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第1章 微机保护概述1

1.1 微机保护发展1

1.2 历史背景1

1.3 微机保护的预期效益2

1.3.1 成本3

1.3.2 自检和可靠性3

1.3.3 系统集成和数字化环境3

1.3.4 功能灵活性和自适应继电器3

1.4 微机保护架构4

1.5 模数转换9

1.5.1 逐次逼近的A/D转换器10

1.5.2 Delta-Sigma A/D转换器11

1.6 抗混叠滤波12

1.7 变电站架构14

1.8 小结15

参考文献16

第2章 继电保护实践18

2.1 继电保护概述18

2.2 继电保护系统功能19

2.3 输电线路继电保护22

2.3.1 过流继电器22

2.3.2 方向继电器23

2.3.3 距离继电器25

2.3.4 矢量图和R—X图26

2.3.5 纵联保护27

2.4 变压器、电抗器、发电机保护28

2.4.1 变压器保护28

2.4.2 电抗器保护30

2.4.3 发电机保护30

2.5 母线保护30

2.6 电流、电压互感器性能31

2.6.1 电流互感器31

2.6.2 电压互感器32

2.6.3 电子式电流、电压互感器33

2.7 小结35

参考文献36

第3章 微机保护算法的数学基础38

3.1 引言38

3.2 傅立叶级数38

3.2.1 指数傅立叶级数40

3.2.2 正弦、余弦傅立叶级数41

3.2.3 相量42

3.3 其他正交展开式43

3.3.1 Walsh函数43

3.4 傅立叶变换44

3.4.1 傅立叶变换特性48

3.5 傅立叶变换的应用55

3.5.1 采样56

3.6 离散傅立叶变换57

3.7 概率和随机过程简介59

3.7.1 随机变量和概率分布59

3.7.2 概率分布状况和密度60

3.7.3 期望值61

3.7.4 联合分布随机变量62

3.7.5 自变量63

3.7.6 线性估算63

3.7.7 加权最小二乘法64

3.8 随机过程65

3.8.1 随机过程滤波66

3.9 卡尔曼滤波67

3.10 小结71

参考文献75

第4章 数字滤波76

4.1 引言76

4.2 离散时间系统76

4.2.1 离散时间序列运算77

4.2.2 卷积77

4.3 离散时间系统78

4.4 Z变换79

4.4.1 幂级数79

4.4.2 Z变换80

4.4.3 逆Z变换80

4.4.4 Z变换性能81

4.4.5 离散系统傅立叶变换82

4.5 数字滤波83

4.6 数据窗84

4.7 线性相量86

4.8 逼近法—滤波器综合87

4.9 小波88

4.10 人工智能基础91

4.10.1 人工神经网络91

4.10.2 决策树92

4.10.3 智能体93

4.11 小结93

参考文献95

第5章 输电线路保护97

5.1 引言97

5.2 误差源100

5.3 参数估值继电器103

5.3.1 波形拟合算法104

5.3.2 傅立叶算法105

5.3.3 短数据窗的傅立叶算法106

5.3.4 递归方程107

5.3.5 Walsh函数算法108

5.3.6 差分方程算法109

5.3.7 卡尔曼滤波算法114

5.3.8 直流偏移的消除115

5.4 非参数估值117

5.4.1 基于故障分类的继电器程序117

5.5 对称分量距离继电器119

5.5.1 SCDFT121

5.5.2 暂态监视器121

5.5.3 速度范围考虑123

5.5.4 继电器程序125

5.6 更新的分析技术127

5.6.1 小波应用127

5.6.2 智能体应用127

5.7 串联补偿线路保护128

5.8 小结129

参考文献130

第6章 变压器、发电机、母线保护133

6.1 引言133

6.2 电力变压器算法133

6.2.1 电流制动134

6.2.2 电压制动136

6.2.3 磁通制动137

6.2.4 基于励磁涌流间隙的制动功能140

6.3 发电机保护141

6.3.1 定子绕组差动保护141

6.3.2 其他发电机保护142

6.3.3 采样率跟踪系统频率143

6.4 电动机保护143

6.5 微机母差保护144

6.6 小结146

参考文献148

第7章 集成系统的硬件组成151

7.1 硬件问题的本质151

7.2 用于保护的微机151

7.3 变电站运行环境153

7.4 工业环境标准154

7.5 EMI对策156

7.6 辅助部件157

7.6.1 电源157

7.6.2 辅助继电器157

7.6.3 试验部件157

7.6.4 接口柜158

7.7 冗余性和后备158

7.8 服务、培训和维护159

7.9 小结160

参考文献160

第8章 系统保护和控制162

8.1 引言162

8.2 频率和相量测量162

8.2.1 f和df/dt最小二乘估计164

8.3 时钟同步采样165

8.4 相量测量在状态估计中的应用166

8.4.1 涵盖相角测量的加权最小二乘法状态估计168

8.4.2 线性状态估计169

8.4.3 分区状态估计171

8.4.4 PMU布点172

8.5 动态状态估计的相量173

8.5.1 状态方程174

8.6 在线监测175

8.6.1 事件顺序分析175

8.6.2 初始故障检测176

8.6.3 断路器健康状态监测176

8.7 控制应用176

8.8 小结177

参考文献177

第9章 行波保护应用181

9.1 引言181

9.2 单相线路行波181

9.3 三相线路行波186

9.3.1 故障产生的行波188

9.4 行波方向保护190

9.5 行波距离保护192

9.6 相差保护194

9.7 行波差动保护196

9.8 故障测距197

9.8.1 基于阻抗估算的故障测距197

9.8.2 基于行波的故障测距198

9.9 其他新近发展199

9.10 小结199

参考文献201

第10章 广域测量应用204

10.1 引言204

10.2 自适应保护204

10.3 自适应保护举例205

10.3.1 输电线路保护205

10.3.2 变压器保护206

10.3.3 重合闸207

10.4 广域测量系统（WAMS）208

10.5 WAMS架构208

10.6 基于WAMS系统的保护理念209

10.6.1 自适应保护的依赖性和安全性209

10.6.2 针对保护特性的视在阻抗监视210

10.6.3 基于WAMS的失步保护210

10.6.4 后备保护的监视214

10.6.5 智能切负荷214

10.6.6 自适应失磁保护215

10.6.7 智能分区216

10.6.8 系统集成保护216

10.6.9 切负荷和恢复216

10.7 小结217

参考文献218

附录A 代表性系统参数220

附录B 标准采样率223

附录C 不同采样率的转换225

附录D 暂态数据转换标准229