电网微机保护测试技术读书笔记

1、电网微机保护测试技术读书笔记第一章微机保护测试装置与测试技术的发展 第一节微机型继电保护测试装置继电保护经历了机电型、电磁型、整流型、晶体管型、集成电路型几个发展阶段。微机保护取代传统的继电保护。最早的继电保护测试手段是由调压器、升流器、移相器、滑线电阻等传统的试验设备及电气仪表如电压表、电流表、相位表、频率计和毫秒计等仪器构接线构成。测试装置通常要求电流幅值在0.2 30A,误差不大于0.5%,要求电压幅值在 2-75V,误差不大于0.5%,电流、电压信号的频率可调范围01000H乙测试装置的暂态特性即电流突变量、电压突变量、频率突变量、阻抗变化量，这些突变量的上升速率（响应速度）。测试装置

2、应具有控制两台试验装置的同步接口，可通过卫星定位系统（ GPS对测试装 置的输出量进行远程同步，实现对高压输电线路纵联保护的测试。不同性能的保护对“暂态故障”和“静态故障”的反应不一样，如方向阻抗继电器分别 在正向和反向短路故障时的暂态阻抗动作特性以及正方向故障时的稳态阻抗特性是完全不 同的。因此试验装置应能设定动作特性搜索方式为模拟暂态故障时的动作特性搜索方式或模 拟稳态故障时的动作特性搜索方式。整组试验：主要用于高压线路保护装置。电压承 sit自。虚管摩户僮胪*咎中置所历史实躯塔记*计算帆电保F装百动凭装置保产生产厂率技术支用国】-5完*的翦四代立电保护观场蒲版系统框图闭环的继电保护装置动

3、态测试：保护装置、自动重合闸、操作箱、断路器（或模拟断路器）。第二节微机保护测试技术由微机型继电保护测试装置与被测装置构成了继电保护自动测试系统（AutomaticRelay Test System ,简称 ARTS 同结成及等ii网络或at务都图1-6 H动测试系统构成承意图（蓊被测装置与测试仪通信*被测装置与后台机通信图（a）示出了后台机（PQ经测试仪与被测装置构成的自动测试闭环系统；图（b）中测试仪在此系统中只起电压、电流发生器的作用。微机自动装置：微机型备用电源自动投入装置；微机型自动重合闸装置；微机型自动准同步装置；同步发电机微机励磁调节装置；微机型自动按频率减负荷装置；微机型远动装

4、置；电压、无功综合自动控制装置； 微机型故障录波装置； 微机型小电流接地系统单相接地自动 选线装置。第二章中低压线路保护及其测试第一节阶段式电流保护在35KV及以下中性点不接地电网中的馈线，常采用阶段式电流保护作为本线路相间故 障的保护。由于故障电流大于负载电流，而且不存在反向故障电流的问题，因此采用非方向性过电流保护。对于馈线的接地短路故障，多采用母线绝缘监视装置或小电流接地选线装置加以反映。阶段式电流保护：电流保护多采用三段式， 第I段为无时限电流速断保护或无时限电流 闭锁电压速断保护，第n段为带时限电流速断保护或带时限电流闭锁电压速断保护，I段和n段保护作为本线路相间短路的主保护，第m段

5、为过电流保护或低电压闭锁的过电流保护， m段作为本线路相间故障的近后备保护及相邻线路的远后备保护，但根据被保护线路在电网中的地位，在能满足选择性、灵敏性和速动性的前提下，也可只装设I段、出段，n段、出 段或只装设第出段保护。三段电流保护的定值呈阶梯特性，故称为阶段式电流保护。过流保护定值定点测试选“线路保护定值校验（tzk ）模块单元，“线路速断、过流保护定值校验”。在“线路保护定值校验”单元可以对过流I、n、出段的动作值和动作时间 进行一次性测试，即以 5炮差为标准对动作值进彳T定点测试，选择 1.2的整定倍数测试保 护动作时间。选择测试项目为线路速断、过流保护定值校验，故障类型：单相接地、

6、相间短 路。,最大故障时间故障前时间设置应大于保护装置的整组复归时间（保护上电复归时间） 设置应大于保护各段延时整定的最大值。,可在测试设定中选择“突突变量启动一保护在启动后需要整组复归（保护上电复位） 变量启动”，则同时激活了 “故障前时间”的设置。将“故障前时间”设置成大于保护整组 复归时间（一般为 45s）即可。测试时整定值一般“动作值”与“返回值”设定相同。过流保护定值边界测试选择“递变”（Ramp试验模块单元，测试项目选“电流保护”对过流各段的动作值和动作时间进行测试。第二节电压闭锁的方向电流保护在双侧电源线路上，电流保护应增设方向元件以构成方向电流保护，增设方向元件后，只反映正向短

7、路故障。 对电流保护n段装设方向元件后，可不与反方向上的保护配合，有时603 70湖额90接线功率方向元件接线方式接人继电博 电流K接入继电器电压比A相功率方向元件力幽B相功率方向元件/rOcaC相功率方向元件10 AB定电压。功率方向继电器接线 方式及动作区域：对整流型功率方向继 电器，接线方式就是指功率 方向继电器的电压线圈接 什么相别的电压，电流线圈 接什么相别的电流。同样， 微机保护中方向元件判断可以提高灵敏度。同时，将低电压元件引入方向电流保护，可提高方向电流保护的工作可靠 性，有时也可提高过电流保护的灵敏度，低电压闭锁元件的动作电压一般取90接线。当功率因数为1时,接入继电器的电流

8、I k与电压U间有90相角差。功率方向元件的内角a （30或45 ）为正方向元件最灵敏时的角（最灵敏角）的负值。当Ik超前Uk的角度为a时，位于动作区域的中心，正方向元件动作最灵敏。ab,?以Uk为参考相量,其阴影线侧即为向超前方向（逆时针方向）作Ukeja相量，再作垂直于Ik的动作区。因此功率方向元件的判据为?.Ukeja相量的直线方向所根据的电压、电流也被称为接线方式。反映相间短路故障的方向元件多采用90 arg(I k/Ueja)v90 (正向元件)90 arg(I k / Ueja) v 270 (反向元件)(2) arg(I k/ Uk) 5V (说明是短路故障)。该线路三相电流 院

9、均小于0.1倍额定电流In (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)。系统频率f45Hz。频率滑差I df/dt I 闭锁值。低周减载的滑差闭锁：当系统发生故障时，频率快速下降，滑差较大，此时闭锁低周减载。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。当系统有功不足，频率缓慢下降，滑差较小，此时开放低周减载。滑差闭锁定值通常设置为 5Hz/s oTV断线o舞5低干闭轨值U A5 V o.Vd .o/ , 5V (说明是短路故障)。该线路三相电流 /均小于0.1倍额定电流In (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)。任意

10、一相的相电压 5V12V。滑压(电压变化率)I dU/dt I 闭锁电压变化率。一般情况下，闭锁电压变化率(相电压)可取 2030V/S。电压变化率元件动作后进行自保持，直到电压恢复到低压减载整定电压以上复归。一般下降，滑压dU/dt较大，此时闭锁低压减载。 电压变化率元件动作后进行自保持，直到电压恢复到低压减载整定电压以上复归。当系统无功不足时，电压缓慢下降，dU/dt较小，此时开放低压减载。低压减载测试使用“状态序列”单元进行校验，添加3个状态：状态1为正常状态，电压电流参数设为正常，触发条件为按键触发；状态2一故障状态，动作过程，即变量改变直至动作，变量选择设置为电压变化，变量 选Vab

11、c,设置dU/dt、终止电压，触发条件选电压触发， 触发电压设置值与终止电压值相同。状态3跳闸后状态（保护动作后保持），电压幅值与状态 2中的触发电压一致，触发 条件选最长状态时间，并设为大于低压减载保护延时。第三章高压线路保护及其测试： 第一节纵联保护目前，220KV及以上电压等级输电线路基本上都配置有双套主保护和后备保护。主保护 一般为纵联保护。按照保护动作原理，国内常使用的纵联保护有闭锁式方向或距离、允许式方向或距离保护和分相电流差动保护。随着计算机和数字通信技术的发展，光纤及微波通信系统在电力系统得到广泛应用，可供继电保护使用的信号传输通道不再单一，可选择的保护信号传输通道方式主要有：

12、 专用的导引线（较少见）、专用载波通道（ON-OFF,复用载波机（FSK）、复用微波通道（FSK64kbit/s ）; 专用光纤通道（64kbit/s , RS-232串行口）、复用光纤通道（FSK 64kbit/s , RS-232串行 口）。而主保护的形式根据通信方式可以分为以下4种（通常纵联保护也按此命名）：导引线纵联保护（简称导引线保护）、电力线载波纵联保护 （简称载波或高频保护）、微波纵联保护 （简称微波保护）、光纤纵联保护（简称光纤保护）。一.纵联保护的一些基本概念.允许信号与闭锁信号：允许信号是允许保护动作跳闸的信号，即允许信号的存在是保护动作于跳闸的必要条件。如图所示的系统中，

13、对于保护1、2而言，当MN路外部K2点短路时，N侧判为反向故障，不发允许信号，因此M侧保护即使动作，由于收不到N侧发来的允许信号，也不会作用于跳闸；当图中线路MN内部K1点发生短路时，两侧方向元件均判 为正向故障，M N两侧互发允许信号，两侧保护动作作用于跳闸。当信号工作在允许式时， 因线路某一侧向另一侧传送的信号，仅表示短路故障在本侧正向整定范围内，所以一侧的收信机只能接收对侧发信机的信号，两侧发信机的频率不同（双频制）。M(图3-1允许信号与闭锁信号（a）允许信号，小）闭锁信号闭锁信号是阻止保护动作跳闸的信号，所以无闭锁信号是继电保护动作于跳闸的必要条件。图中对于保护1、2而言，当MN线路

14、外部K2点短路时，N侧保护2判断为反向故障， 发出闭锁信号，因此 M侧保护即使动作，因收到来自N侧的闭锁信号，也不会作用于跳闸；当图中线路 MN内部K1点发生短路时，两侧方向元件均判断为正向故障，M N两侧都停止发出闭锁信号，两侧保护动作作用于跳闸。当信号工作在闭锁式时，因线路上有闭锁信号传 送，则判定故障在区外， 因此一侧的收信机不但可以接收对侧发信机的信号，而且可接收本侧发信机的信号，即两侧发信机和收信机的频率是相同的(单频制)国3-2区内、外故障及保护动作示意图.超范围与欠范围：高频保护的发信由方向元件控制。控制发信元件的保护区小于线路全长，称欠范围；超过线路全长，称超范围。(1)超范围

15、允许式：控制发信的正方向元件的动作区超过线路全长，即正方向区外的 一段区域内发生故障时，保护也发出允许信号；反向故障立即停信。(2)欠范围允许式：控制发信的正方向元件的动作区不超过线路全长。反向故障立即 停信。(3)超范围闭锁式：控制停信的正方向元件的动作区超过线路全长，反向故障立即发 信。3.通道监视：当信号工作在闭锁式时，因仅在区外故障时传送闭锁信号，而在区内短路故障时不传送信号，所以采用输电线路高频通道传送信号即使因内部短路故障通道阻塞对保 护也无影响，不会造成拒动。而当通道破坏时，区外故障要造成保护误动，因此，要采用定 期检查的方式对通道进行监视。二.方向元件的基本原理方向纵联保护与距

16、离纵联保护利用通道将保护装置对故障方向判断的结果传送到对侧，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是区内还是区外故障。此类保护是间接比较线路两侧的电气量，在通道中传送的是逻辑信号。不同线路保护装置所采用的方向元件原理各不相同，如RCS-901型装置包括以工频变化量方向元件和零序方向元件构成的方 向纵联保护，RCS-902型为复合式距离方向元件和零序方向元件构成的方向纵联保护。保护 装置可以使用保护专用通道或复用载波通道，通过切换实现闭锁式或允许式高频保护。(1)工频变化量方向元件。以 RCS-901装置为例，工频变化量方向元件，设有正向和 反向两个元件，其原理是比较电压和电流故障分

17、量的相位，算法为：正方向元件 AF+4+=arg( aLAllzco ( A I? 12ZD)反方向元件 A F-()=arg( A U2)/ ( A I 12Z)式中，ZD为模拟阻抗，其阻抗角与线路阻抗角一致；ZCOM为补偿阻抗，当补充阻抗和线路阻抗之比Zs/Zl0.5时，取ZcOM= 0,否则取ZcOM= 1/2Z set (Zl为被保护线路阻抗，Zset为AZ元件的整定阻抗)；U12、AI12为正序、负序电压和电流综合分量。两种方向元件的动作条件均为180 ,正向故障时 4+=180 , 4-= 0,反向故障时 忙=180 , 4+=0 。(2)零序方向元件。对于 RCS系列保护，纵联零

18、序保护的正方向元件由零序方向元件 中的比较过流元件和 F0+元件相与输出，而反方向元件由零序方向元件中的零序起动过流元件和F0元件相与输出。由分析可知，如已知零序阻抗角为8,当正方向接地故障时,310超前3Ub为180 如，零序功率为负，F0+元件动作；当反方向接地故障时，3U超前3I0为如，零序功率为正，Fo-元件动作。因此零序阻抗角8 = 75时，正方向元件 Fo+动作方程为165 v arg （3U0/3I。）345 ;反方向元件 F。-动作方程为一15 arg （3U/3I。）165 。对于PSL系列保护，零序正反方向元件的动作角度取160 ,正方向元件 Fo+动作方程为170 v a

19、rg （3U/3I.。）330 ;反方向零序检测元件 F。-动作方程为一10 arg （3U0/3I。）v 150。（3）能量积分方向元件。以 PSL系列保护为例，根据叠加原理，系统发生故障后可分 解为正常系统和故障分量系统。能量积分元件通过计算故障分量能量函数来判别故障点的方 向。当正方向故障时能量积分函数S（t）为负，而反向故障时 S（t）为正。（3）阻抗方向元件。阻抗方向元件按回路分为三个相间阻抗（Zae Zbc、Zca）和三个接地阻抗（Za、Zb、Zc）；而每个回路的阻抗又分为正向阻抗元件和反向阻抗元件。三.光纤电流差动保护分相电流差动保护利用通道将本侧电流的波形或代表电流相位的信号传

20、送到对侧，每侧保护根据对两侧电流的幅值和相位比较的结果区分是区内还是区外故障。此类保护在每侧都直接比较两侧的电气量。分相电流纵差具有原理简单、工作可靠、选择性好等突出优点。 两侧保护通过对本侧电流分别进行采样处理将电流信号变换形成每相电流的正弦、余弦电流分量系数a、bo三相电流经变换后得到 6个系数（每相2个），通过光纤每隔5ms保护向对侧发送一帧信息。对 侧保护在收到信息帧后，按相将所收到的电流采样值与本侧对应电流进行实时同步比较，计算出差流的幅值和相角及制动电流的大小。分相式电流差动保护逻辑框图如图所示。向对貂发娓通 动作允许值号於都裳护瓦nat算* TAffi*动元件b 16相英动元件卜

21、二n LrC C羞功元件零序差动对德建动倚王上DA相拉劫动作B相墨动动作*C相壁动动作困3-4分相式电流差动保护违辑推用（1）三相断路器在跳闸位置或经保护起动控制的差动继电器动作，向对侧发差动动作 允许信号（一侧断路器跳闸后，对侧跳闸前，本侧差动继电器处动作状态）。（2）收到对侧发来的差动动作允许信号（即对侧差动信号），本侧保护起动同时差动元件动作时，本侧保护才动作。所以两侧保护起动、两侧差动元件同时动作，两侧保护才动作。（3）通道异常时， 两侧保护闭锁。（4） TA断线期间，本侧的起动元件、差动元件可能动作，但对侧起动元件 不动作，不向本侧发差动保护动作信号，故差动保护不会误动作。当TA断线

22、闭锁差动整定为“1”时，TA断线则闭锁电流差动保护。（5）保护起动、收到对侧差动信号时，零序差动 动作跳三相断路器。 零序差动动作后带有延时。（6）装置用于弱电源侧时， 区内发生短路故 障，差动继电器动作，但起动元件可能不动作，此时若收到对侧的差动保护动作允许信号（对侧的起动元件动作、对侧差动保护动作），则判本侧差动继电器动作的相关相电压、相关相间电压，如小于 60%额定电压，则起动元件动作，进入故障测量程序，允许对侧跳闸，本 侧也能选相跳闸。四.纵联保护的单端测试方法该方法是指线路两侧分别完成各自的保护测试和通道的测试。（这里结合 DL/T625 -1997LFP- 900系列超高压线路成套

23、快速保护装置检验规程说明该类型纵联保护的测试 方法）单端测试时必须合上高频收发信机电源，收发信机设置为“自发自收”。利用测试仪的“整组测试” （Shot）单元进行测试。. 901A工频变化量方向保护测试投入“主保护投运”压板，分别模拟A相、B相、C相正方向单相接地瞬时故障，AB、BC CA正方向相间瞬时故障以及正向出口三相短路故障，模拟故障前电压为额定电压，故障时间为100150m&限于篇幅，假设被测试的方向元件动作区超过线路全长(超范围)，略去具体设置页面，重点说明模拟不同类型故障时，故障电压、电流及两者夹角设置。模拟以下三类故障时，保护装置都应可靠动作：(1)模拟单相故障时：U= 1.2(

24、1 + K)IZ set p2； I =|n；Men。式中，U一故障相电压；I一故障相电流；I N一额定相电流(5A或1A) ； Zset P2一接地距离段定值；(j)阻抗角；(j)sen 一最灵敏角；K零序电流补偿数。(2)模拟相间故障时：U= 2.4IZ set pp2； I = I N； (!)= (j)sen式中，U故障线电压；I故 障相电流；I NI一额定相电流(5A或1A) ； Z set pp2一相间距离n段定值；(j)阻抗角；(j)sen一最 灵敏角。(3)模拟正向出口三相短路故障时：U= 0V; I = 6I n； ()= (j)seno式中，U故障线电压；I一故障相电流；I

25、N额定相电流(5A或1A)； ()阻抗角；(j)sen一最灵敏角。. 902A复合式距离方向保护测试投入“主保护投运”压板，分别模拟A相、B相、C相正方向单相接地瞬时故障，AB、BC CA正方向相间瞬时故障以及正向出口三相短路故障，模拟故障前电压为额定电压，故 障时间为100150ms。限于篇幅，略去具体设置页面，重点说明模拟不同类型故障时，故 障电压、电流及两者夹角设置。模拟以下三类故障时，保护装置都应可靠动作：(1)模拟单相故障时： U= m(1+K)IZset p2 ； I = maxI n,9/(1 + K)(DZ setk mZetk);() = 78。式中，U一故障相电压；I故障相

26、电流；In一额定相电流(5A或1A); Z set p2 一接 地距离n段定值；Zsetk一四边形距离元件阻抗定值；DZsetk一超范围工频变化量阻抗定值；。一阻抗角； K零序电流补偿数。(2)模拟相间故障时： U= 2mIZset pp2 ； I =maxlN,7.7/ (DZ setk mZetk) ； (j)= 78。式 中，U一故障线电压；I一故障相电流；In一额定相电流(5A或1A); Zset pp2一相间距离H段 定值；Zsetk一四边形距离元件阻抗定值；DZsetk一超范围工频变化量阻抗定值；小一阻抗角。(3)模拟正向出口三相短路故障时：U= 0V; I = 6I n； e=7

27、8。式中，U一故障线电压；I故障相电流；In额定相电流(5A或1A); j阻抗角。上面这几种情况下，取m= 0.9 ,当模拟故障电压较大(大于100V)或电流量较大(大于30A)时，可减小 m值。.高频零序方向保护测试投入“主保护投运”和“零序保护投运”压板，分别模拟A相、B相、C相单相接地瞬时故障，一般情况下模拟故障电压取50V,当模拟故障电流较小时可适当降低故障电压数据，模拟故障时间为100150ms,相角为灵敏角。模拟故障电流为I = mbsetk,式中|0setk一零序方向比较过流定值；m一系数，其值为别为0.95、1、1.05 及 1.2。高频零序方向保护在 0.95倍定值时应可靠不

28、动作，在1.05倍定值时应可靠动作，在1.2倍定值时测量高频方向保护的动作时间。.保护反方向出口故障性能检验投入“主保护投运”和“零序保护投运”和“距离保护投运”压板，分别模拟反方向B相接地、CA相间和ABC三相瞬时故障。模拟故障前电压为额定电压，模拟故障电压为零， 相角。=180。+ jsen,模拟故障时间小于距离出段和零序过流出段时间定值，保护装置应可靠不动作。模拟故障电流为：对901A装置：I = min6I n,100/(1 +K)DZset；对 902A装置：l =min6I n,100/(1 + K)DZSetk 。式中Zset 一工频变化量阻抗定值；DZetk 一超范围工频变化量

29、阻抗定值。五.纵联保护的带通道联调带通道联调是指借助于高频通道，利用测试仪在线路两端同时模拟故障，进行高频保护测试。带通道联调的主要目的是检验线路两侧高频保护在线路区内、区外故障时的动作行为，以期发现保护装置在整定或设计中存在的问题。.通道检查试验线路两侧收发信机均设置为“通道”位置，两侧收发信机和微机保护装置电源开关地均 合上。两侧分别进行通道检查试验(按保护屏上的通道检查试验按扭)，确定两侧收发信电平都正常。.保护装置带通道试验投入“主保护投运”压板，退出“零序保护投运”和“距离保护投运”压板。模拟故障 前电压为额定电压，故障时间为100150m&利用测试仪的“整组测试”单元进行故障量的模

30、拟。故障电气量的设置与高频保护单端测试时相同。具体测试方法如下。(1)闭锁式保护 线路两侧收发信机和保护装置均投入正常工作，单侧(两侧分别进 行)模拟区内故障，相角为灵敏角。要求模拟不少于5次故障，高频保护均不应动作；合上线路一侧收发信机和保护装置的直流电源开关，将线路另一侧收发信机关机。模3次区内故障，高频保护均应可靠动作。(2)允许式保护 线路两侧收发信机和保护装置均投入正常工作。两侧同时模拟故障，其中一侧模拟反方向故障， 另一侧模拟区内故障。 要求模拟不少于 5次故障，高频保护均不 动作；两侧同时模拟区内故障，高频保护应能动作。六.借助于全球定位系统(GPS的纵联保护的测试必须指出，通过

31、人工的方法无法实现真正意义上的“两侧同时模拟故障”，因此引用GPS全球定位系统实现带通道联调是较为可行的办法。在我国220KV及以上的高压电网中， 输电线路在正常投运之前，应对线路两侧的继电保护和通道设备进行联调。常规的试验方法是在线路两侧分别完成各自的保护测试和通道的测 试。然而在这种保护系统的测试和事故分析中，因为线路两侧不能同时加故障量，因此无法模拟真正的短路故障试验，不能实现真正意义上的保护、通道联调，使得保护和通信设备上的故障隐患得不到及时发现，也使得有关纵联保护的事故分析难以深入展开。全球定位系统(GPS由24颗地球卫星组成。 当GP或收机锁定了其中的 4颗卫星信号 后，便能准确地

32、进行定位和定时。GPS每秒发出一次覆盖全球的高精度(1Ws )的脉冲信号，称为PPS (Pulse Per Second)。利用接收机在每秒、每分的整点时刻发出的PPS PPM(Pulse Per Minute)信号来控制保护试验仪器，可实现多台试验仪器的信号同步输出，从 而达到时步暂态试验的目的。试验原理如图所示3V,31,眺M信号图3-5借助于GPS的纵能保护酒试示意图.保护测试仪接受 PPS和PPM信号的方式：(1)电脑主机直接控制电流电压放大器方式测试仪采用电脑主机直接控制电流电压放大器的方式，计算机通过RS232串口与GPS接收机相连接并读取 GPS俞出的秒脉冲(PPS)、分脉冲(P

33、PM以及时钟信号。(2)上位机下位机方式测试仪采用上位机下位机的方式， 上位机为电脑主机、下位机为数字信号处理器 (DSB , 由DSP控制电流电压放大器，测试仪的主机直接和 GPS接收机相连接，由主机内的 DSP以 TTL电平的形式读取 GPS俞出的秒脉冲(PPS、分脉冲(PPM以及时钟信号。以上两种方式都采用中断查询方式捕捉GPSW PPS和PPM脉冲信号，因此中断频率决定同步误差。DSP的中断频率大大高于电脑的中断频率，同步精度也自然大大提高。.故障电气量的回放方法(1)方法1:利用测试仪的故障回放单元GPS触发功能，将线路两端录波器的录波数据(comtrade格式)同时进行故障回放。(

34、2)方法2：利用测试仪的故障回放单元GPS触发功能，将电磁暂态计算程序计算出的线路故障数据(comtrade格式)同时进行故障回放。(3)方法3:利用测试仪的专用测试单元如整组试验单元、状态序列单元的GPS触发功能，通过设置故障方向或定量的故障同时进行故障回放，检测保护的动作行为。.借助于GPSW方向纵联保护的测试对于方向纵联保护如距离方向、零序方向、变化量方向等通过通道传输方向信号的纵联保护，可通过在线路两端利用 GP祠步模拟正方向、反方向、区内区外故障实现联调，可利用测试仪“整组试验”单元进行测试。具体方法如下：PW系列测试仪与 PGPS01同步时钟连接完成同步试验准备。用专用九芯数据线连

35、接PGPS01的COM1W测试仪后板上的 GP%口，正确连接GPM线。将电源切换开关按下，由 测试仪提供GPS的工作电源。当接收器锁定 4颗以上卫星时，GPS旨示灯LOCK岚亮。设置测试软件。打开整组试验单元，设置故障触发方式为 GPS触发。设置故障类型选择 正反向故障，通过设置电流、阻抗等参数控制区内区外故障。如线路一端为正向区内，另一端为反向故障。线路两端保护均应可靠不动作。如高频零序电流定值为 6A,则设置电流为1.05倍高频零序电流定值为 6.3A,短路方向 为正向，即为正向区内故障。按开始试验按扭进入故障前状态，此时通过PPS实现两端测试仪输出信号同步。通过电话与对方联系， 当GPS

36、时钟离整分还有一段时间时，双方均按下SY帔扭，开放与整分同步的Ready信号。整分时，当测试仪收到Ready信号时，触发故障，线路两侧试验装置同时输出故障状态 信号，完成同步试验。另外，在同步试验中，可以正确模拟电力系统各种类型的瞬时、永久以及转换性故障。 可模拟负荷电量，负荷电流从空载到满载可随意设置。通过功率角的设置， 可模拟因负荷电流而引起的附加阻抗对送电侧或受电侧保护装置的影响。通过设置故障时的合闸角，在故障瞬间叠加直流衰减分量，用于测试量度保护装置的暂态超越。通过断路器动作和合闸时间的设置， 可以仿真现场实际断路器的动作， 当测试装置接收 到保护跳闸信号后， 断路器延迟一段时间动作，

37、 且在该相电流过零时断开。 当测试装置接收 到合闸信号后，断路器延迟一段时间合闸。.借助于GPSW电流纵差保护的测试对于光纤或微波分相电流纵差保护， 通道传输的是两侧（称为A端和B端）故障电流的 幅值和相位，可通过在线路两端利用 GPS同步模拟故障电流的相位和幅值实现联调， 可使用 测试仪“状态序列”单元，设置不同状态电流的相位和幅值加以实现。具体方法如下：同步试验准备。将 PW系列测试仪与 PGPS01同步时钟连接，用专用九芯数据线连接 PGPS01的COMK测试仪后板上的 GP%口，正确连接GPM线。将电源切换开关按下，由 测试仪提供GPST作电源（或将电源切换开关弹起，外接GPS的工作电

38、源）。当接收器锁定4颗以上卫星时，GPS旨示灯LOCK岚亮。设置测试软件。打开“状态序列”单元，添加两个状态：“状态1”为故障前状态、“状态2”为故障状态。“状态1”参数和触发条件设置如下：设置A、B C相电压为二次额定电压，A、B、C相负荷电流为零；在“触发条件”页面选中“GPS发”，然后在“状态参数”页面中选中“由 GPS现多装置同步输出”，以使线路两端测试仪同步输出“故障前状态”，用于同步触发故障。“状态2”参数和触发条件设置如下：通过分别设置两端测试仪软件电 流的幅值和相位，来定量地测试差动电流定值和比率；“触发条件”选择“开入量”触发，用于记录保护的动作时间；A端电流设置，假设A端差

39、动电流高值定值为 2.5A,设置电流为1.05倍定值为2.625A,相位为零，B端电流设置为0A,相位为零。可见线路两侧（A B端） 差动电流为2.625A大于整定值，A端、B端保护均应动作。试验过程具体步骤为：将保护的动作接点接入测试仪的开入量端子，用于记录保护的动作时间。接开始试验按扭进入状态1 故障前状态”，此时通过GPS实现两端测试仪输出信号同步，由于两端电流均为零，因此差流为零，彳护不动作。通过电话与对方联系，当GPS时钟离整分还有一段时间时，双方均按下“ SYN按扭，开放与整分同步的 Ready信号。GPS 时钟整分时，测试仪收到Ready信号时，触发故障，线路两侧试验装置同时输出

40、故障状态信 号，差动电流为2.625A大于整定值，A端、B端保护均应动作，测试仪记录动作时间完成同 步试验。由于状态序列单元电流的幅值相位可任意设置，所以通过线路两端故障态对电流的设置，可定量的进行差动电流高值低值比率的测试。第二节距离保护微机型距离保护一般由起动部分、测量部分(包括方向测量和距离测量)、振荡闭锁部分、电压回路断线失压闭锁部分、选相部分、逻辑部分等构成。一.阻抗测量元件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Zm可表示为Zm= 5 (/i j)j)式中U 为保护安装处的相电压差，。后AR BG CA 1fM为保护安装处流向被保护线路的相

41、电流差，。Q AR 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的接线方式，其测量阻抗 Zm可表示为Zm= U/I；+K3?0)式中U G为保护安装处相电压，e = A、B C; I G为保护安装处流向被保护线路的相电流，。=A、B、C; 3I?0为保护安装处流向被保护线路的零序电流(3倍)；K为零序电流补偿系数。.测量式方向阻抗元件动作特性(1)反映相间短路故障的测量式方向阻抗元件反映相间短路故障的测量式方向阻抗元件由偏移特性元件、电抗元件、方向元件构成。偏移特性阻抗元彳特性如图中ABCm区域所示，其判据为X setWXmW 工包；R set RW R

42、et+XmCtg (f)set式中Rn Xm为测量电阻、电抗，计算方法如式Zm= U j 搂； Xset、X set为整定电抗值；Ret、R set为整定电阻值；(f)set为整定的阻抗角。方向元件特性如图中EOF拆线右上方内区域所示，其判据为-25 argUi/l产 145式中U 1为保护安装处的相间电压的正序分量，。后AR BC CA 1fM为保护安装处流向被保护线路的相电流差， 。后AB BG CA电抗元件特性如图中 X斜线所示，直线下方是动作区。其判据为180 arg(Z m Zset) 360 0式中Zset为整定阻抗；。为下倾角度。右图示出了三段测量式阻抗元件的动作特性，四边形Ai

43、BiCR方向元件EOF电抗元件Xi构成I段动作特性，整定阻抗为Zset. I；四边形AnBnCR方向元件EOF电抗元件Xn构成n段动作特性，整定阻抗为Zset. n；四边形 A BmCD方向元件EOF构成出段动作特性，当出段不带方向时，仅是 % Bm CD四边形构成出段动作特性，整定阻抗为Zset。因出段阻抗特性较大，不需要采用电抗元件来克服过渡电阻对保护区的影响。设定不同的Ret值，可使保护区内短路故障时允许有不同的过渡电阻。(2)反映接地短路故障的测量式方向阻抗元件反映接地短路故障的测量式方向阻抗元件同样由偏移特性阻抗元件、零序电抗元件、方向元件构成。偏移特性阻抗元件测量阻抗的计算公式与相

44、间短路时相同，为X, set W XmV Xset ；R set Rn Ret+XnCtg (f)set其特性如图中ABCEE域所示。其中 R、Xm计算方法如式Zn Uj(l+K3?o)。方向元件的动作区域与相间短路时相同，为-25 WargU/(I；+K3lo)wi45由于接地故障有较大的过渡电阻，采用零序电抗元件克服过渡电阻对保护区的影响，采用l?o与L. g比相构成零序电抗元件，动作方程为90 & argUop. /(I oej)27O式中 M为流过保护安装处零序电流与故障点零序电流的角度差。整理可得180 + 产 arg(Z m Zset) Zn值确定相位置。OM 0阴！ M N点阻抗

45、继电器的测量阻抗。当 P侧电动势与Q侧电动势幅值之比为 Ke时，可以证明，动点 0的轨迹为圆或直线。当 Ke=1时，Zm的变化一轨迹为PQ勺中垂线（图中虚直线）；当（1时，0点的轨迹为包含 Q点的一个圆，如图中mn圆弧（整个圆未画出）；当Ke1时，0点的轨迹为包含 P点的一个圆（图中虚线圆弧， 整个圆未画出）。轨迹线与P微段交点处对应 180 ,轨迹线与P磁段延长线的交点处对应8=0。（ 360。）。对M侧阻抗元件来说，若 M侧为送电侧，正常运行时测量阻抗（负荷阻 抗）在0点。系统振荡时，0点随8角的变化在轨迹线上移动，安装在系统各处的阻抗继电 器测量阻抗跟着发生变化。变化轨迹从m变化到n （

46、顺时针）或从 m变化到n（直线），或从m变化到n （逆时针）。需要指出，实际系统中，Em与En是接近相等的，即 Ke很接近1,所以图中的轨迹圆很大，与直线轨迹很接近。不难看出，系统振荡时阻抗元件有误动的可能性，因此必须测试距离保护是否有躲振荡的能力。图3-17系统振畲时测量阻抗的变化轨迹三.测试模型对阻抗元件测试的影响在进行阻抗元件测试时， 保护装置根据测试仪向其提供的电压、 电流计算出阻抗值及其 变化规律，决定是否动作，而测试仪的短路计算模型不同， 其输出电压、电流的方式也不同。 短路计算模型通常有短路电流恒定、短路电压恒定和系统阻抗Zs恒定三种计算模型。在不同的计算模型下，所测试出的保护装

47、置阻抗特性是有区别的， 必须找出符合实际的计算模型。阻抗元件有静态和暂态两种动作特性。传统的测试方法因为受测试条件的限制，很难对阻抗元件的暂态特性进行测试，随着继电保护测试技术的发展，利用微机化的继电保护测试装置可容易地对阻抗元件的暂态特性进行测试。.系统阻抗恒定?恒定电源（系统侧）阻抗模型如图，接地阻抗模型考虑了零序补偿系数K, M母线背后Uig为保护安装为理想电压源串联一个系统阻抗（1 +KIZs,然后经（1 +K）Zk与故障点K相接,处相电压，I M为流过保护安装处相电流，LK为故障点处相电压，（f）=A、R C;相间阻抗模型不考虑零序补偿系数K, M母线背后为理想电压源串联一个系统阻抗

48、Zs,然后经Zk与故障点K相接。5为保护安装处线电压，1MtM为流过保护安装处相电流差，LK为故障点处线电压，（）后 A BG CA该模型与实际电网相接近。系统阻抗Zs恒定不变，保护安装处的电压、电流根据短路阻抗Zk、系统阻抗Zs计算而得。短路电压和短路电流随着短路阻抗的变化而变化。需要指 ?出的是，考虑金属性短路时，U1 ia-4(*)(b)图3，18恒定电源(系统SO阻抗模型fa)接地阻抗模型, lb)相间阻抗模型对于电源(系统)阻抗恒定的计算模型，当短路阻抗与电源阻抗之和接近或等于零时，计算得出的短路电流将过大，可通过增大电源阻抗的办法消除所出现的数值越限。.短路电流恒定恒定电流模型假定

49、在故障回路上接有一理想电流源，通过短路电流和短路阻抗计算出短路电压。0B 3-19恒定电流计算模型(a)揍雉阻抗澳Sb (b)相间阻抗模型对于恒定电流计算模型， 由电流和阻抗计算得出的短路电压 Um不能大于系统额定电压。可选取较小的短路电流，以满足条件。其中短路电流Im (ImJ、短路阻抗(1 + K)Z K (Zk)、?零序补偿系数K可由用户设置。在这种计算模型中，短路电流I?mg (I?mgJ恒定不变，并假定故障相电压与故障前电压同相位，这意味着极化电压 UPoi=- Im(1 +K)Zk (接地)和 Li=|(相间)。所以，工作电压 L. (Lp.。与极化电压的夹角也随Zk的阻抗角变化而

50、变化，不受短路故障方向的影响。因此，这一模型不能测试正序电压记忆量作为极化电压的阻抗元件的暂态特性，只能测试其稳态特性。2,短路电压恒定恒定电压模型假定在故障回路上接有一理想电压源，短路电流由短路电压及短路阻抗计算得出。 TOC o 1-5 h z I FK HYPERLINK l bookmark66 o Current Document 4-_=o口3U-(b)图3 7。恒定电压件源模驾 接地阻抗型(b)相同阻抗畏啜对于电压恒定的计算模型， 当由电压和阻抗计算得出的故障电流过大，大于测试仪的最大输出时，可通过减小的短路电压来消除数值越限。其中短路电压、短路阻抗、零序补偿系 数可由用户设置。

51、 ?在这种计算模型中，电压Umg ( Umg J恒定不变，并假定故障相电压与故障前电压同相位，同恒定电流模型一样，该模型也不能测试正序电压记忆量作为极化电压的阻抗元件的暂态特 性，只能测试其稳态特性。由此可见，不能采用短路电流恒定或电压恒定的测试方法测试阻抗元件的暂态特性，只有在系统阻抗恒定的计算模型中，阻抗元件才能比较真实地反映故障前电压的情况从而得到 比较真实的极化电压，也只有采用实种模型，才能测出阻抗元件的动态阻抗特性。四.零序补偿系数对距离保护测试的影响?在进行接地阻抗元件测试时，必须考虑零序补偿系数K,否则将会出现误差。1 2口 一 43 Zj_ 1 Rq+讯一 R鬼=/凡+闲1 R

52、厂比+j(品-&)=3X& + 阂1 凤-屯+式扁-&)因一屈)一 X 3鹫+M1 R】一貂+七4+/(& -凡&) y .3段+后彳1一%+3豆+“生女）1 斯丁班用这两J 丁八码rJ=3X我。翼口取式中Ri、R）一正序、零序电阻； Xi、一正序、零序电抗； Zi、Z0一正序、零序阻抗。?当近似认为零序阻抗角等于正序阻抗角时，即为/ R = Xi / R,此时K成为一实数，可表示为K,其虚部In（K）=0o继电保护的零序补偿系数定值一般仅为一实数，即R(K),而不考虑Xo/ RwXi/ Ri的情况。因此，零序补偿系数可表示为1 量+及照K = 3X 题系在进行接地阻抗元件测试时，必须根据保护

53、装置零序补偿系数的不同表达方式,对测试仪的测试参数进行相应的设置，具体装置的设置方法如下RCS系列线路保护装置定值清单中提供的零序补偿系数为K （实数）。选择以度=0。，即直接以阻抗来表述零序补偿系数。“ Kl”的表达方式，幅值为 K;角1 Zo-Zj K = -xJWXB CSL PSL系列线路保护装置定值清单中提供的零序补偿系数相关定值相关定值为“ 形式来间接表述零序补偿系数，即Kx”和“Kr”。分别以电阻及电抗1%一比注意Kr、Kx并不能代表零序补偿系数 K的实部及虚部,由Kr、Kx到K的换算为在测试仪中进行零序补偿系数设置时，设置“RE/ RL”值相当于设置 Kr的参数，设置“XE/X

54、L”值相当于设置Kx参数。对于国外的一些保护定值清单中提供的是零序电抗值、电阻值和正序电抗值、电阻值，用户可根据式区计算。如定值清单中提供的是Zo/Zi,选择Zo/Zi表达式，可按式1 ZD-ZiK = -x 11 11JZi计算。五.阻抗定值校验（一）阻抗定值校验内容参考DL/T625 1997LFP 900系列超高压线路成套快速保护装置检验规程,对于三 段式距离（阻抗元件）的定值校验测试内容要求如下：.距离I段保护检验分别模拟A相、B相、C相单相接地瞬时故障，AB BC CA相间瞬时故障。故障电流 I固定（一般I = In）,相角为灵敏角，模拟故障时间为100150ms,故障电压为：模拟单

55、相接地故障时U= mIZseti （1 +K）;模拟两相相间故障时U= 2mIZseti o式中m-系数，其值分别为0.95、1.05及0.7 ; K零序补彳11系数；Zsetl 一距离I段定值。距离I段保护在 0.95倍定彳t （ m= 0.95）时，应可靠动作；在 1.05倍定值时，应可靠 不动作；在0.7倍定值时，测量距离保护I段的动作时间。.距离H段和出段保护检验检验距离H段保护时，分别模拟A相接地和BC相间短路故障；检验距离出段保护时，分别模拟B相接地和CA相间短路故障。故障电流I固定（一般I=In）,相角为灵敏角。故障电压为：模拟单相接地故障时 U= mIZsetpn（1 +K）；

56、模拟两相相间故障时 U= 2mIZsetppn。式中 m-系数，其值分别为0.95、1.05及0.7 ; n其值分别为2和3,表示距离保护H段和出段； K零序补彳11系数；Zsetpn一接地距离n （2或3）段保护定值；Zsetppn一相间距离n （ 2或3）段 保护定值。距离H段和出段保护在 0.95倍定值（m= 0.95 ）时，应可靠动作；在 1.05倍定值时， 应可靠不动作；在 0.7倍定值时，测量距离保护H段和出段保护的动作时间。（二）测试注意事项.短路阻抗角的选择如图，短路阻抗角的设置方法如下：国？ 2】网踣阻抗角的选择当Zset为灵敏角下的阻抗值时（如LFP、RCS PSL系歹U）

57、,短路阻抗角设置为线路正序阻抗角。在图示中为特性阻抗圆乙，实线圆代表阻抗定值所对应的阻抗圆，较大虚线圆对应1.05倍定值所对应的阻抗圆，圆周上的小圆点对应于灵敏角下的阻抗值。较小的虚线圆 对应0.95倍定值所对应的阻抗圆，圆周上的小圆点对应于灵敏角下的阻抗值。当Zset为电抗值和电阻值时（如CSL100系歹U）,校验电抗值定值时，短路阻抗角设置为90。；校验电阻值定值时，短路阻抗角设置为0。图中阻抗特性四边形，在实轴（ R轴）的两个小圆点对于阻抗角为0时，1.05倍定值及0.95倍定值所对应的两点。同理，在虚轴（X轴）上也有对应的两点。.测试仪的开入量的选择由于测试仪一次性完成时间、接地各段的

58、定值校验，所以不能用保护的保持接点，只能 用瞬时接点以保证接点正确反映每次故障保护的动作行为。.测试仪的故障前时间、最大故障时间的设置设置故障前时间的意义在于保证TV断线消失、重合闸充电、保护整组复归，在此时间内测试仪输出额定电压及负荷电流（为了防止保护频繁启动一般负荷电流设为零），经验值25s。最大故障时间为输出故障的时间应大于三段阻抗延时、重合闸延时，经验值5s。.如何完成相间、接地各段的定值一次性校验对于距离I段保护本金验:分别模拟A相、B相、C相单相接地瞬时故障， AR BG CA相间瞬时故障；距离H段保护检验：分别模拟A相接地和BC相间短路故障；距离出段保护检验：分别模拟B相接地和C

59、A相间短路故障。可在测试仪的软件界面列出所有测试点，也可 首先选择部分被测试阻抗段。然后将测试点添加到测试列表中，通过测试列表可控制测试点的顺序及是否测试。Ho崛试琐自漉建噩超STr倍敷八随抗定情神接地1 900口73 f0, 950：v3用抗定值2 1WQ7B.0*LD504用抗定信12.800Q|78.00.7005胃抗定值EC短跑3 800QT8 0*0划夕6阻抗定值4点逋T6 O,1.D507脂抗定值瞬地4.2UUQ75 O10.700V8薪定值B相接地5 700Q78. O-0999阴抗定情茶擢地6.3UO2?8.D1 050 y圉3- 23 阻抗定峋11.&.如何对不合格点进行重测

60、可通过对测试界面中“测试列表”右键下拉菜单的操作实现测试点的选择、保存等功能。.如何显示阻抗的阶梯特性测试仪阻抗显示交互界面应具有两个功能：R-X平面显示测试点在阻抗平面的位置、Z-t平面显示阻抗阶梯特性，用于监视动作时间。两个平面可实时选择切换。当前项目主选汇）当前项目消除CJ全部选择QL）全部酒除心）删除当前行3）跚除所有行（&）导入E工）导出一堂国% ”测试训，袋”下拉菜单 | 3 - 25 阻抗的阶梯特性显示六.阻抗特性校验阻抗特性校验的目的是搜索阻抗元件的动作边界，在传统的圆特性阻抗元件测试中这项试验被称为“摇圆”。测试出动作边界有利于测试人员对阻抗元件的动作特性有更直观的了 解，也