線路相間距離保護(hù)調(diào)試的簡易模擬方法探討

郝春雪

摘要：本文主要針對(duì)相間距離保護(hù)計(jì)算具有較強(qiáng)的復(fù)雜性，影響繼電保護(hù)現(xiàn)場專業(yè)人員開展調(diào)試作業(yè)，提出相間距離保護(hù)故障電壓幅值、相位等簡易計(jì)算方式，為此類相同距離保護(hù)調(diào)試提供參考。

關(guān)鍵詞：線路保護(hù);相間距離;調(diào)試

一、相間距離保護(hù)基本原理分析

距離保護(hù)主要是指反應(yīng)故障實(shí)際位置與保護(hù)安裝地點(diǎn)距離，并將實(shí)際距離作為基礎(chǔ)設(shè)定動(dòng)作時(shí)間周期的保護(hù)裝置。該裝置核心元件為距離繼電器，其可按照自身端子上疊加相關(guān)電壓、電流，檢測保護(hù)安裝部位至短路間實(shí)際阻抗數(shù)值。短路點(diǎn)與實(shí)際安設(shè)位置距離較近，其測量阻抗數(shù)值較小，動(dòng)作發(fā)生耗時(shí)較短;反之其阻抗數(shù)值增大同時(shí)，動(dòng)作發(fā)生耗時(shí)較長，如此有效保證更精準(zhǔn)性切斷故障線路。利用電壓和電流比值構(gòu)成機(jī)電保護(hù)，阻抗值為該元件的電壓和電流實(shí)際比值，即短路部位至保護(hù)安裝位置實(shí)際阻抗值。線路阻抗數(shù)值與實(shí)際距離成正相關(guān)，距離保護(hù)主要包含兩種類型，即接地距離保護(hù)、相間距離保護(hù)。為保證繼電保護(hù)選擇性、靈敏度滿足實(shí)際需求，現(xiàn)下普遍應(yīng)用三段動(dòng)作范圍的時(shí)限特性，分別稱之為I、II、III段，第I段屬于瞬時(shí)動(dòng)作，其自身可保護(hù)涉及范圍較大，越占整個(gè)線路的80%，第II段與限時(shí)電流速度相似，其保護(hù)范圍應(yīng)小于下一條線路距離第I段保護(hù)范圍;第III段與電流保護(hù)相似，其啟動(dòng)阻抗阻抗取決于正常運(yùn)行負(fù)荷參量，動(dòng)作時(shí)限超出其他保護(hù)最大動(dòng)作一個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)。

二、線路相間的距離保護(hù)整定計(jì)算

針對(duì)線路相間保護(hù)主要包含三大階段，各段保護(hù)整定計(jì)算方式不一，需基于上述原理層面，獲取各階段實(shí)際整定數(shù)值。首先，相間距離保護(hù)第I段整定：其主要是依照躲過本線路尾端相間短路故障條件確定，線路其實(shí)際動(dòng)作阻抗與多個(gè)因素密切相關(guān)，其與距離保護(hù)第I段可靠系數(shù)、線路正序阻抗成正相關(guān)。若被保護(hù)主體目標(biāo)屬于線路變壓器組，其送電側(cè)實(shí)際線路距離保護(hù)第I段，可嚴(yán)格依照相關(guān)保護(hù)范圍伸入變壓器內(nèi)部完成整定即可。距離保護(hù)第I段動(dòng)作時(shí)間處于固定化，若整定阻抗與線路阻抗角度相吻合，則保護(hù)區(qū)域?yàn)檎麄€(gè)線路的80%-85%。其次，相間距離保護(hù)第II段整定。該階段應(yīng)聯(lián)合臨近第I段或臨近元件變壓器做好協(xié)同配合，其若與第I段聯(lián)合，第II段動(dòng)作阻抗實(shí)際數(shù)值與距離保護(hù)第I、II段可靠性系數(shù)成正相關(guān);若與緊鄰變壓器等元件作為保護(hù)配合，其實(shí)際動(dòng)作阻抗數(shù)值除與上述可靠系數(shù)相關(guān)之外，還需最小分支系數(shù)、相連變壓器正序最小阻抗成正相關(guān)。最后，相間距離保護(hù)第III段整定，應(yīng)依照躲過被保護(hù)線路最大事故限制負(fù)荷電流對(duì)應(yīng)的阻抗整定。一方面，按照躲過最小負(fù)荷阻抗整定，若被保護(hù)線路最大事故負(fù)荷電流匹配最小阻抗數(shù)值與多個(gè)因素密切相關(guān)，其與最小工作電壓成正相關(guān)，與被保護(hù)線路最大事故負(fù)荷電流成反比。第III段實(shí)際動(dòng)作時(shí)間應(yīng)超過系統(tǒng)震蕩時(shí)最大震蕩周期，并與周圍鄰近元件等動(dòng)作時(shí)間以階梯狀聯(lián)合。另一方面，與相鄰距離保護(hù)第II段配合。為進(jìn)一步有效縮短故障中斷所耗損時(shí)間，可與相近路線相間距離保護(hù)第II段做好配合，其實(shí)際動(dòng)作阻抗與可靠系數(shù)、臨近第II段整定數(shù)值均正比。若距離保護(hù)第III段動(dòng)作范圍并未伸入臨近變壓器內(nèi)，需與相鄰路線不通過震蕩閉鎖距離保護(hù)第II段動(dòng)作時(shí)間匹配，其實(shí)際動(dòng)作時(shí)間配合，即相鄰線路不通過振蕩閉鎖實(shí)際距離保護(hù)第II段動(dòng)作耗損時(shí)間;反之其時(shí)間為相鄰變壓器相間短路后備保護(hù)動(dòng)作耗損時(shí)間[1]。

三、阻抗繼電器相間故障常規(guī)校驗(yàn)方法

相間距離保護(hù)核心展示相間實(shí)際故障，通過分析電力系統(tǒng)故障可知，故障點(diǎn)處非故障相電壓幅值和相位，與發(fā)生故障之前數(shù)值保證一致;兩故障相電壓與非故障相電壓反向，其整體幅值趨于下降;兩故障電流幅值數(shù)值相同，但方向呈現(xiàn)為反方向，非故障相電流為零。設(shè)定故障之前線路處于空載狀況，線路正方向區(qū)域內(nèi)B、C相間故障實(shí)際相量圖如圖一所示。通過大量計(jì)算分析獲知，其中B、C相電壓幅值與相位計(jì)算過程十分復(fù)雜，需仿真模擬難度較大，若故障相間電壓實(shí)際夾角為特殊角度，可一定程度簡化整個(gè)工程，后續(xù)以常見特殊角度，即60o、90o、120o為例展開試驗(yàn)分析[2]。

四、線路相間距離保護(hù)調(diào)試簡易方法

設(shè)定A、B相間正方向發(fā)生故障時(shí)，不計(jì)算相關(guān)負(fù)荷實(shí)際電流，保護(hù)安裝部位實(shí)際電壓、電流相量關(guān)系。測試儀器設(shè)備分別將A、B相同通入合適的故障相電流，保護(hù)安裝部位實(shí)際相間電壓為U，故障相間電流停滯后故障相間電壓角度為微機(jī)線路保護(hù)固定數(shù)值中靈敏角度，故障狀態(tài)時(shí)間應(yīng)按照實(shí)際保護(hù)定值，將其定時(shí)反饋至單相間距離，分別測定初期通入A、B兩端的電壓幅值。處于微機(jī)線路保護(hù)裝置上，開展相間距離保護(hù)調(diào)試，仿真模擬兩相間實(shí)際故障，裝置實(shí)際定值為相間距離阻抗2歐姆，正序列靈敏角度為80o。

正式調(diào)試過程中，一共包含兩個(gè)工作狀態(tài)，即故障前、故障，故障發(fā)生之前其處于正常運(yùn)行中，實(shí)際參數(shù)布設(shè)為正序相電壓實(shí)際幅值為57.74V，三相電流幅值為零;觸發(fā)時(shí)間設(shè)定為28s。故障狀態(tài)下設(shè)定觸發(fā)時(shí)間為0.03s，布設(shè)故障相電流實(shí)際幅值為5A，并將A相電壓作為基礎(chǔ)參考數(shù)值，A、B相電壓間實(shí)際夾角為60o，其電壓和電流相量實(shí)際關(guān)系如圖二。從實(shí)際故障基本形成原理進(jìn)行分析，保護(hù)安裝部位A、B相間電壓絕對(duì)值均為20V;依照?qǐng)D二展示相間實(shí)際相量關(guān)系，可獲知A相電流相較于其他電流存在一定的滯后性，與之對(duì)應(yīng)匹配的電壓角度為20o。綜合性考量距離保護(hù)動(dòng)作特性，0.95倍阻抗數(shù)值時(shí)正方向發(fā)生故障，保護(hù)裝置可采取的動(dòng)作具有可靠性，可及時(shí)將故障線路中斷;1.05倍阻抗值時(shí)正方向出現(xiàn)故障，并未發(fā)生保護(hù)動(dòng)作，但需注意的是，相同倍數(shù)阻抗值反方向狀況下，其保護(hù)可靠不動(dòng)作。針對(duì)其他兩個(gè)夾角均選取相同方式開展調(diào)試[3]。

結(jié)束語

為進(jìn)一步給予現(xiàn)場繼電器保護(hù)人員調(diào)試提供參考，需積極提出調(diào)試簡易化方式，消除原有相間保護(hù)計(jì)算具有復(fù)雜性瓶頸。本文主要以特殊相間角度為切入點(diǎn)，分析其實(shí)際保護(hù)狀況，表明保護(hù)動(dòng)作均保持一致，相間距離I段正確動(dòng)作。此種通過特殊角度簡易化調(diào)試方式，具有較高的正確性及有效性，簡化整個(gè)故障相電壓、電流計(jì)算流程。

參考文獻(xiàn)

[1]楊偉濤，盧迪勇. 一種簡單的線路相間距離保護(hù)故障量計(jì)算方法[J]. 電氣傳動(dòng)自動(dòng)化，2019， 195（6）：60-66.

[2]李懷強(qiáng)，高露，粟小華，等. 基于非最嚴(yán)苛電網(wǎng)運(yùn)行方式的超高壓線路距離保護(hù)整定方法[J]. 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2020，567（21）：172-178.