4)、（5)方向元件必須依靠選相元件才能可 靠動作，方向元件的判斷只有在選出故障相別后才能進(jìn)行。由此引發(fā)兩個問題，一是選相元 件的接入不可避免的要降低方向比較式縱聯(lián)保護(hù)的可靠性；其二是由于選相元件與方向元 件必須串聯(lián)動作，因而增大了保護(hù)的整體動作時間。
[0098] 這里，方向元件（1)~（3)，不需要選相元件的配合即可單獨使用。其中方向元件 (1)基于正序故障分量，可以反映所有的故障類型。方向元件（2)基于負(fù)序分量，除了三相 對稱性故障外其余故障類型下都能有效應(yīng)用。方向元件（3)基于零序分量，只有在接地故 障類型下才能有效應(yīng)用。方向元件（4)、（5)則需要與選相元件配合使用。
[0099] 3)進(jìn)行系統(tǒng)故障相位誤差分析
[0100] 方向元件的性能決定于所用電壓、電流之間的相位關(guān)系，相位誤差越小，方向性就 越明確。為了對上述五種方案的相位誤差進(jìn)行分析，采用對稱分量法，由對稱分量法可知：
[0101] (D ；
[0102] 公式（1)中，S代表泛或！ s下標(biāo)g代表故障分量或變化量，1、2、0表示正序、負(fù) 序、零序。
[0103] ⑴當(dāng)Z1= Z 2時方向元件的相位特性
[0105]
[0104] 由于一般交流系統(tǒng)中，可假定正序和負(fù)序阻抗相等，因此在正方向故障時有
(2) ?[0106] 將公式（2)代入方向元件的表達(dá)式并用對稱分量表式，可得公式（3):
[0108] 在反方向故障時有：
[0107] (3)]
[0109] (4)；：
[0110] 將公式（4)代入方向元件的表達(dá)式并用對稱分量表式，可得公式（5):
[0111] (5)；
[0112] 由公式（5)可見，當(dāng)Z1= 22時，五種方案有相同的相位特性，都能明確區(qū)分正、反 方向故障。而實際的交直流混聯(lián)系統(tǒng)中，由于逆變器換相失敗等原因，使得故障后正序和負(fù) 序阻抗常常不等，因此有必要考慮Z 1^ Z 2的情況。
[0113] ⑵當(dāng)Z# Z 2時方向元件的相位特性
[0114] 當(dāng)電力系統(tǒng)中存在Z1辛Z 2的情況，如發(fā)電機的暫態(tài)和次暫態(tài)的正、負(fù)序阻抗不等， 換位不完全的線路，交直流混聯(lián)系統(tǒng)中逆變器故障都會使電力系統(tǒng)中出現(xiàn)正、負(fù)序不等的 情況。
[0115] 假定在正方向發(fā)生故障，并且Z2= Z JAZ1于是有：
(6)；[0117] 將公式（6)代入方向元件（4)的表達(dá)式并用對稱分量表達(dá)，可得公式（7):
[0116]
[0118]
(7)：；
[0119] 代入方向元件（5)的表達(dá)式并用對稱分量表達(dá)，可得公式（8):
[0120] 18)；：
[0121] 在Z1^ Z2的條件下，五種方案的相位誤差不僅與AZ1的幅值和輻角有關(guān)，而且還 與故障類型有關(guān)，因此下面只做近似的定性分析，以便對五種方向元件進(jìn)行比較：
[0122] (a)兩相短路
[0123] 假定為B、C兩相短路，故有： 方向元件⑷，由于
〇 因此AZa之值可能很大，因 AZgZlni相角 相差不太大，所以一般不會導(dǎo)致非故障相θ A判斷錯誤，但為了可靠也可以采取防止誤動的
措施。故障相B、C兩相的誤差可表示為7 它們可由 '， 實際出現(xiàn)的AZ1來決定。方向元件（5)的相位誤差由實際出現(xiàn)的AZ1決定表示為

方向元件（1)-(3)的相位關(guān)系只由各序阻抗決定，故不會由于 Z1^ Zjl起相位誤差。
[0124] (b)兩相接地短路
[0125] 假定B、C兩相接地短路，故有
因此方向元件（4)、 (5)的誤差情況與B、C兩相短路相近，但較小一些。方向元件（1)-(3)無相位誤差。
[0126] (C)三相短路
[0127] 系統(tǒng)正常運行時發(fā)生三相短路。考慮三相阻抗不完全對稱，故 考慮到
， 代入相位誤差公式可得出ΔΖ辛0,因此方向元件（4)和方向元件（5)均 ， 將產(chǎn)生相位誤差，但其相位誤差大約均為
·的數(shù)量級，故誤差不大。對于方向元件 (1)無相位誤差出現(xiàn)。
[0128] (d)單相接地短路
[0129] 假定為A相接地短路，則有
方向元件（4)的相位誤差可表示為：
方向元件（5)的相位誤差 可表示為^
考慮到 Ag = 故AZre之值可能很大，為了避免Θ Be判斷錯誤方向引起方向元件誤動，應(yīng)采取 3. 相應(yīng)措施。方向元件（1)-(3)無相位誤差。
[0130] 由以上分析可知，方向元件（4)、（5)均受系統(tǒng)正、負(fù)序阻抗不等的影響。方向元件 (1)-(3)在21辛Z2時不會產(chǎn)生相位誤差。還應(yīng)指出，在以上分析中沒有考慮過渡電阻的影 響，在有過渡電阻的條件下發(fā)生兩相接地短路時，/4和/2^之間的相位不是180°，方向 元件（4)和方向元件（5)的相位誤差就會增大。以上分析可以看出，反應(yīng)正序故障分量的 方向元件較為理想。對于以上5種方向元件，若實際系統(tǒng)中正、負(fù)序阻抗相等時，五種方向 元件具有相同的相位性能，都能明確區(qū)分正、反方向阻抗。若實際系統(tǒng)中正、負(fù)序阻抗不相 等時，方向元件1)~3)是不會產(chǎn)生相位誤差的，方向元件4)和方向元件5)將會產(chǎn)生相位 誤差，其性能必將會受到嚴(yán)重影響。
[0131] 4)進(jìn)行故障分量方向元件的適用條件分析
[0132] 由上述分析可知，另外實際系統(tǒng)中假設(shè)各阻抗的阻抗角差不多相等，都在線路阻 抗角的附近，在此基礎(chǔ)上，正方向故障和反方向故障的阻抗角將差180°，方向性很明確。若 系統(tǒng)中，各個元件的阻抗角度相差較大時，此時正方向故障和反方向故障時方向?qū)幻?確，就會出現(xiàn)保護(hù)誤判的問題。
[0133] 可見，嚴(yán)格意義下，故障分量方向元件的適用條件如下：
[0134] (1)故障網(wǎng)絡(luò)中各個元件的各序阻抗角與線路對應(yīng)的各序阻抗角相等。以突變量 正序方向元件為例，即要求保護(hù)安裝處背側(cè)系統(tǒng)的正序阻抗角與線路的正序阻抗角相等。
[0135] (2)對于方向元件4)、5)，保護(hù)安裝處背側(cè)系統(tǒng)的正、負(fù)序阻抗相等。
[0136] 純交流系統(tǒng)中，以上適用條件大都是滿足的，因此故障分量方向元件性能穩(wěn)定，得 到了業(yè)界的一致好評。然而在交直流混聯(lián)系統(tǒng)中，由于直流系統(tǒng)等效交流阻抗的阻抗角與 線路阻抗角相差較大，其正、負(fù)序阻抗也不相等等因素，因此有必要對其進(jìn)行深入研究。
[0137] 5)對模型進(jìn)行仿真驗證
[0138] 甘肅電網(wǎng)750kV雙回線路發(fā)生單相接地故障，仿真簡化模型如圖2所示，故障點分 別在線路首端0^點）、中間（k 2點）、末端（k 3點），分析保護(hù)安裝處故障序分量方向元件的 動作特性，仿真結(jié)果如下：
[0139] 1)線路首端發(fā)生故障參見圖3(a)-圖3(c)所示的線路首端發(fā)生單相接地故障故 障分量元件動作特性；
[0140] 2)線路中間發(fā)生故障參見圖4(a)-圖4(b)所示的線路中間發(fā)生單相接地故障故 障分量元件動作特性；
[0141] 3)線路末端發(fā)生故障參見圖5(a)-圖5(c)所示的線路末端發(fā)生單相接地故障故 障分量元件動作特性。
[0142] 綜上所述，含有大規(guī)模風(fēng)電接入的交直流輸電線路雙回線運行時，故障分量的正、 負(fù)、零序方向元件，不受隨機能源接入、交直流混聯(lián)系統(tǒng)及系統(tǒng)正負(fù)序阻抗不相等的影響， 性能較為穩(wěn)定，保護(hù)不會誤動。
[0143] 最后應(yīng)說明的是：以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明， 盡管參照前述實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，其依然可 以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或