殷照華 趙雪 閆承志 侯喆

摘要：距離保護(hù)作為牽引變饋線的主保護(hù)，采用的是多邊形特性阻抗元件。目前，各檢測(cè)機(jī)構(gòu)將多邊形的特性曲線校驗(yàn)作為測(cè)試時(shí)必不可少的試驗(yàn)項(xiàng)目，但缺少繼電保護(hù)測(cè)試儀測(cè)試過(guò)程的指導(dǎo)文檔?，F(xiàn)介紹了距離保護(hù)多邊形特性的整定計(jì)算以及使用ONLLY繼電保護(hù)測(cè)試儀測(cè)試多邊形阻抗邊界的過(guò)程，該方法應(yīng)用于測(cè)試工作，可使計(jì)算距離保護(hù)多邊形動(dòng)作特性變得簡(jiǎn)單可靠，提升了測(cè)試效率，取得了良好的效果。

關(guān)鍵詞：牽引變電所;距離保護(hù);多邊形特性;ONLLY繼電保護(hù)測(cè)試儀

中圖分類號(hào)：TP273? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? 文章編號(hào)：1671-0797（2022）10-0001-03

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2022.10.001

0? ? 引言

電氣化鐵路牽引供電系統(tǒng)將電力系統(tǒng)區(qū)域變電站送來(lái)的110 kV（220 kV）三相工頻交流電，經(jīng)牽引變壓器變換為27.5 kV的單相工頻交流電后，饋給沿線的牽引網(wǎng)，50 Hz的工業(yè)頻率保持不變。牽引變電所是牽引供電系統(tǒng)的心臟[1]。NSR-3611DT電鐵饋線保護(hù)測(cè)控裝置適用于220 kV及以下電氣化鐵路牽引網(wǎng)保護(hù)，此保護(hù)裝置采用多邊形特性的阻抗元件，它可以克服在整定值較大時(shí)會(huì)導(dǎo)致測(cè)量元件誤動(dòng)作的缺點(diǎn)，能夠同時(shí)兼顧耐受過(guò)渡電阻的能力和躲負(fù)荷的能力。

根據(jù)用戶提出的測(cè)試需求，距離保護(hù)試驗(yàn)動(dòng)作特性需測(cè)試多邊形特性動(dòng)作曲線，以檢查裝置程序是否符合電鐵用戶對(duì)電氣化鐵路保護(hù)裝置的精度、特性要求。

1? ? 牽引變多邊形距離保護(hù)原理

距離保護(hù)是根據(jù)故障點(diǎn)到保護(hù)安裝處的距離而動(dòng)作的保護(hù)，它利用短路點(diǎn)處的電壓、電流同時(shí)變化的特點(diǎn)，反映出測(cè)量電壓與電流的比值，即測(cè)量阻抗的值[2]。距離保護(hù)只與短路點(diǎn)到保護(hù)安裝處的測(cè)量阻抗有關(guān)，而與系統(tǒng)的運(yùn)行方式、短路類型等無(wú)關(guān)。距離保護(hù)可以實(shí)現(xiàn)高電壓等級(jí)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)快速、有選擇性地切除故障元件[3-4]。

距離保護(hù)是牽引變饋線保護(hù)裝置的主保護(hù)，為三段式距離保護(hù)，每段保護(hù)可以整定為正方向、反方向和正反向距離保護(hù)。距離保護(hù)元件動(dòng)作特性曲線可采用如圖1所示的阻抗特性。

此裝置距離保護(hù)的計(jì)算受AT供電方式和直供供電方式這兩種供電方式的影響，在AT供電方式下，■=|■P1-■P2|，其中■P1為T(mén)線電流，■P2為F線電流。當(dāng)裝置用于直供線路時(shí)，需將■P2的輸入短接。距離保護(hù)計(jì)算電壓固定采用■1，在AT供電方式下，發(fā)生T線PT斷線時(shí)采用F線電壓■2進(jìn)行阻抗計(jì)算。

電抗邊（AB邊）的整定：當(dāng)保護(hù)范圍末端短路時(shí)，繼電器應(yīng)能可靠動(dòng)作，即：

Xzd=Kk·Xxl? ? ?   ? ? ? ? ? ? ? ? ? （1）

式中：Kk為可靠系數(shù)，取1.1～1.2;Xxl為保護(hù)范圍末端短路電抗。

其中，K2357為綜合諧波含量，其計(jì)算公式為：

K2357=（I2+I3+I5+I7）/I1? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（2）

電阻邊（BC邊）的整定：按基波最小負(fù)荷阻抗Zflmin整定，即：

Rzd=Kk·Zflmin·（cos Ψ-sin Ψ/tan θ）? ? ? ? ? （3）

式中：Kk為可靠系數(shù);Ψ為功率因數(shù)差時(shí)的負(fù)荷阻抗角;θ為BC邊的傾斜角，即線路阻抗角，范圍為60°～85°。

復(fù)阻抗計(jì)算公式：

Z=■/■=R+j（X1-Xc）=R+jX? ? ? ? ? ? ? ? （4）

圖1中，躲涌流偏移角為85°，容性阻抗偏移角為15°。

（1）距離保護(hù)程序已進(jìn)行抗CT飽和處理，如果CT飽和，程序會(huì)修復(fù)阻抗測(cè)量值。

（2）裝置阻抗邊界掃描試驗(yàn)時(shí)，如掃描邊界過(guò)程中電流保持不變且電流值小于過(guò)流保護(hù)電流整定值，裝置需要采集跳位信號(hào)，如此在保護(hù)整組復(fù)歸時(shí)間到后才不至于影響邊界掃描。

（3）距離保護(hù)電流需滿足大于廠家保護(hù)定值中的“電流突變量啟動(dòng)距離保護(hù)電流定值”或“過(guò)流啟動(dòng)距離保護(hù)電流定值”的條件，并且距離Ⅰ段電流需大于0.4In，距離Ⅱ段、距離Ⅲ段電流需大于0.3In。

當(dāng)保護(hù)裝置安裝在上下行并聯(lián)的分區(qū)所或AT所時(shí)，可根據(jù)需要投入“距離Ⅰ/Ⅱ/Ⅲ段方向”控制字，投入后原先整定的阻抗特性按照原點(diǎn)對(duì)稱的方式擴(kuò)大保護(hù)范圍，將反向?qū)ΨQ區(qū)域包括在內(nèi)。

2? ? 多邊形邊界的測(cè)試方法

2.1? ? 搭建多邊形動(dòng)作特性曲線

利用ONLLY昂立測(cè)試儀的阻抗特性測(cè)試模塊，可以對(duì)投入的距離保護(hù)進(jìn)行動(dòng)作邊界掃描測(cè)試。測(cè)試項(xiàng)目菜單如圖2所示，設(shè)置好保護(hù)類別、測(cè)試項(xiàng)目、故障類型、測(cè)試儀輸出方式。

在阻抗特性測(cè)試界面右側(cè)坐標(biāo)圖區(qū)域，單擊鼠標(biāo)右鍵，選擇阻抗特性圖定義選項(xiàng)，會(huì)彈出阻抗特性—保護(hù)區(qū)段界面，在此界面的新增欄下，點(diǎn)擊自定義選項(xiàng)按鈕，會(huì)彈出自定義—保護(hù)區(qū)段界面，如圖3所示。

在自定義界面選擇多邊形選項(xiàng)，點(diǎn)擊新增按鈕，會(huì)彈出多邊形—直線圖元參數(shù)界面，如圖4所示，繼續(xù)設(shè)置坐標(biāo)系為直角坐標(biāo)系（笛卡兒坐標(biāo)）。設(shè)置完成坐標(biāo)及直線傾角后點(diǎn)擊“確定”按鈕，此界面自動(dòng)關(guān)閉。

自動(dòng)回到自定義—保護(hù)區(qū)段界面，如圖5所示，投入距離Ⅰ段正向保護(hù)，保護(hù)定值設(shè)置為：電阻R=8 Ω，電抗X=8 Ω，阻抗角θ=60°，動(dòng)作時(shí)間設(shè)置為0 s。參考圖1，由設(shè)置的保護(hù)定值可以得出與圖1相似的正方向多邊形曲線，利用ONLLY昂立測(cè)試儀的自定義—保護(hù)區(qū)段功能，可以很精準(zhǔn)地定義出多邊形區(qū)域。

如圖5所示，圖5下方界面序號(hào)1對(duì)應(yīng)圖1直線DA，公式（4），其中R=0 Ω，X=0 Ω，可以得出Z=0+j0，直線傾角（直線與R軸夾角）85°;序號(hào)2對(duì)應(yīng)圖1直線AB，公式（4），其中X=8 Ω，R=X/tan 85°，求出R≈0.7 Ω，可以得出Z=

0.7+j8，直線傾角0°;序號(hào)3對(duì)應(yīng)圖1直線BC，公式（4），R=8 Ω，X=0 Ω，可以得出Z=8+j0，直線傾角60°;序號(hào)4對(duì)應(yīng)圖1直線CE，公式（4），其中，R=8 Ω，X=0 Ω，可以得出Z=8+j0，直線傾角-90°;序號(hào)5對(duì)應(yīng)圖1直線ED，公式（4），其中，R=0 Ω，X=0 Ω，可以得出Z=0+j0，直線傾角-15°。

設(shè)置完成上述步驟，點(diǎn)擊“確定”按鈕，會(huì)彈出阻抗特性—保護(hù)區(qū)段界面，可以看到顯示了一條定義的多邊形阻抗特性圖，選中此條記錄后，點(diǎn)擊“確定”按鈕，完成多邊形阻抗特性圖的搭建。

2.2? ? ONLLY昂立測(cè)試儀邊界掃描設(shè)置方法

在圖2測(cè)試項(xiàng)目菜單中，測(cè)試項(xiàng)目右側(cè)點(diǎn)擊“添加”按鈕，會(huì)彈出阻抗邊界特性界面，設(shè)置如圖6所示。可以取阻抗特性圖中間位置輻射式掃描動(dòng)作邊界，多邊形邊界掃描結(jié)果如圖7所示。設(shè)置好阻抗特性圖后，可以設(shè)置邊界掃描曲線。

反方向多邊形阻抗特性如圖8所示，它與正方向多邊形阻抗特性關(guān)于原點(diǎn)對(duì)稱。反方向不改變阻抗幅值，阻抗角比正方向+180°，可以參考測(cè)試儀搭建正方向多邊形動(dòng)作特性曲線的方法。

圖9下方界面序號(hào)1對(duì)應(yīng)圖8直線DA，公式（4），其中R=0 Ω，X=0 Ω，可以得出Z=0+j0，直線傾角265°;序號(hào)2對(duì)應(yīng)圖8直線AB，公式（4），其中X=-8 Ω，R=X/tan 85°，求出R≈-0.7 Ω，可以得出Z=-0.7-j8，直線傾角180°;序號(hào)3對(duì)應(yīng)圖8直線BC，公式（4），R=-8 Ω，X=0 Ω，可以得出Z=-8+j0，直線傾角240°;序號(hào)4對(duì)應(yīng)圖8直線CE，公式（4），其中，R=-8 Ω，X=0 Ω，可以得出Z=-8+j0，直線傾角90°;序號(hào)5對(duì)應(yīng)圖8直線ED，公式（4），其中，R=0 Ω，X=0 Ω，可以得出Z=0+j0，直線傾角165°。

利用測(cè)試儀模板的保存功能，可以方便地編輯、保存、修改、調(diào)用測(cè)試儀模板文件，靈活地修改保護(hù)定值，減少了復(fù)雜的計(jì)算過(guò)程，提高了測(cè)試效率。

3? ? 結(jié)語(yǔ)

本文總結(jié)了基于ONLLY測(cè)試儀的距離保護(hù)多邊形動(dòng)作阻抗特性曲線的測(cè)試方法，利用測(cè)試儀模板保存和調(diào)用功能，在已搭建的測(cè)試儀模板基礎(chǔ)上，可靈活改動(dòng)保護(hù)定值參數(shù)，此方法既節(jié)約了檢測(cè)試驗(yàn)的時(shí)間，又提高了測(cè)試效率。

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收稿日期：2022-02-17

作者簡(jiǎn)介：殷照華（1981—），男，江蘇南京人，工程師，研究方向：電力系統(tǒng)保護(hù)及自動(dòng)化。

通信作者：趙雪（1982—），女，吉林人，碩士研究生，高級(jí)工程師，研究方向：控制理論與控制工程。