中图分类号：TM714.2 文献标识码：A 文章编号：
一、引言
电容式电压互感器，简称CVT。由于其造价低廉、不会发生铁磁谐振，而被普遍运用于高压以及超高压电力工程系统中。然而，与电磁式电压互感器相比，其暂态特性较差，当系统发生故障时，二次侧电压会发生严重的暂态过程，由此引起的测量误差会引起距离保护的超越。目前在实际应用中，通常都是采用延时的方法来防止保护的超越，这对系统的安全稳定运行是很不利的。故对CVT的暂态过程以及解决方法展开了大量的研究。
二、CVT的暂态误差
CVT由分壓电容、补偿电抗器、中间变压器、阻尼器等部分组成，如图所示。图中，Ce为等效分压电容；L1为补偿电感和中间变压器的漏感之和；R1是相应的电阻；Rf、Cf、Lf和 rf为谐振型CVT的阻尼器参数；Lb和 Rb则是负载电感和电阻。
CVT的等效电路图
三、电压幅值测量误差的估计
在数字式继电保护中，广泛采用富氏算法计算电压的相量。考虑数据窗的移动，以t为参变量，富氏算法用复指数形式表示。通过富氏算法计算电压时的电压幅值误差可表示成：
四、自适应距离保护
距离保护的测量阻抗为测量电压除以测量电流。CVT 暂态过程引起电压测量的误差同样反应在测量阻抗中，当测量阻抗小于实际线路阻抗时，有可能会造成距离保护的超越。本文的解决方法是通过电压幅值误差的估计，相应地减小阻抗整定值，以防止 CVT 暂态过程引起的超越。测量阻抗由电抗分量和电阻分量组成，根据距离保护的动作特性不难知道，保护超越是由测量电抗的负误差引起的，因此只要解决测量电抗的误差问题，在常规阻抗继电器基础上增加一个自适应电抗继电器。自适应电抗继电器的动作判据为：
式中 为测量电抗； 为距离 I 段保护整定值的电抗分量；XdzXp ≤ 1为自适应系数。p的大小根据电压测量误差的估计值自动调整，电压测量误差越大，p越小。p距离保护的方案如图所示。图中dzZ < Z表示常规的阻抗继电器。保护的动作逻辑由常规阻抗继电器和自适应电抗继电器构成‘与’门输出。这样可防止 CVT 暂态过程引起保护的超越，而在内部故障时能够瞬时动作。由于自适应电抗继电器会缩小保护范围，为了确保保护范围末端故障时能够动作，在常规阻抗继电器起动 30ms 后，不经自适应电抗继电器闭锁而直接动作于跳闸。在采用全波富氏算法时，故障 30ms 后，测量误差已经很小。同时在 CVT 暂态过程中，测量误差是负误差与正误差交替出现的，正误差时保护不会超越。因此 30ms 的延时是安全的。
保护逻辑图
五、仿真计算
下面通过图(a)~(d)的仿真计算结果来验证区外和区内故障时保护的动作行为。图中测量电抗采用以实际线路电抗为基值的标幺值表示，显然，若没有测量误差则 x=1。根据继电保护装置的检测规程，区外故障时允许 5%的暂态超越，以这个标准来检验常规阻抗继电器的动作行为，即若x<0.95的持续时间超过30ms，表示区外故障时保护发生超越；对于自适应电抗继电器，若x
图(a)为系统线路阻抗比SSIR=1的系统发生邻线出口金属性故障时的测量电抗。观察图(a)，显然，x<0.95的时间不超过 15ms，常规距离保护不会发生超越，而始终 x>p ，自适应电抗继电器也不会发生超越。为了表述方便，图中将所有保护安装处到故障点的电抗都设为 1，从图(a)可以看到，随着时间的增长，测量电抗x渐进于 1。
图(b)则是弱系统邻线出口时的情况，可以看到，上述分析仍然成立。但由于系统变弱，导致U值降低，p 值亦相应减小。
图(c)则反映了 SSIR=2 的系统邻线出口分别经过渡电阻10 和100 单相接地时保护的动作情况。当存在过渡电阻时， p值略有下降，这对防止保护超越是有利的。
图(d)为在整定点的80% 处发生区内故障时保护的动作情况.
而图(e)则展示了SSIR=4，区内 90%处故障的情况，在故障发生 28ms后,x
结束语
综上所述，仿真计算有效的说明了，本文的方法能够有效地防止区外故障时CVT暂态过程引起距离护的超越。而在区内故障时，对于长线和一般短线路，动作性能几乎不受影响；对于弱电源系统的短线路，也能够保证在近处故障时快速动作。整体性能较之常规方案有了很大的提高。