鐵路遠動調試中一些復雜項目的調試原理和測試方法

毛明華

（中鐵武漢電氣化局集團有限公司，湖北 武漢 430074）

0 引 言

在鐵路電力牽引遠動調試過程中，調試人員一般都是依據鐵路局審核后的牽引變電所的點表進行調試，主要有遙信、遙控和遙測等項目。點表測試點位一般都在1 000項左右，其中大多數測試項目都比較簡單，容易掌握，但有一些測試項目比較復雜，測試人員對其中的測試原理都不太了解，在遠動調試過程中往往會發生調試方法的錯誤，從而導致調試數據不準確，達不到調試目的。

這其中的高壓側PT斷線調試、高壓側A、B、C相差流越限保護告警調試、A、B、C相過負荷I段保護調試、A、B、C相差動速斷保護調試、比率差動速斷保護調試、饋線_距離I、II段保護調試等項目是調試中的重難點，針對這幾項調試，從調試原理和測試方法兩方面進行分析。

測試方法中采用了已竣工張吉懷高鐵九龍牽引變電所的設計定值，一次和二次接線圖、繼保儀實際測試接線圖等。

1 高壓側PT斷線調試方法

高壓側PT斷線原理如圖1所示。其中，uA、uB、uC分別為主變高壓側A相、B相、C相電壓；U<_HDX為高壓側PT斷線電壓整定值，按相電壓整定。高壓側PT斷線需檢測高壓側斷路器合位。對于單相變壓器，圖1中只判斷主變高壓側A相及B相電壓[1-3]。

圖1 高壓側 PT 斷線原理框圖

使“高壓側斷路器位置”101處于“合位”；向高壓側三相電壓模入端子施加額定交流電壓，緩慢降低A相電壓，當電壓小于“高壓側 PT 斷線動作電壓”定值（48 V）時，高壓側A相PT斷線元件延時2 s告警，產生告警遙信，記錄告警事件；緩慢增大A相電壓，當電壓大于1.02倍定值（48 V）時，告警信號應可靠解除，測試接線見圖2高壓側PT斷線測試圖。主站和被控站告警信息應一致，B相及C相PT斷線告警功能測試方法相同[4,5]。

圖2 高壓側 PT 斷線測試圖

2 高壓側A、B、C相差流越限保護告警調試方法

差流越限告警分A、B、C三相，若某相差動電流在1 s延時內一直大于差流越限告警門檻值，裝置產生告警信號，A 相差流越限告警原理如圖 3所示，B相、C相原理類似。

圖3 A相差流越限告警原理

圖3中，IDIFF_A為A相差動電流，kset為“差流越限系數”定值，IDIFF_A>為A相比率差動定值[1-3]。

根據設計給定的定值，差動越限系數（0.40）×A相比率差動電流（0.12 A）=0.048 A，計算出繼保儀輸出電流大于0.048 A時，產生A相差流越限告警信號，B、C相測試原理相同，主站和被控站告警信號應一致。接線如圖4高壓側保護測試中的①[4,5]。

圖4 高壓側保護測試圖

3 A、B、C相過負荷I段保護調試方法

過負荷保護分為兩段，過負荷Ⅰ段動作于告警，過負荷Ⅱ段動作于跳閘，過負荷保護分為定時限特性和一般反時限特性，當采用定時限特性，且加量電流等于或大于定值電流時，需要在過負荷I段時限后產生A相過負荷I段保護告警信號，當采用一般反時限特性時，電流越大產生A相過負荷I段保護告警信號的時間越短，通常采用一般反時限特性[1-3]。

一般反時限計算公式為：

式中，t為動作的時間；I為加量電流；Iset為過負荷電流整定值；Tset為時間常數整定值。

查設計定值，得到過負荷I段特性（一般反時限）、A相過負荷I段電流（0.36 A）、過負荷I段時間（49.46 s），給繼保儀加流到0.36 A，持續49.46 s后會產生A相過負荷I段保護告警信號，當繼保儀加量電流＞0.36 A時，電流越大產生A相過負荷I段保護告警信號的時間越短，小于49.46 s。當過負荷I段特性為“正時限”時，加量電流等于或大于0.36 A時，都需要49.46 s后產生A相過負荷I段保護告警信號；緩慢減小施加電流，當電流小于0.98倍整定電流值時，A相過負荷I段告警解除，復位告警遙信；主站和被控站告警信號應一致，接線如圖4高壓側保護測試圖中的②[4,5]。

4 A、B、C相差動速斷保護調試方法

差動保護動作特性分為兩段，即差動速斷動作區和比率差動動作區，差動保護動作特性如圖5所示。

圖5 差動保護動作特性

圖5中，Idiff>>為差動速斷整定值，Idiff>為比率差動整定值，I1、I2為制動電流整定值，Kres1為一段制動比率，Kres2為二段制動比率。

在圖6差動速斷保護方案框圖中，當任一相差動電流大于差動速斷電流定值（Idiff>>）時，差動速斷保護動作，跳閘高低壓側斷路器。差動速斷保護用于在變壓器差動區發生嚴重故障情況下快速切除變壓器[1-3]。

圖6 差動速斷保護方案框圖

輸入被控站主變保護裝置設計給定的定值（A相差動速斷電流為1.75），向對應模入端子施加交流電流，緩慢增大施加電流，當A相差動電流大于等于1.75 A時，A相差動速斷元件動作，產生故障報告，液晶界面中光標自動移至“故障”并閃爍，同時點亮面板跳閘燈；緩慢改變施加電流，當A 相差動電流小于 0.98倍“A相差流速斷電流”定值時，A相差動速斷元件應可靠返回，產生A相差動速斷保護“返回”信號，B、C相測試原理一樣，主站和被控站故障報告一致。接線如圖7高壓側保護測試圖中的①[4,5]。

圖7 高壓側保護測試圖

5 比率差動速斷保護調試方法

采用常規三段式比率差動原理，保護動作判據，比率差動保護分為A、B、C三相，每一相比率差動保護定值可以單獨整定。比率差動保護方案框圖如圖8所示。以A相為例（B相和C相類似），差動啟動判據如式（2）所示，諧波制動判據如式（3）[1-3]。

圖8 比率差動保護方案框圖

（1）三段式差動保護動作判據：

（2）諧波制動判據：

Idiff_A>>為三相中A相差動速斷整定值，Idiff_A>為比率差動整定值，IA1、IA2為三相中A相制動電流整定值，IDIFF_A2為差動三相中A相電流中的2次諧波電流，IDIFF_A為三相中A相差動電流中基波電流，K2為二次諧波制動系數。

本保護功能動作出口的綜合判據為：（1）A、B、C 任一相差動電流在動作區內，即任一相滿足上述（1）中三段式差動保護動作判據；（2）A、B、C 三相差動電流的二次諧波值與本相差動電流比值均大于K2。滿足本綜合判據時即出口跳高、低壓兩側斷路器[1-3]。

輸入設計給定的定值，繪制出A相差動保護動作特性如圖5所示，低壓側不加電流，高壓側按比率差動原理施加交流電流，緩慢改變施加量，當A相差動電流大于0.12 A且制動電流滿足圖5所示的動作特性曲線、式（2）和式（3）時，比率差動元件動作，產生故障報告，液晶界面中光標自動移至“故障”并閃爍，同時點亮面板跳閘燈；緩慢改變施加電流，當A相差動電流及制動電流不滿足該動作特性曲線時應能可靠返回；B、C相測試原理一樣，主站和被控站故障報告一致。接線如圖7高壓側保護測試圖中的②[4,5]。

6 饋線_距離I、II段保護調試方法

距離保護作為饋線保護測控裝置的主保護，分為3段，每一段可以整定為正方向、反方向或正反向，正方向動作特性如圖 9 所示，反方向特性為圖9關于原點對稱，正反向特性兼具正方向及反方向特性。

6.1 阻抗計算

（1）AT供電方式:

式中，U為母線電壓；I為保護電流。

（2）AT供電方式;

式中，T為T線電壓；分別為T線、F線保護電流。

6.2 動作特性實現

根據圖9所示的動作特性，可以得出其動作方程為:

式中，X為電抗值；R為電阻值；Rdz為電阻邊整定值；Xdz為電抗邊整定值；Φ1躲涌流偏移角；Φ2為容性偏移角；線路阻抗角Φx1。

6.3 PT 斷線

PT 斷線時，無時限閉鎖距離保護。對于 AT 供電方式，當 T、F 均 PT 斷線時閉鎖距離保護[1-3]。

這里以距離II段保護為例，在距離II段保護測試中可以直接產生距離I段故障報告。依據設計定值設定被控站饋線保護裝置的定值，距離Ⅱ段方向定值（0）、距離Ⅱ段電抗定值（368.23 Ω）、距離Ⅱ段電阻定值（71.59 Ω）、距離Ⅱ段時限定值（0.3 s）、線路阻抗角75°，查綜自手冊得到躲涌流偏移角取固定值（85°），容性偏移角取-15°。通過以上參數畫出圖9距離保護動作特性圖。

圖9 距離保護動作特性圖

根據特性圖和計算公式Z=ùT/（?T-?F），通過計算使Z值在五邊形內可以產生距離II 段動作的原理，同時施加交流電壓及電流，可通過裝置液晶界面觀察模擬量中阻抗及阻抗角的值來調整施加量，當測量阻抗在距離II 段動作范圍內，經整定時延后“距離 II段”元件動作，產生故障報告。主站和被控站故障報告應一致。距離I、II段保護測試如圖10所示。

圖10 距離I、II段保護測試圖

7 結 論

以上幾項遠動調試項目是在長期的工程實踐中發現的經常會發生錯誤的一些項目，不同廠家的設備測試接線方式可能會有所不同，但原理都大同小異，可以根據設計圖紙查詢到接線方式；不同鐵路項目的設計定值也會不同，在測試中應根據不同項目的設計定值進行相應的設置改變。