110KV線路微機(jī)距離保護(hù)設(shè)計(jì)

摘 要

110KV線路微機(jī)距離保護(hù)設(shè)計(jì)是在全系統(tǒng)范圍內(nèi)，按指定分區(qū)實(shí)時(shí)地檢測(cè)各種故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)，快速及時(shí)地采取故障隔離或告警等措施，以求最大限度地維持系統(tǒng)的穩(wěn)定、保持供電的連續(xù)性、保障人身的安全、防止或減輕設(shè)備的損壞�？梢詫�(shí)現(xiàn)常規(guī)保護(hù)很難辦到的自動(dòng)糾錯(cuò)，即自動(dòng)地識(shí)別和排除干擾，防止由于干擾而造成誤動(dòng)作，具有自診斷能力，能夠自動(dòng)檢測(cè)出計(jì)算機(jī)本身硬件的異常部分，配合多重化可以有效地防止拒動(dòng)，因此可靠性很高。

通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、CPU主系統(tǒng)、開關(guān)量輸入/輸出回路、跳閘出口電路及邏輯等電路的設(shè)計(jì)使110KV線路微機(jī)距離保護(hù)建立一個(gè)完整的系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)對(duì)整個(gè)110KV輸電線路具有監(jiān)測(cè)和保護(hù)的功能。對(duì)三段相間距離保護(hù)參數(shù)進(jìn)行了計(jì)算及動(dòng)作值整定和三段接地距離保護(hù)參數(shù)計(jì)算及動(dòng)作值整定。編寫了距離保護(hù)的主程序、距離保護(hù)中斷服務(wù)程序設(shè)計(jì)、距離保護(hù)故障處理程序設(shè)計(jì)。通過(guò)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、相關(guān)計(jì)算和程序的設(shè)計(jì)使整個(gè)系統(tǒng)有機(jī)的聯(lián)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)110KV輸電線路的保護(hù)。

目錄

微機(jī)繼電保護(hù)指的是以數(shù)字式計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)而構(gòu)成的繼電保護(hù)。它起源于20世紀(jì)60年代中后期，是在英國(guó)、澳大利亞和美國(guó)的一些學(xué)者的倡導(dǎo)下開始進(jìn)行研究的。60年代中期，有人提出用小型計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)的設(shè)想，但是由于當(dāng)時(shí)計(jì)算機(jī)的價(jià)格昂貴，同時(shí)也無(wú)法滿足高速繼電保護(hù)的技術(shù)要求，因此沒(méi)有在保護(hù)方面取得實(shí)際應(yīng)用，但由此開始了對(duì)計(jì)算機(jī)繼電保護(hù)理論計(jì)算方法和程序結(jié)構(gòu)的大量研究，為后來(lái)的繼電保護(hù)發(fā)展奠定了理論基礎(chǔ)。計(jì)算機(jī)技術(shù)在70年代初期和中期出現(xiàn)了重大突破，大規(guī)模集成電路技術(shù)的飛速發(fā)展，使得微型處理器和微型計(jì)算機(jī)進(jìn)入了實(shí)用階段。價(jià)格的大幅度下降，可靠性、運(yùn)算速度的大幅度提高，促使計(jì)算機(jī)繼電保護(hù)的研究出現(xiàn)了高潮。在70年代后期，出現(xiàn)了比較完善的微機(jī)保護(hù)樣機(jī)，并投入到電力系統(tǒng)中試運(yùn)行。80年代，微機(jī)保護(hù)在硬件結(jié)構(gòu)和軟件技術(shù)方面日趨成熟，并已在一些國(guó)家推廣應(yīng)用。90年代，電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)發(fā)展到了微機(jī)保護(hù)時(shí)代，它是繼電保護(hù)技術(shù)發(fā)展歷史過(guò)程中的第四代。

我國(guó)的微機(jī)保護(hù)研究起步于20世紀(jì)70年代末期、80年代初期，盡管起步晚，但是由于我國(guó)繼電保護(hù)工作者的努力，進(jìn)展卻很快。經(jīng)過(guò)10年左右的奮斗，到了80年代末，計(jì)算機(jī)繼電保護(hù)，特別是輸電線路微機(jī)保護(hù)已達(dá)到了大量實(shí)用的程度。我國(guó)對(duì)計(jì)算機(jī)繼電保護(hù)的研究過(guò)程中，高等院校和科研院所起著先導(dǎo)的作用。從70年代開始，華中理工大學(xué)、東南大學(xué)、華北電力學(xué)院、西安交通大力自動(dòng)化研究院都相繼研制了不同原理、不同型式的微機(jī)保護(hù)裝置。1984年原華北電力學(xué)院研制的輸電線路微機(jī)保護(hù)裝置首先通過(guò)鑒定，并在系統(tǒng)中獲得應(yīng)用，揭開了我國(guó)繼電保護(hù)發(fā)展史上的新一頁(yè)，為微機(jī)保護(hù)的推廣開辟了道路。在主設(shè)備保護(hù)方面，東南大學(xué)和華中理工大學(xué)研制的發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)、發(fā)電機(jī)保護(hù)和發(fā)電機(jī)－變壓器組保護(hù)也相繼于1989年、1994年通過(guò)鑒定，投入運(yùn)行。南京電力自動(dòng)化研究院研制的微機(jī)線路保護(hù)裝置也于1991年通過(guò)鑒定。天津大學(xué)與南京電力自動(dòng)化設(shè)備廠合作研制的微機(jī)相電壓補(bǔ)償式方向高頻保護(hù)，西安交通大學(xué)與許昌繼電器廠合作研制的正序故障分量方向高頻保護(hù)也相繼于1993年、1996年通過(guò)鑒定。至此，不同原理、不同機(jī)型的微機(jī)線路和主設(shè)備保護(hù)各具特色，為電力系統(tǒng)提供了一批新一代性能優(yōu)良、功能齊全、工作可靠的繼電保護(hù)裝置。因此到了90年代，我國(guó)繼電保護(hù)進(jìn)入了微機(jī)時(shí)代。隨著微機(jī)保護(hù)裝置的研究，在微機(jī)保護(hù)軟件、算法等方面也取得了很多理論成果，并且應(yīng)用于實(shí)際之中。

雖然我國(guó)在計(jì)算機(jī)繼電保護(hù)方面的研究工作起步較晚，但發(fā)展很快，并卓有成效。1984年華北電力學(xué)院研制得MDP—1微機(jī)距離保護(hù)裝置經(jīng)試運(yùn)行后通過(guò)了科研鑒定，標(biāo)志著我國(guó)繼電保護(hù)從模擬式向數(shù)字式轉(zhuǎn)變的開始。現(xiàn)在，微機(jī)繼電保護(hù)在我國(guó)已占主要地位。

微機(jī)繼電保護(hù)裝置與過(guò)去大量使用的整流型或晶體管型繼電保護(hù)裝置相比，有其突出的優(yōu)點(diǎn)。第一，微機(jī)繼電保護(hù)以微型計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)，用數(shù)字電路代替?zhèn)鹘y(tǒng)的模擬電路，軟硬件技術(shù)的成熟與完善，使得微機(jī)保護(hù)具有巨大的計(jì)算、分析和邏輯判斷能力，有存儲(chǔ)記憶功能，可以實(shí)現(xiàn)性能完善且復(fù)雜的保護(hù)原理。第二，所有的計(jì)算、邏輯判斷均由軟件完成，而成熟的軟件一次性設(shè)計(jì)測(cè)試完成后，就不必在投產(chǎn)前再逐項(xiàng)試驗(yàn)，使得微機(jī)保護(hù)維護(hù)調(diào)試方便；如果要對(duì)微機(jī)保護(hù)的工作原理、功能配置和運(yùn)行結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，只需要對(duì)軟件進(jìn)行修改，不必改動(dòng)硬件電路。第三，微機(jī)保護(hù)可連續(xù)不斷地對(duì)自身的工作情況進(jìn)行自檢，其工作可靠性很高。第四，微機(jī)保護(hù)裝置能保證在任何時(shí)刻都不斷地采樣計(jì)算，反復(fù)準(zhǔn)確地校核，動(dòng)作的準(zhǔn)確率很高。第五，微機(jī)保護(hù)可以做到硬件和軟件資源共享，在不增加任何硬件的情況下，只需增加一些軟件就可以獲得如故障錄波、故障測(cè)距、事故順序記錄等輔助功能，這對(duì)于簡(jiǎn)化保護(hù)的調(diào)試、事故分析和事故后的處理等都有重大意義。第六，完善的人機(jī)界面使得裝置使用靈活、方便，人機(jī)交流友好。第七，微機(jī)保護(hù)重集成了串行通信功能，與變電所微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的通信聯(lián)絡(luò)使微機(jī)保護(hù)具有遠(yuǎn)方監(jiān)控的特點(diǎn)，管理人員可以隨時(shí)監(jiān)測(cè)保護(hù)裝置的運(yùn)行狀態(tài)、調(diào)用數(shù)據(jù)和改變定值，為現(xiàn)代化管理提供物質(zhì)條件，并將微機(jī)保護(hù)納入變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、信息技術(shù)的不斷發(fā)展，最新研制的微機(jī)繼電保護(hù)的體積更小，功能更強(qiáng)，性能更優(yōu)。如硬件結(jié)構(gòu)方面，采用具有強(qiáng)大數(shù)據(jù)處理功能的DSP微處理芯片，低功耗可編程邏輯芯片和高集成度專用芯片后，使裝置的體積、功耗、可靠性等方面得到很大的提升。微機(jī)繼電保護(hù)正向微型化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化和人性化方面高速發(fā)展。

應(yīng)用微型計(jì)算機(jī)或微處理機(jī)構(gòu)成的繼電保護(hù)。1965年已開始計(jì)算機(jī)保護(hù)的研究工作，但由于在價(jià)格、計(jì)算速度和可靠性方面的原因，發(fā)展緩慢。70年代初、中期，大規(guī)模集成電路技術(shù)的飛速發(fā)展，微型計(jì)算機(jī)和微處理機(jī)問(wèn)世，價(jià)格大幅度下降，計(jì)算速度不斷加快，可靠性也大為提高，微機(jī)繼電保護(hù)的研制隨之出現(xiàn)高潮，到70年代后期已趨于實(shí)用。

由于計(jì)算機(jī)的優(yōu)越存儲(chǔ)能力，可以方便地得到保護(hù)需要的故障分量并準(zhǔn)確地予以保持，這是模擬式保護(hù)裝置難以達(dá)到的。由于計(jì)算機(jī)的強(qiáng)大運(yùn)算能力，可以實(shí)現(xiàn)一些以往模擬式保護(hù)裝置無(wú)法實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜保護(hù)動(dòng)作特性、自適應(yīng)性的定值或特性改變以及良好的自檢功能。同常規(guī)繼電保護(hù)相比，微機(jī)繼電保護(hù)的抗電磁干擾能力較弱，因此，它的廣泛應(yīng)用受到一定的限制。應(yīng)用微機(jī)繼電保護(hù)時(shí)，應(yīng)特別注意解決好電磁兼容性問(wèn)題。

電力是當(dāng)今世界使用最為廣泛，地位最為重要的能源，電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)、人民生活乃至社會(huì)穩(wěn)定都有著極為重大的影響。電力系統(tǒng)由各種電氣元件組成。這里電氣元件是一個(gè)常用術(shù)語(yǔ)，它泛指電力系統(tǒng)中的各種在電氣上可獨(dú)立看待的電氣設(shè)備、線路，器具等。電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的基本作用是，在全系統(tǒng)范圍內(nèi)，按指定分區(qū)實(shí)時(shí)地檢測(cè)各種故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)，快速及時(shí)地采取故障隔離或告警等措施，以求最大限度地維持系統(tǒng)的穩(wěn)定、保持供電的連續(xù)性、保障人身的安全、防止或減輕設(shè)備的損壞。

線路的電流電壓保護(hù)構(gòu)成簡(jiǎn)單，可靠性好，用于中、低壓電網(wǎng)一般能滿足對(duì)保護(hù)性能的要求。但是，由于電流電壓保護(hù)的靈敏度受系統(tǒng)運(yùn)行方式的影響，有時(shí)候保護(hù)范圍很小，甚至可能保護(hù)范圍為零，對(duì)長(zhǎng)距離重負(fù)荷線路即使是定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)也不一定能滿足靈敏度要求。另外，該保護(hù)的整定計(jì)算也比較麻煩等。這些使得其在35KV及以上的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中很難適用，為此，研究出性能更好的保護(hù)原理和方案，這就是距離保護(hù)。距離保護(hù)能克服電流電壓保護(hù)受系統(tǒng)運(yùn)行方式影響大的缺點(diǎn)。

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括電壓形成回路、ALF、采樣保持電路S/H、模擬多路轉(zhuǎn)換開關(guān)MPX及模數(shù)轉(zhuǎn)換器A/D五部分。

同傳統(tǒng)保護(hù)一樣，微機(jī)保護(hù)的輸入信號(hào)來(lái)自被保護(hù)線路或設(shè)備的電流互感器，電壓互感器的二次側(cè)。這些互感器的二次電流或電壓一般數(shù)值較大，變化范圍也較大，不適應(yīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器的工作要求，故需對(duì)它進(jìn)行變換。一般采用各種中間變換器來(lái)實(shí)現(xiàn)這種變換。對(duì)于電流的變換一般采用電流變換器并在其二次側(cè)并電阻以取得所需電壓，改變電阻值可以改變輸出范圍的大小。此外，也可以采用電抗變換器，二者各有優(yōu)缺點(diǎn)。電抗變換器的優(yōu)點(diǎn)是由于鐵芯帶氣隙而不易飽和，線性范圍大，同時(shí)有移相作用；其缺點(diǎn)是會(huì)抑制直流分量，放大高頻分量。因此當(dāng)一次流過(guò)非正弦電路時(shí)，其二次電壓波形將發(fā)生畸變。不過(guò)，其抑制非周期分量作用在某些應(yīng)用場(chǎng)合也可能成為優(yōu)點(diǎn)；而移相作用在微機(jī)保護(hù)中很容易地通過(guò)軟件來(lái)完成，因此在電壓形成回路中是否有移相作用意義不大。電流變換器最大的優(yōu)點(diǎn)是只要鐵芯不飽和，其付方電流及并聯(lián)電阻上電壓的波形基本保持與原方電流波形相同且同相，即它的變換可使原信息不失真。但是，電流變換器在非周期分量的作用下容易飽和，線性度差，動(dòng)態(tài)范圍小。

采樣保持電路由一個(gè)模擬開關(guān)、保持電容及兩個(gè)阻抗變換器組成。開關(guān)受采樣脈沖控制，在脈沖到來(lái)時(shí)模擬開關(guān)閉合，此時(shí)電路處于采樣狀態(tài)，保持電容上的電壓為在采樣時(shí)刻的電壓值。在模擬開關(guān)斷開時(shí)，電容上保持住原采樣電壓，電路處在保持狀態(tài)。若阻抗變換器1和阻抗變換器2的輸入阻抗為無(wú)限大，輸出阻抗為零，電容無(wú)泄露，采樣脈沖寬度為零，則其為一理想采樣保持器。但這種理想狀態(tài)是不可能實(shí)現(xiàn)的，因?yàn)樵诓蓸訝顟B(tài)時(shí)，電容上的電壓不可能實(shí)現(xiàn)的，輸入電壓，而有一個(gè)過(guò)渡過(guò)程，在保持狀態(tài)，電容上的電壓也不可能毫不衰減地保持住模擬開關(guān)斷開前的電壓有衰減量。目前采用的采樣保持電路都是把幾部分集

成在一片芯片上，保持電容是外接的由用戶選擇。對(duì)微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)來(lái)講，在故障出瞬，電壓，電流中可能含有很高的頻率成分，為了防止頻率混疊，采樣頻率必然選的很高，從而要求硬件速度快，使成本增高，有時(shí)甚至難以做到。實(shí)際上目前大多數(shù)保護(hù)原理都是基于工頻分量的，故可以在采樣之前使輸入信號(hào)限制在一定的頻帶之內(nèi)，即降低輸入信號(hào)的最高頻率，從而就可以降低頻率，這樣一方面可以降低對(duì)硬件的速度要求，另一方面也不至于產(chǎn)生頻率混疊現(xiàn)象。微機(jī)保護(hù)裝置通常是幾路模擬量輸入通道公用一個(gè)A/D芯片，采用多路轉(zhuǎn)換開關(guān)將各通道保持的模擬信號(hào)時(shí)接通A/D變換器。多路轉(zhuǎn)換開關(guān)是電子型的，通道切換受微機(jī)控制。多路轉(zhuǎn)換開關(guān)包括選擇接通路數(shù)的二進(jìn)制譯碼電路和它控制的各路電子開關(guān)，他們被集中在一片集成電路芯片上。

模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC的基本原理，每個(gè)AD轉(zhuǎn)換器都有一個(gè)滿刻度值，這個(gè)滿刻度值也叫基準(zhǔn)電壓。AD轉(zhuǎn)換就是將輸入的離散的模擬量與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，按照四舍五入的原則，編成二進(jìn)制代碼的數(shù)字信號(hào)。模數(shù)轉(zhuǎn)換一般要用到數(shù)模轉(zhuǎn)換器，數(shù)模轉(zhuǎn)換器的作用是將數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量。A/D轉(zhuǎn)換器用的是AD574，是由美國(guó)模擬器件公司生產(chǎn)，其主要作用有參考電壓、偏置電壓、模擬量輸入、模擬地和數(shù)字地、數(shù)字量輸出、控制線和狀態(tài)線。

初始化程序包括并行口初始化，采樣數(shù)據(jù)寄存地址指針初始化，定時(shí)器初始化，開中斷等環(huán)節(jié)。

（1）并行口初始化 在初始化時(shí)應(yīng)規(guī)定PA0              -PA3為輸出，并賦初值0000，使多路開關(guān)接通0通道，以便響應(yīng)定時(shí)器中斷時(shí)從0通道開始轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)。另外，還應(yīng)規(guī)定PB0為輸入，以便CPU查詢STS狀態(tài)。

（2）采樣數(shù)據(jù)寄存地址指針初始化。由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)得到的各通道采樣值的轉(zhuǎn)換結(jié)果應(yīng)存放在一個(gè)規(guī)定的RAM區(qū)，通常叫循環(huán)寄存區(qū)。因?yàn)閿?shù)據(jù)是源源不斷輸入的，而寄存器有限，故只能不斷刷新舊數(shù)據(jù)而循環(huán)使用，但為了有一定的記憶能力，循環(huán)寄存區(qū)應(yīng)有一定的存儲(chǔ)容量。為了使CPU能隨時(shí)知道下一數(shù)據(jù)該放在什么地址，在初始化時(shí)把循環(huán)寄存區(qū)的首地址存入指針。CPU在每次取得轉(zhuǎn)換結(jié)果后，總是把它存入指針?biāo)赶虻牡刂罚缓蟾轮羔槂?nèi)容指向下一地址。指針內(nèi)容的更新在一般情況下是加2，因?yàn)槊恳淮?2位轉(zhuǎn)換結(jié)果要占兩個(gè)字節(jié)，但要檢查一下更新結(jié)果是否超出循環(huán)區(qū)的末地址，如超出則應(yīng)重新回到首地址以保證循環(huán)使用。

（3）定時(shí)器初始化，一般定時(shí)器都是可編程的。這里對(duì)定時(shí)器初始化就是根據(jù)設(shè)計(jì)要求規(guī)定采樣脈沖的周期等。

（4）開中斷。剛通電時(shí)，一般都由硬件屏蔽中斷。因此在完成數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)初始化后，應(yīng)由軟件解除中斷屏蔽。

CPU執(zhí)行完初始化程序之后，一般接著執(zhí)行主程序，但在定時(shí)器發(fā)出采樣脈沖請(qǐng)求中斷后，CPU應(yīng)響應(yīng)中斷，若數(shù)據(jù)預(yù)處理后未發(fā)現(xiàn)電力系統(tǒng)故障，則從中斷返回，繼續(xù)執(zhí)行終端前的程序，同時(shí)準(zhǔn)備再次響應(yīng)中斷。中斷服務(wù)程序中的數(shù)據(jù)預(yù)處理部分，一般是保護(hù)的啟動(dòng)元件的程序段。

     D14為兩端口與非門。輸出端KAH6在CPU1、CPU2、CPU3中用于驅(qū)動(dòng)巡檢中斷告警電器KAH6。在預(yù)期時(shí)間內(nèi)某個(gè)CPU收不到巡檢命令就驅(qū)動(dòng)該繼電器；CPU4的KAH6端用于驅(qū)動(dòng)加速繼電器KCP，以加速其他保護(hù)。正常情況下，8031的P1.2和P1.6均為低電平，要驅(qū)動(dòng)巡檢中斷繼電器KAH6或加速繼電器KCP時(shí)，由軟件使P1.2置1，P1.6仍為低電平，光耦D16導(dǎo)通，驅(qū)動(dòng)三極管V2，正24V電源通過(guò)V2加于告警插件的KAH6繼電器或邏輯插件的繼電器KCP上，前者發(fā)巡檢中斷信號(hào)，后者發(fā)后加速脈沖。

由8255PB口驅(qū)動(dòng)的6路開出回路中的5路分別用于驅(qū)動(dòng)三個(gè)分相出口繼電器KOFA、KPFB、KSH、KOFC、永跳繼電器KOFC和啟動(dòng)繼電器KST，另一

路對(duì)高頻保護(hù)用于控制收發(fā)信機(jī)停信或發(fā)允許信號(hào)；對(duì)綜合重合閘用于合閘出口，對(duì)距離保護(hù)和零序保護(hù)則用作備用。

三個(gè)分相出口繼電器中任兩個(gè)動(dòng)作將驅(qū)動(dòng)三跳繼電器KOFQ及三跳重動(dòng)繼電器3KOS，KOFQ的出點(diǎn)外引，用于驅(qū)動(dòng)操作繼電器箱中的TJQ，作為分相出口繼電器拒動(dòng)后備跳閘回路。因此，當(dāng)相間故障而分相出口拒動(dòng)時(shí)，可通過(guò)TJQ不帶延時(shí)地實(shí)現(xiàn)三跳。

本插件的開入量最多可達(dá)14個(gè)，分別由8255的PA口PC口的PC2、PC3及8031的P1.0、P1.1、P3.2、P3.3驅(qū)動(dòng)。這些開關(guān)量均為經(jīng)過(guò)8號(hào)及9號(hào)插件中的光耦輸入。

開關(guān)量輸入大多數(shù)是觸電狀態(tài)的輸入，可以分為兩類：

1)、安裝在裝置面板上的觸點(diǎn)，例如各種工作方式開關(guān)，調(diào)試裝置或運(yùn)行中定期檢查裝置用的鍵盤觸點(diǎn)，復(fù)位按鈕及其他按鈕等。

這類觸點(diǎn)，與外界電路無(wú)聯(lián)系，可直接接至微機(jī)的并行接口，也可以直接與CPU口線連接。在初始化時(shí)規(guī)定圖中可編程并行口的PA0為輸入口，CPU可以通過(guò)軟件查詢，隨時(shí)知道外部觸點(diǎn)S的狀態(tài)。當(dāng)S未被按下時(shí)，通過(guò)上拉電阻使PA0輸入電壓為5V，S按下時(shí)，PA0輸入電壓為0V。因此CPU通過(guò)查詢PA0的輸入電壓，就可以判斷S是處于斷開還是閉合狀態(tài)。

2）、從裝置外部經(jīng)過(guò)端子排引入裝置的觸點(diǎn)，例如需要由運(yùn)行人員不打開裝置外蓋而在運(yùn)行中切換的各種壓板，轉(zhuǎn)換開關(guān)以及其他保護(hù)裝置和操作繼電器的觸點(diǎn)等。

這類觸點(diǎn)由于與外電路有聯(lián)系，不能象圖1那樣接入，而需經(jīng)光耦器件進(jìn)行隔離，以防觸點(diǎn)輸入回路引入的干擾，其原理接線如圖2所示。圖中虛線框內(nèi)是光耦元件，集成在一個(gè)芯片內(nèi)。當(dāng)外部觸點(diǎn)S接通時(shí)，有電流通過(guò)光耦器件的發(fā)光二極管使光敏三極管受激發(fā)而導(dǎo)通，三極管集電極電位呈低電位。S打開時(shí)，光敏三極管截至，集電極輸出高電平。因此三極管集電極的電位即PA0口線的電位變化，就代表了外部觸點(diǎn)的通斷情況。這種電路使可能帶有電磁干擾的外部接線回路和微機(jī)電路之間，只有光的耦合而無(wú)電的聯(lián)系，因此可大大消弱干擾。

對(duì)于某些外部觸點(diǎn)，如果在其通斷變化后后須立即到處理，用軟件查詢方式會(huì)帶來(lái)延時(shí)，這時(shí)可以將光敏三極管的集電極直接接CPU的中斷請(qǐng)求端子。

   開關(guān)量輸入主要包括保護(hù)的跳閘出口、合閘出口以及本地和中央信號(hào)等。一般都采用并行接口來(lái)控制有觸點(diǎn)繼電器的方法。為提高抗干擾能力，也要經(jīng)過(guò)光電隔離，如圖所示。只要由軟件使并行口的PB0輸出“0”，PB1輸出“1”，便可使與非門Y2輸出低電平，發(fā)光二極管導(dǎo)通，光敏三極管激發(fā)導(dǎo)通，使繼電器K動(dòng)作，其觸點(diǎn)閉合，啟動(dòng)后級(jí)電路。在初始化和需要繼電器返回時(shí)，應(yīng)使PB0輸出“1”，PB1輸出“0”。

這里經(jīng)與非門Y1及與非門Y2輸出，而不是將發(fā)光二極管直接同并行口相連，一方面是為了增強(qiáng)并行口的帶負(fù)荷能力，另一方面是在采用了與非門后，要滿足兩個(gè)條件才能使K動(dòng)作，從而增加了抗干擾能力。

   PB0經(jīng)一反相器，而PB1卻不經(jīng)反相器，這樣可防止在拉和直流的過(guò)程中繼電器K的短時(shí)誤動(dòng)。因?yàn)樵诶椭绷鞯倪^(guò)程中，當(dāng)5V電源處在中間某一臨界電壓時(shí)，可能由于邏輯電路的工作紊亂而造成保護(hù)動(dòng)作，特別是保護(hù)裝置的電源往往接有大量的電容器，所以拉和直流電源時(shí)，無(wú)論是5V電源還是驅(qū)動(dòng)繼電器K用的電源E，都可能緩慢上升或下降，從而完全可能來(lái)得及使繼電器K的觸點(diǎn)短時(shí)閉合，由于兩個(gè)相反條件的互相制約，可以可靠的防止誤動(dòng)作。

   啟動(dòng)繼電器動(dòng)作后啟動(dòng)發(fā)信，同時(shí)兼作總開放繼電器，由其常開觸點(diǎn)對(duì)跳閘回路及停信繼電器24V電源的負(fù)極實(shí)現(xiàn)閉鎖。為防止CPU插件出現(xiàn)故障而誤動(dòng)，啟動(dòng)回路采用相互閉鎖方式，三個(gè)保護(hù)用的CPU分別驅(qū)動(dòng)各自的啟動(dòng)繼電器KST，KST的觸點(diǎn)接成三取二閉鎖方式，只有當(dāng)CP1、CPU2、CPU3中至少有兩個(gè)同時(shí)啟動(dòng)時(shí)，才能開放跳閘回路。綜合重合裝置的啟動(dòng)元件KTS作為重合閘回路的總閉鎖。CPU4的KTS動(dòng)作后，為重合閘繼電器KRC和重合閘信號(hào)繼電器KOH提供負(fù)電源，這樣當(dāng)線路輕載偷跳單相時(shí)，雖各保護(hù)的KTS不動(dòng)作，但亦能保證重合閘回路可靠工作。

當(dāng)CPU1-CPU2中有一退出工作時(shí)，為了三取二閉鎖方式不影響未退出保護(hù)動(dòng)作出口的可靠性，可以采用下面兩種措施：

是將該保護(hù)的出口壓板退出，這樣三取二閉鎖方式不會(huì)影響裝置的正常工作。

     停信繼電器由CPU1的KST驅(qū)動(dòng)。采用閉鎖方式時(shí)，用于控制停信；采用允許方式時(shí)，用于控制發(fā)信機(jī)發(fā)允許信號(hào)。

邏輯電路的原理圖如下圖，它主要由以下繼電器構(gòu)成：

跳閘重動(dòng)繼電器KOS。它在三個(gè)分相出口繼電器中任一個(gè)動(dòng)作時(shí)動(dòng)作。

三跳閘動(dòng)繼電器3KOS。它在三個(gè)分相出口繼電器中任兩個(gè)同時(shí)動(dòng)作時(shí)動(dòng)作。

KOS及3KOS在分相出口繼電器返還時(shí)返還。

跳閘固定繼電器KTP。在三個(gè)分相出口繼電器中任一個(gè)動(dòng)作時(shí)動(dòng)作，并一直保持到KTS返還時(shí)解除自保持。

三跳固定繼電器3KTP。在三個(gè)分相出口繼電器中任兩個(gè)同時(shí)動(dòng)作時(shí)動(dòng)作，并保持到整組復(fù)歸。

  動(dòng)作阻抗

   對(duì)輸電線路，按躲過(guò)本線路末端短路來(lái)整定，即取

                 

  動(dòng)作時(shí)限

秒。

  距離保護(hù)第二段

    1．動(dòng)作阻抗

  （1）與下一線路的第一段保護(hù)范圍配合，并用分支系數(shù)考慮助增及外汲電流對(duì)測(cè)量阻抗的影響，即

式中為分支系數(shù)

與相鄰變壓器的快速保護(hù)相配合

取（1）、（2）計(jì)算結(jié)果中的小者作為

動(dòng)作時(shí)限

    保護(hù)第Ⅱ段的動(dòng)作時(shí)限，應(yīng)比下一線路保護(hù)第Ⅰ段的動(dòng)作時(shí)限大一個(gè)時(shí)限階段，即

                     

靈敏度校驗(yàn)

    如靈敏度不能滿足要求，可按照與下一線路保護(hù)第Ⅱ段相配合的原則選擇動(dòng)作阻抗，即

這時(shí)，第Ⅱ段的動(dòng)作時(shí)限應(yīng)比下一線路第Ⅱ段的動(dòng)作時(shí)限大一個(gè)時(shí)限階段，即

  距離保護(hù)的第三段

  動(dòng)作阻抗

    按躲開最小負(fù)荷阻抗來(lái)選擇，若第Ⅲ段采用全阻抗繼電器，其動(dòng)作阻抗為

式中

   動(dòng)作時(shí)限

    保護(hù)第Ⅲ段的動(dòng)作時(shí)限較相鄰與之配合的元件保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限大一個(gè)時(shí)限階段，即

                     

   靈敏度校驗(yàn)

   作近后備保護(hù)時(shí)  

                  

作遠(yuǎn)后備保護(hù)時(shí)   

式中，Kfz為分支系數(shù)，取最大可能值。

方向阻抗繼電器的動(dòng)作阻抗的整定原則與全阻抗繼電器相同。考慮到正常運(yùn)行時(shí)，負(fù)荷阻抗的阻抗角較小，而短路時(shí)，架空線路短路阻抗角較大。如果選取方向阻抗繼電器的最大靈敏角，則方向阻抗繼電器的動(dòng)作阻抗為

                  

阻抗繼電器的整定

保護(hù)二次側(cè)動(dòng)作阻抗

式中

          ——接線系數(shù)

對(duì)距離保護(hù)的評(píng)價(jià)

    各線路均裝有距離保護(hù)，試對(duì)其中保護(hù)1的相間短路保護(hù)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段進(jìn)行整定計(jì)算。已知線路AB的最大負(fù)荷電流A,功率因數(shù)，

各線路每公里阻抗/km，阻抗角，電動(dòng)機(jī)的自起動(dòng)系數(shù),正常時(shí)母線最低工作電壓取等于kV。   

   

距離Ⅰ段的整定

    動(dòng)作阻抗：     

動(dòng)作時(shí)間：s

距離Ⅱ段

    動(dòng)作阻抗：按下列兩個(gè)條件選擇。

    與相鄰線路BC的保護(hù)3(或保護(hù)5)的Ⅰ段配合

于是

按躲開相鄰變壓器低壓側(cè)出口點(diǎn)短路整定

此處分支系數(shù)為在相鄰變壓器出口點(diǎn)短路時(shí)對(duì)保護(hù)1的最小分支系數(shù)，

取以上兩個(gè)計(jì)算值中較小者為Ⅱ段定值，即取

  動(dòng)作時(shí)間

距離Ⅲ段

    動(dòng)作阻抗

取于是

動(dòng)作時(shí)間 :

取其中較長(zhǎng)者                           s

   靈敏性校驗(yàn)

    1）本線路末端短路時(shí)的靈敏系數(shù)

           

相鄰元件末端短路時(shí)的靈敏系數(shù)

     ①相鄰線路末端短路時(shí)的靈敏系數(shù)為

式中，為相鄰線路BC末端點(diǎn)短路時(shí)對(duì)保護(hù)1而言的最大分支系數(shù)，其計(jì)算等值電路如圖3-54所示。

相鄰變壓器低壓側(cè)出口點(diǎn)短路時(shí)的靈敏系數(shù)中，最大分支系數(shù)為

110KV線路微機(jī)距離保護(hù)設(shè)計(jì)這個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)主要綜合運(yùn)用微機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)輸電線路距離保護(hù)。微機(jī)距離保護(hù)是輸電線路微機(jī)繼電保護(hù)裝置的一個(gè)組成部分。距離保護(hù)是根據(jù)保護(hù)安裝處的測(cè)量阻抗的大小，判斷輸電線路是否發(fā)生故障，以及故障點(diǎn)是否在保護(hù)區(qū)內(nèi)，從而決定保護(hù)是否動(dòng)作及動(dòng)作延時(shí)的大小。距離保護(hù)克服了電流電壓保護(hù)受系統(tǒng)運(yùn)行方式影響大的缺點(diǎn)，具有較好的保護(hù)性能。按指定分區(qū)實(shí)時(shí)地檢測(cè)各種故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)，快速及時(shí)地采取故障隔離或告警等措施，以求最大限度地維持系統(tǒng)的穩(wěn)定、保持供電的連續(xù)性、保障人身的安全、防止或減輕設(shè)備的損壞�？梢詫�(shí)現(xiàn)常規(guī)保護(hù)很難辦到的自動(dòng)糾錯(cuò)，即自動(dòng)地識(shí)別和排除干擾，防止由于干擾而造成誤動(dòng)作，具有自診斷能力，能夠自動(dòng)檢測(cè)出計(jì)算機(jī)本身硬件的異常部分，配合多重化可以有效地防止拒動(dòng)，因此可靠性很高。

通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、CPU主系統(tǒng)、開關(guān)量輸入/輸出回路、跳閘出口電路及邏輯等電路的設(shè)計(jì)使110KV線路微機(jī)距離保護(hù)建立一個(gè)完整的系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)對(duì)整個(gè)110KV輸電線路具有監(jiān)測(cè)和保護(hù)的功能。對(duì)三段相間距離保護(hù)參數(shù)進(jìn)行了計(jì)算及動(dòng)作值整定和三段接地距離保護(hù)參數(shù)計(jì)算及動(dòng)作值整定。編寫了距離保護(hù)的主程序、距離保護(hù)中斷服務(wù)程序設(shè)計(jì)、距離保護(hù)故障處理程序設(shè)計(jì)。畫出了各部分程序的流程圖。通過(guò)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、相關(guān)計(jì)算和程序的設(shè)計(jì)使整個(gè)系統(tǒng)有機(jī)的聯(lián)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)110KV輸電線路的保護(hù)。

1尹項(xiàng)根等，電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理與應(yīng)用（上冊(cè)），武漢：華中科技大學(xué)出版社，2001.5

2谷水清，微機(jī)型線路保護(hù)原理及裝置，沈陽(yáng)：遼寧大學(xué)出版社，1999.12

3張明君等，電力系統(tǒng)微機(jī)保護(hù)，北京：冶金工業(yè)出版社，2002.3

4羅士萍，微機(jī)保護(hù)實(shí)現(xiàn)原理及裝置，北京：中國(guó)電力出版社，2001.8

5許建安，電力系統(tǒng)微機(jī)繼電保護(hù)，北京：中國(guó)水利水電出版社，2001.8

6張志竟，黃玉錚編，電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理與運(yùn)行分析（上冊(cè)），北京：中國(guó)電力出版社，1995

7王廣延，呂繼紹編，電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理與運(yùn)行分析（下冊(cè)），北京：中國(guó)電力出版社，1995

8許振亞編，電力系統(tǒng)繼電保護(hù)，北京：中國(guó)電力出版社，1996

9賀家李，宋從矩編，電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理，第三版，北京：中國(guó)電力出版社，1994

10王維儉編，電力系統(tǒng)繼電保護(hù)基本原理，北京：清華大學(xué)出版社，1991

11楊奇遜主編，微機(jī)型繼電保護(hù)基礎(chǔ)，北京：水利電力出版社，1988

12陳德樹主編，計(jì)算機(jī)繼電保護(hù)原理與技術(shù)，北京：水利電力出版社，1992

13 Blackburn  J L，et al. Applied Protective Relaying：2nd  Edition . Coral Springs：Westinghouse  Electric  Corporation (Relay-Instrument  Division)，1982

14 Workgroup  of  GEC  ALTHOM  Measurements. Protective Relays-Application Guide：

3rd Edition . Stafford：GEC  ALTHOM  Protection  &  Control  Limited，1987

15 Sachdev  M S, et al. IEEE Tutorial Course – Microprocessor Relays and Protection Systems. New  York：The  Institute  of  Electrical and Electronices Engineering，Inc. ，1987

110KV線路微機(jī)距離保護(hù)設(shè)計(jì)是在老師精心指導(dǎo)下完成的，在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，老師除了每周二與周五指導(dǎo)我們外，還抽出了大量的業(yè)余時(shí)間為我們解答疑點(diǎn)。在此我衷心的表示感謝。

在進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，老師要求我們要自主完成，發(fā)揮四年所學(xué)的知識(shí)，并通過(guò)閱讀和查找資料完善設(shè)計(jì)。在此也感謝電氣教研組其它老師和一些同學(xué)熱心的幫助。

The SEL-321 interaction is away from the protection static characteristic and the dynamic characteristic and the testing method

Schweitzer the engineering laboratory (SEL) microcomputer line protection has used the belt compensation negative sequence impedance directional element. In negative sequence impedance plane, when has the asymmetric failure, if actual surveys negative sequence impedance Z2=U2/I2 (in the formula U2, I2 respectively be inputs relay's breakdown voltage, electric current negative sequence component) the spot falls in z2=Z2Fb (in the formula z2 is survey negative sequence impedance in line negative sequence anti-angle direction projection, Z2Fb is forward movement threshold value which SEL relay basis different Z2 calculates) when the curve breast (z2≤Z2Fb) distinction for the direction breakdown, falls, in z2=Z2Rb (in the formula Z2Rb is backward action threshold value which SEL relay basis different Z2 calculates) when the curve upper side (z2≥Z2Rb) distinction for reversed direction breakdown. This kind of negative sequence directional element's installation value and movement characteristic and equipment movement actual system negative sequence impedance related, therefore when to uses this kind of negative sequence directional element's protection carries on the relay examination, the experiment, should pay attention to the testing method, if with the examination tradition relay's testing method, will possibly meet some questions.

1） Interaction is away from protection static state movement characteristic testing method the SEL-321 microcomputer line protection, has the interaction and the touchdown distance protection, the direction overflow protection and the fault location function, in view of not the balanced breakdown, its directional element has used the belt compensation negative sequence directional element. Its interaction from the protection direction impedance part and the negative sequence directional element is unifies in together, therefore, when carries on the test to this protection part characteristic, cannot use the test general direction impedance protection feature method, but must pay attention to experimental the electric current, the voltage peak-to-peak value and the phase, if is too far with the protective device in the reality system failure's time situation difference, possibly creates from the part started, but as a result of has the specific installation value negative sequence directional element starting not to cause the protection to be unable the movement situation.

　The testing instrument uses OMICRON the CMC-156 relay protection reflectoscope reflector, CMC-156 provides in the impedance plane to is away from the protection test 2 essential methods: One kind is the constant current law, another kind is the constant source mesh method. to alternates with is away from the protection direction impedance circle part characteristic test, generally may use the constant current law. For example simulates the L2-L3 phase fault, carries on the impedance circle boundary search (to be equal to makes movement value examination in impedance circle boundary vicinity every other certain angle). Before this kind of test method artificial line breakdown, is the light condition, the failure test short-circuit current size certain (interphase current is tests electric current Itest:|IL2|=|IL3|=Itest), breakdown voltage (L2, L3 voltage between phases UL2-L3) the phase maintains for - 90° (take L1 the phase voltage UL1 phase as 0°), the L2, L3 interphase current's phase ∠IL2,∠IL3 Theta decided by the breakdown impedance Zf impedance angle, ∠IL2=-90°-θ,∠IL3=90°+θ; The breakdown voltage UL2-L3 size determined by the short-circuit impedance Zf size: |UL2-L3|=2.Itest|Zf|.

With constant current law fixed Itest=3.0 A, to the SEL-321 interaction the result which obtains from the protection direction impedance characteristic test is: When short-circuit impedance impedance angle in impedance circle most greatly keen angle (line impedance angle? L) neighbor when protects the movement to be normal, makes the movement impedance circle the boundary, ideal movement impedance circle is good with Figure 2 tallies; But works as the short-circuit impedance the impedance angle deviation most greatly keen angle region, protects the movement situation with the anticipated symbol, the impedance circle boundary is not unable to make. If the example the short-circuit impedance Zf=2.35∠40° OMEGA, the short dot should in the 3rd section of impedance circle, but the interaction protection does not act, even when Zf=0.2∠10° OMEGA protects does not act.

2） The impedance characteristic which the interaction uses the constant current from protection dynamic movement characteristic testing method the testing method not to be able to examine SEL-321LIANG when phase fault as shown in Figure 2. But CMC-156 has provided in the impedance plane another kind of basic test method - - constant source mesh method, may simulate some specific source impedance automatically (by trier hypothesis) in the situation when the different short-circuit impedance protects installs the electric current which and the voltage the quarter feels, the corresponding size and the phase obtained according to the source impedance and the breakdown impedance computation, had guaranteed the protection tested ZS and the systems operation situation match case, might in satisfy under like the negative sequence directional element's movement condition, carried on the test in view of the protection impedance movement characteristic, also in closer protection actual movement situation.

3）The different testing method with the protection static state movement characteristic and dynamic movement characteristic relations under the memory voltage's function, the direction impedance circle part to the breakdown response movement is the dynamic movement characteristic, only then maintains at the line fault the long time, after the remembering voltage stall, the direction impedance circle part to the breakdown response only then becomes the static movement characteristic. But has the initial period in the breakdown, the direction impedance circle part to the breakdown response is the dynamic movement characteristic. Then, why is away from the protection to the traditional protection's interaction the MHO direction impedance circle part characteristic, uses the constant current law to carry on the test to be possible to obtain the static characteristic? In fact, if SEL-321 does not have the negative sequence directional element's influence (negative sequence directional element definite value to be appropriate, negative sequence directional element may act when), may also use the constant current law to test to two phase faults time the static characteristic.

The constant current law obtains the static characteristic and protection itself acts what relations does the dynamic characteristic also have? As mentioned above, when constant current law simulation test, simulates certainly L2-L3 the phase fault, the failure test short-circuit current size certainly (|IL2|=|IL3|=Itest), the breakdown voltage (UL2-L3) phase maintains - 90° (take L1 the phase voltage UL1 phase as reference phase 0°), but before the breakdown, is the light condition, UL2-L3 phase for - 90°, i.e., after remembering voltage U|0| and breakdown, voltage U is with the phase, the static characteristic movement area 90°

Because when the memory voltage has an effect, the direction impedance circle part to the breakdown movement reflection is the dynamic characteristic, then obtains with the constant current law test in the static characteristic movement boundary any spot, is in the protection 1 dynamic characteristic movement boundary spot surely. For example uses the constant current law to fore-mentioned SEL-321|IL2|=|IL3|=Itest=3.0 A simulates the L2-L3 phase fault, tests the 3rd section of protection in the breakdown impedance angle for 40° the direction in movement boundary for Zf=2.42∠40°. From the test electric current, the voltage computation may result, this time ZS=14.317∠40°. In the impedance plane, and - the ZS segment circumscribes (as shown in Figure take Zzd3 as the diameter 5), because Zf is take zero point O and the Zzd3 segment as in the diameter circle spot, may know by the geometry theorem ∠OZfZzd3=90°, then has ∠ZSZfZzd3=90°, may also know Zf by the geometry theorem to be take - ZS and the Zzd3 segment as in the diameter circle spot. Therefore, the constant flow law makes the static characteristic movement boundary essence is changes the dynamic movement characteristic which the source impedance impedance makes in the corresponding source impedance angle direction boundary point set.

4）Conclusion

a) SEL the belt compensation's negative sequence directional element's installation parameter and the system impedance parameter have the close relation, therefore, when carries on the interaction is away from the protection test, the input current, the voltage size and the phase, should be in some system impedance (including source impedance, line impedance, breakdown impedance) in the situation produce, like this can guarantee that directional element's movement does not affect is away from the protection part. b) regarding has the memory polarizing voltage distance protection, uses OMICRON the CMC-156 relay protection reflectoscope reflector (or other has same function protection reflectoscope reflector), can only test with constant current's method test method is away from the protection the static movement characteristic, with the constant source mesh method's test method, may test is away from protects to not the balanced breakdown dynamic movement characteristic. c) not the balanced breakdown's constant current's method test obtains the distance protection static characteristic movement boundary, its essence is changes the source impedance obtained dynamic characteristic in the experimental source impedance impedance angle direction boundary point set.

Schweitzer工程試驗(yàn)室(SEL)的微機(jī)線路保護(hù)采用了帶補(bǔ)償?shù)呢?fù)序阻抗方向元件。在負(fù)序阻抗平面上，當(dāng)發(fā)生不對(duì)稱故障時(shí)，若實(shí)際測(cè)量負(fù)序阻抗Z2=U2/I2(式中U2，I2分別為輸入繼電器的故障電壓、電流的負(fù)序分量)的點(diǎn)落在z2=Z2Fb(式中z2為測(cè)量負(fù)序阻抗在線路負(fù)序抗角方向的投影，Z2Fb為SEL繼電器根據(jù)不同Z2計(jì)算出的正向動(dòng)作閾值)曲線下側(cè)時(shí)(z2≤Z2Fb)判別為正方向故障，落在z2=Z2Rb(式中Z2Rb為SEL繼電器根據(jù)不同Z2計(jì)算出的反向動(dòng)作閾值)曲線上側(cè)時(shí)判別為反方向故障。這種負(fù)序方向元件的整定值和動(dòng)作特性與裝置運(yùn)行的實(shí)際系統(tǒng)負(fù)序阻抗有關(guān)，因此在對(duì)采用這種負(fù)序方向元件的保護(hù)進(jìn)行繼電器檢驗(yàn)、試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)注意試驗(yàn)方法，如果用檢驗(yàn)傳統(tǒng)繼電器的試驗(yàn)方法，很可能會(huì)遇到一些問(wèn)題。

1　相間距離保護(hù)靜態(tài)動(dòng)作特性的試驗(yàn)方法

SEL-321微機(jī)線路保護(hù)，具有相間及接地距離保護(hù)、方向過(guò)流保護(hù)和故障定位的功能，針對(duì)不平衡故障，它的方向元件采用了帶補(bǔ)償?shù)呢?fù)序方向元件。其相間距離保護(hù)的方向阻抗元件與負(fù)序方向元件是結(jié)合在一起的，因此，在對(duì)該保護(hù)元件特性進(jìn)行測(cè)試時(shí)，不能用測(cè)試一般方向阻抗保護(hù)特性的方法，而必須注意試驗(yàn)的電流、電壓的幅值和相位，若與保護(hù)裝置所在實(shí)際系統(tǒng)故障時(shí)的情況相差太遠(yuǎn)，就可能造成距離元件已起動(dòng)，但由于具有特定整定值的負(fù)序方向元件沒(méi)有起動(dòng)而使保護(hù)無(wú)法動(dòng)作的情況。

試驗(yàn)儀器采用OMICRON的CMC-156繼電保護(hù)測(cè)試儀，CMC-156提供在阻抗平面上對(duì)距離保護(hù)測(cè)試的2種基本方法：一種是恒定電流法，另一種是恒定源阻抗法。

對(duì)相間距離保護(hù)方向阻抗圓元件特性的測(cè)試，一般可采用恒定電流法。例如模擬L2-L3相間短路故障，進(jìn)行阻抗圓邊界搜索(相當(dāng)于在阻抗圓邊界附近每隔一定角度做動(dòng)作值檢驗(yàn))。這種測(cè)試方法模擬線路故障前為空載狀態(tài)，故障測(cè)試的短路電流大小一定(相電流均為測(cè)試電流Itest：｜IL2｜=｜IL3｜=Itest)，故障電壓(L2，L3相間電壓UL2-L3)的相位保持為-90°(以L1相電壓UL1相位為0°)，L2，L3相電流的相位∠IL2，∠IL3由故障阻抗Zf的阻抗角θ決定，∠IL2=-90°-θ，∠IL3=90°+θ；故障電壓UL2-L3的大小由短路阻抗Zf的大小確定：｜UL2-L3｜=2.Itest｜Zf｜。

用恒定電流法固定Itest=3.0 A，對(duì)SEL-321相間距離保護(hù)方向阻抗特性測(cè)試得到的結(jié)果是：當(dāng)短路阻抗的阻抗角在阻抗圓最大靈敏角(線路阻抗角L)附近時(shí)保護(hù)動(dòng)作正常，作出動(dòng)作阻抗圓的邊界，與圖2的理想動(dòng)作阻抗圓較好吻合；但當(dāng)短路阻抗的阻抗角偏離最大靈敏角區(qū)域時(shí)，保護(hù)動(dòng)作情況則與預(yù)期的不符，阻抗圓邊界根本無(wú)法作出。例如若短路阻抗Zf=2.35∠40° Ω，短路點(diǎn)應(yīng)在第3段阻抗圓內(nèi)，但相間保護(hù)不動(dòng)作，甚至在Zf=0.2∠10° Ω時(shí)保護(hù)都不動(dòng)作。

2　相間距離保護(hù)動(dòng)態(tài)動(dòng)作特性的試驗(yàn)方法

采用恒定電流的試驗(yàn)方法不能檢測(cè)SEL-321兩相相間短路時(shí)如圖2所示的阻抗特性。而CMC-156提供了在阻抗平面上的另一種基本測(cè)試方法——恒定源阻抗法，可以自動(dòng)模擬某一特定源阻抗(由試驗(yàn)者設(shè)定)情況下在不同短路阻抗時(shí)保護(hù)安裝處所感受到的電流和電壓，相應(yīng)的大小和相位根據(jù)源阻抗和故障阻抗計(jì)算得到，保證了保護(hù)測(cè)試到的ZS與系統(tǒng)運(yùn)行情況相符，這樣可在滿足負(fù)序方向元件的動(dòng)作條件下，針對(duì)保護(hù)的阻抗動(dòng)作特性進(jìn)行測(cè)試，也更接近保護(hù)實(shí)際運(yùn)行中的情況。

3　不同試驗(yàn)方法同保護(hù)靜態(tài)動(dòng)作特性和動(dòng)態(tài)動(dòng)作特性的關(guān)系

在記憶電壓的作用下，方向阻抗圓元件對(duì)故障的反應(yīng)動(dòng)作是動(dòng)態(tài)動(dòng)作特性，只有在線路故障保持長(zhǎng)時(shí)間，記憶電壓失去作用后，方向阻抗圓元件對(duì)故障的反應(yīng)才變?yōu)殪o態(tài)動(dòng)作特性。而在故障發(fā)生初期，方向阻抗圓元件對(duì)故障的反應(yīng)是動(dòng)態(tài)動(dòng)作特性。那么，為什么對(duì)傳統(tǒng)保護(hù)的相間距離保護(hù)的MHO方向阻抗圓元件特性，采用恒定電流法進(jìn)行測(cè)試可得到靜態(tài)特性呢?實(shí)際上，如果SEL-321沒(méi)有負(fù)序方向元件的影響(負(fù)序方向元件定值合適，負(fù)序方向元件可動(dòng)作時(shí))，也可采用恒定電流法測(cè)試到兩相間短路時(shí)的靜態(tài)特性。

恒定電流法所測(cè)得的靜態(tài)特性和保護(hù)的本身動(dòng)作的動(dòng)態(tài)特性又有什么關(guān)系呢?如前所述，恒定電流法模擬測(cè)試時(shí)，模擬L2-L3相間短路，故障測(cè)試的短路電流大小一定(｜IL2｜=｜IL3｜=Itest)，故障電壓(UL2-L3)的相位保持-90°(以L1相電壓UL1相位為參考相位0°)，而故障前為空載狀態(tài)，UL2-L3相位為-90°，也就是說(shuō)，記憶電壓U｜0｜與故障后電壓U是同相位的，靜態(tài)特性動(dòng)作區(qū)90°＜arg和動(dòng)態(tài)特性動(dòng)作區(qū)90°＜arg(實(shí)際上是相同的。同樣可知，由于用恒定源阻抗法模擬三相平衡短路故障時(shí)，故障前后各相電壓的相位不會(huì)改變，因此用恒定源阻抗法的三相平衡故障測(cè)試方法測(cè)得的保護(hù)動(dòng)作特性也是靜態(tài)動(dòng)作特性圓。

由于在記憶電壓起作用時(shí)，方向阻抗圓元件對(duì)故障的動(dòng)作反映是動(dòng)態(tài)特性，那么用恒定電流法測(cè)試得到的靜態(tài)特性的動(dòng)作邊界上任一點(diǎn)，必定是保護(hù)的1個(gè)動(dòng)態(tài)特性的動(dòng)作邊界上的點(diǎn)。例如對(duì)前述SEL-321用恒定電流法｜IL2｜=｜IL3｜=Itest=3.0 A模擬L2-L3相間短路，測(cè)試得第3段保護(hù)在故障阻抗角為40°方向上的動(dòng)作邊界為Zf=2.42∠40°。從測(cè)試電流、電壓計(jì)算可得，此時(shí)ZS=14.317∠40°。在阻抗平面上，以Zzd3和-ZS連線為直徑作圓(如圖5所示)，因?yàn)閆f是以原點(diǎn)O和Zzd3連線為直徑的圓上的點(diǎn)，由幾何定理可知∠OZfZzd3=90°，那么有∠ZSZfZzd3=90°，又由幾何定理可知Zf必是以-ZS和Zzd3連線為直徑的圓上的點(diǎn)。因此，恒流法所作出的靜態(tài)特性動(dòng)作邊界實(shí)質(zhì)是改變?cè)醋杩棺杩顾鞒龅膭?dòng)態(tài)動(dòng)作特性在相應(yīng)源阻抗角方向上的邊界點(diǎn)的集合。

4　結(jié)論

a)SEL帶補(bǔ)償?shù)呢?fù)序方向元件的整定參數(shù)與系統(tǒng)阻抗參數(shù)有密切關(guān)系，因此，在進(jìn)行相間距離保護(hù)測(cè)試時(shí)，輸入電流、電壓的大小和相位，應(yīng)是在某一系統(tǒng)阻抗(包括源阻抗，線路阻抗，故障阻抗)情況下產(chǎn)生的，這樣才能保證方向元件的動(dòng)作不影響距離保護(hù)元件。

b)對(duì)于具有記憶極化電壓的距離保護(hù)，采用OMICRON的CMC-156繼電保護(hù)測(cè)試儀(或其它具有相同功能的保護(hù)測(cè)試儀)，用恒定電流法的測(cè)試方法只能測(cè)試距離保護(hù)的靜態(tài)動(dòng)作特性，用恒定源阻抗法的測(cè)試方法，可以測(cè)試得距離保護(hù)對(duì)不平衡故障的動(dòng)態(tài)動(dòng)作特性。

c)不平衡故障的恒定電流法的測(cè)試得到的距離保護(hù)靜態(tài)特性動(dòng)作邊界，其實(shí)質(zhì)是改變?cè)醋杩顾玫膭?dòng)態(tài)特性在試驗(yàn)源阻抗阻抗角方向上的邊界點(diǎn)的集合。

本翻譯資料來(lái)自

Blackburn  J L，et al. Applied Protective Relaying：2nd  Edition . Coral Springs：Westinghouse  Electric  Corporation (Relay-Instrument  Division)，1982