基于工频变化量的序分量距离保护
第41卷第10期电力系统保护与控制V ol.41 No.10 2013年5月16日Power System Protection and Control May 16, 2013
基于工频变化量的序分量距离保护
荣雅君，王 娜
（燕山大学电气工程学院，河北 秦皇岛 066004）
摘要：为了适应孤岛运行低电流值的故障特性，一般分布式电源孤岛运行时的保护方法与并网运行时的不同。但是随着分布式电源投入和切除配电网频率的增加，保护的整定值也必须频繁地在不同保护方法之间转换。所以提出了基于工频变化量的序分量距离保护，以短路故障时负序电压为例，对其电压分布进行分析，得出了负序和零序继电器的动作判据，并在Matlab 中搭建负序和零序继电器的仿真模块。通过仿真分析了在并网和孤岛两种情况下，该保护方法在不同故障距离和过渡电阻情况下的动作情况，从而验证了该保护方法在并网和孤岛两种方式下均能够可靠动作。
关键词：序分量；工频变化量；距离保护；孤岛运行； Matlab
Sequence components distance protection based on power frequency variation
RONG Ya-jun, WANG Na
(School of Electrical Engineering, Yanshan University, Qinhuangdao 066004, China)
Abstract: In order to adapt to the low current fault characteristic of island operation, the protection of the distributed power island operation is different from the protection of the parallel operation. But as the increase of the frequency of input and resection of the distributed power, the set values of the protection must also frequently convert between different protection methods. So sequence components distance protection based on power frequency variation is put forward. Taking the short circuit fault of negative sequence voltage as an example, this paper analyzes the distribution of voltage,obtains the operating criterion of negative sequence and zero sequence relay, and builds the simulation module of negative sequence and zero sequence relay in the MATLAB. In the environment of grid-connected and islanding operation respectively, the simulation analysis of the action of the proposed method in the situation of different fault distance and transition resistance is conducted, which verifies its reliability.
Key words: sequence components; power frequency variation; distance protection; island operation; Matlab
中图分类号：TM77 文献标识码：A 文章编号：1674-3415(2013)10-0098-06
0 引言
随着分布式电源在配电网中的应用越来越广泛，分布式电源的投入和切除也越来越频繁，这样会给传统的过电流保护的性能带来很大的影响[1]。当DG进入孤岛运行模式后，岛内拓扑结构、潮流数据与并网运行时相比发生了变化[2]，而且分布式电源提供的故障电流的模值较小，约为额定电流的2倍左右，所以若孤岛内再发生故障，岛内原有保护的整定值均不能正确反应故障，因此需要对孤岛故障特性进行分析。
通常情况下分布式电源并网运行时，保护方法采用传统的过流保护，分布式电源孤岛运行时，一般采用低电压保护。但是随着DG的投入和切除，保护的整定值也必须从过电流保护转换到低电压保护，这样要求保护必须具有一定的自适应性。所以希望找到一种保护方法能够可以在孤岛和并网两种运行方式下都能很好地实现其保护功能。
基于工频变化量的序分量距离保护，其本身就具有方向性，而且保护的原理与故障电流的大小无关，这样当分布式电源孤岛运行时，原有的保护方法不需要修改保护元件的整定值以适应低电流值的故障特性。所以可以在孤岛和并网两种运行方式下都能很好地实现其保护功能。
1 孤岛运行及故障特性
1.1孤岛运行
孤岛运行(Islanding)则被定义为与主系统分离的一部分配电网络，由一个或多个DG独立供电，以一定的电压频率继续运行。孤岛与孤岛运行是有区
基于工频变化量的序分量距离保护
第41卷第10期电力系统保护与控制V ol.41 No.10 2013年5月16日Power System Protection and Control May 16, 2013 基于工频变化量的序分量距离保护 荣雅君，王 娜 （燕山大学电气工程学院，河北 秦皇岛 066004） 摘要：为了适应孤岛运行低电流值的故障特性，一般分布式电源孤岛运行时的保护方法与并网运行时的不同。但是随着分布式电源投入和切除配电网频率的增加，保护的整定值也必须频繁地在不同保护方法之间转换。所以提出了基于工频变化量的序分量距离保护，以短路故障时负序电压为例，对其电压分布进行分析，得出了负序和零序继电器的动作判据，并在Matlab 中搭建负序和零序继电器的仿真模块。通过仿真分析了在并网和孤岛两种情况下，该保护方法在不同故障距离和过渡电阻情况下的动作情况，从而验证了该保护方法在并网和孤岛两种方式下均能够可靠动作。 关键词：序分量；工频变化量；距离保护；孤岛运行； Matlab Sequence components distance protection based on power frequency variation RONG Ya-jun, WANG Na (School of Electrical Engineering, Yanshan University, Qinhuangdao 066004, China) Abstract: In order to adapt to the low current fault characteristic of island operation, the protection of the distributed power island operation is different from the protection of the parallel operation. But as the increase of the frequency of input and resection of the distributed power, the set values of the protection must also frequently convert between different protection methods. So sequence components distance protection based on power frequency variation is put forward. Taking the short circuit fault of negative sequence voltage as an example, this paper analyzes the distribution of voltage,obtains the operating criterion of negative sequence and zero sequence relay, and builds the simulation module of negative sequence and zero sequence relay in the MATLAB. In the environment of grid-connected and islanding operation respectively, the simulation analysis of the action of the proposed method in the situation of different fault distance and transition resistance is conducted, which verifies its reliability. Key words: sequence components; power frequency variation; distance protection; island operation; Matlab 中图分类号：TM77 文献标识码：A 文章编号：1674-3415(2013)10-0098-06 0 引言 随着分布式电源在配电网中的应用越来越广泛，分布式电源的投入和切除也越来越频繁，这样会给传统的过电流保护的性能带来很大的影响[1]。当DG进入孤岛运行模式后，岛内拓扑结构、潮流数据与并网运行时相比发生了变化[2]，而且分布式电源提供的故障电流的模值较小，约为额定电流的2倍左右，所以若孤岛内再发生故障，岛内原有保护的整定值均不能正确反应故障，因此需要对孤岛故障特性进行分析。 通常情况下分布式电源并网运行时，保护方法采用传统的过流保护，分布式电源孤岛运行时，一般采用低电压保护。但是随着DG的投入和切除，保护的整定值也必须从过电流保护转换到低电压保护，这样要求保护必须具有一定的自适应性。所以希望找到一种保护方法能够可以在孤岛和并网两种运行方式下都能很好地实现其保护功能。 基于工频变化量的序分量距离保护，其本身就具有方向性，而且保护的原理与故障电流的大小无关，这样当分布式电源孤岛运行时，原有的保护方法不需要修改保护元件的整定值以适应低电流值的故障特性。所以可以在孤岛和并网两种运行方式下都能很好地实现其保护功能。 1 孤岛运行及故障特性 1.1孤岛运行 孤岛运行(Islanding)则被定义为与主系统分离的一部分配电网络，由一个或多个DG独立供电，以一定的电压频率继续运行。孤岛与孤岛运行是有区
线路保护复习题
RCS-900线路保护复习题 一名词解释 1 距离保护的工作电压 在保护装置中，为了反映在保护区末端发生金属性故障时距离测量能处于临界状态，需在保护装置中计算的工作电压。 工作电压为母线电压减去线路电流与线路整定阻抗乘积的差。为保证故障相的测量精度，对相间故障,电压为两故障相线电压、电流为两故障相线电流；对接地故障，电压为故障相相电压、电流为经补偿后的相电流。 2RCS-900系列的阻抗特性的极化电压 RCS-900系列的园阻抗特性中，为了测量工作电压的相位，引入了一个故障前后相位基本不变的交流量（母线电压的正序分量）做参考量，这个参考量称为极化电压。选择不同的极化电压将得到不同的距离继电器。在电抗继电器中，这个参考量极化电压为I0Zzd。 3纵联方向保护 利用通道信号，传输线路两侧方向元件动作行为，以达到快速切除全线区内故障，而区外故障不动作的保护称之纵联方向保护。 4纵联电流差动保护 利用通道信号，传输线路两侧模拟量电流的大小和方向，以达到快速切除全线区内故障，而区外故障不动作的保护称之纵联电流差动保护。 二填空题 1 RCS－901A型成套保护装置中 含有工频变化量方向元件和零序方向元件为主体的纵联保护；工频变化量距离元件构成的快速I段保护；零序Ⅱ、Ⅲ段保护；三段式相间和接地距离保护；单、三、综合重合闸保护。 2 RCS－902A型成套保护装置中 含有距离元件和零序方向元件为主体的纵联保护，由工频变化量距离元件构成的快速I段保护和零序Ⅱ、Ⅲ段保护；三段式相间和接地距离保护；单、三、综合重合闸保护。 3 RCS－901（2）A的总起动元件动作后开放保护正电源。 4 RCS－901（2）A的CPU起动元件动作后进入故障程序工作。 5 RCS－901（2）A的电压断线闭锁在以下条件中任意一个满足时动作： 三相电压向量和大于8伏，起动元件不动作，延时1.25秒报断线； 三相电压向量和小于8伏，但正序电压小于0.5Un，若采用母线TV则延时1.25秒报断线；若采用线路TV，则当但任一相有电流动作或TWJ不动作时，延时1.25秒报断线异常信号。 6RCS－901（2）A的电流断线 自产零序电流小于0.75倍的外接零序电流,或外接零序电流小于0.75倍的自产零序电流, 延时200ms发TA断线异常信号。 有自产零序电流而无零序电压, 则延时10s发TA断线异常信号 7RCS-901（2）A电压断线时: 将工频变化量方向元件的补偿阻抗退出，方向比较的零序方向元件退出，将 方向零序Ⅱ段退出。保留不带方向的3段零序过流保护。保留工频变化量距离元件，将其门坎抬高1.5倍U N;退出距离保护,自动投入一段VT断线时零序过流和相电流过流段，。
第四节 工频故障分量阻抗元件
第六章微机保护应用介绍 第一节方向元件 第二节故障类型判别和故障选相 第三节距离保护 第四节工频变化量阻抗测量元件 第五节变压器差动保护 第六节变压器励磁涌流识别方法 第七节微机保护测试技术 第八节数字继电保护介绍 1 2011-12-5电气工程学院
第四节几种阻抗元件特性介绍 1.测量阻抗 2.距离保护的实现—直接法 测量阻抗与整定阻抗的比较 3.距离保护的实现—间接法 比较工作电压相位原理 4.工频故障分量阻抗元件 5.正序电压为极化电压的阻抗元件 6.零序电抗阻抗元件 77.振荡与故障的识别方法
故障分量的基本概念 障基本概 故障分量又称为故障附加分量或故障叠加分量是指仅在á故障分量又称为故障附加分量或故障叠加分量，是指仅在 系统发生故障时出现，而在系统正常运行及不正常运行时不存在的电气分量，即它随着故障的出现而出现，随着故不存在的电气分量即它随着故障的出现而出现随着故障的消失而消失。所以，故障分量的存在，是电力系统处故障态的表征 于故障状态的表征。 á应用故障分量构成继电保护动作判据时，只需要寻找区内故障与区外故障的“差异”，而不必考虑正常及不正常情况，因而，保护具有较高的灵敏度，一般也具有较快的动作时间和较好的选择性，不必采用振荡闭锁等防止振荡时保护误动的措施。
故障分量的特点 障点 非故障状态下不存在故障分量故障分量仅在故障状态下á非故障状态下不存在故障分量，故障分量仅在故障状态下 出现； á故障分量独立于非故障状态，受电网运行方式的影响不大（有一定的影响，但比传统保护小）； á故障点的电压故障分量最大，系统中性点处故障分量电压零 为零； á保护安装处故障分量电压电流之间的关系，取决于背后系统的阻抗，与故障点的远近及过渡电阻的大小没有关系 （但故障分量值的大小受过渡电阻及故障点远近的影响）。
工频变化量原理及应用分析
工频变化量原理及应用分析
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工频变化量原理及应用分析 来源:[]机电之家·机电行业电子商务平台！ 在我国电力系统继电保护领域,南瑞继保公司无疑是占尽技术优势和市场优势的领头羊。之所以能够取得这样辉煌的成就,是与南瑞继保公司董事长、中国工程院院士沈国荣先生和他创立的“工频变化量”理论紧密联系在一起的。基于这种原理的保护装置在安全性、快速性、灵敏性和选择性等各方面都有很大的提高，但是在传统的教科书中并没有具体的理论讲述,厂家的说明书也很不详细。下面将从原理和实际应用方面进行具体地分析。 1工频变化量DeviatioｎoｆＰower Ｆrequｅｎcy Coｍpｏｎeｎｔ（DPFC)原理分析 工频变化量的理论基础为叠加原理,即电力系统发生故障时,经过渡电阻短路，可认为是过渡电阻下面的一点金属性短路,即该点对系统中性点电压为零，可认为该点与中性点之间串联2个大小相等、相位相反的电压源,依然保持该点与中性点间电压为零,见图1。 “叠加”有2个含义:①短路后任一点的电压,如保护安装处Ｍ母线的电压(即M点到中
性点电压,是我们关心的,箭头向上表示电位为升，M母线为正，中性点为负,),等于2个图中相应点的电压之和(二种状态)。②短路后某个支路的电流,如流过保护的电流,等于2图中相应支路的电流之和。从重叠原理本身来说，对△ＵF没有要求,可以任意取值,但在保护装置里△UF取短路点短路以前的电压,Eｓ、ＥR为电源电势,在短路前后不变，因此,图1称为正常负荷状态,图2称短路附加状态，目的就是凑出这二种状态。 与常规的稳态量保护装置不同，基于工频变化量原理的保护装置只是“考虑”短路附加状态的各种电气量,而不考虑正常负荷状态的各种电气量。在附加状态中,只有短路点有一个电压源，电气量全部为变化量用符号△表示。微机保护中正在采样的U、I减去“历史”上采样出来的U、I，即为加在继电器上的△U、△I。Ｚｓ为保护背后电源的等值阻抗,ZＲ为保护正方向的所有阻抗,S为保护背后中性点,由下图4、图5可得出２个基本关系式： 2 变压器的工频变化量比率差动保护 变压器有70%左右的故障是匝间短路,为了提高小匝间短路时差动保护的灵敏度，常规的比率制动特性差动保护中的起动电流往往整定得较小,例如整定成０．３~0.5倍的额定电流,而且初始部份没有制动特性，见下图6。
第四章距离保护
第四章距离保护 一、GB50062-92《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》对距离保护的规定 （一）对110kV线路的下列故障，应装设相应的保护装置 (1)单相接地短路。 (2)相间短路。 （二）110kV线路装设相间短路保护装置的配置原则如下 (1)主保护的配置原则。在下列情况下，应装设全线速动的主保护。 1)系统稳定有要求时。 2)线路发生三相短路，使发电厂厂用电母线或重要用户电压低于额定电压的60%,且其他保护不能无时限和有选择性地切除短路时。 (2)后备保护的配置原则。11OkV线路后备保护配置宜采用远后备方式。 (3)根据上述110kV线路保护的配置原则，对接地短路，应装设相应的保护装置，并应符合下列规定: 1)宜装设带方向或不带方向的阶段式零序电流保护。 2)对某些线路，当零序电流保护不能满足要求时，可装设接地距离保护，并应装设一段或二段零序电流保护作后备保护。 (4)根据上述11OkV 线路保护的配置原则，对相间短路，应装设相应的保护装置，并应符合下列规定: 1)单侧电源线路，应装设三相多段式电流或电流电压保护。 2)双侧电源线路，可装设阶段式距离保护装置。 3)并列运行的平行线,可装设相间横联差动及零序横联差动保护作主保护。后备保护可按和电流方式连接。 4)电缆线路或电缆架空混合线路，应装设过负荷保护。保护装置宜动作于信号。当危及设备安全时，可动作于跳闸。 二、DL 400-91《继电保护和安全自动装置技术规程》规定 （一）ll0~220kV中性点直接接地电力网中的线路保护 （1）对相间短路，应按下列规定装设保护装置： 1）单侧电源单回线路，可装设三相电流电压保护，如不能满足要求，则装设距离保护； 2）双侧电源线路宜装设距离保护。 （2）对接地短路，可采用接地距离保护，并辅之以阶段式或反时限零序电流保护。 （二）330~500kV线路的后备保护 （1）对相间短路，后备保护宜采用阶段式距离保护。 （2）对接地短路，应装设接地距离保护并辅以阶段式或反时限零序电流保护，对中长线路，若零序电流保护能满足要求时，也可只装设阶段式零序电流保护。接地后备保护应保证在接地电阻不大于300Ω时，能可靠地有选择性地切除故障。 第一节距离保护概述 一、距离保护的原理 这种反应故障点到保护安装处之间的距离，并根据这一距离的远近决定动作时限的一种保护，称为距离保护。距离保护实质上是反应阻抗的降低而动作的阻抗保护。 二、距离保护的时限特性 距离保护的动作时限与故障点至保护安装处之间的距离的关系，称为距离保护的时限特性。目前广泛应用的是三段式阶梯时限特性的距离保护。距离保护的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段与电流保护Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段相似。
继保试题
1,阻抗继电器的动作阻抗指（）。能使阻抗继电器临界动作的测量阻抗 2. 在距离保护中助增电流影响距离保护的（）段的（）。第II 整定阻抗 3. 若方向阻抗继电器和全阻抗继电器的整定值相同，（）继电器受过渡电阻影响大，（）继电器受系统振荡影响大。方向阻抗全阻抗 4. 在距离保护中汲出电流影响距离保护的（）段的（）。第III 灵敏度 5. 振荡时系统任何一点电流和电压之间的相位角都随着( )的变化而变化，而短路时，电流和电压间的( )基本不变。功角相位角 6. 双电源系统(假设两侧电动势相等)，系统电压( )叫振荡中心，位于系统综合阻抗的( )处。最低点1/2 7. 对于距离保护后备段，为了防止距离保护超越，应取常见运行方式下( )的助增系数进行计算。最小 8. 在大接地电流系统中，能够对线路接地故障进行保护的主要有：( )保护、( )保护和( )保护。 纵联接地距离零序 9. 对阻抗继电器的接线方式的基本要求有( )和( )。 继电器测量阻抗正比于短路点到保护安装地点之间的距离与故障类型无关即不随故障类型而改变 10. 距离保护装置一般由（)部分、( )部分、( )部分、( )部分、( )部
分组成。 测量启动振荡闭锁二次电压回路断线失压闭锁逻辑 11. 影响阻抗继电器正确测量的因素有：①( )；②保护安装处与故障点之间的助增电流和汲出电流；⑧测量互感器的误差；④电压回路断线；⑤电力系统振荡：⑥被保护线路的串联补偿电容器。故障点的过渡电阻 12. 正常运行时，阻抗继电器感受的阻抗为( )。负荷阻抗 13. 距离I段是靠( )满足选择性要求的，距离Ⅲ段是靠( )满足选择性要求的。 定值大小时间定值 14. 为防止失压误动作，距离保护通常经由( )或( )构成的启动元件控制，以防止正常过负荷误动作。负序电流电流差突变量 15. 阻抗保护应用( )和( )共同来防止失压误动。电流启动电压断线闭锁 16. 距离保护方向阻抗继电器引入第三相电压的作用是为了( )及( )。防止正方向出口相间短路拒动反方向两相短路时误动 17. 方向阻抗继电器中，为了消除正方向出口三相短路死区采取的措施是( )。记忆功能 18. 距离保护克服“死区”的方法有( )和( )。记忆回路引入非故障相电压 19. 与圆特性相比，四边形阻抗继电器的特点是能较好地符合短路时的测量阻抗的性质，( )、避越负荷阻抗能力好。反应
第三章距离保护
第三章：电网距离保护 1.距离保护的定义和基本原理： 距离保护：是利用短路时电压、电流同时变化的特征，测量电压与电流的壁纸，反映故障点到保护安装处的距离而工作的保护。 基本原理：按照继电保选择性的要求，安装在线路两端的距离保护仅在下路MN内部故障时，保护装置才应该立即动作，将相应的断路器跳开，而在保护区的反方向或本线路之外正方向短路时，保护装置不应动作。 与电流速断保护一样，为了保证在下级线路的出口处短路时保护不误动作，在保护区的正方向（对于线路MN的M侧保护来说，正方向就是由M指向N的方向）上设定一个小于本线路全长的保护范围，用整定距离Lset来表示。 当系统发生短路故障时，首先判断故障的方向，若故障位于保护区的正方向上，则设法测出故障点到保护安装处的距离Lk，并将Lk与Lset相比较，若Lk小于Lset，说明故障发生在保护范围之内，这时保护应立即动作，跳开相应的断路器；若L K大于Lset，说明故障发生在保护范围之外，保护不应动作，对应的断路器不会跳开。若故障位于保护区的反方向上，则无需进行比较和测量，直接判断为区外故障而不动作。｝ 通常情况下，距离保护可以通过测量短路阻抗的方法来间接地测量和判断故障距离。 2.几种继电器的方式： 苹果特性：有较高的耐受过渡电阻的能力，耐受过负荷的能力比较差；橄榄特性正好相反。电抗特性：动作情况至于测量阻抗中的电抗分量有关，与电阻无关，因而它有很强的耐过渡电阻的能力。但是它本身不具有方向性，且在负荷阻抗情况下也可能动作，所以通常它不能独立应用，而是与其他特性复合，形成具有复合特性的阻抗原件。 电阻特性：通常也与其他特性复合，形成具有复合特性的阻抗原件。 多边形特性：能同时兼顾耐受过渡电阻的能力和躲负荷的能力。 3测量阻抗：Zm定义为保护安装处测量电压Um&与测量电流Im&之比，即Um&/Im& 动作阻抗：使阻抗原件处于临界动作状态对应的阻抗（Zop）。 Zset1的阻抗角称为最灵敏角。最灵敏角一般取为被保护线路的阻抗角 短路阻抗：Zk=Z1Lk（单位长度线路的复阻抗与短路距离的乘积） 整定阻抗：Zset=Z1Lset 4.负荷阻抗与短路阻抗的区别：负荷阻抗的量值较大，其阻抗角为数值较小的功率因数角，阻抗特性以电阻性为主。短路阻抗的阻抗角就等于输电线路的阻抗角，数值较大，阻抗特性以电感性为主。 5.测量电压的选取和测量电流的选取:要取故障环路上的电压、电流。 为保护接地短路，取接地短路的故障环路为相-地故障环路，测量电压为保护安装处故障相对地电压，测量电流为带有零序电流补偿的故障相电流，由它们算出的测量阻抗能够准确反应单相接地故障、两相接地故障和三相接地短路情况下的故障距离，称为接地距离保护接线方式。 对于相间短路，故障环路为相-相故障环路，取测量电压为保护安装处两故障相的电压差，测量电流为两故障相的电流差，由它们算出的测量阻抗能够准确反应两相短路、三相短路和两相短路接地情况下的故障距离，称为相间距离保护接线方式。
7距离保护习题
距离保护 一、选择题 1.距离保护是以距离(A)元件作为基础构成的保护装置。 A ：测量 B)启动 C ：振荡闭锁 D ：逻辑 1、距离保护装置一般由（D ）组成 A ：测量部分、启动部分； B ：测量部分、启动部分、振荡闭锁部分； C ：测量部分、启动部分、振荡闭锁部分、二次电压回路断线失压闭锁部分； D ：测量部分、启动部分、振荡闭锁部分、二次电压回路断线失压闭锁部分、逻辑部分； 2、距离保护的动作阻抗是指能使阻抗继电器动作的（B ） A ：大于最大测量阻抗的一个定值 B ：最大测量阻抗 C ：介于最小测量阻抗与最大测量阻抗之间的一个值 D ：最小测量阻抗 3．以电压U 和(U-IZ)比较相位，可构成(B)。 A ：全阻抗特性的阻抗继电器 B ：方向阻抗特性的阻抗继电器 C ：电抗特性的阻抗继电器 D ：带偏移特性的阻抗继电器 4．加到阻抗继电器的电压电流的比值是该继电器的(A)。 A ：测量阻抗 B ：整定阻抗 C ：动作阻抗 5．如果用Z m 表示测量阻抗，Z set 表示整定阻抗，Z act 表示动作阻抗。线路发 生短路，不带偏移的圆特性距离保护动作，则说明(B)。 A ；act set set ,m Z Z Z Z << B ：act set set ,m Z Z Z Z ≤≤ C: act set set ,m Z Z Z Z <≤ D: act set set ,m Z Z Z Z ≤≤ 6．某距离保护的动作方程为 90<270J DZ J Z Z Arg Z -0°)是(B)。 ． A ：90+<270+J DZ J Z Z Arg Z δδ-
雷达作用距离方程
雷达作用距离方程 Last updated on the afternoon of January 3, 2021
雷达作用距离及其方程摘要：雷达是利用电磁波探测目标的电子设备。即发射电磁波对目标进行照射并接收其回波，由此获得目标至电磁波发射点的距离、距离变化率（径向速度）、方位、高度等信息。所谓道高一尺魔高一丈，针对现代航空技术的迅猛发展，飞行器隐身性能已成为飞行器先进作战技能指标之一，隐身性能直接决定着战斗的成败，而唯一能克制隐身性能的法宝雷达自然越来越受到重视。通过查询和学习了解雷达的作用原理及雷达作用距离，并在此基础上继续分析雷达作用距离方程，为对雷达的学习和理解奠定基础。 关键词：雷达；作用距离；距离方程 雷达的任务及作用 雷达的最基本任务是探测目标并测量其坐标，因此，作用距离是雷达的重要性能指标之一，它决定了雷达能在多大的距离上发现目标。作用距离的大小取决于雷达本身的性能，其中有发射机、接收系统、天线等分机的参数，同时又和目标的性质及环境因素有关。 雷达所起的作用和眼睛和耳朵相似，当 然，它不再是大自然的杰作，同时，它的信息载体是无线电波。事实上，不论是可见光或是无线电波，在本质上是同一种东西，都是电磁 波，传播的速度都是光速C, 差别在于它们各自占据的频率和波长不同。其原理是雷达雷达
设备的发射机通过天线把电磁波能量射向空间某一方向，处在此方向上的物体反射碰到的电磁波；雷达天线接收此反射波，送至接收设备进行处理，提取有关该物体的某些信息(目标物体至雷达的距离，距离变化率或径向速度、方位、高度等)。 测量距离实际是测量发射脉冲与回波脉冲之间的时间差，因电磁波以光速传播，据此就能换算成目标的精确距离。 测量目标方位是利用天线的尖锐方位波束测量。测量仰角靠窄的仰角波束测量。根据仰角和距离就能计算出目标高度。 测量速度是雷达根据自身和目标之间有相对运动产生的频率多普勒效应原理。雷达接收到的目标回波频率与雷达发射频率不同，两者的差值称为多普勒频率。从多普勒频率中可提取的主要信息之一是雷达与目标之间的距离变化率。当目标与干扰杂波同时存在于雷达的同一空间分辨单元内时，雷达利用它们之间多普勒频率的不同能从干扰杂波中检测和跟踪目标。 雷达距离方程 雷达方程 radar range equation 用于计算雷达在各种工作模式(搜索、跟踪、信标、成像、抗干扰、杂波抑制等)下的最大作用距离的方程式。它是根据已知雷达参数、传播路径、目标特性和所要求的检测与测量性能来计算雷达的最大距离的基本数学关系式，对作为检测和测量设备的雷达进行性能预计。它与雷达参数(如发射功率、接收机噪声系数、天线增益、波长等)、目标特性(如目标的雷达截面积等)和传播性能(如大气衰减、反射等)有关。
线路保护校验方法
RCS-900系列线路保护测试 一、RCS-901A 型超高压线路成套保护 RCS-901A 配置: 主保护:纵联变化量方向,纵联零序,工频变化量阻抗; 后备保护:两段(四段)式零序,三段式接地/相间距离; 1) 工频变化量阻抗继电器: 保护原理: 故障后 F 点的电压 Uf = 0,等价于两个方向相反的电压源串联, 如果不考虑故障瞬间的暂态分量,则根据叠加定律,有 根据保护安装处的电压变化量U ?与电流变化量I ?,保护构造出一个工作电压op U ?来反映U ?与I ?,其定义为 set op Z I U U ??-?=? ,物理意义如下图所示 当故障点位于不同的位置时,工作电压op U ?具有不同的特征
正向故障: 区内 f op U U ?>? 区外 f op U U ?
)Z Z (I Z I Z I Z I U U set s set s set op +??-=??-??-=??-?=? 短路点处的电压变化量(注意:f U ?的方向！) )Z Z (I U f s f +??=? 所以:动作判据 f op U U ?≥? 等价于 s set s f Z Z Z Z +≤+, 结论:正向保护区就是以(-Zs)为圆心,以 |Zset + Zs| 为半径的圆。 当测量到的短路阻抗 Zf 位于圆内(正向区内)则动作, 位于圆外(正向区外)不动; 反向故障时: 工作电压 )Z Z (I Z I Z I Z I U U set R set R set op -??=??-??-=??-?=? 短路点处的电压变化量(注意:f U ?的方向！) )Z Z (I U f R f +??-=? 所以:动作判据 f op U U ?≥? 等价于 R set R f Z Z Z )Z (-≤--, 结论:反向保护区就是以 ZR 为圆心,以 |ZR –Zset|为半径的圆。 测量到的短路阻抗(-Zf)永远不可能进入位于第1象限内的动作区, 所以反向不会动作。 测试要点:由于工频变化量阻抗继电器的阻抗特性边界受电源侧等值阻抗Zs 的控制,所以不能
平均变化率
选修2－2 导数及其应用 1.1.1 平 均 变 化 率 （总第47导学案） 一、【教学目标】 1．感受平均变化率广泛存在于日常生活中，经历运用数学描述和刻画现实世界的过程。 2．理解平均变化率的意义，为后续建立瞬时变化率和导数的数学模型提供丰富的背景。 二、【教学重点、难点】 重点：平均变化率的数学意义 难点：平均变化率的实际意义和数学意义 三、【教学过程】 （一）生活实例： 现有启东市某年3月和4月某天日最高气温记载. 观察：“3月18日到4月18日”与“4月18日到4月20日”的温度变化发现：后者短短两 天时间温度相差C 0 8.14，闷热中的人们无不感叹：“天气热得太快了﹗”，前者温差C 01.15，甚至超过了C 08.14，而人们却不会发出上述感叹。这是为什么呢？ 因为前者变化缓慢，后者变化太快。那么用怎样的数学模型来刻画变量变化的快、慢？ 这就是本课学习的“平均变化率”。 （二）数学模型：以3月18日作为第一天，用曲线图表示为： 1、曲线上BC 之间一段几乎成了“直线”，由此联想如何量化直线的倾斜程度？。 2、由点B 上升到C 点，考察y C —y B 的大小为 ；同时考察x C —x B 的大小 为 。平均变化率为 。 3、气温在区间[1，32]上的平均变化率 ， 与气温[32,34]上的平均变化率比较，A 、B 之间的温差与B 、C 之间的温差几乎相同，但平均变化率相差很大，即平均变化率越大，曲线越陡峭。 4、一般地，函数f(x)在区间[x 1，x 2]上的平均变化率为 。 (d) 20
（三）典题探讨： 例1、甲、乙两人投入相同的资金经营某商品，甲用5年时间挣到10万元，乙用5个月时 间挣到2万元，如何比较和评价甲，乙两人的经营成果？ 例2、水经过虹吸管从容器甲中流向容器乙，t s 后容器 甲中水的体积0.1()52t V t -=?（单位：3 cm ）， 计算第一个10s 内V 的平均变化率。 乙 注意：负号表示容器甲中的水在减少。 例3、已知函数2()f x x =，分别计算()f x 在下列区间上的平均变化率： （1）[1，3]； （2）[1，2]； （3）[1，1.1]； （4）[1，1.001]。 作出图形，借助图像感知割线斜率k 的变化，发现割线→切线，斜率k →切线的斜率。 例4、如图，路灯高地面8m ，一个身高为1.6m 的人以84m/min 的速度离开路灯。 （1）求身影的长度y 与人距路灯的距离x 之间的关系； （2）求人离开路灯的第一个10s 内身影的平均变化率。 （四）课堂小结： 1、一般地，求函数()f x 在区间[x 1，x 2]上的平均变化率的步骤： ① 求自变量的增量12x x x -=?；② 求函数的增量)()(12x f x f y -=?； ③ 求平均变化率=??x y 2121()()f x f x x x --。 ２、平均变化率是曲线陡峭程度的“数量化”，曲线陡峭程度是平均变化率“视觉化”。 3、对于函数)(x f y =，当自变量x 在0x 处有改变量x ?时，函数值y 相应地有改变量y ?， 则)(x f 从0x 到x x ?+0的平均变化率有更一般的形式x x f x x f x y ?-?+=??)()(00
曲率及曲率变化率
一、曲率 曲率定义为一定弦长的曲线轨道（如30M ）对应之园心角θ（度/30米）。度数大，曲率大，半径小。反之，度数小，曲率小，半径大。轨检车通过曲线时（直线亦如此），测量车辆每通过30米后车体方向角的变化值，同时测量车体相对两转向架中心连线转角的变化值，即可计算出轨检车通过30米曲线后的相应圆心角θ变化值。 测量曲率的传感器分布如图4-12。摇头速率陀螺YAW ，测量车体摇头角速率； 位移计DT1测量车体一位端的心盘处与一位转向架构架间的相对位移；位移计DT2、DT3测量车体二位端心盘前后两侧与二位转向架构架之间的相对位移；光电编码器TACH 提供速度距离信息,由于一阶模拟滤波器在处理模拟时间域信号时，其频率特性是固定不变的，但在处理YAW 所表示的空间域频率信号时，其频率特性就是变化的了。因此，一阶模拟滤波器输出信号经采样，进入计算机还需进行数字滤波处理。数字滤波的作用，是对一阶模拟滤波器引起的频率特性变化进行校正，使得模拟滤波和数字滤波混合处理后，在设计的通带范围内，空间域幅值特性不受列车运行速度的影响。 曲率测量的信号流程如图4-13。摇头速率陀螺输出信号经B(s)一阶模拟滤波处理后，进入计算机，再进行数字处理。)(z C 为一阶数字滤波器。)(z C 的输出，是单位采样距离对应的车体方向角x c ??/φ。用安装于一位转向架构架和车体间的位移计DT1测量一位转向架构架与车体间的位移d 1。用安装于二位转向架构架和车体间的位移计DT2和DT3，测量二位转向架构架和车体间的位移d 2。由d 1和d 2计算出单位采样距离相应的车体与两转向架中心连线间相对夹角x ct ??/φ。通过 x c ??/φ和x ct ??/φ的结合计算出两转向架中心连线对应于单位采样距离的方向
工频变化量距离保护定值校验
工频变化量距离保护定值校验 时 峰 [摘 要] 本文介绍了工频变化量距离保护定值的校验方法，并给出了RCS-931保护装置调试步骤及相关试验数据。 [关键词]工频变化量、定值校验、动作方程 在实际保护装置调试中，对RCS －931系列超高压线路成套保护装置中的工频变化量距离保护定值的校验经常会遇到困难，本文针对此保护原理分析了工频变化量距离保护定值的校验方法，在具体保护装置调试中总结了试验步骤，并给出了相关试验数据。 1 保护原理 电力系统发生短路故障时，其短路电流、电压可分解为故障前负荷状态的电流、电压分量和故障分量，反应工频变化量的继电器只考虑故障分量，不受负荷状态的影响。其动作方程为： |ΔOP U |> Z U ----------（1） 式中：ΔOP U 为工作电压的工频变化量；Z U 为动作门槛，自适应于运行状况，是一个浮动值，取故障前工作电压记忆量。 对接地故障，工作电压： ΦOP U ＝ΦU －(ΦI ＋K ×30I )×ZD Z ， Φ=A,B,C ---------（2） ΦOP U 为工作电压；ΦU 为相电压；ΦI 为相电流，0I 为零序电流，K 为零序补偿系数，ZD Z 为工频变化量距离保护定值。 对于相间距离继电器，工作电压 ΦΦOP U =ΦΦU –ΦΦI ×ZD Z ， ΦΦ=AB,BC,CA ---------（3） ΦΦU 为相间电压，ΦΦI 为相电流差值。 正方向经过渡电阻故障时的动作特性可用解析法分析，如图1所示。
以三相短路为例，设Z U =|ΔF E | 由 ΔF E =-ΔI ×(S Z +K Z ) ΔOP U =ΔU -ΔI ×ZD Z =-ΔI ×(S Z +ZD Z ) 则 |ΔI ×(S Z +ZD Z )|＞|ΔI ×(S Z +K Z )| |S Z +ZD Z |>|S Z +K Z | ----------（4） 式中，S Z 为系统阻抗，ZD Z 为整定阻抗，K Z 为测量阻抗。 由式(4)可知，正方向故障时，工频变化量距离继电器的动作特性是一个圆，其圆心为矢量－S Z 的末端，半径为| S Z +ZD Z |（见图2）。 2 定值校验 本节以单相接地故障为例，结合RCS-931保护装置介绍工频变化量距离保护定值校验的具体计算方法，简单介绍试验步骤并给出具体试验数据。相间短路故障直接给出公式及试验数据，不另做详细说明。 2.1 计算方法
不连续距离特征量信息融合方法
收稿日期：2013-05-05修回日期：2013-08-03 基金项目： 十二五”预研基金（No.51303070407）；水下测控技术重点实验室基金资助项目（No.613122）作者简介：何青海（1985-），男，安徽庐江人，博士。研究方向：水声环境效应技术。*摘要：浅海波导中低频声场存在稳定可观察的干涉结构，目标辐射噪声LOFAR 图中呈现干涉条纹图案。从条纹中可以提取出距离特征量信息，它反映了目标运动过程中的距离变化率。由于外部环境的影响或运动态势的改变，LOFAR 图中条纹有可能会短暂丢失。此时，基于波导不变条纹的距离特征量提取算法失效。提出了不连续距离特征量信息融合方法，在条纹丢失期间内保持对目标距离特征量轨迹的跟踪。仿真及海试数据处理结果验证了其可行性。 关键词：距离特征量，LOFAR 谱，不连续距离特征量信息融合 中图分类号：TP391文献标识码：A 不连续距离特征量信息融合方法* 何青海1，笪良龙1，陈仲2 （1.海军潜艇学院，山东青岛266071；2.海军司令部第四部，北京100841） Research on Fusion Method of Discontinuous Distance Characteristic Feature Information HE Qing-hai 1，DA Liang-long 1，CHEN Zhong 2 （1.Navy Submarine Academy ，Qingdao 266071，China ；2.Navy Command Fourth Department ，Beijing 100841，China ） Abstract ：Stable interference structure can be observed in low frequency sound field of the shallow water.Striations have been appeared in plots of Low Frequency Analysis Recording （LOFAR ）spectrum.Distance change ratio of target in movement can be described by distance characteristic feature.It can be extracted from LOFAR spectrum striations.Because of the influence of external environment or changes of movement situations ，sometimes a short time striation loss has been appeared in LOFAR spectrum.The extraction algorithm of distance characteristic feature based on waveguide invariant striations is invalidated temporality.Discontinuous distance characteristic feature information fusion method has been put forward.Distance characteristic feature is tracked between striation loss time.The high performance of fusion method is tested on simulation and experimental results.Key words ： distance characteristic feature ，Low Frequency Analysis Recording （LOFAR ）spectrum ，discontinuous distance characteristic feature information fusion 引言浅海波导不变量［1-5］是近些年来水声研究领域引人注意的课题之一，该理论指出，宽带信号在海洋中传播会发生干涉现象。目标辐射噪声LOFAR （低频分析记录）谱图可用来描绘低频段产生的明暗相间的干涉条纹图案，而条纹图蕴含着信道中目标和接收器之间的位置信息。 距离特征量描述的是目标初距与瞬时距离的 比值［6］， 它反映了目标距离的变化率。距离特征量可从目标辐射噪声干涉条纹图像中提取得到，在实 际应用中，它可以作为一个观测量，与方位信息一 起构建一种新的目标运动分析方法，以改善目前纯 方位方法存在的解算时间长、本艇机动复杂等问 题。 本文对距离特征量提取技术展开研究，实际应文章编号：1002-0640（2014）08-0177-04Vol.39，No.8 Aug ，2014 火力与指挥控制Fire Control &Command Control 第39卷第8期2014年8月 177··
工频变化量方向继电器
变化量方向继电器 RCS-901A 由变化量方向和零序方向继电器，经通道交换信号构成全线路快速跳闸的方向保护，即装置的纵联保护。 变化量方向继电器测量电压、电流故障分量的相位，当测量相角反相位时动作。 其正方向元件的测量相角为： ??? ? ? ?????-?=Φ+D COM Z I Z I U Arg 121212 其反方向元件的测量相角为： ???? ?????-=Φ-D Z I U Arg 1212 其中： 12U ?、12I ?为电压、电流变化量的正负序综合分量，无零序分量； D Z 为模拟阻抗； COM Z 为补偿阻抗，当最大运行方式时系统线路阻抗比5.0>L S Z Z 时， 0=COM Z ，否则COM Z 取为“工频变化量阻抗”的一半。 当正方向故障时，如图S Z 为系统正序阻抗，并假设系统的负序阻抗等于正序阻抗，将工频变化量电压电流分解为对称分量，则： =?N E 0=?M E S Z I U ??-=?11 S Z I U ??-=?22 S Z I M I U M U U ???+?-=??+?=?)(212112 S Z I U ??-=?1212 其中M 为转换因子，根据不同的故障类型，装置可选择不同的转换因子，以提高灵敏度。
设系统阻抗角与D Z 的阻抗角一致，则正方向元件的测量相角为： ?=??? ? ??--=???? ? ?????-??-=Φ+180121212D COM S D COM S Z Z Z Arg Z I Z I Z I Arg 反方向元件的测量相角为： ?=???? ??=Φ-0D S Z Z Arg 反方向故障时，如图S Z '为线路至对侧系统的正序阻抗，将电压电流分解为对称分量有： =?N E 0=?M E S Z I U '11??=? S Z I U '22??=? S Z I U '1212??=? 设系统阻抗角与D Z 的阻抗角一致，则正方向元件的测量相角为： ?=???? ? ?-=Φ+0'D COM S Z Z Z Arg 反方向元件的测量相角为： ?=??? ? ??-=Φ-180'D S Z Z Arg 由上可见，正方向故障时，+Φ接近于180°，正方向元件可靠动作，而-Φ接近于0°，反方向元件不可能动作，而反方向故障时，+Φ接近于0°，正方向元件不可能动作，而-Φ接近于180°，反方向元件可靠动作。 由上可见，在正方向元件中引入补偿电压COM Z I ?12不可能引起方向元件误动，在大系统长线路S Z 较小的情况下，引入COM Z I ?12可以根本改善继电器的灵