彭洋

摘 要：距離保護(hù)在電力系統(tǒng)中使用較為廣泛，常常用于高壓輸電線路以保障其運(yùn)行的穩(wěn)定性。但是，由于故障時(shí)過(guò)渡電阻的存在，將直接影響距離保護(hù)動(dòng)作的正確性，造成保護(hù)誤動(dòng)、拒動(dòng)或者靈敏度降低等問(wèn)題。目前，國(guó)內(nèi)外提出了多種消除過(guò)渡電阻對(duì)距離保護(hù)的影響的解決方案。雖然提出的解決方案眾多，但由于電力系統(tǒng)運(yùn)行的復(fù)雜性，許多方案仍然處于試驗(yàn)階段?；诖耍疚氖紫汝U述了過(guò)渡電阻在單側(cè)電源線路和雙側(cè)電源線路中發(fā)生短路故障時(shí)會(huì)出現(xiàn)的問(wèn)題，然后以四邊形特性阻抗繼電器為例，分析不同特性阻抗繼電器在經(jīng)過(guò)渡阻抗影響時(shí)的工作原理，并對(duì)四邊形特性進(jìn)行測(cè)試動(dòng)作邊界的實(shí)驗(yàn)分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，阻抗角的選擇精確度越高，與四邊形特性的阻抗繼電器的理想圖形越近似，邊界傾角偏差越小，能極大地提高系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：距離保護(hù);過(guò)渡阻抗;四邊形阻抗繼電器

中圖分類(lèi)號(hào)：TM58 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-5168（2019）01-0116-06

Test and Analysis of Quadrilateral Characteristic Impedance Relay

PENG Yang

（Southeast University Chengxian College，Nanjing Jiangsu 210088）

Abstract： Distance protection is widely used in power system， often used in high voltage transmission lines to ensure its stability. However， due to the existence of transition resistance in fault， it will directly affect the correctness of distance protection operation， resulting in protection maloperation， rejection or sensitivity reduction. At present， many solutions to eliminate the influence of transition resistance on distance protection have been proposed at home and abroad. Although there are many solutions proposed， many of them are still in the experimental stage due to the complexity of power system operation. Based on this， this paper first expounded the problems of short-circuit fault of transition resistance in unilateral power supply line and bilateral power supply line. Then， taking quadrilateral characteristic impedance relay as an example， it analysed the working principle of different characteristic impedance relay when it was affected by transition impedance， and carried out experimental analysis of quadrilateral characteristic test action boundary. The experimental results showed that the higher the accuracy of impedance angle selection was， the closer the impedance relay with quadrilateral characteristics was， and the smaller the deviation of boundary inclination angle was， which could greatly improve the stability of system operation.

Keywords： distance protection;transition impedance;quadrilateral impedance relay

1 研究背景

目前，中國(guó)電力行業(yè)迅猛發(fā)展，電力系統(tǒng)的規(guī)模變得日益龐大，使用的電壓等級(jí)越來(lái)越高，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)也變得越發(fā)復(fù)雜。目前，高壓輸電線路在電網(wǎng)中使用較為廣泛，而保證高壓輸電線路的運(yùn)行穩(wěn)定性，就成為當(dāng)前電網(wǎng)亟待解決的問(wèn)題。在電網(wǎng)運(yùn)行復(fù)雜的情況下，距離保護(hù)能為高壓輸電線路提供保護(hù)。距離保護(hù)是利用電壓、電流比值關(guān)系來(lái)判斷故障的一種保護(hù)，靈敏性高，能在較短的時(shí)間范圍內(nèi)將檢測(cè)到的故障切除，且不受系統(tǒng)運(yùn)行方式影響[1]。但是，距離保護(hù)仍存在一定的弊端，如一旦線路中出現(xiàn)測(cè)量到的阻抗值等于或小于整定阻抗值，將會(huì)使電壓突然消失，保護(hù)誤動(dòng)作。因此，為了保證距離保護(hù)在高壓輸電線路中的可靠性，要采取相應(yīng)的防范措施。

距離保護(hù)中出現(xiàn)的測(cè)量阻抗值小于整定阻抗值的情況，通常是由于系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，短路點(diǎn)存在過(guò)渡電阻造成的。過(guò)渡電阻是系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，兩相間或者相與地間存在的電阻。當(dāng)電力系統(tǒng)中存在故障時(shí)，由于過(guò)渡電阻的存在，系統(tǒng)中的電流、電壓關(guān)系將發(fā)生變化，嚴(yán)重情況下還會(huì)導(dǎo)致保護(hù)裝置無(wú)法工作。在接地故障時(shí)，過(guò)渡電阻值通常可達(dá)到數(shù)百歐姆，對(duì)系統(tǒng)的損害程度較大。這些都會(huì)對(duì)繼電保護(hù)的設(shè)計(jì)、運(yùn)行、調(diào)試、整定計(jì)算造成影響。由此，本文針對(duì)過(guò)渡電阻的特性，重點(diǎn)分析其對(duì)三段式距離保護(hù)的影響。

2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

為了消除過(guò)渡電阻的影響，國(guó)內(nèi)外進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn)研究。例如：華北電力大學(xué)實(shí)驗(yàn)室黃少峰[2]等人基于全周傅氏算法提出了用保護(hù)處負(fù)序電流相位近似代替故障點(diǎn)處故障電流相位的方法，并通過(guò)傳統(tǒng)阻抗測(cè)量方法的改進(jìn)，在高阻接地的情況下也能夠比較準(zhǔn)確地求得測(cè)量電抗值。EMTDC仿真表明，與傳統(tǒng)的計(jì)算方法相比，該算法能有效減小過(guò)渡電阻對(duì)測(cè)量阻抗的影響，保證測(cè)量阻抗的準(zhǔn)確性。此外，黃少峰教授還提出了介紹了一種不受系統(tǒng)振蕩影響的多相補(bǔ)償阻抗元件，利用序分量法分析了線路單相經(jīng)過(guò)渡電阻短路時(shí)該多相補(bǔ)償阻抗元件的動(dòng)作特性，分別從保護(hù)區(qū)內(nèi)、區(qū)外以及反向故障3個(gè)方面分析了過(guò)渡電阻對(duì)該多相補(bǔ)償阻抗元件的影響[3]。浙江大學(xué)何奔騰教授通過(guò)對(duì)阻抗變化軌跡公式的推導(dǎo)和分析，提出了一種基于阻抗軌跡估計(jì)的自適應(yīng)四邊形距離繼電器的原理及實(shí)施方案。該繼電器利用故障前系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)電壓和電流的測(cè)量值，實(shí)時(shí)估計(jì)出阻抗變化軌跡，并自動(dòng)調(diào)整繼電器的動(dòng)作特性。理論分析和仿真計(jì)算表明，提出的自適應(yīng)距離繼電器可應(yīng)用于相間距離保護(hù)，可有效防止區(qū)外經(jīng)過(guò)渡電阻故障時(shí)發(fā)生超越，同時(shí)在區(qū)內(nèi)故障時(shí)提高耐受過(guò)渡電阻能力[4]。連晶晶[5]等在《四邊形特性阻抗繼電器探討》一文中通過(guò)對(duì)四邊形特性阻抗繼電器在克服短路點(diǎn)過(guò)渡電阻的影響和躲過(guò)負(fù)荷阻抗等方面優(yōu)良特性的分析，研究了四邊形特性阻抗繼電器的實(shí)現(xiàn)方法和特性。南瑞繼保公司的PCS-931G系列線路保護(hù)中，快速距離保護(hù)采用工頻變化量距離繼電器，而三段式距離保護(hù)采用電壓極化距離繼電器，國(guó)電南自的PSL-603U系列線路保護(hù)中，快速距離保護(hù)采用工頻變化量距離繼電器，三段式距離保護(hù)采用阻抗繼電器[6]。早在1999年《中國(guó)電機(jī)學(xué)報(bào)》中，段玉倩、賀家李教授就提出了基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的距離保護(hù)原理，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可操作性、適應(yīng)性強(qiáng)的特點(diǎn)，搭建出新型網(wǎng)絡(luò)模型[7]。后期研究時(shí)，將實(shí)際線路發(fā)生故障時(shí)的數(shù)據(jù)代入網(wǎng)絡(luò)模型中進(jìn)行訓(xùn)練，解決自適應(yīng)距離保護(hù)中存在的多種問(wèn)題。包括使用各種濾波手段，采取整定零序電抗線或者DPFC算法分析線路中故障發(fā)生的位置，對(duì)距離保護(hù)中的邊界范圍進(jìn)行準(zhǔn)確判斷，這樣不僅提高了保護(hù)裝置的靈敏性，而且有利于快速切除故障，提升系統(tǒng)的性能。

3 問(wèn)題提出

過(guò)渡電阻在系統(tǒng)中的影響具有復(fù)雜性，無(wú)論是采用改變阻抗偏移角，還是利用各電量的相量關(guān)系、搭建網(wǎng)絡(luò)模型，都需要根據(jù)實(shí)際電力系統(tǒng)情況確定最準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)方案，把影響范圍降至最低。本文以單、雙側(cè)電源線路為例，分析過(guò)渡電阻如何直接影響距離保護(hù)動(dòng)作的正確性，并造成保護(hù)誤動(dòng)、拒動(dòng)或者靈敏度降低等問(wèn)題。在探究四邊形特性阻抗繼電器元件的同時(shí)，確定四邊形的邊界條件和角度范圍。根據(jù)距離保護(hù)的三段式特性和四邊形元件的邊界情況，運(yùn)用了兩種測(cè)試方案，用于獲取精確的測(cè)量阻抗值。

4 過(guò)渡電阻的影響

4.1 單側(cè)電源線路經(jīng)過(guò)渡電阻短路

圖1為單側(cè)電源線路經(jīng)過(guò)渡電阻短路時(shí)的等效圖，圖2為過(guò)渡電阻對(duì)不同安裝地點(diǎn)距離保護(hù)的影響，當(dāng)線路BC的始端經(jīng)過(guò)渡阻抗在K點(diǎn)發(fā)生接地故障時(shí)，保護(hù)1處的阻抗值為短路所得的測(cè)量阻抗值[Rt]：

[Zk.1=Rt]? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（1）

保護(hù)2處測(cè)得的阻抗值為AB段實(shí)際線路阻抗與經(jīng)K點(diǎn)發(fā)生短路故障時(shí)過(guò)渡阻抗[Zk.1=Rt]的相量疊加和[8]：

[Zk.1=Rt+ZAB]? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（2）

<C：＼Users＼hnkj＼Desktop＼河南科技（創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)）2019年第01期_103595＼Image＼Y@AT～～@3TKH（KT[F[%`F8VT.png>[M][A][2][B][1][k][C][Rt]

圖1 單側(cè)電源線路經(jīng)過(guò)渡電阻短路的等效圖

<F：＼歡歡文件夾＼201904＼河南科技201901＼河南科技（創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)）2019年第01期_103595＼Image＼UAJ6PV48@AYQT}TGJ00{PWK.png>[A][R][R][Zk，2][Rt=Zk，1][B][C][jX][jX]

圖2 過(guò)渡電阻對(duì)不同安裝地點(diǎn)距離保護(hù)影響分析

假定在線路BC的始端發(fā)生接地故障，以A側(cè)裝置的距離繼電器為例，裝置A可用于保護(hù)線路AB的80%左右（一般為80%～85%）。圖中以A為坐標(biāo)原點(diǎn)的小圓，作為A的Ⅰ段保護(hù)方向圓。B側(cè)的Ⅰ段可以用于保護(hù)線路BC的80%左右，B的Ⅰ段保護(hù)在圖中為以B為坐標(biāo)原點(diǎn)的圓。圖中A側(cè)的Ⅱ段保護(hù)，保護(hù)至B的Ⅰ段范圍內(nèi)。其中，在AB段的阻抗值上疊加電阻分量[Rt]，疊加后的阻抗[Zk.2]值落在B段保護(hù)邊界上，也處于A的Ⅱ段阻抗圓動(dòng)作區(qū)內(nèi)。隨過(guò)渡電阻[Rt]增大，A的保護(hù)2超過(guò)范圍動(dòng)作，B保護(hù)拒動(dòng)[8]。由分析可得，過(guò)渡電阻的存在，將直接影響保護(hù)的準(zhǔn)確度，隨著線路不斷增加和故障區(qū)域范圍增大，保護(hù)會(huì)發(fā)生拒動(dòng)。只有不斷增加裝置的保護(hù)范圍，才能避免超范圍或者拒動(dòng)的問(wèn)題。該做法耗損較大，且擴(kuò)大裝置的保護(hù)范圍的難度較高，所以該方案暫不采用。

4.2 雙側(cè)電源線路經(jīng)過(guò)渡電阻短路的分析

與單側(cè)電源線路相比，雙側(cè)電源線路存在送電端和受電端的區(qū)分，由于選取的位置不同，所測(cè)的阻抗值、使用公式也不同。接下來(lái)分析雙電源線路的工作原理。圖3為雙側(cè)電源線路經(jīng)過(guò)渡電阻短路的等效圖;圖4為過(guò)渡電阻對(duì)不同安裝地點(diǎn)距離保護(hù)的影響。

如圖3所示，在雙側(cè)電源線路中，有兩端的電流通過(guò)接地電阻注入故障點(diǎn)，A所在的一端電流為[I′k]，B所在的一端電流為[I″k]，流經(jīng)過(guò)渡阻抗[Rg]的電流為[Ik=I′k+I″k]，此時(shí)保護(hù)1和2的測(cè)量阻抗分別簡(jiǎn)化為：

[Zk.1=UAI′k=Ik·Rg·ejθI′k+ZAB=ZAB+Rg+I″kI′k·Rg·ejθ1]? ? ? （3）

[Zk.2=UBI′k=Ik·Rg·ejθI′k]? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （4）

式中，[θ]表示[I′k]超前[I″k]的角度[8]。保護(hù)1的測(cè)量阻抗含有[I″kI′k·Rg·ejθ1]的分量，根據(jù)角度的不同阻抗的性質(zhì)也會(huì)發(fā)生改變。當(dāng)保護(hù)安裝于受電端時(shí)，線路中為阻感性，測(cè)量值增大到一定值時(shí)，極易造成保護(hù)內(nèi)動(dòng)作;反之，若將保護(hù)置于送電端時(shí)，線路中呈現(xiàn)容抗的性質(zhì)。當(dāng)容抗值不斷減小時(shí)，會(huì)導(dǎo)致保護(hù)裝置無(wú)法精準(zhǔn)判定故障位置。

表1比較了過(guò)渡電阻對(duì)不同電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的影響。

5 不同動(dòng)作特性阻抗繼電器的原理分析

過(guò)渡電阻對(duì)不同動(dòng)作特性阻抗繼電器的影響的網(wǎng)絡(luò)接線圖見(jiàn)圖5;過(guò)渡電阻對(duì)不同動(dòng)作特性阻抗繼電器的影響見(jiàn)圖6。

從圖6可知，當(dāng)過(guò)渡電阻為[Rg1]時(shí)，疊加后的阻抗值剛好落在阻抗繼電器1的動(dòng)作邊界上，此時(shí)阻抗繼電器1不動(dòng)，阻抗繼電器2和繼電器3會(huì)動(dòng)作。同理，當(dāng)過(guò)渡電阻為[Rg2]時(shí)，阻抗繼電器1一定不會(huì)動(dòng)作，此時(shí)測(cè)量阻抗落在阻抗繼電器2的邊界上，處于臨界狀態(tài)，阻抗繼電器2可能不會(huì)動(dòng)作，阻抗繼電器3動(dòng)作。由此可得，應(yīng)盡可能選擇動(dòng)作特性在橫坐標(biāo)方向上所占面積大的阻抗繼電器。

表1 過(guò)渡電阻對(duì)不同電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的影響情況

[影響類(lèi)別 阻抗的性質(zhì) 測(cè)量阻抗 保護(hù)范圍 影響情況 單側(cè)電源線路 純阻性 增大 縮小 保護(hù)拒動(dòng) 雙側(cè)電源線路 阻容性 減小 擴(kuò)大 保護(hù)誤動(dòng) 阻感性 增大 縮小 保護(hù)拒動(dòng)或反向出口故障失去方向性 ]

6 四邊形特性阻抗繼電器的測(cè)試分析

在系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行中，多邊形繼電器在距離保護(hù)中使用較為廣泛，但一旦出現(xiàn)用于測(cè)距功能的元件與橫坐標(biāo)平行，發(fā)生超越現(xiàn)象的可能性極大，這也是多邊形繼電器的弊端。圖7為阻抗繼電器示意圖。四邊形特性阻抗繼電器各邊界的功能見(jiàn)表2。

<F：＼歡歡文件夾＼201904＼河南科技201901＼河南科技（創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)）2019年第01期_103595＼Image＼image26.jpeg>[jX][X][A][Y][0][C][β][α][R][R][B]

圖7 四邊形阻抗繼電器特性圖

表2 四邊形特性阻抗繼電器各邊界的功能

[保護(hù)邊界 功能 相應(yīng)傾角 傾角作用 AB 測(cè)距 [δ] 防止超越 BC 躲負(fù)荷 [α] 減少末端阻抗值 OB 方向判定 [β] 消除電勢(shì)差的影響 OA 方向判定 [γ] 防止拒動(dòng) ]

從表2可知，AB段用于確定阻抗整定值，送電端經(jīng)過(guò)渡阻抗發(fā)生故障時(shí)，測(cè)量阻抗的電抗值減小，隨著線路的逐漸增加，對(duì)系統(tǒng)的影響越大，具有一定的傾斜角[δ]可以防止超越帶來(lái)的影響。為了克服末端受過(guò)渡電阻影響較大的問(wèn)題，BC段的傾斜角設(shè)為[α]。當(dāng)出口處經(jīng)過(guò)渡電阻短路時(shí)，兩側(cè)線路因?yàn)槌霈F(xiàn)電勢(shì)差影響保護(hù)動(dòng)作，適當(dāng)調(diào)整直線OC段的傾斜角[β]能保證保護(hù)可靠動(dòng)作。當(dāng)線路發(fā)生金屬性短路時(shí)，由于電壓、電流互感器的角度誤差，所得測(cè)量阻抗的相位可能會(huì)超過(guò)90°，為了防止拒動(dòng)，設(shè)置OA傾斜角度[γ]。使用時(shí)，不斷調(diào)整好角度，可以有效解決實(shí)際線路中的問(wèn)題。筆者總結(jié)了兩種現(xiàn)階段可以運(yùn)用在電力系統(tǒng)中的方案。

6.1 利用距離保護(hù)Ⅲ段特性動(dòng)作方程

距離保護(hù)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段的動(dòng)作特性是利用保護(hù)整定值的不同來(lái)確定發(fā)生故障的位置，由于距離的不同，Ⅰ段和Ⅱ段的動(dòng)作不會(huì)影響Ⅲ段的動(dòng)作情況，所以，可以利用移相法測(cè)得距離保護(hù)Ⅲ段的動(dòng)作阻抗值[9]。如四邊形特征圖（見(jiàn)圖7）所示，在以R、X的坐標(biāo)平面內(nèi)設(shè)置X點(diǎn)的阻抗值為[xm]。

其中，AB邊界傾斜角為[k1]，對(duì)應(yīng)AB邊界方程為：

[XAB+k1·R=xm]? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（5）

BC邊界的傾斜角度為[k2]，相應(yīng)的傾斜角為[α]，得[k2=tanα]，對(duì)應(yīng)BC邊界方程為：

[XBC=k2·R-Rm]? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （6）

OC邊界的傾斜角度為[k3]，相應(yīng)的傾斜角為[β]，得[k3=tanβ]，對(duì)應(yīng)OC邊界方程為：

[XOC=R·tanβ]? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（7）

OA邊界邊界方程為：

[XOA=R·tanδ]? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （8）

根據(jù)四邊形特性的邊界條件，利用移相法，調(diào)整功角范圍[β～γ]，更換極坐標(biāo)，設(shè)置移相角為[θ]，在穩(wěn)定電流值I的基礎(chǔ)上，調(diào)節(jié)電壓值U，減少電壓值到形成一條以過(guò)原點(diǎn)的一次函數(shù)直線，移相角[θ]與直線之間的方程為：

[X=R·tanθ]? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （9）

邊界線AB邊界設(shè)置一點(diǎn)[Z1]，聯(lián)立方程（5）和（9）可得：

[Z1∠θ1=R1+jX1]? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（10）

[R1=Xmk1+tanθ1]? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（11）

[X1=Xmk1+tanθ1·tanθ1]? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（12）

[Z1=R21+X21=Xmk1cosθ1+sinθ1]? ? ? ? ? ? ?（13）

對(duì)應(yīng)B點(diǎn)處的功角為[θB]，[Z1]的功角范圍應(yīng)在[θB～γ]變化，其角度為：

[θB=tan-1XBRB]? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （14）

同理，在邊界線BC邊界設(shè)置一點(diǎn)Z2，聯(lián)立方程（5）和（9）可得：

[Z2∠θ2=R2+jX2]? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （15）

[R2=k2k2-tanθ2·R]? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（16）

[X2=k2k2-tanθ2·R·tanθ2=k2·R2-Rm]? ? ?（17）

[Z1=k2k2cosθ2-sinθ2·R]? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（18）

[Z1]的功角范圍應(yīng)在[β～θB]變化。

設(shè)定距離保護(hù)中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的整定時(shí)間為[t1]、[t2]和[t3]時(shí)滿足：

[t3=t2+Δt=t1+Δt+Δt]? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （19）

設(shè)置電壓值的跳變時(shí)間為：

[tb=t2+t33]? ? ? ? ? &nbsp; ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （20）

6.2 四邊形動(dòng)作特性阻抗繼電器的改進(jìn)方案

6.2.1 圓弧邊界法。四邊形特性繼電器的邊界區(qū)，其規(guī)律特性與距離保護(hù)Ⅲ段的特性不同，同一阻抗角對(duì)應(yīng)多種阻抗值，無(wú)法用常規(guī)方案解決問(wèn)題，現(xiàn)采用圓形邊界法改變相位的方式來(lái)測(cè)試邊界的動(dòng)作阻抗，設(shè)定阻抗角為[?]，角度所對(duì)應(yīng)的阻抗值為[ZC]，選取OC的長(zhǎng)度作為圓弧半徑，分別取OC的長(zhǎng)度0.1、0.3、0.5、0.7、0.9和1倍等8個(gè)數(shù)據(jù)，以坐標(biāo)原點(diǎn)為圓心，角度在原阻抗角[?]上[±8°]，步長(zhǎng)設(shè)定為1°，不斷調(diào)整圓心角，確定OC邊界的動(dòng)作阻抗值。同理，設(shè)定OA邊界的阻抗角，設(shè)定圓弧范圍，收集數(shù)據(jù)。

6.2.2 電壓跳變法。采用距離保護(hù)時(shí)，Ⅲ段保護(hù)不受Ⅰ、Ⅱ段工作情況的影響，利用電壓、電流關(guān)系確定動(dòng)作阻抗，以保護(hù)邊界AB上一點(diǎn)Q作為整定計(jì)算值點(diǎn)，確定相角為[θ3]，聯(lián)立方程（5）和（13）可得Q點(diǎn)處的電壓值與電流值。調(diào)整初始狀態(tài)Ⅲ段保護(hù)Q點(diǎn)處的電壓值為[UQ]，選取0.8V作為步長(zhǎng)，設(shè)定電壓的變化量以0.8V步長(zhǎng)逐次遞減，確定繼電器發(fā)生動(dòng)作時(shí)動(dòng)作阻抗的大小。若在保護(hù)區(qū)外，則改變電壓大小，直到達(dá)到滿足Ⅱ段保護(hù)動(dòng)作范圍。每調(diào)節(jié)一次電壓跳變值，以步長(zhǎng)8°為單位改變，每次跳變，一旦無(wú)法進(jìn)入保護(hù)Ⅱ段范圍，電壓值將跳變?yōu)樵摯坞妷褐蹬c上一次跳變值之和的平均值，以次類(lèi)推直到落入規(guī)定范圍，獲取精確的電壓值。隨后，利用公式（13）獲取各段阻抗值，從而確定邊界的精確范圍。

表3 邊界阻抗值的測(cè)試結(jié)果

[角度/° 阻抗值/Ω -10 3.37 -10 5.89 -10 9.16 -10 13.44 125 3.98 125 10.07 125 16.24 125 28.75 ]

表4 實(shí)驗(yàn)中三段保護(hù)的測(cè)量阻抗值

[角度/° Ⅰ段阻抗值/Ω Ⅱ段阻抗值/Ω Ⅲ段阻抗值/Ω 0 11.91 10.88 7.27 5 12.57 11.38 9.31 10 13.12 11.98 12.08 15 11.07 10.79 13.21 20 8.45 10.01 14.16 25 7.58 10.22 16.01 30 6.13 10.46 17.45 35 14.33 16.89 18.64 40 20.92 19.14 19.22 45 4.03 8.02 25.63 50 3.82 7.51 30.24 55 3.66 7.09 33.99 60 3.41 6.53 37.71 65 3.28 6.31 34.16 70 3.03 5.86 30.97 75 2.97 5.64 30.08 80 2.91 5.55 29.34 85 2.89 5.46 29.01 90 2.87 5.45 28.75 95 2.87 5.45 30.45 100 2.87 5.45 32.21 105 2.88 5.51 31.44 ]

6.2.3 數(shù)據(jù)分析。以本文提及的四邊形特性阻抗繼電器為實(shí)例進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)試，設(shè)定動(dòng)作邊界為-15°～125°（通常情況下取值為105°～120°），阻抗角[?]的范圍為0°～105°，使用跳變電壓時(shí)取步長(zhǎng)為8°，測(cè)得阻抗值大小。再利用三段式距離保護(hù)保護(hù)范圍及其動(dòng)作特性確定在不同阻抗角的設(shè)定下的阻抗值。邊界阻抗值的測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表3。實(shí)驗(yàn)中三段保護(hù)的測(cè)量阻抗值見(jiàn)表4。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，數(shù)據(jù)的精確度越高，與四邊形特性的阻抗繼電器的理想圖形越近似。由上述數(shù)據(jù)確定的四邊形邊界與理想情況下的圖像偏差小，基本符合系統(tǒng)運(yùn)行要求。

7 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)采用動(dòng)作邊界的特性來(lái)改變電壓值和阻抗角度的方案，確定線路故障的具體位置，解決四邊形特性繼電器使用上的缺陷，極大提高了運(yùn)行時(shí)阻抗測(cè)量值的精確程度。隨著技術(shù)逐漸成熟，有望不斷完善距離保護(hù)中有關(guān)測(cè)量阻抗的精確度問(wèn)題，有利于消除過(guò)渡電阻的影響，保證電網(wǎng)運(yùn)行的安全性和可靠性。

參考文獻(xiàn)：

[1]張晶晶，曹銳.距離保護(hù)特性元件躲過(guò)渡電阻能力分析與研究[J].繼電器，2004（6）：17-19.

[2]黃少鋒，曹凱，羅瀾.一種消除過(guò)渡電阻影響的阻抗測(cè)量方法[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2013（23）：108-113.

[3]黃少鋒，江清楷.過(guò)渡電阻對(duì)多相補(bǔ)償阻抗元件影響的分析及對(duì)策[J].電網(wǎng)技術(shù)，2011（8）：202-206.

[4]沈冰，何奔騰.基于阻抗軌跡估計(jì)的自適應(yīng)相間距離繼電器[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2007（31）：71-76

[5]連晶晶，趙志英.四邊形特性阻抗繼電器探討[J].南昌工程學(xué)院學(xué)報(bào)，1997（1）：53-56.

[6]馬偉，丁東，裘愉濤，等.提升距離保護(hù)抗過(guò)渡電阻能力的研究綜述[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2019（1）：166-176.

[7]王怡君.人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在距離繼電器保護(hù)中的應(yīng)用研究[D].北京：華北電力大學(xué)，2015.

[8]許建安.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)[M].北京：中國(guó)水利水電出版社，2004.

[9]邰彬，文勁宇，王李東.四邊形特性阻抗繼電器動(dòng)作邊界測(cè)試方法的研究[C]//中國(guó)高等學(xué)校電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)學(xué)術(shù)年會(huì).2004.