1、微机工频变化量距离保护校验方法分析李松涛，田 维 陈 录【摘 要】 从微机工频变化量距离保护两种试验方法和试验结果之间的矛盾入手，在分析其原理的基础上，以实例分析和讨论这两种方法，指出了保护本身的不足之处。【关键词】 微机保护，工频变化量，距离保护Analysis of Verifying Method for Microcomputer-based PowerFrequency Variable Distance ProtectionAbstract: The shortcomings of the protection itself is pointed out through analy
2、sis of examples and discussion on these two methods for microcomputer-based power frequency variable distance protection.Key words: microcomputer-based relay protection, power frequency variable, distance protection由于工频变化量距离保护具有能够明确区分保护区内、外故障，动作速度快，躲过渡电阻能力强，不反映系统振荡等优点，故南瑞继电保护公司在 LFD-902A 微机线路保护中采用其作
3、为主保护之一。有关其整定值的校验方法，最近国家电力调度通讯中心编著的电力系统继电保护规定汇编(简称规定)和电力系统继电保护实用技术问答(简称问答)中介绍了两种截然不同的试验方法。表 1 列出了这两种方法对应不同类型故障时的公式，并给出了越南协福电厂110kV 线路此保护的试验结果。表 1 LFP-902A 微机工频变化量距离保护的公式及试验结果项 目 单相接地 相间短路公式 U=(1+K)IDzd+(1-1.05m)UN U=2IDzd+(1-1.05m)100m 0.9 1.1 0.9 1.1故障电压(V) 16.76 4.64 20.52 -0.48(14.53)装置一试验结果 不动作 不
4、动作 不动作 不动作规定装置二试验结果 不动作 动作 不动作 动作公式 U=m(1+K)IZset-3 U=2mIZset-3m 0.9 1.1 0.9 1.1故障电压(V) 9.22 11.94 10.51 13.52问答装置一试验结 A 相：动作 均不动作 不动作 不动作果 B、C 相：不动作装置二试验结果C 相：动作A、B 相：不动作均不动作 不动作 不动作注： 1.D zd=Zset=7.508 K=0.809；2.故障前为空载，故障电流为 1A，故障电压为表 1 依公式得出的计算值；3.由于规定中对应相间短路公式计算得出的故障电压小于零，为保证其值在 0U N之间，试验时采用在故障电
5、流为 2A 的故障电压值(括号内所示)。由表 1 可明显看出，无论对接地故障还是相间故障，问答中的试验方法均不可能可靠地校验保护定值。下面在简述其动作原理的基础上对此进行具体的分析。 1 工频变化量距离保护动作方程附图为保护区内故障时工频变化量距离保护的原理图，其在故障时比较两个电压变化量：动作电压：U op=U+I .Zset (1)门坎电压：UZ=E p (2)附图 区内故障电压分布图动作电压反应的是整定点处的电压变化，而门坎电压反应的是故障点处的电压变化，当在保护区内发生故障时，则有动作方程：U opU z (3)2 两种试验方法的分析和讨论试验时，故障前为空载、额定电压 UN，假设故障
6、后电压为 U、电流为 I，则公式(1)变为：U op=U-U N+IZ set=UN-U+IZset考虑到金属性故障且故障点处 5%暂态误差的影响，式(2)门坎电压应为 105%UN，则式(3)动作方程为：UN-U+IZset105%U N (4)2.1 问答中方法的分析对式(4)化简有： UIZ set-5%UN根据线路微机保护检验规程，应校验保护定值在最大 10%偏差时保护的动作情况，故有：U=I(mZset)-5%UNm=0.9 时保护应可靠动作，m=1.1 时保护应可靠不动作。对应各种故障有：单相接地故障：U=m(1+K)IZset-5%100/ =m(1+K)IZset-3 (5)相
7、间短路故障：U=2mIZset-5%100=2mIZset-5 (6)比较式(5)、(6)和表 1问答中公式可见，问答中对应相间短路故障的公式是错误的，这和试验结果是吻合的。依修正后的公式(6)作试验的结果如表 2 所示。从表 1 和表 2 的试验结果可看出，按照修正后的公式仍不能可靠地校验出保护的动作区。同样的定值、不同装置的试验结果不一样，说明此保护的离散性较大，这主要受装置本身采样的精度(误差)影响，导致保护范围有偏差，影响了其作为主保护的可靠性和准确性。故我们建议不能只用此保护作唯一主保护，必须和其它的快速保护(如零序)配合使用。表 2 依修正公式的试验结果修正公式 U=2ImZset
8、-5m 0.9 1.1故障电压(V) 8.51 11.52装置一试验结果 AC、AB、ABC 相间：动作BC 相间：不动作 不动作装置二试验结果 AC 相间：动作BC、CA、ABC 相间：不动作 不动作2.2 规程中公式的分析和讨论和公式(4)比较不难看出，此方法是按门坎电压的 10%偏差得出的，则式(4)为： UN-U+IZset=m.105%UNm=0.9 时保护可靠不动作，m=1.1 时应可靠动作。对应各种故障有：单相接地：U=(1+K)IZset+(1-105%m)57.7 (7)相间短路：U=2IZset+(1-105%m)100 (8)由此公式得出的结果和试验结果是一致的，但需指出
9、的是；此公式是按门坎电压的 10%偏差校正的，其所对应的故障阻抗范围又如何呢?依故障点电压有等式：IZset+(1-105%m)UN=IZ-5%UN化简有： Z=Z set+105%(1-m)UN/I单相接地：Z=Zset+105%(1-m)UN/(1+K)I (9)相间短路：Z=Zset+105%(1-m)UN/(2I) (10)表 3 为依据上式计算的阻抗范围。表 3 故障阻抗范围故障类型 单相接地 相间短路m 0.9 1.1 0.9 1.1Z() 10.857 4.159 12.758 2.258Z/Zset 145% 55% 170% 30%Z/ZL 123% 47% 145% 26%
10、注：Z set=7.508,K=0.809,Z L=Zset/85%,I=1A 从表 3 可看出，用此方法试验，实际的故障阻抗远远偏离整定值，并且故障阻抗上限已超越全线路：对于单相接地故障，故障阻抗已达145%和 55%整定值、123%和 47%全线路阻抗；对于相间短路故障，故障阻抗已达 170%和 30%整定阻抗、145%和 26%全线路阻抗。不能可靠校验出整定阻抗附近的动作情况，更不能满足传统所遵循的“在整定值10%偏差校验”的规定。3 结 论综上所述，从试验结果来看，微机工频变化量距离保护的保护范围离散性较大，故作为主保护，应和其它快速保护(如零序)配合，不能单独使用。规程和问答中所介绍
11、的试验方法均有不足之处。为此建议以问答中公式作为参考，找出故障电压的边界值，以此值为准进行 10%误差的考核。作者简介：李松涛 男，1969 年 12 月生，1991 年毕业于华北电力学院电力工程系，获工科学士学位，现任黑龙江省电力科学研究院工程师。作者单位：李松涛，田 维 黑龙江省电力科学研究院哈尔滨市香坊区建北街 61 号 邮编：150030陈 录 黑河电业局规程的公式不行，问答里的公式有错误，修正后更接近正确的动作值，做实验时应该采用修正后的公式（如下） 。单向接地：U=m(1+K)IZset-3 (5)相间短路故障：U=2mIZset-5%100=2mIZset-5 (6)U 为实验时要加入的电压，I 为试验电流。故障模拟的线路空载时发生短路故障，既电流 I也就是变化量电流 I.
