线路保护校验方法剖析

1、RCS-900系列线路保护测试、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，有工魏变化量Fault根据保护安装处的电压变化量 U和电流变化量 崩，保护构造出一个工作电压Uop来反当故障点位于不同的位置时，工作电压U op具有不同的特征正向：区内区外AUf区外 AUop 心Uf反向故障：AUop Uf所以：根据工作电压Uop的和 Uf

2、的幅值比较就可以正确地区分出区内和区外故障，而且具有方向性。其中，根据前面的定义， Uf =故障前的F点的运行电压，一般可 近似取系统额定电压（或增加5%的电压浮动裕度）。工频变化量阻抗继电器本质上就是一个过电压继电器；工频变化量阻抗继电器并不是常规意义上的电压继电器，由于其工作电压U op构造的特殊性（能同时反映保护安装处短路电压和电流的变化），它具有和阻抗继电器完全一致的动作特性，固而称其为阻抗继电器；动作特性分析：正向故障时：Zset11111 *、工作电压Uop =：U - . J Zset=-.Zs -1 Zset=一 I （Zs Zset）短路点处的电压变化量（注意：CUf的方向！

3、）UfI （Zs Zf）所以：动作判据心Uop FAUf等价于Zf +ZsWZset + Zs结论：正向保护区是以（-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Up = U - I Zset7 Zr WZset- I （Zr也氏）短路点处的电压变化量（注意：Uf的方向！）Uf 二-I （Zr Zf）所以：动作判据也uop| KpUf等价于（-Zf）-Zr 兰 Zset-Zr结论：反向保护区是以 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

4、第 1象限内的动作区, 所以反向不会动作。Zs的控制，所以不测试要点：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能用测试常规阻抗继电器的方法进行测试，而应结合其动作原理，将其视为由电流变化量厶|构成的过压继电器进行测试，Uop| = m1.05U nm=1.1时，保护可靠动作；m=0.9时，保护可靠不动作；测试模型:UpU -Zset =(Up - Un)- I Zset正向接地故障：Up = (1 K) lp Zset (1 -1.05m)* UN正向相间故障：Upp lipp * Zset (1 -1.05m)* .一 3Un反向故障：Up, Upp = 0 ；测试菜单-专用测

5、试：“工频变化量阻抗继电器定值校验”；试验举例：保护定值：工频变化量阻抗：3.2 Q正序灵敏角：78 零序补偿系数：0.4401. 投主保护压板和距离保护压板。2 整定值控制字“投工频变化量阻抗”置1,“投纵联距离保护”置 0。2 测试仪参数设置：进入“专用测试”一一“工频变化量阻抗继电器定值校验”菜单；设置整定阻抗“定值 DZset ” 3.2 Q , 78 ；“补偿系数K”为0.44 ；“短路电流”为5.0A ；“校验点m”选择1.1倍。设置故障类型，故障方向。选择故障启动方式：按键启动，或自启动(故障前时间应足够保护复归和重合闸充电)；4.按下试验按钮后，试验进入故障前状态， 等待保护复

6、归，重合闸充电，直至“充电”灯亮；5 确认后，进入故障状态，保护跳闸，装置面板上相应跳闸灯亮，液晶屏幕上显示“纵联变 化量方向”，动作时间为15-30 ms ；重复以上步骤，模拟 m=0.9倍和反方向故障，纵联变化量方向不动作。2) 纵联变化量方向：保护原理：纵联方向保护利用通道将保护装置对故障方向判别的结果传送到对侧，每侧保护根据两侧保护装置的动作过程逻辑来判断和区分：区内，或区外故障。纵联变化量方向采用工频变化量方向元件来判别方向，设有正向和反向两个元件，其原理是比较综合电压变化量（正负序综合分量）和综合电流变化量（正负序综合分量）的相位,算法如下：正方向兀件lF.:= arg(汨12iI

7、12Zcom)12ZD反方向兀件-F_:式中ZD 模拟阻抗，其阻抗角与线路阻抗角一致;ZCO补偿阻抗；Ui2, 012综合电压电流（正负序综合分量）。正方向故障时：瓷卜=180,_ = 0：； 反方向故障时： .=0：, _ = 180：；测试要点：准确的短路计算模型，尽可能真实地模拟出短路故障中120序分量的变化情况;测试菜单-单侧调试：“整组试验”；两侧对调：“GPS同步对调”；试验举例：保护定值：电流变化量启动值：0.2A1. 单侧调试时：将收发讯机整定在“负载”位置，或将本装置的发信输出接至收信输入构成自发自收；2. 仅投主保护压板，重合把手切在“综重方式”；3. 整定保护定值控制字：

8、“投纵联距离保护”置 1、“允许式通道”置 0,“投重合闸”置1、“投重合闸不检”置 1 ；4. 测试仪参数设置：进入“整组试验”菜单，设置故障类型，故障方向，和短路电流（大于电流变化量启动值）；选择“直流分量？”为“叠加直流（非周期）分量” ，“衰减时间t”为“ 0.050S ”。4.按下试验按钮后，试验进入故障前状态， 等待保护复归，重合闸充电，直至“充电”灯亮;5 确认后，进入故障状态，保护跳闸，装置面板上相应跳闸灯亮，液晶屏幕上显示“纵联变化量方向”，动作时间为15-30 ms ;重复以上步骤，模拟反方向故障，纵联变化量方向不动作。3）高频闭锁零序（纵联零序）保护原理：纵联零序保护是在

9、阶段式零序保护的基础上增加通信接口和必要的动作逻辑实现；当通道退出或运行中通道发生故障时纵联零序就是完整的阶段式零序保护；纵联零序保护利用的远方信号可以是闭锁式也可以是允许式。闭锁式：由判断为反向故障的一侧负责发信，闭锁两端保护；允许式：由判断为正向故障的一侧负责发信，允许两端保护跳闸；以RCS系列保护为例，正方向元件：零序方向过流元件和F0 .元件相“与”输出；反方向元件：零序启动过流元件和卩0_元件相“与”输出；若零序阻抗角为;0，则正方向接地故障：3Uo超前3l）o为180 + 0，零序功率为负，F.元件动作；反方向接地故障：3U0超前31）。为,零序功率为正，F0_元件动作。因此， 3

10、U4匚型肓齐D圈2不討称梅壤連动保护方枢圈动作逻辑图如上图 2所示。试验举例：状态序列菜单投入“不对称相继速动”压板和“距离保护”压板；状态1 :故障前，三相均有负荷电流且连续时间超过20 ms ；状态2 :模拟距离II段相间故障：0.95倍的相间II段阻抗（以BC相相间故障为例）， 持续时间大于相间距离 II段整定时限；状态3 :模拟对侧I段动作跳闸：任意一相（以 A相为例）电流突然消失; 则不对称相继速动保护动作。3）双回线相继速动保护原理：如图4所示双回线路，L2回路末端（F点）发生故障,图4双柯线相地速动保护动作示总酸对M侧保护1 , 3,当L2末端（F点）故障时，其川段距离元件均启动

11、，分别输出FXJ信号闭锁另一回线H段距离相继速动保护。对于故障线路L2，保护4由距离I段跳开，保护1感受不到故障电流，距离继电器返回，其 发出的FXJ信号返回；保护3收不到FXJ信号，同时H段距离继电器等待一个短延时不返回，则 不等n段延时立即跳闸。对于非故障线路 LI，在保护3跳闸前，因为故障一直存在，保护3的距离继电器一直动作，其发出的FXJ信号一直存在，足以闭锁保护1的相继速动继电器。保护3的相继速动继电器跳闸后，故障线路L2从两端切除故障，保护 I的n段继电器返回。因此由以上分析可知，非故障线路 的相继速动继电器绝不可能误动。利用双回线上的两个继电器的相互闭锁回路巧妙地实现了相继速动功

12、能，简单可靠，性能良 好，适用于各种故障。该相继速动原理在双侧电源的并列双回线上应用良好，动作可靠。当其用 于单侧电源并列双回线时，在系统侧出口处三相短路时，故障由电源侧保护I段瞬时切除后，已不存在故障电流，负荷侧的距离川段可能不启动，负荷侧由n段保护而非相继速动保护切除故障。试验举例：状态序列菜单，针对保护3试验状态1:故障前；状态2 :故障，用开出量发闭锁信号给保护3故障位置需设在保护 3的II段；状态 3：保持故障，开出量返回，闭锁信号消失；四、RCS-951型线路成套保护RCS-951 配置： 三段式相间距离，四段式过流； 低周保护； 不对称相继速动，双回线相继速动；1) 低周保护 保

13、护原理：低周减载又称自动按频率减负荷。满足下列任一情况低周减载闭锁：( 1)电压互感器二次回路断线；(2) 保护安装处的正序电压 U1低于闭锁值。(3) 保护安装处的负序电压 U25V(说明是短路故障)( 4)该线路三相电流均小于 0.1 倍额定电流(说明该线路负荷较小，即使全部切除对系 统频率回升也无多大作用)( 5)系统频率低于 45Hz；( 6)频率滑差大于闭锁值。频率滑差元件动作后进行自保持，直到频率恢复到低周减载 整定频率以上后复归。试验举例：选择“频率 / 低压解列”菜单 国电南自 PSL-641保护定值：频率差定值：2Hz (即低周减载动作频率为 48Hz)滑差定值： 5Hz/S

14、时间定值： 1.0S闭锁电压定值：80V (线电压) 闭锁电流定值： 1A动作值测试：( 1)选择“测试项目”为“动作值” ，“变量选择”为“频率” 。(2) 设置电压幅值为 57.735V，三相对称，电流幅值为 2.0A，三相对称。(3) 设置“复归值”为 50.0Hz，“复归时间”为1.0S，“滑差d/dt ”为I.OHz/S，“搜索起点”为49.5Hz，“终点”为47.0Hz，“步长”为0.1Hz ；( 4)开始试验 动作时间测试：(1) 选择“测试项目”为“动作时间 /滑差闭锁”，“变量选择”为“频率” 。(2) 设置电压幅值为 57.735V，三相对称，电流幅值为 2.0A，三相对称

15、。(3) 设置“变化起点”为 50.0Hz ， “复归时间”为 1.0S，“变化终点”为 45.0Hz， “滑差 d/dt ”为 1.0Hz/S ，“计时启动值”为“ 48.0Hz”； ( 4)开始试验滑差闭锁值测试：1）选择“测试项目”为“动作时间/ 滑差闭锁”，“变量选择”为“频率”2）设置电压幅值为 57.735V ，三相对称，电流幅值为 2.0A ，三相对称。3）设置“变化起点”为 50.0Hz ，“复归时间”为 1.0S 。设置“整定值”为 5.0Hz/S ，测试倍数为“ 0.95 ”（不闭锁）； 设置“整定值”为 5.0Hz/S ，测试倍数为“ 1.05 ”（滑差闭锁） ；两段或四

16、段零序保护一、保护原理零序电流保护反映中性点接地系统中发生接地短路时的零序电流分量。保护安装处的零序电流以3U0 = -3ll0Z母线流向被保护线路为正向，正方向发生接地故障时：3Uarg亍=arg(-ZM0)- -(180 - 贏)M 0式中ZM0 保护安装处背后的零序阻抗;M0 ZM啲阻抗角，一般-M0 = 70 85。由式可见，保护正方向发生故障时，3U0滞后31)。的相角为11095;而且不受过渡电阻的影响。反方向发生接地故障时：3U0 =31谊皿0arg3U03D。-arg(ZM 0)= M0式中ZM0 保护安装处正方向的等值零序阻抗m 0Zm 0的阻抗角，一般m 0 = 7080由

17、式可见，保护反方向发生接地故障时,如0超前31)0的相角为7080;而且不受过渡电阻的影响。二、测试方法保护型号南京南瑞继保RCS-901A定值清单：零序过流II段定值：2.5A零序过流Ill段定值：2.0A零序补偿系数：0.440零序过流II段时间：0.3S零序过流III段时间：1.5S1 仅投零序保护压板，重合把手切在“综重方式”；2整定保护定值控制字中“零序 III段经方向”置1、“投重合闸”置1、“投重合闸不检”置 1;3 等保护充电，直至“充电”灯亮；4.测试仪参数设置(1 )选择“零序保护”菜单(2) 在“定值”设置页面，设置“零序II段3I0 ”为2.5A ； “零序III段3I

18、0 ”为2.0A ；选择“ 3I0输出方式”为“测试仪故障相输出”；设置“II段时间T2”为0.3S ； “III段时间T3”为1.5S。(3) 在“项目”设置页面，分别选择各段故障点1.05倍和0.95倍。由于该保护没有零序I段及IV段，则不选择。(4 )在“模型”页面，设置“计算模型”为“电流恒定”；“短路阻抗 ZI ”无效；“补偿系数KI”为 0.44 + jO.O。(5 )开始试验三段接地和相间距离、保护原理当阻抗元件用于反映相间短路故障时，通常采用相电压差和相电流差的接线方式，其测量阻抗可表示为:式中U 保护安装处的相电压差，;：=A、B C;式中一一保护安装处的相电压差，：;：=A

19、B BC CA保护安装处流向被保护线路的相电流差,:-丨=AB BG CA当阻抗元件用于反映接地短路故障时，通常采用相电压和带有零序电流补偿的相电流，其测量阻 抗Zm可表示为I 保护安装处流向被保护线路的相电流差,- ! = A B、Co3lo 保护安装处流向被保护线路的零序电流(3倍)；K零序电流补偿系数二、测试方法保护型号南京南瑞继保 RCS-901A相间距离1段定值：3.2 Q相间距离II段定值：5.0 Q相间距离III段定值：8.0 Q接地距离III段时间:0.5S相间距离III段时间:1.5S零序灵敏角：78接地距离II段定值：5.0 Q接地距离III段定值:8.0 接地距离II段时间：0.5S相间距离II段时间：1.5S正序灵敏角：78零序补偿系数：0.44定值清单：接地距离I段定值：3.2 Q1 仅投距离保护压板，重合把手切在“综重方式”2 整定保护定值控制字中“投I段接地距离”置1、“投I段相间距离”置1、“投重合闸”置1、“投重合闸不检”置1;3 等保护充电，直至“充电”灯亮；4.测试仪参数设置(1) 选择“距离保护”菜单(2) 在“定值1”页面，设置相间阻抗定值，分别设置“I段阻抗Z1”为3.2 Q , 78;