线路相间距离保护调试的简易模拟方法探讨

郝春雪

摘要：本文主要针对相间距离保护计算具有较强的复杂性，影响继电保护现场专业人员开展调试作业，提出相间距离保护故障电压幅值、相位等简易计算方式，为此类相同距離保护调试提供参考。

关键词：线路保护;相间距离;调试

一、相间距离保护基本原理分析

距离保护主要是指反应故障实际位置与保护安装地点距离，并将实际距离作为基础设定动作时间周期的保护装置。该装置核心元件为距离继电器，其可按照自身端子上叠加相关电压、电流，检测保护安装部位至短路间实际阻抗数值。短路点与实际安设位置距离较近，其测量阻抗数值较小，动作发生耗时较短;反之其阻抗数值增大同时，动作发生耗时较长，如此有效保证更精准性切断故障线路。利用电压和电流比值构成机电保护，阻抗值为该元件的电压和电流实际比值，即短路部位至保护安装位置实际阻抗值。线路阻抗数值与实际距离成正相关，距离保护主要包含两种类型，即接地距离保护、相间距离保护。为保证继电保护选择性、灵敏度满足实际需求，现下普遍应用三段动作范围的时限特性，分别称之为I、II、III段，第I段属于瞬时动作，其自身可保护涉及范围较大，越占整个线路的80%，第II段与限时电流速度相似，其保护范围应小于下一条线路距离第I段保护范围;第III段与电流保护相似，其启动阻抗阻抗取决于正常运行负荷参量，动作时限超出其他保护最大动作一个时间节点。

二、线路相间的距离保护整定计算

针对线路相间保护主要包含三大阶段，各段保护整定计算方式不一，需基于上述原理层面，获取各阶段实际整定数值。首先，相间距离保护第I段整定：其主要是依照躲过本线路尾端相间短路故障条件确定，线路其实际动作阻抗与多个因素密切相关，其与距离保护第I段可靠系数、线路正序阻抗成正相关。若被保护主体目标属于线路变压器组，其送电侧实际线路距离保护第I段，可严格依照相关保护范围伸入变压器内部完成整定即可。距离保护第I段动作时间处于固定化，若整定阻抗与线路阻抗角度相吻合，则保护区域为整个线路的80%-85%。其次，相间距离保护第II段整定。该阶段应联合临近第I段或临近元件变压器做好协同配合，其若与第I段联合，第II段动作阻抗实际数值与距离保护第I、II段可靠性系数成正相关;若与紧邻变压器等元件作为保护配合，其实际动作阻抗数值除与上述可靠系数相关之外，还需最小分支系数、相连变压器正序最小阻抗成正相关。最后，相间距离保护第III段整定，应依照躲过被保护线路最大事故限制负荷电流对应的阻抗整定。一方面，按照躲过最小负荷阻抗整定，若被保护线路最大事故负荷电流匹配最小阻抗数值与多个因素密切相关，其与最小工作电压成正相关，与被保护线路最大事故负荷电流成反比。第III段实际动作时间应超过系统震荡时最大震荡周期，并与周围邻近元件等动作时间以阶梯状联合。另一方面，与相邻距离保护第II段配合。为进一步有效缩短故障中断所耗损时间，可与相近路线相间距离保护第II段做好配合，其实际动作阻抗与可靠系数、临近第II段整定数值均正比。若距离保护第III段动作范围并未伸入临近变压器内，需与相邻路线不通过震荡闭锁距离保护第II段动作时间匹配，其实际动作时间配合，即相邻线路不通过振荡闭锁实际距离保护第II段动作耗损时间;反之其时间为相邻变压器相间短路后备保护动作耗损时间[1]。

三、阻抗继电器相间故障常规校验方法

相间距离保护核心展示相间实际故障，通过分析电力系统故障可知，故障点处非故障相电压幅值和相位，与发生故障之前数值保证一致;两故障相电压与非故障相电压反向，其整体幅值趋于下降;两故障电流幅值数值相同，但方向呈现为反方向，非故障相电流为零。设定故障之前线路处于空载状况，线路正方向区域内B、C相间故障实际相量图如图一所示。通过大量计算分析获知，其中B、C相电压幅值与相位计算过程十分复杂，需仿真模拟难度较大，若故障相间电压实际夹角为特殊角度，可一定程度简化整个工程，后续以常见特殊角度，即60o、90o、120o为例展开试验分析[2]。

四、线路相间距离保护调试简易方法

设定A、B相间正方向发生故障时，不计算相关负荷实际电流，保护安装部位实际电压、电流相量关系。测试仪器设备分别将A、B相同通入合适的故障相电流，保护安装部位实际相间电压为U，故障相间电流停滞后故障相间电压角度为微机线路保护固定数值中灵敏角度，故障状态时间应按照实际保护定值，将其定时反馈至单相间距离，分别测定初期通入A、B两端的电压幅值。处于微机线路保护装置上，开展相间距离保护调试，仿真模拟两相间实际故障，装置实际定值为相间距离阻抗2欧姆，正序列灵敏角度为80o。

正式调试过程中，一共包含两个工作状态，即故障前、故障，故障发生之前其处于正常运行中，实际参数布设为正序相电压实际幅值为57.74V，三相电流幅值为零;触发时间设定为28s。故障状态下设定触发时间为0.03s，布设故障相电流实际幅值为5A，并将A相电压作为基础参考数值，A、B相电压间实际夹角为60o，其电压和电流相量实际关系如图二。从实际故障基本形成原理进行分析，保护安装部位A、B相间电压绝对值均为20V;依照图二展示相间实际相量关系，可获知A相电流相较于其他电流存在一定的滞后性，与之对应匹配的电压角度为20o。综合性考量距离保护动作特性，0.95倍阻抗数值时正方向发生故障，保护装置可采取的动作具有可靠性，可及时将故障线路中断;1.05倍阻抗值时正方向出现故障，并未发生保护动作，但需注意的是，相同倍数阻抗值反方向状况下，其保护可靠不动作。针对其他两个夹角均选取相同方式开展调试[3]。

结束语

为进一步给予现场继电器保护人员调试提供参考，需积极提出调试简易化方式，消除原有相间保护计算具有复杂性瓶颈。本文主要以特殊相间角度为切入点，分析其实际保护状况，表明保护动作均保持一致，相间距离I段正确动作。此种通过特殊角度简易化调试方式，具有较高的正确性及有效性，简化整个故障相电压、电流计算流程。

参考文献

[1]杨伟涛，卢迪勇. 一种简单的线路相间距离保护故障量计算方法[J]. 电气传动自动化，2019， 195（6）：60-66.

[2]李怀强，高露，粟小华，等. 基于非最严苛电网运行方式的超高压线路距离保护整定方法[J]. 电力系统保护与控制，2020，567（21）：172-178.