摘要：阐述了距离保护的概念及其重要性，分析了各种阻抗区图形特征，在此基础上从易至难地提出了对应解决测试方案并对其难点进行分析。通过静模实验方法，测试基本包含实际可能出现的阻抗区形状，针对多边形阻抗区保护测试的难点，达到现场工程测试、摸底测试和型式实验的要求。
关键词：距离保护；阻抗区
Some situation analyses for different impedance zone of distance protection
CUIJin
(State Grid Electric Power Research Institute,Nanjing 210000,China)
Abstract: The conception of the distance protection and its importance is overviewed and the characteristics ofseveral kinds of impedance zone are analyzed，based on which, the responding solution test schemes are proposed from easy to difficult and their difficulties are analyzed . Through the verification method of static simulation, the tests basically contains shapes of possible impedance zones, aiming at the difficulties of polygon impedance zone drawing and the digital protection to meet the requirement in local project testing, pre-compliance testing and type tests.
Key words: distance protection; impedance zone; digital protection
目前，距离保护广泛使用在我国高压或特高压保护系统中。距离保护最重要的即为阻抗区，大多数距离保护采用阻抗圆。针对阻抗圆的测试过程较为简单，但是随着电网系统发展，出现了四边形保护区甚至多边形保护区，这增加了利用测试软件绘制阻抗图形的难度，因此研究如何描绘不同形状的阻抗区对测试距离保护具有重要的现实意义。
1 距离保护概述
电压、电流保护具有简单、经济、可靠的优点，在35kV及以下电压等级的电网中具有广泛的应用。但因为它们的定制选择、保护范围以及灵敏度等受系统运行方式影响较大，所以难以应用在更高电压等级的电网中。而距离保护原理是利用短路时电压、电流同时变化的特征，测量其比值，反映故障点到保护安装处的距离，并判断故障方向。若故障位于保护区的正方向上，且测量距离小于整定距离则说明故障发生在保护范围内，保护应立即动作，跳开对应断路器；若测量距离大于整定距离则说明故障发生在保护范围外，保护不应动作，断路器不跳闸。若故障位于保护区的反方向上，则直接判为区外故障而不动作。
2 不同阻抗区的距离保护分析
距离元件是距离保护测量元件，用于判断故障位置是否在保护范围内，包括相间距离I、II、III段和接地距离I、II、III段，可设置控制字相应位来控制各段的投退。本次测试情况分析中距离元件的动作特性分为圆特性和多边形特性两大类，圆特性距离元件整定参数包括整定阻抗Zset、整定阻抗角ϕ set和特性偏移值α。当α=0时为方向圆特性，α=1时为全阻抗圆特性，0<α<1时为偏移圆特性。多边形特性整定参数包括电抗定值Xset和电阻定值Rset。
逻辑元件用来实现距离保护各部分之间的逻辑配合及三段式距离保护中各段之间的时间配合。距离保护投退压板用来控制距离保护是否投入。
2.1 以圆特性为基础的阻抗区
在阻抗平面上构成圆的特性的阻抗继电器是用的最多的一种阻抗继电器，它的结构较为简单，在模拟式阻抗继电器中，一般用两比较量构成，其特性容易解析分析。
下文即以某一阻抗圆的距离保护测试为例进行分析，测试仪器为omicron公司CMC356型号的继电保护测试仪。
某特高压保护，投入相间距离I段，其阻抗区为直径8Ω、阻抗角80°的阻抗圆，同时设置好允许偏差。
绘制好阻抗圆后，根据角度序列添加搜索线，可以从30°设置至140°，每10°设置一条搜索线来扫阻抗区边界。设置搜索长度为阻抗圆直径的120%，即9.6Ω，点击测试。
阻抗边界为一段圆弧的保护同理测试，选取搜索边界的时候只取在圆弧段即可。
距离保护的时间测试绘制好阻抗区之后进行，在阻抗角所在搜索线上，同时在阻抗为70%阻抗直径的点测试5次即可。
2.2 以多边形特性为基础的阻抗区
以阻抗测量原理构成的距离保护对阻抗继电器特性的要求很高，由于阻抗继电器可以构成多种特性，所以不同特性的阻抗继电器也能分别满足电力系统故障保护各方面的需求。然而，某种特性的阻抗继电器对某些故障保护或运行状态的适应性很好，但对另一些的适应性就不好。以多边形特性为基础的阻抗继电器是一种具有组合性能的继电器，每个动作边界可以单独调整，各个边界的作用可根据需要变化，大致有承担阻抗继电器测距、避开负荷阻抗条件、保证阻抗继电器动作方向性的作用等。
从测试的角度来看，平行四边形或梯形特性相对简单，因为绘制图形时不论是笛卡尔坐标系还是极坐标系都能很快地确定每个点的坐标，从而快速绘制保护区。下面介绍一个绘图较为困难的多边形相间距离I段保护测试过程，测试仪器为CMC356型号的omicron继电保护测试仪，阻抗图形为六边形。
已知如下条件：
然后设置阻抗角、线路长度、允许偏差，再添加搜索线若干条，进行测试。
对大电流接地系统而言，单相接地时最常见的故障形式。
阻抗特性为多边形的距离保护时间测试同阻抗圆测试方法，而相间距离所用正序方向元件原理和接地距离所用正序方向元件原理相同，即采用正序电压和相间电流进行比相，在此不再赘述。
结语
文在对不同阻抗特性的距离保护测试作深入研究的基础上，对2种常见的阻抗特性进行分析，并分别举实例逐步说明测试过程，选择其中的难点步骤重点研究。随着技术的不断发展，数字化变电站提高了继电保护的运行水平。本文简要阐述了数字化测试在距离保护中的运用，点明其测试关键在于通信协议的配置。由于技术的不完善，数字化保护测试中，对多边形阻抗区绘制尚未成熟，还有很多问题尚未解决，应不断加强在理论上对距离保护的研究分析，并开发更优良更完备的新型数字器件和软件系统。
参考文献：
[1]张保会，尹项根.电力系统继电保护[J]继电器
[2]洪佩孙，李九虎.输电线路距离保护[M]北京:中国水利水电出版社
论文作者:崔缙
论文发表刊物:《电力设备》2017年第17期
论文发表时间:2017/10/18
标签：阻抗论文; 距离论文; 测试论文; 特性论文; 多边形论文; 继电器论文; 故障论文; 《电力设备》2017年第17期论文;