工频变化量距离继电器的定值校验

工频变化量距离继电器的定值校验
陆虹雨赵希才
（电力自动化研究院，江苏南京 210003）
[摘要]本文介绍了进行工频变化量距离继电器定值校验时故障量的两种计算方法，并给出了其动作圆特性的测定方法。

[关键词]工频变化量、定值校验
工频变化量距离继电器已广泛用于南瑞继电保护有限责任公司的LFP－900系列线路保护装置中。

由于工频变化量距离继电器不同于常规的距离继电器，在实际工作中，经常会被问及如何校验其动作边界和动作特性的问题。

本文力图从工频变化量距离继电器的动作方程出发，导出校验方法。

1.工作原理
工频变化量距离继电器的动作方程是：
|ΔU OP |>U Z （1）
式中：
Uop－工作电压，Δ是取故障前后的变化量；
Uz－动作门槛，自适应于运行状况，是一个浮动值，取故障前正常运行时工作电压的值Uop。

对于接地距离继电器，工作电压
Uop
φ＝Uφ－(Iφ＋k3I0)Zzd （2）
U
φ为保护安装处的相电压；Iφ为相电流，I0为零序电流，k为零序补偿系数，Zzd为整定值。

对于相间距离继电器，工作电压
Uop
φφ= Uφφ–IφφZzd （3）
U
φφ为相间电压（线电压），Iφφ为相电流差值，Zzd为整定值。

另外，为提高工频变化量距离继电器的安全性，还附加了一定的条件，附加了全阻抗继电器 (LFP－901，
）。

校验时，需要注意这些附加条件应同时得到满Zzdw≈Un/1.5In)或四边形距离继电器（LFP－902，Z
ZDF
足。

为节省篇幅，本文不加推导地直接给出正方向故障时，工频变化量距离继电器的动作特性，感兴趣的读者可以参考相关的技术说明书。

工频变化量距离继电器的动作特性：
|Zs+Zzd|>|Zs+Zk| （4）
式中，Zs为系统阻抗，Zzd为整定值，Zk为短路阻抗。

由式（4）可知，正方向故障时，工频变化量距离继电器的动作特性是一个圆，其圆心为矢量－Zs的末端，半径为|Zs＋Zzd|（见图1）。

工频变化量距离继电器，以工频变化量为工作电压，其工作原理实质上是一个简单的过压继电器，与常规距离继电器有本质上的区别；而其动作特性，在阻抗平面上是一个圆，又和常规圆特性的距离继电器相似。

2.定值校验
做定值校验时，可假定故障前状态为线路空载，即电流为0，电压取额定电压，并设系统电势E等于电压额定值；故障时，故障电流的相位取最灵敏角。

2.1.校验方法1
本方法从工频变化量距离继电器的动作方程出发，推导出应加的故障电流和故障电压。

工频变化量距离继电器的动作方程见式（1）。

令：
|ΔU
OP |＝mU
Z
（5）
当m＝1.1时，继电器可靠动作，m＝0.9时可靠不动作。

式（5）可写作：
|Uop
前－Uop
后
|＝m|Uop
前
| （6）
将Uop
前＝E，Uop
后
＝U－IZzd代入上式，得到：
E－（U－IZzd）＝mE （7）
U＝IZzd ＋（1－m）E （8）
由此可知，当U＝IZzd －0.1E时，继电器可靠动作；当U＝IZzd ＋0.1E时，可靠不动作。

对接地距离继电器，做单相接地故障，校验其动作边界，零序电流3I0=I
φ：
U
φ＝Iφ（1+k）Zzd －0.1Eφ时，可靠动作
U
φ＝Iφ（1+k）Zzd ＋0.1Eφ时，可靠不动作
对相间距离继电器，做相间不接地故障，校验其动作边界：
U
φφ＝IφφZzd －0.1Eφφ时，可靠动作
U
φφ＝IφφZzd ＋0.1Eφφ时，可靠不动作
有两点需要注意：
（1）电流取值应适当，不能太大，也不能太小，以保证计算得到的电压值在0～E之间，电压值必须保证为正。

（2）由于工频变化量距离继电器还附加了全阻抗继电器 (LFP-901，Zzdw≈Un/1.5In)或四边形距离
继电器（LFP-902，Z
ZDF
），上述方法得到的电流、电压还需要保证附加的继电器能够动作，即
U/I< Un/1.5In（LFP-901）或U/I<Z
ZDF
（LFP-902）。

2.2.校验方法2
本方法根据工频变化量距离继电器的动作特性即式（4），直接计算应加到装置上的故障电流和电压。

设Zs、Zzd、Zk的阻抗角相等，则式（4）可变为：
Zs＋Zzd > Zs＋Zk （9）
Zzd>Zk （10）
故障后，
I ＝ E /（Zs＋Zk）（11）
U ＝ E－IZs ＝ IZk （12）
其中，Zs为系统阻抗，可取一个固定值，例如0.1Zzd。

当Zk=0.9Zzd时，继电器可靠动作。

当Zk=1.1Zzd时，继电器可靠不动作。

对接地距离继电器，做单相接地故障，校验其动作边界：
I
φ＝ Eφ /（（Zs＋0.9Zzd）（1+k）），Uφ＝0.9 Iφ（1+k）Zzd，可靠动作
I
φ＝ Eφ/（（Zs＋1.1Zzd）（1+k）），Uφ＝1.1 Iφ（1+k）Zzd，可靠不动作
对相间距离继电器，做相间不接地故障，校验其动作边界：
I
φφ＝ Eφφ /（Zs＋0.9Zzd），Uφφ＝0.9 IφφZzd，可靠动作
I
φφ＝ Eφφ/（Zs＋1.1Zzd），Uφφ＝1.1 IφφZzd，可靠不动作
用这种方法，计算出的故障电流、电压值，避免了取值的随意性，更接近实际运行情况，不会造成电流值取值过大或过小，得到的电压值也较为合理。

），由于在实至于附加的全阻抗继电器（LFP-901，Zzdw＝Un/1.5In）或四边形距离继电器（LFP-902，Z
ZDF
际情况下它们都大于Zzd，Zk＝0.9Zzd时，它们肯定能够动作，所以不用单独考虑它们的动作条件。

2.3.特性圆的测定
对于微机继电保护装置来说，保护元件的动作特性取决于其动作方程，而动作方程是由程序实现的，只要装置的程序能够正常运行，保护元件的特性就不会改变，这与以往由电路实现的保护元件不同。

例如晶体管保护，随着时间的推移，电子元件的参数会发生漂移，从而使得保护元件的动作特性偏移理想的特性。

对于微机保护来说，从程序生成的那一刻起，它的动作特性就已经确定了。

同一型号的微机保护装置，在正式推广应用前都经过了严格的动、静模试验，而且同一型号的装置在现场已经大量投入运行，经历了各种区内、区外故障的考验，它的可靠性应是有保障的。

尽管如此，仍有用户希望能够在现场测定微机保护元件的动作特性，以求对其有一个更深刻的了解。

一些继电保护专用试验仪，可以测定距离继电器的阻抗圆。

这同样可以用于工频变化量距离继电器的特性测定。

只要在试验模式上取固定系统阻抗Zs的模式就可以了。

另外要注意每次模拟故障前，必须保证有足够长的时间（例如取10秒）使输入装置的电压、电流处于故障前正常运行状态。

在寻找动作边界时，不能象常规距离继电器那样，连续调整电压、电流幅值或者相位角，而必须是先以足够长的时间（例如取10秒）使电压、电流处于故障前正常状态，然后按事先设定故障条件做瞬时故障。

如果手工试验，仍然可以利用式（11）、（12）。

所不同的是，不能再用代数计算，而必须是相量计算。

电压、电流的相位也要发生变化：
I ＝ E /（Zs＋Zk）（13）
U ＝ E－IZs ＝ IZk （14）
保证继电器可靠动作的短路阻抗Zk的大小和阻抗角，可以通过下述方法取得：参照图1的画法，以—Zs
为圆心，以0.9|Zs＋Zzd|为半径画圆。

圆周上第一、第二相限的点就是要求得的使继电器可靠动作的短路阻抗Zk。

将Zk的大小、阻抗角代入（13）、（14）就可得到故障时的电压、电流的大小和相位。

3.结论
本文介绍了工频变化量距离继电器的校验方法。

方法2计算简单，能更好地模拟实际情况，不仅可以校验在最灵敏角上的保护范围，而且可以测定其动作圆特性，便于对常规距离继电器和工频变化量距离继电器的动作特性圆进行比较，是值得推荐的方法。

[参考文献]
1.沈国荣，工频变化量距离继电器的研究，中国电机工程学会第四次继电保护及安全自动装置学术会议
论文集，1986。

2.LFP-900系列超高压线路成套保护装置技术说明书，南瑞继电保护有限责任公司。

[作者简介]
陆虹雨(1971-)，女，大学，助理工程师，主要从事继电保护装置的调试、质检工作。

赵希才(1969-)，男，硕士，工程师，主要从事微机继电保护和监控装置的研究与开发工作。

SETTING VERIFICATION OF DPFC IMPEDANCE RELAY
LU Hong-yu ZHAO Xi-cai
（P.O.Box 323，Nanjing，210003）
[Abstract]Two ways to get the fault current & voltage when verify the setting of DPFC impedance relay are described in this paper.
[Keywords] DPFC、setting verification
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广东昂立电气自动化有限公司*2004。