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op

U ∆来反映U ∆和I ∆，其定义为 set op

Z 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op

U ∆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op

U ∆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op

U ∆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

)Z Z (I Z I Z I Z I U U set s set s set op

+⋅∆-=⋅∆-⋅∆-=⋅∆-∆=∆

短路点处的电压变化量（注意：f

U ∆的方向！） )Z Z (I U f s f

+⋅∆=∆ 所以：动作判据 f op U U ∆≥∆

等价于 s set s f Z Z Z Z +≤+，

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

)Z Z (I Z I Z I Z I U U set

R set R set op

-⋅∆=⋅∆-⋅∆-=⋅∆-∆=∆

短路点处的电压变化量（注意：f U ∆的方向！） )Z Z (I U f R f

+⋅∆-=∆ 所以：动作判据 f op U U ∆≥∆

等价于 R set R f Z Z Z )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 N

p 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： 0.440

1. 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 D

U 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：0.2A

1. 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 ”。