相間距離保護定值的手動校驗方法

廣東電網有限責任公司韶關供電局 宋述宏

1 引言

近些年來，隨著繼電保護調試儀器的智能化發展，不僅界面簡單、直觀、易于操作，而且測試菜單也是與各使得現場保護人員，在進行繼電保護裝置各項保護功能檢驗，變得更加簡單，高效。目前現場繼電保護維護人員在進行設備檢驗時，相比保護裝置而言，二次回路自然最重要。也正因為此，對于現場維護人員來說，往往都會忽略對保護動作原理的研究，在進行保護功能校驗時，大多數都不愿對復雜或者只是表面復雜的保護邏輯進行手動加量測試，而是依賴于調試儀的自動計算功能。長此以往，勢必會對繼電保護從業人員理解保護動作原理、進行事故處理分析，產生一定的負面影響。

隨著數字化變電站的相繼試運投產，將來常規變電站將被逐步淘汰。那么對于繼電保護而言，所有的二次回路將被光纖取代，那時，加強現場維護人員對保護裝置功能的理解將變得尤為重要。因此，在進行現場保護功能檢驗時，應盡可能使用手動加量的方法，以加深對保護功能的理解。本文通過對看似計算復雜的相間距離保護定值校驗進行分析，推導出簡化計算過程的公式，從而使調試人員在調試儀手動菜單中，輕松完成對相間距離保護定值的校驗。

2 相間故障動作邊界分析

以AB相間短路為例，如圖1所示。

圖1 AB兩相短路故障系統圖

短路點邊界條件：

對于金屬性短路有Zf=0，則根據以上邊界條件可以推出

如下故障點序量關系，其中特殊相為C相。

即故障點各相電流、電壓關系：

D點電壓和電流的相量圖如圖2所示：

圖2 故障點相電壓及序量圖

綜上結論，當AB發生金屬性相間短路故障時，若忽略C相負荷電流，可得各相電流電壓關系如下：

3 相間距離保護定值檢驗

從以上公式可知，需已知故障電壓或電流其中一值，才能計算出另一對應值，因此，計算主要有兩種簡化方法，即固定電流法和固定電壓法，本文僅討論固定電流法，固定電壓法讀者可自行推算。

本文在進行相間距離保護定值校驗時，為便于計算，本文假設故障為金屬性AB相間故障（AC、BC類推），C相負荷電流忽略不計，且AB相故障電流固定不變，電流值大小可任取，但角度應取與Uc夾角為90度。以上條件對于定值校驗無任何影響，僅用于簡化計算過程。

已知定值單相間距離I段整定阻抗為Zab∠θ=5∠70，非故障相C相電流為0， C相電壓為Uc∠ 1 20。同時，為便于計算，取調試儀輸出的A相故障模擬電流為Ia∠ ( 120 - 90 -θ)。根據以上公式便可計算出：

且已知，Zab∠θ=5∠70， I c=0，Uc∠1 20 = 57.735∠ 1 20，A相電流幅值可任取，這里區3A整，則

1. 當K=1.1，即在相間距離I段范圍外故障時，

按以上故障模擬量輸入裝置，則相間距離保護I段可靠不動作。

2. 當K=0.7，即在相間距離I段范圍內故障時

按以上故障模擬量輸入裝置，則相間距離保護I段可靠動作。

其它相間如AC、BC相間故障時，依次類推計算即可。

4 結束語

現場保護人員在進行保護裝置功能校驗時，應盡量通過手動計算來確定各種類型故障時所需的電流電壓模擬量輸出值，這樣可以加深對保護裝置保護原理的理解，從而提高現場缺陷或事故分析處理能力。

[1]王毓東. 《電機學》，浙江大學出版社.