RCS-900系列线路保护装置距离III段非典型动作分析论文_ 龙志,王磊,陈相吉,张礼波

摘 要：文章对RCS-941A线路保护装置距离III段动作时间与整定时间不对应情况进行了简要分析，并通过多次试验确认距离III段保护的动作时间，与线路测量阻抗落入接地距离III段或相间距离III段动作阻抗圆内的情况有直接关联，若线路测量阻抗值同时满足接地距离III段和相间距离III段的阻抗动作方程，RCS-900系列保护装置将选择故障相，并以接地距离III段和相间距离III段两者中较小的整定时间出口动作，为运维人员分析和判断距离III段动作情况提供了参考依据，避免误判。

关键词：RCS-900、距离III段、非典型动作、动作时间

引言

RCS-900系列微机式线路保护装置，其灵敏性高、动作速度快，能快速可靠切除输电线路区内故障，可用作110kV及以上高压输电线路的主保护及后备保护，在继电保护领域得到了广泛应用。

某供电公司在进行一条110kV线路保护装置定期检验时，发现RCS-941A保护装置的距离III段动作时间与整定定值不相符，通过模拟正方向相间故障使相间距离III段动作，在相间阻抗超过某一数值时，相间距离III段将以接地距离III段的整定时间动作。为排除偶然性，技术人员进行了多次试验，试验结果仍然相同。在后续多次的RCS-900系列线路保护装置检验中，检修人员均进行了相同的试验，确认距离III段非典型动作是RCS-900系列线路保护装置存在的共性问题。

1 RCS-900系列保护装置距离III段阻抗特性分析

RCS-900系列线路保护装置设有三阶段式相间、接地距离继电器和两个作为远后备的四边形相间、接地距离继电器。本文以RCS-941A线路保护装置为例，对距离III段继电器阻抗特性进行分析。

1.1 Ⅲ段接地距离继电器

Ⅲ段接地距离继电器由阻抗圆接地距离继电器和四边形接地距离继电器相或构成，四边形接地距离继电器可作为长线末端变压器后故障的远后备。阻抗圆接地距离继电器在正方向故障时动作特性如图1所示。

图1 正方向故障时动作特性

为保护安装处背后等值电源阻抗，为阻抗整定值，测量阻抗在阻抗复数平面上的动作特性是以至连线为直径的圆，动作特性包含原点表明正向出口经或不经过渡电阻故障时都能正确动作，并不表示反方向故障时会误动作。

阻抗圆接地距离继电器是以整定阻抗（，，其中0≤≤1，阻抗角相差180°）的中心为圆心，以大小的一半为半径的圆，其中圆内为动作区，圆外为不动作区。继电器按幅值比较原理的阻抗动作方程为：

根据幅值比较与相位比较原理的相互转换，继电器按相位比较原理的阻抗动作方程为：

　

图2 四边形接地距离继电器的动作特性

四边形接地距离继电器的动作特性如图 2中的ABCD，ZZD 为接地Ⅲ段圆阻抗定值,ZREC 为接地Ⅲ段四边形定值，四边形中BC段与Z ZD 行，且与Ⅲ段圆阻抗相切；AD段延长线过原点偏移jX 轴15°；AB段与CD段分别在平ZZD/2和ZREC 处垂直于ZZD 。

1.2 Ⅲ段相间距离继电器

Ⅲ段相间距离继电器由阻抗圆相间距离继电器和四边形相间距离继电器相或构成，四边形相间距离继电器可作为长线末端变压器后故障的远后备。

Ⅲ段相间距离继电器的极化电压采用正序电压，不带记忆。因相间故障其正序电压基本保留了故障前电压的相位，所以故障相的正方向动作特性见图1。

四边形相间距离继电器动作特性同四边形接地距离继电器，如图2，只是工作电压和极化电压以相间量计算。

1.3 某110kV线路RCS-941A保护装置距离III段动作分析

某终端变电站一条110kV线路RCS-941A保护装置的距离保护定值及相关线路参数如表1所示，其中接地距离III段、相间距离III段、接地III段四边形及相间III段四边形整定值均相等。因该站为终端变电站，所以保护安装处背后等值电源阻抗。

在对该线路保护装置进行定期检验的过程中，使用继电保护测试仪分别模拟A相接地故障和BC相间故障，使接地距离III段和相间距离III段动作。其中，接地距离III段定值为67ohm，动作时间整定为2.4s，保护装置实际动作时间为2433ms，利用故障录波分析软件进行阻抗分析，动作阻抗圆如图3所示。

表1 某线路RCS-941A保护装置距离保护整定值表

图3 接地距离III段动作阻抗圆

图4 RCS-941A保护装置相间距离III段动作报文

此时，A相测量阻抗在接地距离III段阻抗圆内，阻抗圆接地距离继电器是以距离III段整定阻抗67 ohm（）的中心为圆心，以33.5ohm为半径的圆，零序灵敏角为45°。

相间距离III段定值为67ohm，动作时间整定为3s，当输入的阻抗值大于某数值时，保护装置动作时间为3024ms，与整定时间相符。但当阻抗值小于某数值时，保护装置相间距离III段动作时间为2433ms，与整定时间3s不相符，其动作报文、故障录波文件及动作阻抗圆分别如图4、5、6所示。

图5 BC相间故障录波文件

BC相间测量阻抗在相间距离III段阻抗圆内，阻抗相间距离继电器是以相间距离III段整定阻抗67 ohm（）的中心为圆心，以33.5ohm为半径的圆，正序灵敏角为70°。

图6 BC相间距离III段动作阻抗圆

将上述A相接地距离III段动作阻抗圆和BC相间距离III段动作阻抗圆进行组合分析，如图7所示，发现BC相间阻抗同时落入接地距离III段及相间距离III段的动作阻抗圆内，满足接地距离III段和相间距离III段的动作条件。

图7 接地距离III段及相间距离III段阻抗圆组合分析

由阻抗圆特性可知，输入阻抗值应同时满足接地距离III段和相间距离III段继电器的阻抗动作方程：

　 （1）

式中，为接地距离III段整定阻抗值，；为相间距离III段整定阻抗值，。即阻抗动作方程为：

（2）

若测量阻抗值同时满足以上阻抗动作方程，保护装置将选择故障相，并以接地距离III段和相间距离III段两者中较小的动作时间动作。

为了确认分析结果，试验人员用继电保护测试仪加入多组不同数值、不同角度的阻抗值进行一一验证，试验结果与分析结论完全一致。为了排除装置的特殊性，在后续RCS-941/943/931系列线路保护装置的定期检验中，检修人员均进行了相同的试验，确认距离III段非典型动作是RCS-900系列线路保护装置存在的共性问题。

在继电保护定值整定过程中，接地距离III段和相间距离III段定值及动作时间需要根据网架结构来整定。在两者动作时间整定不同的情况下，若线路发生故障，且测量阻抗落入接地距离III段和相间距离III段阻抗圆内，距离保护将选择故障相，并以接地距离III段和相间距离III段二者中较小的动作时间出口跳闸，导致保护动作时间与整定时间不符，极易引起维护人员误判。

　2 结论

本文从距离保护动作特性出发，深入分析了RCS-900系列线路保护装置距离III段的动作特性，并确认距离III段保护的动作时间与测量阻抗落入接地距离或相间距离动作阻抗圆的情况有关，为变电运维人员及相关管理人员分析、判断距离保护动作情况提供了详细的参考依据。

参考文献：

[1] 贺家李，李永丽，董新洲等.电力系统继电保护原理（第四版）[M].北京：中国电力出版社，2010.1：105-106.

[2] 供电企业技能岗位培训教材继电保护[M].贵州电网公司.北京：中国电力出版社，2011

论文作者: 龙志,王磊,陈相吉,张礼波

论文发表刊物:《中国电业》2019年第20期

论文发表时间:2020/4/7

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