母线保护的快速负序电压提取与闭锁策略优化

本文主要探讨的是母线保护中如何有效地提取和利用负序电压，以解决复合电压闭锁元件中负序电压快速性和准确性之间的矛盾。母线保护在110kV及以上电压等级变电站中起着关键作用，独立的母线保护装置能实现内部故障的差动保护和断路器失灵保护。为了防止电流回路异常导致的误动，复压元件（相电压、零序电压和负序电压的组合）被广泛采用，然而这也带来了灵敏度不足的问题。 文中提出的研究重点在于改进负序电压的提取方法。首先，通过结合瞬时对称分量法和半周积分法，作者解决了负序电压在故障初始时刻由于母线电压突变可能导致的瞬时值提取误差。这种方法在故障启动后的第一个周期内被采用，与采样值差动元件协同工作，提高了响应速度。 在故障持续到一个周期后，进一步采用全周算法和序分量分解法来提取负序电压的有效值，以便与相量差动元件匹配，进一步提升保护性能。这种方案的关键在于优化负序电压的计算过程，减少暂态过程中的误差，尤其是在处理高次谐波的影响时，确保在各种复杂故障下快速开放差动保护，从而提高复压元件的灵敏度。 负序电压的提取方法有两种，一是先计算三相电压相量，再根据旋转因子求解；二是先滤序得到负序电压采样值，然后通过相量计算。母线保护中，这两种方法需要灵活运用，尤其是第二种方法，如采样值滤序算法，虽然应用广泛，但基于基波模型的算法在处理谐波时存在较大暂态误差和较长的数据窗口。 文献[9]提出了基于αβ静止坐标系的负序量采样值滤序算法，它通过同步旋转的相量来减小误差，但增加了硬件和软件复杂性。为优化负序电压提取，本文着重于缩短数据窗口并降低暂态计算误差，这在实际工程中具有重要意义，有助于提高母线保护的整体性能和可靠性，避免因复压元件误闭锁而导致的保护延误或拒动问题。