浅谈微机保护相位检验方法

廉 永，王彦领，李连胜

(中电投河南电力有限公司平顶山发电分公司，河南 平顶山 467312)

浅谈微机保护相位检验方法

廉 永，王彦领，李连胜

(中电投河南电力有限公司平顶山发电分公司，河南 平顶山 467312)

分析了现场微机保护检验过程中电压与电流的相位输入方法及其检验步骤，阐述了0°差动保护接线整定方法和180°差动保护接线整定方法，以保证保护整定的正确性，提高保护的安全性和可靠性。

微机保护；相位；整定；检验方法

随着微机保护在电力生产现场大范围的应用，继电保护装置检验方法也随之趋于简单，试验接线相较于以前的电磁型、集成型等非微机保护也更为简单。但对于涉及电气量相位的微机保护检验，还存在一些问题。

1 电压与电流相位检验方法

在现场线路保护中，一般装设有相间距离保护、接地距离保护，大电流接地系统还有零序方向保护等，这些保护的共同点就是在检验中要求注意电压与电流的相位输入问题。如果不按照定值整定相位角，则会造成保护误整定，所以必须按照保护装置定值通知单的相位来检验保护装置。

现根据某电厂线路RCS-931A型微机保护的零序方向保护检验方法，来说明电压、电流之间相位的检验方法，检验步骤如下：

(1) 仅投入零序保护压板，将重合闸把手切在“单重方式”；

(2) 将保护整定值控制字“零序Ⅱ段经方向”置1、“零序Ⅱ段三跳闭重”置0、“投重合闸”置1；“零序Ⅲ段经方向”置1、“投重合闸”置0；

(3) 将开关处于合位，用微机保护测试仪给本装置加入A，B，C三相额定电压，电流可不加，等重合闸充电，直至“充电”灯亮。

对于RCS-931A装置，模拟A相正方向单向接地故障，加故障相电压Ua′=30 V，故障相电流Ia=1.05×I02zd(其中I02zd为零序过流Ⅱ段定值)，故障相电流相位滞后故障相电压相位78°，故障状态时间设置为本装置定值“零序过流Ⅱ段时间”+50 ms。在故障状态后应给该装置再加入一段时间的正序额定电压，此时间最好大于装置重合闸整定时间，保护单跳并重合，装置面板上相应指示灯亮，液晶面板上显示“零序过流Ⅱ段动作”，动作时间应为零序过流Ⅱ段动作时间。然后再加故障相电压Ua′=30 V，故障相电流Ia=0.95×I02zd，其相位仍滞后故障相电压相位78°，零序过流Ⅱ段不动。A相接地故障加入电流、电压的向相量(B，C相与A相一样)，如图1所示。

图1 试验时的相量图

按上述方法检验零序过流Ⅲ段保护定值，加故障量的时间应大于“零序过流Ⅲ段时间”定值时间，但不要超过150 ms。零序过流Ⅲ段动作时，保护三跳不重合。模拟上述反方向故障，在故障相电流滞后故障相电压78°的基础上再加180°，零序保护不动作。

在现场可根据保护种类、电压、电流之间的相位及保护整定方法，加入相应的电压、电流幅值和相位。具体分析如下。

(1) 首先通过微机保护测试仪对RCS-

·

931A保护装置加入正常电压为Ua=57.7 V∠0°，

·

· Ub=57.7 V∠240°，Uc=57.7 V∠120°，电流为0。

·然后通入故障状态故障电压Ua′=30 V∠78°、电

·

·流3I0=Ia=1.05 I0zd∠0°，保护不动作。其相量如图2所示。

(2) 首先通过微机保护测试仪对RCS-

· 931A保护装置加入正常电压为Ua=57.7 V∠0°，

·

· Ub=57.7 V∠240°，Uc=57.7 V∠120°，电流为

·

· 0。然后通入故障电压Ua′=30 V∠0°、电流3I0=

· Ia=1.05 I0zd∠-78°，保护动作。其相量如图3所示。

图3 第2种试验方法动作相量图

对比上述2种试验步骤及方法，发现实际故障电压、电流之间相位差一样；两者不同之处在于第

·

2种方法的U′a电压故障前后相位没变化，但第1

·种方法的U′a电压相位却有变化，即电压相位由0°变为78°。

通过两者之间对比及对微机保护原理的分析，装置软件测量电压是以故障前电压相位为参考，并根据实测电流来判断故障情况，从而决定保护的动作情况。图2是第1种试验方法相量图，从图2中

·

·可以看出，-3U0滞后3I0，不满足动作条件，故

·保护不动作；图3是第2种试验方法相量图，-3U0

·超前3I078°，满足动作条件，所以保护能够动作。因此，对相间距离、接地距离及阻抗保护等关系到电压、电流相位的保护，都可参照第2种试验方法，正确加入故障电流和电压，从而确保保护整定的正确性，提高工作效率。

2 差动保护的相位整定方法

根据差动保护接入的电流相位不同，可分为0°和180°2种接线形式。变压器差动保护基本都是180°这种接法。下面对这2种差动保护接线整定方法进行讨论。

2.1 0°差动保护接线整定方法

以某电厂发变组保护装置RCS-985B型为例，0°差动保护接线如图4所示，对于此种接线的电动机等一次设备保护可按下面方法进行检验。

由图4可知，进入保护装置的电流互感器极性端靠近中性点一侧(现场实际接线极性端也可以靠近主变侧)，即正常运行时，两侧电流互感器进入差动保护装置的电流同相位，即电流相位差为0°。微机保护测试仪与保护装置之间的接线及相位整定如图5所示。由图5可知，加入保护装置的电流相位差保持为0°，再根据整定动作值及比率制动系数等定值进行检验，就可以保证保护的正确性。

图4 0°差动保护接线

2.2 180°差动保护接线整定方法

以某电厂发变组保护装置RCS-985B型为例，180°差动保护接线如图6所示，对于此种接线的变压器、电动机等保护可按下面方法进行检验。

由图6可知，进入保护装置的电流互感器极性端远离发电机、变压器侧。即正常运行时，两侧电流互感器进入差动保护装置的电流相位差是180°。

图5 0°接线检验电流相位

图6 180°接线差动保护

微机保护测试仪与保护装置之间的接线及相位整定如图7所示。由图7可知，加入保护装置的电流相位差保持为180°，再根据整定动作值及比率制动系数等定值进行检验。图7中的I2∠0°是为了补偿变压器高低压侧之间的相位差造成的差流而加入的补偿电流。如果没有变压器的Y/△-11变换，就不需增加I2∠0°的输入电流。

Y/△-11相位补偿原理如下。装置的程序软件采用Y/△变化调整差流平衡，其校正值如下：对于△侧电流进行幅值补偿：

·

·

·

式(1)，(2)中：IA，IB，IC为Y侧TA二次加

·

·

·进保护装置的有名值电流；IA′，IB′，IC′为Y侧程序

·

·

·软件计算出的校正电流；Ia，Ib，Ic为△侧TA二次

·

·

·加进保护装置的有名值电流；Ia′，Ib′，I′c为△侧程序软件计算出的校正电流；Ie1，Ie2分别为Y，△侧二次额定电流。

图7 180°接线检验电流相位

·

·

·

·

各相差动电流：Icda=|IA′+Ia′|、Icdb=|IB′+Ib′|、

·

· Icdc=|IC′+I′c|。

···

各相制动电流：Ira=(|IA′|+|I′a|)/2、Irb=(|IB′|+

·

·

· |Ib′|)/2、Irc=(|IC′|+|I′c|)/2。

由上述校正方法可知，在变压器Y侧A相通入单相电流，则会有软件计算的A，C相校正电流；在Y侧B相通入单相电流，则会有软件计算的B，A相校正电流；在Y侧C相通入单相电流，则会有软件计算的C，B相校正电流。计算产生的两相校正电流大小相等，方向相反。

通过以上说明可知，在差动保护装置调试时，在Y侧加A相电流，必然形成A，C两相差流，为使A，C两相差流平衡(即差流为0)，低压侧必须在对应a，c相加进与程序软件计算出的对应幅值及相位的电流。在差流平衡下(即差流为0)，调整△侧a相电流，才能够调试出曲线上的临界点。这种接线方式以AN-ac标记。同理，B相为BN-ba、C相为 CN-cb。

而在△侧加入a相电流时，差流与校正电流相同，所以只进行幅值补偿，不进行相位补偿。

3 结束语

以上分析表明了在保护检验过程中相位输入的重要性及其规律性。因为相位检验的保护比只有幅值比较的保护复杂，它要考虑一系列的保护逻辑、判断；如果仅按照理论分析进行试验，而不考虑实际工程的设计应用，就会出现错误的结论、错误的判断及整定，可能造成保护的可靠性、灵敏性下降，严重时甚至可能使一次设备失去保护，造成拒动或误动。只有遵从以上试验注意事项，使用正确的输入试验相位的方法，才能保证保护装置的正确性、可靠性，为企业的发展提供安全保证。

2015-06-16。

廉 永(1976-)，男，工程师，主要从事火力发电厂设备维护管理工作，email：453951470@qq.com。

王彦领(1979-)，男，工程师，主要从事火力发电厂运行管理工作。

李连胜(1971-)，男，工程师，主要从事火力发电厂管理工作。