測試接地距離保護的計算方法

龍徐

摘 要：針對用繼保儀測試接地距離保護中計算較為復雜，該文闡述了接地距離保護的原理，分析了零序補償系數的計算方法，給出了詳細的測試過程。為繼電保護專業人員現場測試接地距離保護提供參考，保證接地距離保護校驗的質量，提高工作效率。

關鍵詞：接地距離保護 繼保儀 計算方法 測試 工作效率

中圖分類號：TM773 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）12（c）-0056-01

該文從接地距離保護的原理出發，分析了零序補償系數的計算方法，歸納了測試方法，提高校驗保護裝置接地距離保護功能的質量。

1 距離保護原理

距離保護裝置以距離繼電器作為基礎，其將測量到的阻抗、電抗和方向與設定的被保護區段參數相比較，得到保護安裝地點到故障點的阻抗值，由此推出故障點的距離[1]。若線路發生短路，則電流增大，電壓降低，測量阻抗值變小，電流與電壓之間的相位角變化。當測量阻抗值小于保護裝置整定值時，距離保護動作[2]。

發生故障時，故障線路的電壓與電流之比會大于線路正序阻抗值，即接地距離保護的測量阻抗不等于實際接地阻抗。在三相平衡線路區段，當線路發生單相接地短路時，保護安裝地點的相電壓為故障相線路壓降加上短路點壓降。若線路正序阻抗Z1與負序阻抗Z2相等，則測量電壓UM的表達式見下式。

（1）

其中，Iφ為測量電流，K為零序補償系數。由式（1）可知，通過引入零序補償系數K，將故障相電流替代為Iφ+3KI0，保護能真實反映保護安裝地點到故障點的正序阻抗值。

2 零序補償系數計算方法

對于不同的廠家，其對零序補償系數的算法有所不同。根據陽江電網地區的保護裝置的情況，零序補償系數的常用的處理方式主要有兩種方式，其代表為南瑞RCS系列線路保護裝置和南自PSL系列線路保護裝置，具體分析如下。

2.1 RCS系列計算方法

在南瑞RCS系列線路保護裝置中，其定值單中的零序補償系數計算方法見下式。

（2）

其中Z0L為線路的零序阻抗，Z1L為線路的正序阻抗。零序補償系數本身是復數，通過相角的不同改變在復平面內的位置。南瑞繼保的RCS系列線路保護裝置采取了簡化處理，令零序補償系數的相角為零。若正序阻抗角等于零序阻抗角時，簡化處理是合理的。實際上，輸電線路的正序阻抗角和零序阻抗角一般相近，若阻抗特性采取圓特性，簡化處理的方式對保護裝置性能影響很小。

2.2 PSL系列計算方法

對于南自PSL系列線路保護裝置，其定值單中零序補償系數通過阻抗形式給出。其零序電阻補償系數KR、零序電抗補償系數KX計算方法見下式。

（3）

（4）

其中R1和X1為線路的正序電阻和電抗，R0和X0為線路的零序電阻和電抗。KX和KR并不對應零序補償系數K的實部和虛部，但保護裝置同樣可以通過分別設置零序電阻補償系數和零序電抗補償系數改變零序補償系數K在復平面的位置。零序補償系數K的計算方法見下式。

（5）

根據式（3）、式（4）以及式（5）可得下式。

（6）

則根據式（6），可以將零序電阻補償系數KR和零序電抗補償系數KX轉換為零序補償系數K，再帶入式（1）中，即可根據故障電流值計算出測量電壓值。

3 測試方法

3.1 繼保儀自動校驗

采用昂立繼保儀，進入線路保護定值校驗菜單，選擇距離保護功能后輸入零序補償系數進行試驗。對于南瑞RCS系列線路保護裝置，選擇補償系數K1的表達式為（Z0-Z1）/3Z1，幅度值設為定值單給出的零序補償系數值。對于南自PSL系列線路保護裝置，選擇補償系數K1的設置方式為（KR，KX），令KR等于定值單上零序補償電阻定值，KX等于定值單上零序補償電抗定值。在繼保儀上設置好其他參數后，便可利用繼保儀的計算功能自動校驗。

3.2 手動校驗

采用昂立繼保儀，進入電流電壓菜單。對于南瑞RCS系列線路保護裝置，定值單會給出零序補償系數、接地距離阻抗定值。模擬A相故障，設故障電流為2A，利用式（1）即可計算出故障相的電壓值，之后利用計算出的值即可在繼保儀上校驗。對于南自PSL系列線路保護裝置，定值單給出的是零序電阻補償系數、零序電抗補償系數以及接地距離阻抗定值。模擬A相故障，設故障電流為2A，首先需要利用式（6）將定值單上給出的值轉換為零序補償系數，再利用式（1）計算出故障相的電壓值。這個過程中需要特別注意電壓和電流的相位，之后的校驗步驟與RCS系列相同。

4 結語

該文詳細分析了接地距離保護零序補償系數的兩種常見形式，使繼電保護專業人員能準確把握接地距離保護的動作特性，熟悉校驗中使用的計算方法。防止保護裝置測試過程中設置零序補償系數失誤導致試驗結論不正確，提高了現場調試接地距離保護的工作效率。

參考文獻

[1] 張保會，尹項根.電力系統繼電保護[M].北京：中國電力出版社，2005.endprint