任廣鳳

摘要：在電力系統(tǒng)的繼電保護領(lǐng)域，距離保護是一種極為重要的保護原理。對于傳統(tǒng)的電流型保護，其靈敏度受電力系統(tǒng)運行方式的影響很大，可能會在系統(tǒng)最小運行方式下失去保護區(qū)域，給系統(tǒng)造成危害。另外，單一的電流幅值比較方式，受保護采集的電流的干擾程度也很嚴重。所以，在中高壓電網(wǎng)及長距離線路中都采用距離保護，提高線路的安全性和靈敏性。

關(guān)鍵詞：距離保護；高壓線路；微機型

l 引言

微機繼電保護裝置具有可靠性高，動作正確率高等優(yōu)點，相較之傳統(tǒng)的繼電保護裝置具有更多的優(yōu)點。本文分析了距離保護的原理及一些特性，設(shè)計了微機型距離保護，對其啟動判據(jù)和閉鎖判據(jù)進行了簡要的介紹。

距離保護是用電壓與電流的比值（即阻抗）構(gòu)成的繼電保護，又稱阻抗保護。它的動作行為反映保護安裝處到短路點距離的遠近。與電流保護和電壓保護相比，距離保護的性能受系統(tǒng)運行方式的影響較小。在中高壓電網(wǎng)中運行相對穩(wěn)定，距離保護的微機實現(xiàn)能保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定的運行。

2 距離保護原則和時限特性

距離保護主要應(yīng)用在電流電壓保護不能保證選擇性和靈敏度的場合，環(huán)狀電網(wǎng)、雙側(cè)電源線路并裝有縱差時、雙側(cè)電源的平行線等也采用距離保護。

該保護主要用于輸電線路上，一般為3段或4段式，其時限特性為：

a.一、二段帶方向性，作為主保護；

b.第一段保護線路的80%-85%，以tl時限動作；

c.第二段為被保護線的全長及作為相鄰線路或母線保護的后備保護與下一線的I段配合，保證下一級線路全長的30%-40%，動作時限為t2≈0.5秒左右；

d.第三段帶或不帶方向，作為本線路的后備保護和相鄰線路的后備保護；

e.第四段帶或不帶方向，作為本線路的后備保護和相鄰線路的后備保護，但時間更長。

3 距離保護微機設(shè)計

本設(shè)計采用高性能的CPU和實時多任務(wù)操作系統(tǒng)，計算方式為并行計算，大大提高了保護的可靠性和算法的快速性。保護數(shù)據(jù)采用差分濾波和傅式算法，有效的抑制了非周期分量和高次諧波的影響。

可提供四段相間和接地距離保護，適用于短線路，最小整定阻抗可整定為0.02歐姆。

距離保護的組成

a.啟動元件：用來判別系統(tǒng)是否發(fā)生故障、瞬時動作，以延時兼作后備段保護；

b.測量元件（測量故障距離和對方向進行判別）；

c.時間元件和邏輯電路；

d.電壓回路斷路器閉鎖：電壓回路斷線時防止保護誤動作；

e.振蕩閉鎖：防止系統(tǒng)振蕩時誤動作。用負序電壓和負序電流元件作振蕩閉鎖元件。

動作特性

相間距離保護和接地距離保護的動作特性均為四邊形特性，如圖1所示。其中，R_set、X_set、ψ_d為可整定的參數(shù)。

動作特性的電抗線下切具有抑制短路過渡電阻造成保護暫態(tài)超越的功能，同時，特性中R_set的獨立整定，可使保護能靈活適應(yīng)不同的負荷阻抗，保證在最小負荷阻抗下保護不誤動。二、四象限的特性線為方向特性線。

啟動判據(jù)

保護的啟動判據(jù)有突變量啟動、全阻抗啟動和零序電流輔助啟動等方式。各種啟動判據(jù)只要有一種動作，就觸發(fā)阻抗計算任務(wù)。

突變量啟動

保護實時計算相間電流突變量，當(dāng)突變量大于整定值時，突變量啟動判據(jù)動作。其計算公式為：

其中：

i_（N）為本周波的電流采樣值；

i_（N-1）為刖一周波的電流采樣值；

i_（N-2）為前兩周波的電流采樣值。

采用式1-1計算突變量，可有效抑制頻率變化產(chǎn)生的偏差。

全阻抗啟動

裝置利用相間距離IV段和接地距離IV段定值，采用全阻抗判據(jù)，動作特性如圖2。當(dāng)保護測得的阻抗落在該啟動特性區(qū)內(nèi)時，全阻抗啟動判據(jù)動作。

零序輔助啟動

為防止線路發(fā)生經(jīng)高阻接地故障時前兩種啟動判據(jù)不能靈敏動作，本裝置又引入了零序輔助啟動判據(jù)。當(dāng)310大于輔助啟動判據(jù)的動作定值時，本判據(jù)動作。

阻抗計算

啟動判據(jù)動作后，保護進入阻抗計算任務(wù)。阻抗計算方程為：

相間距離

接地距離

其中：

Z_ph-ph為相間距離保護的測試阻抗U_ph-ph為保護安裝處的相間電壓；I_ph-ph為保護安裝處的相間電流；Z_ph-E為接地距離保護的測試阻抗；U_ph-E為保護安裝處的相電壓；I_ph-E為保護安裝處的相電流；K為雩序補償系數(shù)；3I₀為流過保護安裝處的雩序電流。

振蕩閉鎖

用戶可以選擇在系統(tǒng)振蕩期間，是否閉鎖相間距離I、II段和接地距離I、II段。另外，裝置設(shè)有短時開放元件和故障檢測元件，保證在振蕩過程中發(fā)生故障時保護也可以正確動作。啟動判據(jù)動作后，裝置進入阻抗計算任務(wù)，同時檢測系統(tǒng)是否發(fā)生振蕩。若系統(tǒng)振蕩，則閉鎖相應(yīng)的距離保護，振蕩不停息，閉鎖不解除；若系統(tǒng)并未發(fā)生振蕩，而是發(fā)生了區(qū)內(nèi)故障，則保護正確動作；若在系統(tǒng)振蕩過程中又發(fā)生了區(qū)內(nèi)短路故障，則特定的故障檢測元件會檢測出故障的存在，而使保護正確動作。

PT斷線閉鎖

裝置實時監(jiān)視用戶PT，當(dāng)PT發(fā)生斷線時，將閉鎖相間距離和接地距離保護，以免保護誤動。

4.邏輯框圖

5.通訊功能多樣化

CAN通訊

CAN通訊遵循CL2000通訊規(guī)約，通訊波特率為50kbps?？蓪崿F(xiàn)的主要功能有：遙測、遙信、告警動作信息等。

485通訊

485通訊遵循Modbus規(guī)約（RTU通訊模式），通訊波特率可在1200bps、2400bps、4800bps、9600bps間選擇；也可選擇103規(guī)約?？蓪崿F(xiàn)的主要功能有：遙測、遙信、告警動作信息等。

打印功能

裝置可以實現(xiàn)報文、SOE、錄波波形、A/D采樣值和保護定值的打印。其中，對于報文、SOE和錄波波形可以選擇最新的10個信息進行打印，序號從0到9。對于保護定值，可以從16個定值區(qū)中選取某個定值區(qū)進行打印。打印方式可以選擇召喚打印和隨機打印兩種方式。

6.結(jié)論

本文對微機型距離保護裝置的系統(tǒng)軟件設(shè)計提出了方案。微機型保護裝置，具有靈活的配置性，運行現(xiàn)場可以根據(jù)需求進行靈活必要的配置。

微機距離保護具有靈活性強，綜合判斷能力強，性能穩(wěn)定、可靠性高，微機保護利用微機的記憶功能可明顯改善保護性能，提高保護的靈敏性。因此，隨著人們對電力系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性等方面要求的提高，電力系統(tǒng)對保護的可靠性和快速性要求的提高，微機距離保護在中高壓電網(wǎng)中得到了廣泛的應(yīng)用。