線路相間距離保護調試的簡易模擬方法探討

郝春雪

摘要：本文主要針對相間距離保護計算具有較強的復雜性，影響繼電保護現場專業人員開展調試作業，提出相間距離保護故障電壓幅值、相位等簡易計算方式，為此類相同距離保護調試提供參考。

關鍵詞：線路保護;相間距離;調試

一、相間距離保護基本原理分析

距離保護主要是指反應故障實際位置與保護安裝地點距離，并將實際距離作為基礎設定動作時間周期的保護裝置。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電壓、電流，檢測保護安裝部位至短路間實際阻抗數值。短路點與實際安設位置距離較近，其測量阻抗數值較小，動作發生耗時較短;反之其阻抗數值增大同時，動作發生耗時較長，如此有效保證更精準性切斷故障線路。利用電壓和電流比值構成機電保護，阻抗值為該元件的電壓和電流實際比值，即短路部位至保護安裝位置實際阻抗值。線路阻抗數值與實際距離成正相關，距離保護主要包含兩種類型，即接地距離保護、相間距離保護。為保證繼電保護選擇性、靈敏度滿足實際需求，現下普遍應用三段動作范圍的時限特性，分別稱之為I、II、III段，第I段屬于瞬時動作，其自身可保護涉及范圍較大，越占整個線路的80%，第II段與限時電流速度相似，其保護范圍應小于下一條線路距離第I段保護范圍;第III段與電流保護相似，其啟動阻抗阻抗取決于正常運行負荷參量，動作時限超出其他保護最大動作一個時間節點。

二、線路相間的距離保護整定計算

針對線路相間保護主要包含三大階段，各段保護整定計算方式不一，需基于上述原理層面，獲取各階段實際整定數值。首先，相間距離保護第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，線路其實際動作阻抗與多個因素密切相關，其與距離保護第I段可靠系數、線路正序阻抗成正相關。若被保護主體目標屬于線路變壓器組，其送電側實際線路距離保護第I段，可嚴格依照相關保護范圍伸入變壓器內部完成整定即可。距離保護第I段動作時間處于固定化，若整定阻抗與線路阻抗角度相吻合，則保護區域為整個線路的80%-85%。其次，相間距離保護第II段整定。該階段應聯合臨近第I段或臨近元件變壓器做好協同配合，其若與第I段聯合，第II段動作阻抗實際數值與距離保護第I、II段可靠性系數成正相關;若與緊鄰變壓器等元件作為保護配合，其實際動作阻抗數值除與上述可靠系數相關之外，還需最小分支系數、相連變壓器正序最小阻抗成正相關。最后，相間距離保護第III段整定，應依照躲過被保護線路最大事故限制負荷電流對應的阻抗整定。一方面，按照躲過最小負荷阻抗整定，若被保護線路最大事故負荷電流匹配最小阻抗數值與多個因素密切相關，其與最小工作電壓成正相關，與被保護線路最大事故負荷電流成反比。第III段實際動作時間應超過系統震蕩時最大震蕩周期，并與周圍鄰近元件等動作時間以階梯狀聯合。另一方面，與相鄰距離保護第II段配合。為進一步有效縮短故障中斷所耗損時間，可與相近路線相間距離保護第II段做好配合，其實際動作阻抗與可靠系數、臨近第II段整定數值均正比。若距離保護第III段動作范圍并未伸入臨近變壓器內，需與相鄰路線不通過震蕩閉鎖距離保護第II段動作時間匹配，其實際動作時間配合，即相鄰線路不通過振蕩閉鎖實際距離保護第II段動作耗損時間;反之其時間為相鄰變壓器相間短路后備保護動作耗損時間[1]。

三、阻抗繼電器相間故障常規校驗方法

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

四、線路相間距離保護調試簡易方法

設定A、B相間正方向發生故障時，不計算相關負荷實際電流，保護安裝部位實際電壓、電流相量關系。測試儀器設備分別將A、B相同通入合適的故障相電流，保護安裝部位實際相間電壓為U，故障相間電流停滯后故障相間電壓角度為微機線路保護固定數值中靈敏角度，故障狀態時間應按照實際保護定值，將其定時反饋至單相間距離，分別測定初期通入A、B兩端的電壓幅值。處于微機線路保護裝置上，開展相間距離保護調試，仿真模擬兩相間實際故障，裝置實際定值為相間距離阻抗2歐姆，正序列靈敏角度為80o。

正式調試過程中，一共包含兩個工作狀態，即故障前、故障，故障發生之前其處于正常運行中，實際參數布設為正序相電壓實際幅值為57.74V，三相電流幅值為零;觸發時間設定為28s。故障狀態下設定觸發時間為0.03s，布設故障相電流實際幅值為5A，并將A相電壓作為基礎參考數值，A、B相電壓間實際夾角為60o，其電壓和電流相量實際關系如圖二。從實際故障基本形成原理進行分析，保護安裝部位A、B相間電壓絕對值均為20V;依照圖二展示相間實際相量關系，可獲知A相電流相較于其他電流存在一定的滯后性，與之對應匹配的電壓角度為20o。綜合性考量距離保護動作特性，0.95倍阻抗數值時正方向發生故障，保護裝置可采取的動作具有可靠性，可及時將故障線路中斷;1.05倍阻抗值時正方向出現故障，并未發生保護動作，但需注意的是，相同倍數阻抗值反方向狀況下，其保護可靠不動作。針對其他兩個夾角均選取相同方式開展調試[3]。

結束語

為進一步給予現場繼電器保護人員調試提供參考，需積極提出調試簡易化方式，消除原有相間保護計算具有復雜性瓶頸。本文主要以特殊相間角度為切入點，分析其實際保護狀況，表明保護動作均保持一致，相間距離I段正確動作。此種通過特殊角度簡易化調試方式，具有較高的正確性及有效性，簡化整個故障相電壓、電流計算流程。

參考文獻

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

[2]李懷強，高露，粟小華，等. 基于非最嚴苛電網運行方式的超高壓線路距離保護整定方法[J]. 電力系統保護與控制，2020，567（21）：172-178.