线路保护校验方法

RCS-900系列线路保护测试一、RCS-901A 型超高压线路成套保护RCS-901A 配置：主保护：纵联变化量方向，纵联零序，工频变化量阻抗；后备保护：两段（四段）式零序，三段式接地/相间距离；1) 工频变化量阻抗继电器：保护原理：故障后 F 点的电压 Uf = 0，等价于两个方向相反的电压源串联，如果不考虑故障瞬间的暂态分量，则根据叠加定律，有根据保护安装处的电压变化量U ∆和电流变化量I ∆，保护构造出一个工作电压opU ∆来反映U ∆和I ∆，其定义为 set opZ I U U ⋅∆-∆=∆ ，物理意义如下图所示当故障点位于不同的位置时，工作电压opU ∆具有不同的特征正向故障： 区内 f op U U ∆>∆区外 f op U U ∆<∆反向故障： f op U U ∆<∆所以：根据工作电压opU ∆的和△Uf 的幅值比较就可以正确地区分出区内和区外故障，而且具有方向性。

其中，根据前面的定义，△Uf = 故障前的F 点的运行电压，一般可近似取系统额定电压（或增加5%的电压浮动裕度）。

工频变化量阻抗继电器本质上就是一个过电压继电器；工频变化量阻抗继电器并不是常规意义上的电压继电器，由于其工作电压opU ∆构造的特殊性（能同时反映保护安装处短路电压和电流的变化），它具有和阻抗继电器完全一致的动作特性，固而称其为阻抗继电器；动作特性分析：正向故障时：工作电压)ZZ(IZIZIZIUUsetssetssetop+⋅∆-=⋅∆-⋅∆-=⋅∆-∆=∆短路点处的电压变化量（注意：fU∆的方向！）)ZZ(IU fsf+⋅∆=∆所以：动作判据fop UU∆≥∆等价于ssetsf ZZZZ+≤+，结论：正向保护区是以（-Zs）为圆心，以 |Zset + Zs| 为半径的圆。

当测量到的短路阻抗 Zf 位于圆内（正向区内）则动作，位于圆外（正向区外）不动；反向故障时：工作电压)ZZ(IZIZIZIUUsetRsetRsetop-⋅∆=⋅∆-⋅∆-=⋅∆-∆=∆短路点处的电压变化量（注意：fU∆的方向！）)ZZ(IU fRf+⋅∆-=∆所以：动作判据fop UU∆≥∆等价于RsetRf ZZZ)Z(-≤--，结论：反向保护区是以 ZR 为圆心，以 |ZR–Zset|为半径的圆。

测量到的短路阻抗（-Zf）永远不可能进入位于第1象限内的动作区，所以反向不会动作。

测试要点：由于工频变化量阻抗继电器的阻抗特性边界受电源侧等值阻抗Zs的控制，所以不能用测试常规阻抗继电器的方法进行测试，而应结合其动作原理，将其视为由电流变化量I ∆构成的过压继电器进行测试，1.05op N U m U ∆=m=1.1时，保护可靠动作；m=0.9时，保护可靠不动作；测试模型：set Np set op Z I )U U (Z I U U ⋅∆--=⋅∆-∆=∆ 正向接地故障：N set p p U *)m 05.11(Z I )K 1(U -+⋅∆⋅+= 正向相间故障：N set pp pp U 3*)m 05.11(Z *I U -+∆=反向故障：Up, Upp = 0；测试菜单----专用测试：“工频变化量阻抗继电器定值校验”；试验举例：保护定值：工频变化量阻抗：3.2Ω正序灵敏角： 78°零序补偿系数： 0.4401. 投主保护压板和距离保护压板。

2．整定值控制字“投工频变化量阻抗”置1， “投纵联距离保护”置0。

2．测试仪参数设置：进入“专用测试”——“工频变化量阻抗继电器定值校验”菜单；设置整定阻抗“定值DZset ”3.2Ω，78°；“补偿系数K ”为0.44；“短路电流”为5.0A ；“校验点m ”选择1.1倍。

设置故障类型，故障方向。

选择故障启动方式：按键启动，或自启动（故障前时间应足够保护复归和重合闸充电）；4. 按下试验按钮后，试验进入故障前状态，等待保护复归，重合闸充电，直至“充电”灯亮；5．确认后，进入故障状态，保护跳闸，装置面板上相应跳闸灯亮，液晶屏幕上显示“纵联变化量方向”，动作时间为15-30 ms ；重复以上步骤，模拟m=0.9倍和反方向故障，纵联变化量方向不动作。

2) 纵联变化量方向：保护原理：纵联方向保护利用通道将保护装置对故障方向判别的结果传送到对侧，每侧保护根据两侧保护装置的动作过程逻辑来判断和区分：区内，或区外故障。

纵联变化量方向采用工频变化量方向元件来判别方向，设有正向和反向两个元件，其原理是比较综合电压变化量（正负序综合分量）和综合电流变化量（正负序综合分量）的相位，算法如下：正方向元件F +∆： 121212arg()COM DU I Z I Z ϕ+∆-∆=∆ 反方向元件F -∆： 1212arg()D U I Z ϕ--∆=∆ 式中 ZD ——模拟阻抗，其阻抗角与线路阻抗角一致；ZCOM ——补偿阻抗；1212,U I ——综合电压电流（正负序综合分量）。

正方向故障时：180,0ϕϕ+-==；反方向故障时：0,180ϕϕ+-==；测试要点：准确的短路计算模型，尽可能真实地模拟出短路故障中120序分量的变化情况；测试菜单----单侧调试：“整组试验”；两侧对调：“GPS 同步对调”；试验举例：保护定值：电流变化量启动值：0.2A1. 单侧调试时：将收发讯机整定在“负载”位置，或将本装置的发信输出接至收信输入构成自发自收；2. 仅投主保护压板，重合把手切在“综重方式”；3. 整定保护定值控制字：“投纵联距离保护”置1、 “允许式通道”置0,“投重合闸”置1、 “投重合闸不检”置1；4. 测试仪参数设置：进入“整组试验”菜单，设置故障类型，故障方向，和短路电流（大于电流变化量启动值）；选择“直流分量？”为“叠加直流（非周期）分量”，“衰减时间τ”为“0.050S ”。

4. 按下试验按钮后，试验进入故障前状态，等待保护复归，重合闸充电，直至“充电”灯亮；5．确认后，进入故障状态，保护跳闸，装置面板上相应跳闸灯亮，液晶屏幕上显示“纵联变化量方向”，动作时间为15-30 ms；重复以上步骤，模拟反方向故障，纵联变化量方向不动作。

3) 高频闭锁零序（纵联零序）保护原理：纵联零序保护是在阶段式零序保护的基础上增加通信接口和必要的动作逻辑实现；当通道退出或运行中通道发生故障时纵联零序就是完整的阶段式零序保护；纵联零序保护利用的远方信号可以是闭锁式也可以是允许式。

闭锁式：由判断为反向故障的一侧负责发信，闭锁两端保护；允许式：由判断为正向故障的一侧负责发信，允许两端保护跳闸；以RCS 系列保护为例，正方向元件：零序方向过流元件和0F +元件相“与”输出；反方向元件：零序启动过流元件和0F -元件相“与”输出；若零序阻抗角为0ϕ，则正方向接地故障： 03U 超前03I 为180°+0ϕ，零序功率为负，0F +元件动作；反方向接地故障：03U 超前03I 为0ϕ，零序功率为正，0F -元件动作。

因此，0F +动作方程为： ︒︒+ϕ<<+ϕ270I 3U 3arg 900000 0F -动作方程为： ︒︒+ϕ<<-ϕ90I 3U 3arg 900000 测试要点：接地故障，故障电流中的零序分量应大于定值（一般选单相故障，3I0 = If ）； 短路阻抗不能太大，否则可能会导致3Uo 相位反180度，导致判方向错误；测试菜单----单侧调试：“整组试验”；两侧对调：“GPS 同步对调”；试验举例：保护定值：零序启动电流：0.5A零序方向过流定值：2A1. 单侧调试时：将收发讯机整定在“负载”位置，或将本装置的发信输出接至收信输入构成自发自收；2．投主保护压板及零序压板，重合把手切在“综重方式”；3．整定保护定值控制字：“投纵联零序保护”置1、 “允许式通道”置0、“投重合闸”置1、 “投重合闸不检”置1；4. 测试仪参数设置：进入“整组试验”菜单，设置整定阻抗：1欧，78度，1.0倍；选择故障类型（A相接地），故障方向，和短路电流（大于零序方向过流定值）；选择“直流分量？”为“叠加直流（非周期）分量”，“衰减时间τ”为“0.050S”。

4. 按下试验按钮后，试验进入故障前状态，等待保护复归，重合闸充电，直至“充电”灯亮；5．确认后，进入故障状态，保护跳闸，装置面板上相应跳闸灯亮，液晶屏幕上显示“纵联零序保护”，动作时间为15-30 ms；重复以上步骤，模拟反方向故障，纵联零序保护不动作。

二、RCS-902A型超高压线路成套保护RCS-902配置：主保护：高频闭锁距离，高频闭锁零序，工频变化量阻抗；后备保护：两段（四段）式零序，三段式接地/相间距离；1）高频闭锁距离（纵联距离）：保护原理：基本和纵联零序保护相似；测试要点：带收发信的距离保护，短路阻抗应小于定值；测试菜单----单侧调试：“整组试验”；两侧对调：“GPS同步对调”；试验举例：保护定值：纵联距离阻抗定值：5Ω，78°1．将收发讯机整定在“负载”位置，或将本装置的发信输出接至收信输入构成自发自收；2．仅投主保护压板，重合把手切在“综重方式”；3．整定保护定值控制字：“投纵联距离保护”置1、“允许式通道”置0、“投重合闸”置1、“投重合闸不检”置1；4. 测试仪参数设置：进入“整组试验”菜单，设置“整定阻抗Zd”为5欧，78度；“短路点”0.95倍；选择“故障类型”，“故障方向”为正向故障，“短路电流”5A。

5. 按下试验按钮后，试验进入故障前状态，等待保护复归，重合闸充电，直至“充电”灯亮；6．确认后，进入故障状态，保护跳闸，装置面板上相应跳闸灯亮，液晶屏幕上显示“纵联距离保护”，动作时间为15-30 ms；重复以上步骤，模拟反方向故障，纵联距离保护不动作。

2）高频闭锁零序（纵联零序）：参见RCS-901；3）工频变化量阻抗：参见RCS-901；三、RCS-943型线路成套保护RCS-943配置：纵联分相差动，四段式零序，三段式接地/相间距离；不对称相继速动，双回线相继速动；1）光纤纵差：保护原理：线路差动保护；测试要点：试验举例：1. 将光端机(在CPU插件上)的接收“RX”和发送“TX”用尾纤短接，构成自发自收方式；2. 仅投主保护压板，重合把手切在“综重方式”；3. 整定保护定值控制字：“投纵联差动保护”、“专用光纤”，“通道自环”、“投重合闸”和“投重合闸不检”均置1；4. 等保护充电，直至“充电”灯亮；2）不对称相继速动保护试验保护原理：如图1所示，当线路末端不对称故障时，N侧I段动作快速（三跳）切除故障，由于三相跳闸，非故障相电流同时被切除，M侧保护测量到任一相电流突然消失，且II段距离元件已经启动，则M侧开关不再经II段延时而直接跳闸，将故障切除。