《电网微机保护测试技术》读书笔记

《电网微机保护测试技术》读书笔记第一章微机保护测试装置与测试技术的发展第一节微机型继电保护测试装置继电保护经历了机电型、电磁型、整流型、晶体管型、集成电路型几个发展阶段。微机保护取代传统的继电保护。最早的继电保护测试手段是由调压器、升流器、移相器、滑线电阻等传统的试验设备及电气仪表如电压表、电流表、相位表、频率计和毫秒计等仪器构接线构成。测试装置通常要求电流幅值在0.2—30A，误差不大于0.5%，要求电压幅值在2—75V，误差不大于0.5%，电流、电压信号的频率可调范围0—1000HZ。测试装置的暂态特性即电流突变量、电压突变量、频率突变量、阻抗变化量，这些突变量的上升速率（响应速度）。测试装置应具有控制两台试验装置的同步接，口可通过卫星定位系统（GPS）对测试装置的输出量进行远程实现对高压输电线路纵联保护的测试。不同性能的保护对“暂态故障”和“静态故障”的反应不一样，如方向阻抗继电器分别在正向和反向短路故障时的暂态阻抗动作特性以及正方向故障时的稳态阻抗特性是完全不同的。因此试验装置应能设定动作特性搜索方式为模拟暂态故障时的动作特性搜索方式或模拟稳态故障时的动作特性搜索方式。整组试验：主要用于高压线路保护装置。闭环的继电保护装置动态测试：保护装置、自动重合闸、操作箱、断路器（或模拟断路器）。第二节微机保护测试技术由微机型继电保护测试装置与被测装置构成了继电保护自动测试系统（AutomaticRelayTestSystem，简称ARTS）。图（a）示出了后台机（PC）经测试仪与被测装置构成的自动测试闭环系统；图（b）中测试仪在此系统中只起电压、电流发生器的作用。微机自动装置：微机型备用电源自动投入装置；微机型自动重合闸装置；微机型自动准同步装置；同步发电机微机励磁调节装置；微机型自动按频率减负荷装置；微机型远动装置；电压、无功综合自动控制装置；微机型故障录波装置；微机型小电流接地系统单相接地自动选线装置。第二章中低压线路保护及其测试第一节阶段式电流保护在35KV及以下中性点不接地电网中的馈线，常采用阶段式电流保护作为本线路相间故障的保护。由于故障电流大于负载电流，而且不存在反故向障电流的问题，因此采用非方向性过电流保护。对于馈线的接地短路故障，多采用母线绝缘监视装置或小电流接地选线装置加以反映。阶段式电流保护：电流保护多采用三段式，第Ⅰ段为无时限电流速断保护或无时限电流闭锁电压速断保护，第Ⅱ段为带时限电流速断保护或带时限电流闭锁电压速断保护，Ⅰ段和Ⅱ段保护作为本线路相间短路的主保护，第Ⅲ段为过电流保护或低电压闭锁的过电流保护，Ⅲ段作为本线路相间故障的近后备保护及相邻线路的远后备保护，但根据被保护线路在电网中的地位，在能满足选择性、灵敏性和速动性的前提下，也可只装设Ⅰ段、Ⅲ段，Ⅱ段、Ⅲ段或只装设第Ⅲ段保护。三段电流保护的定值呈阶梯特性，故称为阶段式电流保护。过流保护定值定点测试选“线路保护定值校验”（tzk）模块单元，“线路速断、过流保护定值校验”。在“线路保护定值校验”单元可以对过流Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段的动作值和动作时间进行一次性测试，即以5%误差为标准对动作值进行定点测试，选择1.2的整定倍数测试保护动作时间。选择测试项目为线路速断、过流保护定值校验，故障类型：单相接地、相间短路。故障前时间设置应大于保护装置的整组复归时间（保护上电复归时间），最大故障时间设置应大于保护各段延时整定的最大值。突变量启动—保护在启动后需要整组复归（保护上电复位），可在测试设定中选择“突变量启动”，则同时激活了“故障前时间”的设置。将“故障前时间”设置成大于保护整组复归时间（一般为4～5s）即可。测试时整定值一般“动作值”与“返回值”设定相同。过流保护定值边界测试选择“递变”（Ramp）试验模块单元，测试项目选“电流保护”，对过流各段的动作值和动作时间进行测试。第二节电压闭锁的方向电流保护在双侧电源线路上，电流保护应增设方向元件以构成方向电流保护，增设方向元件后，只反映正向短路故障。对电流保护Ⅱ段装设方向元件后，可不与反方向上的保护配合，有时可以提高灵敏度。同时，将低电压元件引入方向电流保护，可提高方向电流保护的工作可靠性，有时也可提高过电流保护的灵敏度，低电压闭锁元件的动作电压一般取60%～70%的额定电压。功率方向继电器接线方式及动作对整流型功率方向继电器，接线方式就是指功率区域：方向继电器的电压线圈接什么相别的电压，电流线圈接什么相别的电流。同样，微机保护中方向元件判断方向所根据的电压、电流也被称为接线方。式反映相间短路故障的方向元件多采用90°接线。当功率因数为1时，接入继电器的电流I与电压U间有90°相角差。••kk功率方向元件的内角α（30°或45°）为正方向元件最灵敏时的角（最灵敏角）的负值。当I超前U的角度为α时，位于动作区域的中心，正方向元件动作最灵敏。••kk以U为参考相量，向超前方向（逆时针方向）作Ue相量，再作垂直于Ue相量的直线•••jajakkkab，其阴影线侧即为I的动作区。因此功率方向元件的判据为•k－90°＜arg(I∕Ue)ja＜90°（正向元件）(1)••kk90°＜arg(I∕Ue)＜270°（反向元件）(2)••jakk满足式(1)，即－120°＜arg(I∕U)＜60°（α＝30°）或－135°＜arg(I∕U)＜45°••••kkkk（α＝45°）时，I处于动作区内，正方向功率方向元件动作，表示故障点在保护安装处正•k方向。满足式(2)时，I处于非动作区内，反方向功率方向元件动作，表示故障点在保护安•k装处背后。某些微机保护装置也采用动作区域小于180°，如图所示动作区域为120°，灵敏角仍为－30°。动作区域为－90°～30°，即－90°＜arg(I∕U)＜30°。kk••需要注意的是，这个动作区域是针对相间故障的。对于两相式保护，由于B相电流由A、C两相电流合成，所以在通入A、C单相电流做动作区域检查时，所得到的动作区将会有偏移，当然，由于仅在Ⅲ段中计算B相电流，因此这个偏移动作区在Ⅲ段方向试验才会出现。假设试验条件为：加A、B、C三相对称电压，变化A相电流验证动作区域。在这种情况下，A为A相动作区，B为B相动作区，而C则为偏移动作区。当A相电流位于C区时，合成B相电流位于C′区，B相的方向条件满足，因此这时装置也会动作。偏移后，A相动作区域为－150°～30°。低电压闭锁方向电流保护逻辑框图图中KW1、KW2、KW3为A、B、C相的方向元件，KG1.1为方向元件投入和退出的控制字；KA1、KA2、KA3为A、B、C相的电流元件（Ⅰ段，当B相无电流互感器时，就是两相式接线）；KVU12、KVU23、KVU31为AB相、BC相、CA相的低电压元件，KG1.2为低电压元件投入和退出的控制字，低电压元件反映的是带有故障相的相间电压，即在所在相相关的低电压元件任一个动作时，即解除闭锁该相。常用向量图表示方向元件的动作区域，在相量图中是以电压为参考相量，画出的是电流的动作区域。功率方向保护的角度范围是指电压超前或滞后电流的角度范围，以电压超前电流的角度为正。功率方向保护动作边界效应，即方向元件动作边界测试。在测试时，一般采用的是先固定电流的角度，再变化电压角度的方法进行动作区域测试，建立电压量超前或滞后电流量角度与动作区域的对应关系。从非动作区进入动作区时记录边界值，每个方向元件有两条边界。选择“始—终—始”方式扫描动作区的两个边界，试验时会动自拆分为“始—终”和“终—始”两个扫描方式分别从两个边界校验选择“递变”测试单元，“在进行方向元件的动作特性检测时，为缩短测试时间，要退出TV断线闭锁，如果有些此功能，或者在保护启动后需要几秒钟的复归时间，这样就需要在两个测试之间给出一段时间间隔以保证保护复归，在变化量每次递变之前，测试仪都要模拟空载正常运行状态（全电压、无电流）并持续一段时间。：用希腊字母δ表示，在时间上表示端电压和励磁电势之间的相位差，在表现为合成磁场轴线与转子磁场轴线之间的夹角。功率因数角大家都知道，电枢电压与电枢电流相量的功角特性指的是电磁功率随功角d变化的关系曲线=f(d)的。凸极电机令可以求出对应于最大电磁功率的功角,一般来说凸极电机的在45～90之间。隐极电机最大功率与额定功率的比值定义为同步发电机的过载能力。它表示发电机的励磁电势和端电压阻抗角—即故障电压、电流的外进入动作区。功率方向保护动作边界复压闭锁及功率方向”。保护无法退出点功角空间上夹角。之间相角差。夹角，具有灵敏度，最灵敏角时最易动作。Z—距离元件阻抗定值；K—零序电流补偿系数。第三节低周减载低周减载又称自动按频率减负荷，是保证系统稳定的重要措施之一。当电力系统出现严重的有功功率缺额时，通过切除一定的非重要负荷来减轻有功缺额的程度，使系统的频率保持在事故允许限额之内，保证重要负荷的可靠供电。低周减载测试在馈线保护测试中是难度较大的一个项目，一方面是要求测试仪输出令人满意的变频波形，准确模拟频率变化过程；另一方面要求深刻理解保护的原理，设计出正确的测试逻辑。出现以下情况时低周减载闭锁：（1）电压互感器二次回路断线（断线时可能测不到真实系统频率）。（2）保护安装处的正序电压U1低于闭锁值。（3）保护安装处的正序电压U2＞5V（说明是短路故障）。（4）该线路三相电流I均小于0.1倍额定电流In（说明该线路负荷较小，即使全部φ切除对系统频率回升也无多大作用）。（5）系统频率f＜45Hz。（6）频率滑差∣df/dt∣＞闭锁值。低周减载的滑差闭锁：当系统发生故障时，频率快速下降，滑差较大，此时闭锁低周减载。频率滑差元件动作后进行自保持，直到频率恢复到低周减载整定频率以上后复归。当系统有功不足，频率缓慢下降，滑差较小，此时开放低周减载。滑差闭锁定值通常设置为5Hz/s。理想的低周动作值测试逻辑从测试始值到动作值的每一步值都要从额定频率下降，频率连续变化。每次频率变化之前，按照设置的“变化前延时”的时间先输出50Hz的额定频率，保证低周保护可靠的上电复归。下降到每一步的值时，保持输出一段时间，保证能够收到保护动作返回的接点翻转信息。低周减载选择“递变”模块测试单元，“频率及低周减载”低周保护动作时间的测试，关键是计时起点的选择，即精确判断动作频率。虽然在定值单里没有给出低频率闭锁值的定值，但是绝大多数保护内部都有一个自定的低频率闭锁值（一般为45Hz），当频率下降到低于此值时自动将保护闭锁。第四节低压减载有时电力系统会同时出现有功功率和无功率缺额情况。无功功率缺额会带来电压的降低，从而导致总有功功率负荷降低，这样系统频率可能降低很少或不降低。在这种情况下，借助低周减载来保证系统稳定运行是不够的，这时还需装设低压减负荷装置，即低压减载。低压减载闭锁条件：（1）电压互感器二次回路断线。（2）保护安装处的负序电压U2＞5V（说明是短路故障）。（3）该线路三相电流I均小于0.1倍额定电流In（说明该线路负荷较小，即使全部φ切除对系统频率回升也无多大作用）。（4）任意一相的相电压U＜12V。φ（5）滑压（电压变化率）∣dU/dt∣＞闭锁电压变化率。一般情况下，闭锁电压变化率（相电压）可取20～30V/s。电压变化率元件动作后进行自保持，直到电压恢复到低压减载整定电压以上复归。一般情况下，闭锁电压变化率（相电压）可取20～30V/s。低压减载设有滑压闭锁，用以区分系统电压下降的原因。当系统发生故障时，电压快速下降，滑压dU/dt较大，此时闭锁低压减载。电压变化率元件动作后进行自保持，直到电压恢复到低压减载整定电压以上复归。当系统无功不足时，电压缓慢下降，dU/dt较小，此时开放低压减载。低压减载测试使用“状态序列”单元进行校验，添加3个状态：状态1—为正常状态，电压电流参数设为正常，触发条件为按键触发；状态2—故障状态，动作过程，即变量改变直至动作，变量选择设置为电压变化，变量选Vabc，设置dU/dt、终止电压，触发条件选电压触发，触发电压设置值与终止电压值相同。状态3—跳闸后状态（保护动作后保持），电压幅值与状态2中的触发电压一致，触发条件选最长状态时间，并设为大于低压减载保护延时。第三章高压线路保护及其测试：第一节纵联保护目前，220KV及以上电压等级输电线路基本上都配置有双套主保护和后备保护。主保护一般为纵联保护。按照保护动作原理，国内常使用的纵联保护有闭锁式方向或距离、允许式方向或距离保护和分相电流差动保护。随着计算机和数字通信技术的发展，光纤及微波通信系统供继电保护使用的信号传输通道不再单一，可选择的保护信号传输通道方式主要有：专用的导引线（较少见）、专用载波通道（ON-OFF），复用载波机（FSK）、复用微波通道（FSK、64kbit/s）；专用光纤通道（64kbit/s，RS-232串行口）、复用光纤通道（FSK，64kbit/s，RS-232串行口）。而主保护的形式根据通信方式可以分为以下4种（通常纵联保护也按此命名）：导引线纵联保护（简称导引线保护）、电力线载波纵联保护（简称载波或高频保护）、微波纵联保护在电力系统得到广泛应用，可（简称微波保护）、光纤纵联保护（简称光纤保护）。一．纵联保护的一些概念1.允许信号与闭锁信号：允许信号是允许保护动作跳闸的信号，即允许信号的存在是保护动作于跳闸的必要条件。如图所示的系统中，短路时，N侧判为反向故障，不发允许信号，因此M侧保护即使动作，的允许信号，也不会作用于跳闸；当图中线路MN内部K1点发生短路时，两侧方向元件均判对于保护1、2而言，当MN线路外部K2点由于收不到N侧发来为正向故障，M、N两侧互发允许信号，两侧保护动作作用于跳闸。当信号工作在允许式时，因线路某一侧向另一侧传送的信号，仅表示短路故障在本侧正向整定范围内，所以一侧的收信机只能接收对侧发信机的信号，两侧发信机的频率不同（双频制）。闭锁信号是阻止保护动作跳闸的信号，所以无闭锁信号是继电保护动作于跳闸的必要条件。图中对于保护1、2而言，当MN线路外部K2点短路时，N侧保护2判断为反向故障，发出闭锁信号，因此M侧保护即使动作，因收到来自N侧的闭锁信号，也不会作用于跳闸；当图中线路MN内部K1点发生短路时，两侧方向元件均判断为正向故障，M、N两侧都停止发出闭锁信号，两侧保护动作作用于跳闸。当信号工作在闭锁式时，因线路上有闭锁信号传送，则判定故障在区外，因此一侧的收信机不但可以接收对侧发信机的信号，而且可接收本侧发信机的信号，即两侧发信机和收信机的频率是相同的（单频制）。2.超范围与欠范围：高频保护的发信由方向元件控制。控制发信元件的保护区小于线路全长，称欠范围；超过线路全长，称超范围。（1）超范围允许式：控制发信的正方向元件的动作区超过线路全长，即正方向区外的一段区域内发生故障时，保护也发出允许信号；反向故障立即停信。（2）欠范围允许式：控制发信的正方向元件的动作区不超过线路全长。反向故障立即停信。（3）超范围闭锁式：控制停信的正方向元件的动作区超过线路全长，反向故障立即发信。3.通道监视：当信号工作在闭锁式时，因仅在区外故障时传送闭锁信号，而在区内短路故障时不传送信号，所以采用输电线路高频通道传送信号即使因内部短路故障通道阻塞对保护也无影响，不会造成拒动。而当通道破坏时，区外故障要造成保护误动，因此，要采用定期检查的方式对通道进行监视。二．方向元件的基本原理方向纵联保护与距离纵联保护利用通道将保护装置对故障方向判断的结传果送到对侧，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是区内还是区外故障。此类保护是间接比较线路两侧的电气量，在通道中传送的是逻辑信号。不同线路保护装置所采用的方向元件原理各不相同，如RCS-901型装置包括以工频变化量方向元件和零序方向元件构成的方向纵联保护，RCS-902型为复合式距离方向元件和零序方向元件构成的方向纵联保护。保护装置可以使用保护专用通道或复用载波通道，通过切换实现闭锁式或允许式高频保护。（1）工频变化量方向元件。以RCS-901装置为例，工频变化量方向元件，设有正向和反向两个元件，其原理是比较电压和电流故障分量的相位，算法为：正方向元件ΔFφ=arg[(ΔU－ΔIZ)/(ΔIZ)]•••1212COM12D＋＋反方向元件ΔFφ=arg[(－ΔU)/(ΔIZ)]••1212D－－式中，Z为模拟阻抗，其阻抗角与线路阻抗角一致；Z为补偿阻抗，当补充阻抗和线COMD路阻抗之比Z/Z＞0.5时，取Z＝0，否则取Z＝1/2Z（Z为被保护线路阻抗，Z为ΔZSLCOMCOMsetLset元件的整定阻抗）；U、ΔI为正序、负序电压和电流综合分量。两种方向元件的动作条件••1212均为180°，正向故障时φ＝180°，φ＝0，反向故障时φ＝180°，φ＝0°。＋－－（2）零序方向元件。对于RCS系列保护，纵联零序保护的正方向元件由零序方向元件＋中的比较过流元件和F元件相与输出，而反方向元件由零序方向元件中的零序起动过流元0＋件和F元件相与输出。由分析可0－知，如已知零序阻抗角为φ，当正方向接地故障时，3I•00超前3U为180°－φ，零序功率为负，F元件动作；当反方向接地故障时，3U超前3I为•••000＋00φ，零序功率为正，F元件动作。因此零序阻抗角φ＝75°时，正方向元件F动作方程为00－00＋165°＜arg（3U/3I）＜345°；反方向元件F动作方程为－15°＜arg（3U/3I）＜165°。••••000－00对于PSL系列保护，零序正反方向元件的动作角度取160°，正方向元件F动作方程0＋为170°＜arg（3U/3I）＜330°；反方向零序检测元件F动作方程为－10°＜arg（3U/3•••000－0I）＜150°。•0（3）能量积分方向元件。以PSL系列保护为例，根据叠加原理，系统发生故障后可分解为正常系统和故障分量系统。能量积分元件通过计算故障分量能量函数来判别故障点的方向。当正方向故障时能量积分函数S(t)为负，而反向故障时S(t)为正。——mm（3）阻抗方向元件。阻抗方向元件按回路分为三个相间阻抗（Z、Z、Z）和三个接ABBCCA地阻抗（Z、Z、Z）；而每个回路的阻抗又分为正向阻抗元件和反向阻抗元件。ABC三．光纤电流差动保护分相电流差动保护利用通道将本侧电流的波形或代表电流相位的信号传送到对侧，每侧保护根据对两侧电流的幅值和相位比较的结果区分是区内还是区外故障。此类保护每在侧都直接比较两侧的电气量。分相电流纵差具有原理简单、工作可进行采样处理将电流信号变换形成每相电流的正电流经变换后得到6个系数（每相2个），通过光纤每隔5ms保护向对侧发送一帧信息。对在收到信息帧后，按相将所收到的电流采样值与本侧对应电流进行实时同步比较，计算出差流的幅值和相角及制动电流的大小。分相式电流差动保护逻辑框图如图所示。靠、选择性好等突出优点。两侧保护通过对本侧电流分别弦、余弦电流分量系数a、b。三相侧保护

（1）三相断路器在跳闸位置或经保护起动控制的差动继电器动作，向对侧发差动动作允许信号（一侧断路器跳闸后，对侧跳闸前，本侧差动继电器处动作状态）。（2）收到对侧发来的差动动作允许信号（即对侧差动信号），本侧保护起动同时差动元件动作时，本侧保护才动作。所以两侧保护起动、两侧差动元件同时动作，两侧保护才动作。（3）通道异常时，两侧保护闭锁。（4）TA断线期间，本侧的起动元件、差动元件可能动作，但对侧起动元件不动作，不向本侧发差动保护动作信号，故差动保护不会误动作。当TA断线闭锁差动整定为“1”时，TA断线则闭锁电流差动保护。（5）保护起动、收到对侧差动信号时，零序差动动作跳三相断路器。零序差动动作后带有延时。（6）装置用于弱电源侧时，区内发生短路故障，差动继电器动作，但起动元件可能不动作，此时若收到对侧的差动保护动作允许信号（对侧的起动元件动作、对侧差动保护动作），则判本侧差动继电器动作的相关相电压、相关相间电压，如小于60％额定电压，则起动元件动作，进入故障测量程序，允许对侧跳闸，本侧也能选相跳闸。四．纵联保护的单端测试方法该方法是指线路两侧分别完成各自的保护测试和通道的测试。（这里结合DL/T6251997《LFP－900系列超高压线路成套快速保护装置检验规程》说明该类型纵联保护的测试方法）单端测试时必须合上高频收发信机电源，收发信机设置为“自发自收”。利用测试仪的“整组测试”（Shot）单元进行测试。－1．901A工频变化量方向保护测试投入“主保护投运”压板，分别模拟A相、B相、C相正方向单相接地瞬时故障，AB、BC、CA正方向相间瞬时故障以及正向出口三相短路故障，模拟故障前电压为额定电压，故障时间为100～150ms。限于篇幅，假设被测试的方向元件动作区超过线路全长（超范围），略去具体设置页面，重点说明模拟不同类型故障时，故障电压、电流及两者夹角设置。模拟以下三类故障时，保护装置都应可靠动作：（1）模拟单相故障时：U﹦1.2(1＋K)IZ；I﹦I；Nφ﹦φ。式中，U—故障相电压；sensetp2I—故障相电流；I—额定相电流（5A或1A）；Z—接地距离Ⅱ段定值；φ—阻抗角；φsenNsetp2—最灵敏角；K—零序电流补偿数。（2）模拟相间故障时：U﹦2.4IZ；I﹦I；Nφ﹦φ。式中，U—故障线电压；I—故sensetpp2障相电流；I—额定相电流（N灵敏角。5A或1A）；Z—相间距离Ⅱ段定值；φ—阻抗角；φ—最sensetpp2（3）模拟正向出口三相短路故障时：U﹦0V；I﹦6I；φ﹦φ。式中，U—故障线电压；senN5A或1A）；φ—阻抗角；φ—最灵敏角。senI—故障相电流；I—额定相电流（N2．902A复合式距离方向保护测试投入“主保护投运”压板，分别模拟A相、B相、C相正方向单相接地瞬时故障，AB、BC、CA正方向相间瞬时故障以及正向出口三相短路故障，模拟故障前电压为额定电压，故障时间为100～150ms。限于篇幅，略去具体设置页面，重点说明模拟不同类型故障时，故障电压、电流及两者夹角设置。模拟以下三类故障时，保护装置都应可靠动作：（1）模拟单相故障时：U﹦m(1＋K)IZ；I﹦max[I,9/((1＋K)(DZ－mZ))]；φsetp2I—故障相电流；I—额定相电流（5A或1A）；Z—接Nsetksetk﹦78°。式中，U—故障相电压；Nsetp2地距离Ⅱ段定值；Z—四边形距离元件阻抗定值；setkDZ—超范围工频变化量阻抗定值；φsetk—阻抗角；K—零序电流补偿数。（2）模拟相间故障时：U﹦2mIZ；I﹦max[I,7.7/(DZ－mZ)]；setksetkφ﹦78°。式1A）；Z—相间距离Ⅱ段setpp2N中，U—故障线电压；I—故障相电流；I—额定相电流（5A或Nsetpp2定值；Z—四边形距离元件阻抗定值；DZ—超范围工频变化量阻抗定值；φ—阻抗角。setksetk（3）模拟正向出口三相短路故障时：U﹦0V；I﹦6I；φ﹦78°。式中，U—故障线电N压；I—故障相电流；I—额定相电流（5A或1A）；φ—阻抗角。N面上这几种情况下，取m﹦0.9，当模拟故障电压较大（大于100V）或电流量较大（大于30A）时，可减小m值。3．高频零序方向保护测试投入“主保护投运”和“零序保护投运”压板，分别模拟A相、B相、C相单相接地瞬时故障，一般情况下模拟故障电压取50V，当模拟故障电流较小时可适当降低故障电压数据，模拟故障时间为100～150ms，相角为灵敏角。模拟故障电流为I﹦mI，式中I—零序方向比较过流定值；m—系数，其值为别为0setk0setk0.95、1、1.05及1.2。高频零序方向保护在0.95倍定值时应可靠不动作，倍定值时测量高频方向保护的动作时间。反方向出口故障性能检验和“零序保护投运”和ABC三相瞬时故障。模拟故障前电压为额定电压，模拟故障电压为零，φ﹦180°＋φ，模拟故障时间小于距离Ⅲ段和零序过流Ⅲ段时间定值，保护装置应可在1.05倍定值时应可靠动作，在1.24．保护投入“主保护投运”和“距离保护投运”压板，分别模拟反方向B相接地、CA相间相角sen靠不动作。模拟故障电流为：对901A装置：I﹦min[6I,100/(1＋K)DZ]；对902A装置：I﹦Nset

min[6I,100/(1＋K)DZ]。式中setkZ—工频变化量阻抗定值；DZ—超范围工频变化量阻抗setsetkN定值。五．纵联保护的带通道联调带通道联调是指借助于高频通道，利用测试仪在线路两端同时模拟故障，进行高频保护测试。带通道联调的主要目的是检验线路两侧高频保护在线路区内、区外故障时的动作行为，以期发现保护装置在整定或设计中存在的问题。1.通道检查试验线路两侧收发信机均设置为“通道”位置，两侧收发信机和微机保护装置电源开关地均合上。两侧分别进行通道检查试验（按保护屏上的通道检查试验按扭），确定两侧收发信电平都正常。2．保护装置带通道试验投入“主保护投运”压板，退出“零序保护投运”和“距离保护投运”压板。模拟故障前电压为额定电压，故障时间为100～150ms。利用测试仪的“整组测试”单元进行故障量的模拟。故障电气量的设置高与频保护单端测试时相同。具体测试方法如下。（1）闭锁式保护线路两侧收发信机和保护装置均投入正常工作，单侧（两侧分别进行）模拟区内故障，相角为灵敏角。要求模拟不少于5次故障，高频保护均不应动作；合上线路一侧收发信机和保护装置的直流电源开关，将线路另一侧收发信机关机。模拟3次区内故障，高频保护均应可靠动作。（2）允许式保护线路两侧收发信机和保护装置均投入正常工作。两侧同时模拟故障，其中一侧模拟反方向故障，另一侧模拟区内故障。要求模拟不少于5次故障，高频保护均不动作；两侧同时模拟区内故障，高频保护应能动作。六．借助于全球定位系统（GPS）的纵联保护的测试必须指出，通过人工的方法无法实现真正意义上的“两侧同时模拟故障”，因此引用GPS全球定位系统实现带通道联调是较为可行的办法。在我国220KV及以上的高压电网中，输电线路在正常投运之前，应对线路两侧的继电保护和通道设备进行联调。常规的试验方法是在线路两侧分别完成各自的保护测试和通道的测试。然而在这种保护系统的测试和事故分析中，因为线路两侧不能同时加故障量，因此无法模拟真正的短路故障试验，不能实现真正意义上的保护、通道联调，使得保护和通信设备上的故障隐患得不到及时发现，也使得有关纵联保护的事故分析难以深入展开。全球定位系统（GPS）由24颗地球卫星组成。当GPS接收机锁定了其中的4颗卫星信号后，便能准确地进行定位和定时。GPS每秒发出一次覆盖全球的高精度（1μs）的脉冲信号，称为PPS（PulsePerSecond）。利用接收机在每秒、每分的整点时刻发出的PPS和PPM（PulsePerMinute）信号来控制保护试验仪器，可实现多台试验仪器的信号同步输出，从而达到时步暂态试验的目的。试验原理如图所示

1．保护测试仪接受PPS和PPM信号的方式：（1）电脑主机直接控制电流电压放大器方式测试仪采用电脑主机直接控制电流电压放大器的方式，计算机通过RS232串口与GPS接收机相连接并读取GPS输出的秒脉冲（PPS）、分脉冲（PPM）以及时钟信号。（2）上位机下位机方式测试仪采用上位机下位机的方式，上位机为电脑主机、下位机为数字信号处理器（DSP），由DSP控制电流电压放大器，测试仪的主机直接和GPS接收机相连接，由主机内的DSP以TTL电平的形式读取GPS输出的秒脉冲（PPS）、分脉冲（PPM）以及时钟信号。以上两种方式都采用中断查询方式捕捉GPS的PPS和PPM脉冲信号，因此中断频率决定同步误差。DSP的中断频率大大高于电脑的中断频率，同步精度也自然大大提高。2．故障电气量的回放方法（1）方法1：利用测试仪的故障回放单元GPS触发功能，将线路两端录波器的录波数据（comtrade格式）同时进行故障回放。（2）方法2：利用测试仪的故障回放单元GPS触发功能，将电磁暂态计算程序计算出的线路故障数据（comtrade格式）同时进行故障回放。（3）方法3：利用测试仪的专用测试单元如整组试单验元、状态序列单元的GPS触发功能，通过设置故障方向或定量的故障同时进行故障回放，检测保护的动作行为。3．借助于GPS的方向纵联保护的测试对于方向纵联保护如距离方向、零序方向、变化量方向等通过通道传输方向信号的纵联保护，可通过在线路两端利用GPS同步模拟正方向、反方向、区内区外故障实现联调，可利用测试仪“验”单元进行测试。具体方法如下：PW系列测试仪与PGPS01同步时钟连接完成同步试验准备。用专用九芯数据线连接PGPS01的COM1与测试仪后板上的GPS接口，正确连接GPS天线。将电源切换开关按下，由测试仪提供GPS的工作电源。当接收器锁定4颗以上卫星时，GPS指示灯LOCK点亮。设置测试软件。打开整组试验单元，设置故障触发方式为GPS触发。设置故障类型选择正反向故障，通过设置电流、阻抗等参数控制区内区外故障。如线路一端为正向区内，另一端为反向故障。线路两端保护均应可靠不动作。如高频零序电流定值为6A，则设置电流为1.05倍高频零序电流定值为6.3A，短路方向为正向，即为正向区内故障。按开始试验按扭进入故障前状态，此时通过PPS实现两端测试仪输出信号同步。通过电话与对方联系，当GPS时钟离整分还有一段时间时，双方均按下SYN按扭，开放与整同分步的Ready信号。整时分，当测试仪收到Ready信号时，触发故障，线路两侧试验装置同时输出故障状态信号，完成同步试验。另外，在同步试验中，可以正确模拟电力系统各种类型的瞬时、永久以及转换性故障。可模拟负荷电量，负荷电流从空载到满载可随意设置。通过功率角的设置，可模拟因负荷电流而引起的附加阻抗对送电侧或受电侧保护装置的影响。通过设置故障时的合闸角，在故障瞬间叠加直流衰减分量，用于测试量度保护装置的暂态超越。通过断路器动作和合闸时间的设置，可以仿真现场实际断路器的动作，当测试装置接收到保护跳闸信号后，断路器延迟一段时间动作，且在该相电流过零时断开。当测试装置接收到合闸信号后，断路器延迟一段时间合闸。4．借助于GPS的电流纵差保护的测试对于光纤或微波分相电流纵差保护，通道传输的是两侧（称为A端和B端）故障电流的幅值和相位，可通过在线路两端利用GPS同步模拟故障电流的相位和幅值实现联调，可使用测试仪“状态序列”单元，设置不同状态电流的相位和幅值加以实现。具体方法如下：同步试验准备。将PW系列测试仪与PGPS01同步时钟连接，用专用九芯数据线连接PGPS01的COM1与测试仪后板上的GPS接口，正确连接GPS天线。将电源切换开关按下，由测试仪提供GPS工作电源（或将电源切换开关弹起，外接GPS的工作电源）。当接收器锁定4颗以上卫星时，GPS指示灯LOCK点亮。设置测试软件。打开“状态序列”单元，添加两个状态：“状态1”为故障前状态、“状态2”为故障状态。“状态1”参数和触发条件设置如下：设置A、B、C相电压为二次额定电压，A、B、C相负荷电流为零；在“触发条件”页面选中“GPS触发”，然后在“状态参数”页面中选中“由GPS实现多装置同步输出”，以使线路两端测试仪同步输出“故障前状态”，用于同步触发故障。“状态2”参数和触发条件设置如下：通过分别设置两端测试仪软件电流的幅值和相位，来定量地测试差动电流定值和比率；“触发条件”选择“开入量”触发，用于记录保护的动作时间；A端电流设置，假设A端差动电流高值定值为2.5A，设置电流为1.05倍定值为2.625A，相位为零，B端电流设置为0A，相位为零。可见线路两侧（A、B端）差动电流为2.625A大于整定值，A端、B端保护均应动作。试验过程具体步骤为：将保护的动作接点接入测试仪的开入量端子，用于记录保护的动作时间。接开始试验按扭进入状态1“故障前状态”，此时通过GPS实现两端测试仪输出信号同步，由于两端电流均为零，因此差流为零，保护不动作。通过电话与对方联系，当GPS时钟离整分还有一段时间时，双方均按下“SYN”按扭，开放与整同分步的Ready信号。GPS时钟整时分，测试仪收到Ready信号时，触发故障，线路两侧试验装置同时输出故障状态信号，差动电流为2.625A大于整定值，A端、B端保护均应动作，测试仪记录动作时间完成同步试验。由于状态序列单元电流的幅值相位可任意设置，所以通过线路两端故障态对电流的设置，可定量的进行差动电流高值低值比率的测试。

第二节距离保护微机型距离保护一般由起动部分、测量部分（包括方向测量和距离测量）、振荡闭锁部分、电压回路断线失压闭锁部分、选相部分、逻辑部分等构成。一．阻抗测量元件当阻抗元件用于反映相间短路故障时，通常采用相电压差和相电流差的接线方式，其测量阻抗Z可表示为mZ＝U/I••φφφφm式中U为保护安装处的相电压差，φφ＝AB、BC、CA；I为保护安装处流向被保护线路••φφφφ的相电流差，φφ＝AB、BC、CA。当阻抗元件用于反映接地短路故障时，通常采用相电压和带有零序电流补偿的相电流的接线方式，其测量阻抗Z可表示为mZ＝U/(I＋K3I•••)0φφm式中U为保护安装处相电压，φ＝A、B、C；I为保护安装处流向被保护线路的相电流，φ••φφ＝A、B、C；3I0为保护安装处流向被保护线路的零序电流（3倍）；K为零序电流补偿系数。•1.测量式方向阻抗元件动作特性（1）反映相间短路故障的测量式方向阻抗元件反映相间短路故障的测量式方向阻抗元件由偏移特性元件、电抗元件、方向元件构成。偏移特性阻抗元件特性如图中ABCD内区域所示，其判据为X′≤X≤X；setmsetR′≤R≤setmR＋Xctgφsetmset式中R、X为测量电阻、电抗，计算方法如式Z＝U/I；X、X′为整定电抗值；•φφφφsetset•mmmR、R′为整定电阻值；φ为整定的阻抗角。setsetset方向元件特性如图中EOF拆线右上方内区域所示，其判据为－25°≤argU/I≤145°•φφ•1φφ式中U1为保护安装处的相间电压的正序分量，φφ＝AB、BC、CA；I为保护安装处•φφφφ•流向被保护线路的相电流差，φφ＝AB、BC、CA。电抗元件特性如图中X斜线所示，直线下方是动作区。其判据为180°－θ≤arg(Z－Z)≤360°－式中Z为整定阻抗；θ为下倾角度。右图示出了三段测量式阻抗元件的动作特性，四边形ABCD、方向元件EOF、电抗元件θmsetsetⅠⅠX构成Ⅰ段动作特性，整定阻抗为Z；四边形ABCD、方向元件EOF、电抗元件X构成Ⅰset.ⅠⅡⅡ段动作特性，整定阻抗为Z；四边形ABCD、方向元件ⅡⅡEOF构成Ⅲ段动作特性，当Ⅲset.ⅡⅢⅢ仅是ABCD四边形构成Ⅲ段动作特性，整定阻抗为Z。因Ⅲ段阻抗特性set.Ⅲ来克服过渡电阻对保护区的影响。设定不同的R值，可使保护段不带方向时，Ⅲ较大，不需要采用电抗元件Ⅲset区内短路故障时允许有不同的过渡电阻。

（2）反映接地短路故障的测量式方向阻抗元件反映接地短路故障的测量式方向阻抗元件同样由偏移特性阻抗元件、零序电抗元件、方向元件构成。偏移特性阻抗元件测量阻抗的计算公式与相间短路时相同，为X′≤X≤setX；msetR′≤R≤R＋Xctgφsetmsetmset其特性如图中ABCD区域所示。其中R、X计算方法如式Z＝U/(I＋K3I•••)。0φφmmm方向元件的动作区域与相间短路时相同，为－25°≤argU/(I＋K3I•••)≤145°0φφ由于接地故障有较大的过渡电阻，采用零序电抗元件克服过渡电阻对保护区的影响，采用I•与U比相构成零序电抗元件，动作方程为•0φop.90°≤argU/(I•e)≤270°φjb0φop.•式中φb为流过保护安装处零序电流与故障点零序电流的角度差。整理可得180°＋β≤arg(Z－Z)≤360°＋上式表示Z动作特性是过Z端点，与R轴的倾角为βmsetβ的一条直线，当保护装置处于送mset电侧时特性下倾，当保护装置处于受电侧时特性上翘。三段式接地阻抗元件有动作特性与相间短路时特性相似。2.动作方程判别式方向阻抗元件动作特性动作方程判别式方向阻抗元件可用于构成纵联保护的方向元件，也可单独构成阶段式距离保护。为了便于说明问题，分动析作特性时死区和保证动作的选择性，方向阻抗元件一般都有带极化电压的记忆回路，忆故障以前的电压的功能。方向阻抗元件的动作特性有暂态、稳态动作特性之分，暂态动作指的是极化电压记忆作用尚未消失时的动作特性，稳态特性是指极化电压记忆作用消失后的动作特性。测试时主要考验方向阻抗元件的暂态特性。（1）反映相间短路的动作方程判别式方向阻抗元件不计负荷电流的影响。为了消除出口短路时的动作此电压有记特性－90°≤argU/U≤90°•φφop.pol•U＝U－IZ•••φφφφφφop.set式中U为极化电压，U＝－U，其中U为保护安装处正序相间电压，θeφφ•••jθφφ1φφ1φφpolpol•为设定的角度，可设定为0°、15°、30°。该阻抗元件的特性如图所示，其中Z、Z′分别为本侧及对侧电源等值到保护安装处的SS系统阻抗。由于采用正序电压极化，两相故障时极化电压基本上保持了故障前的相位，其特性是一个偏移圆。由于无记忆，在三相出口金属性短路时有死区。极化电压根据需要适当偏移某个角度θ，可以增加距离元件的耐弧能力。带有偏移的φφ圆特性方向阻抗元件动作特性如图所示。（2）反映接地短路的动作方程判别式方向阻抗元件－90°≤argU/U≤90°•φop.pol•U＝U－(IZ＋K3I)Z•••φφφ0op.setset•式中U为极化电压，U＝－U，其中U为保护安装处正序相电压，θ为设定eφ•••jθφ1φ1φpolpol•的角度，可设定为0°、15°、30°和45°。θ有四档可选，使其耐弧能力更强。φ二．振荡与振荡闭锁电力系统振荡时，一般可将所有机组分为两个机组，用两机等值系统分析其特性，其简化等值网络如图所示，其中Z、分别母线M、N侧等值阻抗；为MN线路阻抗；E、E分别为••MMNP、Q侧的等值电势，夹角为δ；Z为系统等值阻抗，Z＝Z＋Z＋Z。ΣΣMNMN如要分析M侧阻抗继电器测量阻抗的变化轨迹。只需将阻抗复平面的原点设在M点，使Z与R的夹角等于线路阻抗角，这样R轴和Jx轴便可确定，显然P、M、N、Q为四定点，MNMMM由Z、Z、Z值确定相对位置。OM、ON为M、N点阻抗继电器的测量阻抗。当P侧电动势与——MMNNQ侧电动势幅值之比为K时，可以证明，动点O的轨迹为圆或直线。当K＝1时，Z的变化Mee轨迹为PQ的中垂线（图中虚直线）；当K＞1时，O点的轨迹为包含Q点的一个圆，如图中—emn圆弧（整个圆未画出）；当K＜1时，O点的轨迹为包含P点的一个圆（图中虚线圆弧，e整个圆未画出）。轨迹线与PQ线段交点处对应180°，轨迹线与PQ线段延长线的交点处对应——δ＝0°（360°）。对M侧阻抗元件来说，若M侧为电送侧，抗）在O点。系统振荡时，O点随δ角的变化在轨迹线上移动，安装在系统各处的阻抗继电跟着发生变化。变化轨迹从m变化到n（顺时针）或从m′变化到n′（直线），或从m″变化到n″（逆时针）。需要指出，实际系统中，E与E是接近相等的，即K很接正常运行时测量阻抗（负荷阻器测量阻抗MNe近1，所以图中的轨迹圆很大，与直线轨迹很接近。不难看出，系统振荡时阻抗元件有误动的可能性，因此必须测试距离保护是否有躲振荡的能力。三．测试模型对阻抗元件测试的影响在进行阻抗元件测试时，保护装置根据测试仪向其提供的电压、电作，而测试仪的短路计算模型不同，其输出电压、电流的方式也不同。短路计算模型通常有短路电流恒定、短路电压恒定和系统阻抗Z恒定三流计算出阻抗值及其变化规律，决定是否动种计算模型。在不S同的计算模型下，所测试出的保护装置阻抗特性是有区别的，必须找出符合实际的计算模型。阻抗元件有静态和暂态两种动作特性。传统的测试方法因为受测试条件的限制，很难对阻抗元件的暂态特性进行测试，随着继电保护测试技术的发展，利用微机化的继电保护测试容易地对阻抗元件的暂态特性进行测试。1.系统阻抗恒定装置可恒定电源（系统侧）阻抗模型如图，接地阻抗模型考虑了零序补偿系数K，M母线背后•为理想电压源串联一个系统阻抗(1＋K)Z，然后经(1＋K)Z与故障点K相接，U为保护安装•••φSKM处相电压，I为流过保护安装处相电流，U为故障点处相电压，φ＝A、B、C；相间阻抗模•φφMK•型不考虑零序补偿系数K，M母线背后为理想电压源串联一个系统阻抗Z，然后经Z与故障•SK点K相接。U•为保护安装处线电压，I•为流过保护安装处相电流差，U•为故障点处线φφKφφMφφM电压，φφ＝AB、BC、CA。该模型与实际电网相接近。系统阻抗Z恒定不变，保护安装处的电压、电流根据短路S阻抗Z、系统阻抗Z计算而得。短路电压和短路电流随着短路阻抗的变化而变化。需要指KS出的是，考虑金属性短路时，U、U都设为零。不难看出，由该模型得到的工作电压与极•φφφKK•化电压表达式与前述反映极化电压的相间（接地）方向阻抗元件的表达式一致。该模型可用来测试正序电压记忆量作为极化电压的阻抗元件的暂态特性。其中系统阻抗Z、短路阻抗SZ的幅值及相位、零序补偿系数K用户可设置，系统电势软件缺省设为系统额定电压。通过•K改变系统阻抗相位可改变母线电压与系统电势的相位差δ。对于电源（系统）阻抗恒定的计算模型，当短路阻抗与电源阻抗之和接近或等于零时，计算得出的短路电流将过大，可通过增大电源阻抗的办法消除所出现的数值越限。2.短路电流恒定恒定电流模型假定在故障回路上接有一理想电流源，通过短路电流和短路阻抗计算出短路电压。对于恒定电流计算模型，由电流和阻抗计算得出的短路电压U不能大于系统额定电压。φM•可选取较小的短路电流，以满足条件。其中短路电流I（I）、短路阻抗(1＋K)Z（Z）、•••φφφMMKK零序补偿系数K可由用户设置。•在这种计算模型中，短路电流I（I）恒定不变，并假定故相障电压与故前障电压同•φφφMM•相位，这意味着极化电压U＝－I(1＋K)Z（接地）和U＝－IZ（相间）。••••φφφpolMKpolMK•所以，工作电压（U）与极化电压的夹角也随Z的阻抗角变化而变化，不受短路•φφφop.op.KU•故障方向的影响。因此，这一模型不能测试正序电压记忆量作为极化电压的阻抗元件的暂态特性，只能测试其稳态特性。2.短路电压恒定恒定电压模型假定在故障回路上接有一理想电压源，短路电流由短路电压及短路阻抗计算得出。对于电压恒定的计算模型，当由电压和阻抗计算得出的故障电流过大，大于测试仪的最大输出时，可通过减小的短路电压来消除数值越限。其中短路电压、短路阻抗、零序补偿系数可由用户设置。在这种计算模型中，电压U（U）恒定不变，并假定故障相电压与故障前电压同相位，••φφφMM同恒定电流模型一样，该模型也不能测试正序电压记忆量作为极化电压的阻抗元件的暂态特性，只能测试其稳态特性。由此可见，不能采用短路电流恒定或电压恒定的测试方法测试阻抗元件的暂态特性，只有在系统阻抗恒定的计算模型中，阻抗元件才能比较真实地反映故障前电压的情况从而得到比较真实的极化电压，也只有采用实种模型，才能测出阻抗元件的动态阻抗特性。四．零序补偿系数对距离保护测试的影响在进行接地阻抗元件测试时，必须考虑零序补偿系数K•，否则将会出现误差。式中R、R—正序、零序电阻；X、X—正序、零序电抗；Z、Z—正序、零序阻抗。101010当近似认为零序阻抗角等于正序阻抗角时，即X∕R＝X∕R，此时K成为一实数，可表•0011示为K，其虚部I(K)＝0。继电保护的零序补偿系数定值一般仅为一实数，即R(K)，而不••me考虑X∕R≠X∕R的情况。0011因此，零序补偿系数可表示为在进行接地阻抗元件测试时，必须根据保护装置零序补偿系数的不同表达方式，对测试仪的测试参数进行相应的设置，具体装置的设置方法如下⑴RCS系列线路保护装置定值清单中提供的零序补偿系数为K（实数）。选择以“K”的表达方式，幅值为K；角L度＝0°，即直接以阻抗来表述零序补偿系数。⑵WXB、CSL、PSL系列线路保护装置定值清单中提供的零序补偿系数相关定值相关定值为“K”和“K”。R分别以电阻及电抗X形式来间接表述零序补偿系数，即注意K、K并不能代表零序补偿系数K的实部及虚部，由K、K到K的换算为RXRX在测试仪中进行零序补偿系数设置时，设置“RE∕RL”值相当于设置K的参数，设置R“XE∕XL”值相当于设置K参数。X⑶对于国外的一些保护定值清单中提供的是零序电抗值、电阻值和正序电抗值、电阻值，用户可根据式和式计算。如定值清单中提供的是Z∕Z，选择Z∕Z表达式，可01按式计算。01五．阻抗定值校验（一）阻抗定值校验内容参考DL/T625－1997《LFP－900系列超高压线路成套快速保护装置检验规程》，对于三段式距离（阻抗元件）的定值校验测试内容要求如下：1.距离Ⅰ段保护检验分别模拟A相、B相、C相单相接地瞬时故障，AB、BC、CA相间瞬时故障。故障电流I固定（一般I＝I），相角为灵敏角，模拟故障时间为100～150ms，故障电压为：模拟单相N接地故障时U＝mIZ(1＋K)；模拟两相相间故障时U＝2mIZ。式中m—系数，其值分别为setlsetl0.95、1.05及0.7；K—零序补偿系数；Z—距离Ⅰ段定值。setl距离Ⅰ段保护在0.95倍定值（m＝0.95）时，应可靠动作；在1.05倍定值时，应可靠不动作；在0.7倍定值时，测量距离保护Ⅰ段的动作时间。2.距离Ⅱ段和Ⅲ段保护检验检验距离Ⅱ段保护时，分别模拟A相接地和BC相间短路故障；检验距离Ⅲ段保护时，分别模拟B相接地和CA相间短路故障。故障电流I固定（一般I＝I），相角为灵敏角。故N障电压为：模拟单相接地故障时U＝mIZ(1＋K)；模拟两相相间故障时U＝2mIZ。式中setpnsetppnm—系数，其值分别为0.95、1.05及0.7；n—其值分别为2和3，表示距离保护Ⅱ段和Ⅲ段；K—零序补偿系数；Z—接地距离n（2或3）段保护定值；Z—相间距离n（2或3）段setppnsetpn保护定值。距离Ⅱ段和Ⅲ段保护在0.95倍定值（m＝0.95）时，应可靠动作；在1.05倍定值时，应可靠不动作；在0.7倍定值时，测量距离保护Ⅱ段和Ⅲ段保护的动作时间。（二）测试注意事项1.短路阻抗角的选择如图，短路阻抗角的设置方法如下：⑴当Z为灵敏角下的阻抗值时（如LFP、RCS、PSL系列），短路阻抗角设置为线路正set序阻抗角。在图示中为特性阻抗圆Z，实线圆代表阻抗定值所对应的阻抗圆，较大虚线圆对2应1.05倍定值所对应的阻抗圆，圆周上的小圆点对应于灵敏角下的阻抗值。较小的虚线圆对应0.95倍定值所对应的阻抗圆，圆周上的小圆点对应于灵敏角下的阻抗值。Z为电抗值和电阻值时（如CSL100系列），校验电抗值定值时，短路阻抗角设置⑵当set为90°；校验电阻值定值时，短路阻抗角设置为0。图中阻抗特性四边形，在实轴（R轴）的两个小圆点对于阻抗角为0时，1.05倍定值及0.95倍定值所对应的两点。同理，在虚轴（X轴）上也有对应的两点。2.测试仪的开入量的选择由于测试仪一次性完成时间、接地各段的定值校验，所以不能用保护的保持接点，只能用瞬时接点以保证接点正确反映每次故障保护的动作行为。3.测试仪的故障前时间、最大故障时间的设置设置故障前时间的意义在于保证TV断线消失、重合闸充电了防止保护频繁动启一般负荷电流设为零），经验值经验值、保护整组复归，在此时间内测试仪输出额定电压及负荷电流（为25s。最大故障时间为输出故障的时间应大于何完成相间、接地各段的定值一次性校验对于距离Ⅰ段保护检验：分别模拟A相、B相、C相单相接地瞬时间瞬时故障；距离Ⅱ段保护检验：分别模拟A相接地和BC相间短路故障；距离Ⅲ段保护检验：分别模拟B相接地和CA相间短路可在测试仪的软件界面列出所有测试点，也可首先选择部分被测试阻抗段。然后将测试点添加到测试列表中，通过测试列表可控制测试点的顺序及是否测试。三段阻抗延时、重合闸延时，5s。4.如故障，AB、BC、CA相故障。5.如何对不合格点进行重测可通过对测试界面中“测试列表”右键下拉菜单的操作实现测试点的选择、保存等功能。6.如何显示阻抗的阶梯特性测试仪阻抗显示交互界面应具有两个功能：R-X平面显示测试点在阻抗平面的位置、Z-t平面显示阻抗阶梯特性，用于监视动作时间。两个平面可实时选择切换。六．阻抗特性校验阻抗特性校验的目的是搜索阻抗元件的动作边界，在传统的圆特性阻抗元件测试中这项试验被称为“摇圆”。测试出动作边界有利于测试人员对阻抗元件的动作特性有更直观的了解，也便于发现保护装置性能或保护整定的问题。采用微机型测试仪进行阻抗特性校验有“二分逼近法”及“定点测试法”。（一）二分逼近法测试仪根据设置扫描线、扫描精度通过二分法变步长逼近阻抗动作边界。1.试验接线⑴测试仪电压电流输出：测试仪的三相电压、三相电流输出分别接到被测保护装置的电压、电流输入端子。⑵保护非保持动作接点输入：通常测试仪的开入量“A”、“B”、“C”的一端接到被测保护装置的A、B、C三相跳闸出口接点上，另一端短接并接到保护跳闸的正电源。测试时注意板打开。2.测试仪设置⑴选择故障类型：如A相接地，选择接地故障时应正确设置零序补偿系数。⑵选择计算模式：选择电压不变、电流不变时可测试阻抗保护的稳态特性，选择系统阻抗不变时可测试其暂态特性。⑶设置扫描精度：其决定所找到边界点的精确程度。如0.01Ω。⑷编辑阻抗特性：根据保护定值单对测试阻抗特性进行相应设置后，可在测试软件中图形显示阻抗特性，一方面可方便设置扫描线；另一方面阻抗边界搜索过程更加清楚直观。此步骤也可以省略。⑸添加扫描线：扫描线的起始点必须在动作区内，使扫描线覆盖阻抗边界。⑹设置试验参数：正确设置故障前时间、最大故障时间、最小动作确认时间以保证试验顺利进行。3.试验过程开始试验，按照扫描线逐条扫描保护的阻抗边界。扫描线首端在动作区内保护动作，扫描线末端在动作区外保护不动作，测试仪根据二分法变步长逼近阻抗动作边界直至满足所设置的扫描精度。完成所有扫描线的测试后自动结束试验并记录阻抗动作边界值、保护动作时间以及对应的故障电压、电流值的大小以及误差评估。该方法的优点是，测试结果精确，缺点是非常耗时，尤其是对于整组复归时间较长的微机保护。（二）定点测试法定点测试法是指根据整定动作边界、校验精度定点测试，如果阻抗特性区内的所有测试点都动作，而动作区外所有测试点都不动作，阻明抗元件的边界在用户设置的校验精度内是准确的。显然，该种方法大大减少了测试时间。下图示出了根据该法测试测量式方向阻抗元件动作特性所导入测试点的示意图。（三）测试注意事项1.暂态特性与稳态特性的扫描对于动作方程判别式方向阻抗元件，当采用系统阻抗恒定计算模式进行特性扫描时，扫描出的特性为暂态特性。当采用选择电流（电压）恒定计算模式进行特性扫描时，扫描出的特性为稳态特性。2.扫描线的设置扫描线的一端应在阻抗动作区内、另一端在动作区外。可采用自动添加或手动添加测试序列的方法。⑴自动添加测试序列。相应参数设置要点如下：1)原点：应尽量在阻抗特性图的中心位置，以保证测试点均匀。2)起始角、终止角：用于控制扫描的角度范围。3)角度步长：用于控制扫描线的疏密程度，不宜设置过密。4)扫描线长度：应保证扫描线覆盖阻抗特性图。上图示出了一个按该法进行设置后的圆特性方向阻抗元件动作边界扫描示意图，图中虚线是由测试软件根据左图设置所自动生成的。⑵手动添加测试序列。对于拆线特性，用户可设置单条扫描线，以搜索到所关心的边界点，如图为手动添加的扫描线。注意，在自动添加的动作边界扫描界面中，也可对某些特殊点如灵敏角下的边界点、90°或0°下的边界点进行手动添加，如图中的较长虚线。3.故障前时间的设置在该时间段内，测试仪将输出模拟故障般为空载）故障前时间的设置一般应大于重合闸充电时间（带重合闸测试）或保护前状态下（即正常运行状态，一的电压、电流。装置的整组复归时间（带不重合闸测试）。4.最大故障时间的设置该时间是时间。为了保证测试精度，该时间值必须大于相应段阻抗元件的整定时间。但不宜过长，如扫描阻抗Ⅱ段阻抗特性时间不能大于阻抗Ⅲ段动作时间，以防止Ⅲ指模拟故障时，故障量的最大输出设置时，此段动作，影响测试结果正确性。5.最小动作确认时间的设置测试中，如果保护继电器的动作时间小于测试仪所设置最小动作继电器的动作将不予认可。该时间值和故障时间相配合可搜索具有多个阻抗段的距离保护动作边界。例如：某三段式距离保护装置距离Ⅱ段动作时间t＝0.5s，Ⅲ段动作时间t＝1s。如果要测试距离Ⅱ段阻抗动作特性，又要防止测试中距离时间，23Ⅲ段和Ⅰ段动作对边界测试结果产生影响，可设置故障时间为0.7s，保证Ⅲ段不动作，再设置最小动作时间为0.45s，保证距离Ⅰ段动作将不被测试仪认可，从而保证所测试的结果是距离Ⅱ段的动作边界。七．振荡模拟及振荡闭锁测试举例（一）振荡的模拟打开“振荡”测试模块，点击打开“系统参数”页面，可设置两机系统参数，以建立系统振荡的系统模型，界面中为系统等效网络图，如图所示，图中Z为m保护安装处背后系统阻抗（母线M侧等值阻抗），Z为线路阻抗，Zln为对侧系统阻抗（母线N侧等值阻抗），E、E为系统等值电势。••mn1.系统参数的设置假设对系统参数作如下设置：系统阻抗∣Z∣、∣Z∣都设置为幅值3Ω，相位90°，mn线路阻抗∣Z∣幅值2Ω，相位78°，参考电势设为默认值E（57.74V），两侧电势幅值之比•lNK（∣E•∣∕∣E•∣）设为1.1。“振荡中心及最大振荡电压、最大振荡电流值”将由软件自emn动算出。一象限，且近似为一在测试仪界面中将出对现应于系统参数的振荡轨迹。因K稍大于1，振荡轨迹在第e直线。2.振荡过程控制⑴设置试验参数。在系统参数好的前提下，再对以下参数进行设置：振荡初始功角（即由测试仪设置的振荡初始时两侧电源电气功角之差，可设为0°）、最大振荡功角（即振荡最严重时两侧电源电气功角之差）、振荡周期、振荡次数、振荡前时已设置间、频率（振荡时的系统频率）、TA特性（TA极性方向）、振荡中发生故障，故障类型，短路阻抗等。如图示出了具体的参数示例。⑵振荡前正常运行状态模拟，在模拟振荡之前，测试仪输出振荡前负荷电压电流，定义该时间为振荡前时间。⑶振荡模拟。从振荡前时间到测试仪开始，按预先设置的各项参数模拟振荡过程。振荡功角为从振荡初始功角增大到最大振荡功角后再减小到振荡初始功角，如此反复一次即为一个振荡周期。但如果最大振荡功角为360°，则振荡轨迹形成一个圆周。振荡次数到，结束试验。⑷振荡过程中发生故障模拟。设定在振荡开始后开始计时，到时后，测试装置模拟振荡过程中的故障。根据以上设置参数所模拟的振荡过程中电气量波形及放大波形显示（振荡过程中发生故障）如图。（二）振荡列线路距离保护为例和故障的基本原理是：振荡时测量阻抗的护起动后，若0.15s内Ⅰ、Ⅱ段阻抗元件段动作则保护出口，若不动作则保护相间及接地阻抗Ⅰ段定值为1Ω，距离Ⅱ、Ⅲ段及零序保护退出。“试验参数页面设置“最大振荡功角”为90°，“振荡周期”0.5s，“振荡前时间”1s。首先输出振荡前负荷电压电流，时间为振荡前时间1s。振荡前时间到，输出振本示例模拟振荡过程中发生故障，振荡开始后开始计时，0.1s后模拟A相接地故障。保护在0.15s内动作，不改变试验参数，设置振荡后0.2s发生A相接地故障，闭锁的模拟以CSL系说明距离保护振荡闭锁的测试方法。该距离保护区分振荡变化速度低于短路时测量阻抗的变化速度。因此保测试时设”测试仪荡。保护被不动。第三节工频变化量阻抗元件根据叠加原理，当电力系统发生短路故障时，一部分为故障前由电源等值电势作用下，计算负荷状态的电流、电压值；第二部分为电值电势为零，而在故障点施加一个与故障前电压数值相等而方向相反的电势，计算故障状态下的电流、电压的值。工频变化量指的就是第二部分电气分量。反映工频变化量的阻抗元件允许过渡电阻能力大，并且能有效防止经过渡电阻短路时对侧电源助增而引起的超越。其电流、电压的计算可分解为两部分，第源等一．工频变化量阻抗元件的动作原理工频变化量阻抗元件反映故障分量的幅值，其动作条件为∣ΔU∣≥U•opset相间距离时，＝ΔU－ΔIZ••φφφφφφop.setΔU•接地距离时，ΔU＝ΔU－(ΔI＋KΔ3I)Z••••φφφ0op.set式中，U—整定的门槛电压，取故障前的电压（记忆），因故障处的增量电压ΔE与故•setK障前的电压幅值相同，故有∣ΔE∣＝U；Z—该元件的整定阻抗；ΔU—工作电压，相••Ksetsetop间距离时为相间电压，接地距离时为相电压；ΔU、ΔI、ΔU、ΔIφ—保护安装处的各•••φφφφφ•相间（相）电压和电流的变化量。右图示出了在保护区内外各点金属性短路时的电压分布。在正向区内（K点）短路1时，元件∣ΔU∣＞∣ΔE∣，元件应动作；••opK而在正向区外（K点）反向（K点）短路时32不满足这一条件，元件不动作。因此，工频变化量阻抗元件具有明显的方向性和保护范围，其动作特性分析如下。正方向短路时：正向短路时的系统图如图所示，其中电流的参考方向由母线指向被保护线路。ΔU＝ΔU－ΔIZ＝－ΔIZ－Δ••••opsetSIZ＝－ΔI(Z＋Z)；ΔE＝ΔU－ΔIZ＝•••••setSsetKK－ΔI•(Z＋Z)。∣ΔU•∣＞∣ΔE∣的动作•SKopK条件可表示为∣Z＋Z∣＞∣Z＋Z∣，其中SKSsetZ为测量阻抗。K该动作条件在阻抗平面上的轨迹是以∣Z＋Z∣为半径的圆，圆内为动作区。从特Sset性图可以看出，动作区包含了原点，表明正方向短路时无动作死区。该特性在正向短路时导出，不适用于反向短路，因此不能认为该特性在第三象限有动作区而无方向性。反向短路时：ΔU＝ΔI(Z′－Z)；ΔE＝ΔI(Z′＋Z)。动作条件为∣Z′－Z∣••••opSsetKSKSset＞∣Z′＋Z∣。