测试接地距离保护的计算方法

龙徐

摘 要：针对用继保仪测试接地距离保护中计算较为复杂，该文阐述了接地距离保护的原理，分析了零序补偿系数的计算方法，给出了详细的测试过程。为继电保护专业人员现场测试接地距离保护提供参考，保证接地距离保护校验的质量，提高工作效率。

关键词：接地距离保护 继保仪 计算方法 测试 工作效率

中图分类号：TM773 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）12（c）-0056-01

该文从接地距离保护的原理出发，分析了零序补偿系数的计算方法，归纳了测试方法，提高校验保护装置接地距离保护功能的质量。

1 距离保护原理

距离保护装置以距离继电器作为基础，其将测量到的阻抗、电抗和方向与设定的被保护区段参数相比较，得到保护安装地点到故障点的阻抗值，由此推出故障点的距离[1]。若线路发生短路，则电流增大，电压降低，测量阻抗值变小，电流与电压之间的相位角变化。当测量阻抗值小于保护装置整定值时，距离保护动作[2]。

发生故障时，故障线路的电压与电流之比会大于线路正序阻抗值，即接地距离保护的测量阻抗不等于实际接地阻抗。在三相平衡线路区段，当线路发生单相接地短路时，保护安装地点的相电压为故障相线路压降加上短路点压降。若线路正序阻抗Z1与负序阻抗Z2相等，则测量电压UM的表达式见下式。

（1）

其中，Iφ为测量电流，K为零序补偿系数。由式（1）可知，通过引入零序补偿系数K，将故障相电流替代为Iφ+3KI0，保护能真实反映保护安装地点到故障点的正序阻抗值。

2 零序补偿系数计算方法

对于不同的厂家，其对零序补偿系数的算法有所不同。根据阳江电网地区的保护装置的情况，零序补偿系数的常用的处理方式主要有两种方式，其代表为南瑞RCS系列线路保护装置和南自PSL系列线路保护装置，具体分析如下。

2.1 RCS系列计算方法

在南瑞RCS系列线路保护装置中，其定值单中的零序补偿系数计算方法见下式。

（2）

其中Z0L为线路的零序阻抗，Z1L为线路的正序阻抗。零序补偿系数本身是复数，通过相角的不同改变在复平面内的位置。南瑞继保的RCS系列线路保护装置采取了简化处理，令零序补偿系数的相角为零。若正序阻抗角等于零序阻抗角时，简化处理是合理的。实际上，输电线路的正序阻抗角和零序阻抗角一般相近，若阻抗特性采取圆特性，简化处理的方式对保护装置性能影响很小。

2.2 PSL系列计算方法

对于南自PSL系列线路保护装置，其定值单中零序补偿系数通过阻抗形式给出。其零序电阻补偿系数KR、零序电抗补偿系数KX计算方法见下式。

（3）

（4）

其中R1和X1为线路的正序电阻和电抗，R0和X0为线路的零序电阻和电抗。KX和KR并不对应零序补偿系数K的实部和虚部，但保护装置同样可以通过分别设置零序电阻补偿系数和零序电抗补偿系数改变零序补偿系数K在复平面的位置。零序补偿系数K的计算方法见下式。

（5）

根据式（3）、式（4）以及式（5）可得下式。

（6）

则根据式（6），可以将零序电阻补偿系数KR和零序电抗补偿系数KX转换为零序补偿系数K，再带入式（1）中，即可根据故障电流值计算出测量电压值。

3 测试方法

3.1 继保仪自动校验

采用昂立继保仪，进入线路保护定值校验菜单，选择距离保护功能后输入零序补偿系数进行试验。对于南瑞RCS系列线路保护装置，选择补偿系数K1的表达式为（Z0-Z1）/3Z1，幅度值设为定值单给出的零序补偿系数值。对于南自PSL系列线路保护装置，选择补偿系数K1的设置方式为（KR，KX），令KR等于定值单上零序补偿电阻定值，KX等于定值单上零序补偿电抗定值。在继保仪上设置好其他参数后，便可利用继保仪的计算功能自动校验。

3.2 手动校验

采用昂立继保仪，进入电流电压菜单。对于南瑞RCS系列线路保护装置，定值单会给出零序补偿系数、接地距离阻抗定值。模拟A相故障，设故障电流为2A，利用式（1）即可计算出故障相的电压值，之后利用计算出的值即可在继保仪上校验。对于南自PSL系列线路保护装置，定值单给出的是零序电阻补偿系数、零序电抗补偿系数以及接地距离阻抗定值。模拟A相故障，设故障电流为2A，首先需要利用式（6）将定值单上给出的值转换为零序补偿系数，再利用式（1）计算出故障相的电压值。这个过程中需要特别注意电压和电流的相位，之后的校验步骤与RCS系列相同。

4 结语

该文详细分析了接地距离保护零序补偿系数的两种常见形式，使继电保护专业人员能准确把握接地距离保护的动作特性，熟悉校验中使用的计算方法。防止保护装置测试过程中设置零序补偿系数失误导致试验结论不正确，提高了现场调试接地距离保护的工作效率。

参考文献

[1] 张保会，尹项根.电力系统继电保护[M].北京：中国电力出版社，2005.endprint