铁路远动调试中一些复杂项目的调试原理和测试方法

2022-06-26毛明华

通信电源技术 2022年2期

毛明华

（中铁武汉电气化局集团有限公司，湖北武汉 430074）

0 引言

在铁路电力牵引远动调试过程中，调试人员一般都是依据铁路局审核后的牵引变电所的点表进行调试，主要有遥信、遥控和遥测等项目。点表测试点位一般都在1 000项左右，其中大多数测试项目都比较简单，容易掌握，但有一些测试项目比较复杂，测试人员对其中的测试原理都不太了解，在远动调试过程中往往会发生调试方法的错误，从而导致调试数据不准确，达不到调试目的。

这其中的高压侧PT断线调试、高压侧A、B、C相差流越限保护告警调试、A、B、C相过负荷I段保护调试、A、B、C相差动速断保护调试、比率差动速断保护调试、馈线_距离I、II段保护调试等项目是调试中的重难点，针对这几项调试，从调试原理和测试方法两方面进行分析。

测试方法中采用了已竣工张吉怀高铁九龙牵引变电所的设计定值，一次和二次接线图、继保仪实际测试接线图等。

1 高压侧PT断线调试方法

高压侧PT断线原理如图1所示。其中，uA、uB、uC分别为主变高压侧A相、B相、C相电压；U<_HDX为高压侧PT断线电压整定值，按相电压整定。高压侧PT断线需检测高压侧断路器合位。对于单相变压器，图1中只判断主变高压侧A相及B相电压[1-3]。

图1 高压侧 PT 断线原理框图

使“高压侧断路器位置”101处于“合位”；向高压侧三相电压模入端子施加额定交流电压，缓慢降低A相电压，当电压小于“高压侧 PT 断线动作电压”定值（48 V）时，高压侧A相PT断线元件延时2 s告警，产生告警遥信，记录告警事件；缓慢增大A相电压，当电压大于1.02倍定值（48 V）时，告警信号应可靠解除，测试接线见图2高压侧PT断线测试图。主站和被控站告警信息应一致，B相及C相PT断线告警功能测试方法相同[4,5]。

图2 高压侧 PT 断线测试图

2 高压侧A、B、C相差流越限保护告警调试方法

差流越限告警分A、B、C三相，若某相差动电流在1 s延时内一直大于差流越限告警门槛值，装置产生告警信号，A 相差流越限告警原理如图 3所示，B相、C相原理类似。

图3 A相差流越限告警原理

图3中，IDIFF_A为A相差动电流，kset为“差流越限系数”定值，IDIFF_A>为A相比率差动定值[1-3]。

根据设计给定的定值，差动越限系数（0.40）×A相比率差动电流（0.12 A）=0.048 A，计算出继保仪输出电流大于0.048 A时，产生A相差流越限告警信号，B、C相测试原理相同，主站和被控站告警信号应一致。接线如图4高压侧保护测试中的①[4,5]。

图4 高压侧保护测试图

3 A、B、C相过负荷I段保护调试方法

过负荷保护分为两段，过负荷Ⅰ段动作于告警，过负荷Ⅱ段动作于跳闸，过负荷保护分为定时限特性和一般反时限特性，当采用定时限特性，且加量电流等于或大于定值电流时，需要在过负荷I段时限后产生A相过负荷I段保护告警信号，当采用一般反时限特性时，电流越大产生A相过负荷I段保护告警信号的时间越短，通常采用一般反时限特性[1-3]。

一般反时限计算公式为：

式中，t为动作的时间；I为加量电流；Iset为过负荷电流整定值；Tset为时间常数整定值。

查设计定值，得到过负荷I段特性（一般反时限）、A相过负荷I段电流（0.36 A）、过负荷I段时间（49.46 s），给继保仪加流到0.36 A，持续49.46 s后会产生A相过负荷I段保护告警信号，当继保仪加量电流＞0.36 A时，电流越大产生A相过负荷I段保护告警信号的时间越短，小于49.46 s。当过负荷I段特性为“正时限”时，加量电流等于或大于0.36 A时，都需要49.46 s后产生A相过负荷I段保护告警信号；缓慢减小施加电流，当电流小于0.98倍整定电流值时，A相过负荷I段告警解除，复位告警遥信；主站和被控站告警信号应一致，接线如图4高压侧保护测试图中的②[4,5]。

4 A、B、C相差动速断保护调试方法

差动保护动作特性分为两段，即差动速断动作区和比率差动动作区，差动保护动作特性如图5所示。

图5 差动保护动作特性

图5中，Idiff>>为差动速断整定值，Idiff>为比率差动整定值，I1、I2为制动电流整定值，Kres1为一段制动比率，Kres2为二段制动比率。

在图6差动速断保护方案框图中，当任一相差动电流大于差动速断电流定值（Idiff>>）时，差动速断保护动作，跳闸高低压侧断路器。差动速断保护用于在变压器差动区发生严重故障情况下快速切除变压器[1-3]。

图6 差动速断保护方案框图

输入被控站主变保护装置设计给定的定值（A相差动速断电流为1.75），向对应模入端子施加交流电流，缓慢增大施加电流，当A相差动电流大于等于1.75 A时，A相差动速断元件动作，产生故障报告，液晶界面中光标自动移至“故障”并闪烁，同时点亮面板跳闸灯；缓慢改变施加电流，当A 相差动电流小于 0.98倍“A相差流速断电流”定值时，A相差动速断元件应可靠返回，产生A相差动速断保护“返回”信号，B、C相测试原理一样，主站和被控站故障报告一致。接线如图7高压侧保护测试图中的①[4,5]。

图7 高压侧保护测试图

5 比率差动速断保护调试方法

采用常规三段式比率差动原理，保护动作判据，比率差动保护分为A、B、C三相，每一相比率差动保护定值可以单独整定。比率差动保护方案框图如图8所示。以A相为例（B相和C相类似），差动启动判据如式（2）所示，谐波制动判据如式（3）[1-3]。

图8 比率差动保护方案框图

（1）三段式差动保护动作判据：

（2）谐波制动判据：

Idiff_A>>为三相中A相差动速断整定值，Idiff_A>为比率差动整定值，IA1、IA2为三相中A相制动电流整定值，IDIFF_A2为差动三相中A相电流中的2次谐波电流，IDIFF_A为三相中A相差动电流中基波电流，K2为二次谐波制动系数。

本保护功能动作出口的综合判据为：（1）A、B、C 任一相差动电流在动作区内，即任一相满足上述（1）中三段式差动保护动作判据；（2）A、B、C 三相差动电流的二次谐波值与本相差动电流比值均大于K2。满足本综合判据时即出口跳高、低压两侧断路器[1-3]。

输入设计给定的定值，绘制出A相差动保护动作特性如图5所示，低压侧不加电流，高压侧按比率差动原理施加交流电流，缓慢改变施加量，当A相差动电流大于0.12 A且制动电流满足图5所示的动作特性曲线、式（2）和式（3）时，比率差动元件动作，产生故障报告，液晶界面中光标自动移至“故障”并闪烁，同时点亮面板跳闸灯；缓慢改变施加电流，当A相差动电流及制动电流不满足该动作特性曲线时应能可靠返回；B、C相测试原理一样，主站和被控站故障报告一致。接线如图7高压侧保护测试图中的②[4,5]。

6 馈线_距离I、II段保护调试方法

距离保护作为馈线保护测控装置的主保护，分为3段，每一段可以整定为正方向、反方向或正反向，正方向动作特性如图 9 所示，反方向特性为图9关于原点对称，正反向特性兼具正方向及反方向特性。

6.1 阻抗计算

（1）AT供电方式:

式中，U为母线电压；I为保护电流。

（2）AT供电方式;

式中，T为T线电压；分别为T线、F线保护电流。

6.2 动作特性实现

根据图9所示的动作特性，可以得出其动作方程为:

式中，X为电抗值；R为电阻值；Rdz为电阻边整定值；Xdz为电抗边整定值；Φ1躲涌流偏移角；Φ2为容性偏移角；线路阻抗角Φx1。

6.3 PT 断线

PT 断线时，无时限闭锁距离保护。对于 AT 供电方式，当 T、F 均 PT 断线时闭锁距离保护[1-3]。

这里以距离II段保护为例，在距离II段保护测试中可以直接产生距离I段故障报告。依据设计定值设定被控站馈线保护装置的定值，距离Ⅱ段方向定值（0）、距离Ⅱ段电抗定值（368.23 Ω）、距离Ⅱ段电阻定值（71.59 Ω）、距离Ⅱ段时限定值（0.3 s）、线路阻抗角75°，查综自手册得到躲涌流偏移角取固定值（85°），容性偏移角取-15°。通过以上参数画出图9距离保护动作特性图。

图9 距离保护动作特性图

根据特性图和计算公式Z=ÙT/（İT-İF），通过计算使Z值在五边形内可以产生距离II 段动作的原理，同时施加交流电压及电流，可通过装置液晶界面观察模拟量中阻抗及阻抗角的值来调整施加量，当测量阻抗在距离II 段动作范围内，经整定时延后“距离 II段”元件动作，产生故障报告。主站和被控站故障报告应一致。距离I、II段保护测试如图10所示。