继电保护测试相关知识

电力故障最基本的特征为电流上升和电压下降。继电保护的最初原理反应电流剧增这一特征，即熔断器保护和过电流保护。故障的另一特征是电压下降，相应有低电压保护。同时反应电压降低和电流增大的一种参数为阻抗，即对应的是距离保护，它以阻抗降低的多少反应故障点距离的远近，决定保护的动作与否。

电力系统发生短路故障时，许多参数会发生变化，变化明显的参数量适合用来做保护的判断依据。如：
过电流保护——短路时，电流较正常电流升高；
低电压保护——短路时，母线电压降低；
距离保护   ——短路时，线路始端测量阻抗降低；
方向保护   ——电压与电流之间相位差的改变；
差动保护   ——线路内部短路时，两侧电流相位差变化；

继电保护装置包括测量部分、逻辑部分、定值调整部分和执行部分。测量部分是指对从被保护对象输入有关信号与给定的整定值相比较，以判断是否发生故障或不正常运行状态。根据测量部分输出量的大小、性质、出现的顺序或其组合，进行逻辑判断，使保护装置按一定的逻辑关系工作，以确定保护是否该动作。执行部分依据前面环节判断得出的结果执行断路器跳闸或发出警报信号。

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一、交流直流（手自动试验）
输出电压/电流信号


二、低周减载保护
低周减载一般用在有自备电厂的大型企业里。当电源频率下降到一定值时，将发生设备或者其他的事故，如轴瓦烧损、机械加工精度降低等，所以在电网上设置低频率减载保护。当电网频率低于整定值时，保护将按照事先输入的减载名单，将负荷逐一切除，直至电网频率恢复到允许值范围内为止。（属线路保护）

低周减载模块包括频率动作值、动作时间、滑差(df/dt)闭锁值测试、低电压闭锁值测试、低电流闭锁值测试等项目。

逐点变频，准确模拟系统频率下滑的过程。频率每一步变化时，输出保持一段时间（即保持时间），保证能够收到保护动作翻转信号。这样就可准确测出低周保护动作值，同时也避免了频率下降过低造成保护低频闭锁。

三、低压减载保护


四、状态序列
1、输出一系列的状态（电压/电流，开出量，触发条件），用于测量跳闸时间或其它时间。

 

2.每个状态的四个开出量位置及保持时间可分别进行定义，用于启动外部设备。

 

状态翻转条件：时间触发、开入量触发、按键触发、GPS 触发


五、功率方向
变压器功率方向保护（包括相间功率方向保护和零序功率方向保护），利用电压和电流的乘积判明电流流向（相位）的继电保护。由电流互感器和电压互感器取得电流、电压信号，以判明短路故障位于保护装置处的正向或反向。

六、整组传动（模拟故障）
整组传动通过设置各试验参数，模拟各类故障，完成对过流、高频、距离、零序等线路保护装置和重合闸的开关传动试验。

可完成的测试项目包括：距离，零序，过流等保护的整组传动试验；重合闸动作特性；双端线路保护的GPS对调。
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“整组试验”模块提供了各种各样的故障模式。可以设置一个大电流让过流保护、零序保护、差动保护、高频保护动作；也可以设置一个小阻抗让距离保护动作；还可以把这些故障设置成瞬时性故障、永久性故障或是转换性故障。总之，设置什么样的故障不太重要，重要的是要把断路器搞跳闸。

 

在其他多个测试模块中可以做重合闸试验，但“整组试验”对重合闸试验的检测更全面一些，设置方法也更简单。当我们需要做重合闸试验时可优先选用“整组试验”测试模块。

 

它的一般设置方法是：首先根据需要设置一个故障，过流、零序的话就把这个电流设置得大一些；阻抗保护的话就把阻抗设置得小一些。

 

所谓重合闸检同期就是在断路器重合闸时检测投入侧与被投入侧的电压相位。只有两侧电压相位差在允许范围之内时才允许重合闸，否则闭锁重合闸。

 

（1）按被保护的对象分类：输电线路保护、发电机保护、变压器保护、电动机保护、母线保护等；

 

（2）按保护原理分类：电流保护、电压保护、距离保护、差动保护、方向保护、零序保护等；

 

（3）按保护所反应故障类型分类：相间短路保护、接地故障保护、匝间短路保护、断线保护、失步保护、失磁保护及过励磁保护等；

七、差动保护
变压器差动保护中最重要的是差动电流以及制动电流的计算，而这两项电流的计算与平衡系数和转角公式有关。

平衡系数是为了消除变压器各侧电流因为TA变比不一致带来的不平衡电流；转角公式则是为了消除因为变压器各侧绕组的接线型式不一样而带来的不平衡电流。

Y/Δ-11接线：高压侧线电压超前低压侧线电压30度。

差动电流：Id=| Ih + Il|

制动电流：Ir

平衡系数：（高压侧、低压侧）

测试项目：比率差动、谐波制动、间断角制动

标幺值＝有名值(实际值)/基准值。例如实际值为 38.5kV 的电压，当选取35kV为

基准值时，其标幺值为1.1，当选取110kV为基准值时，其标幺值为0.35。

保护对象：差动电流门槛值Icd、差动电流速断值Isd、整定动作时间、基波比例制动系数、谐波制动系数：

某保护的定值为：变压器容量：6300 KVA；高压侧额定电压35 KV；高压侧 CT变比 150 / 5；低压侧额定电压 6 KV；低压侧CT变比 400 / 5；门槛值：2 A；速断值：10A；拐点值：4 A；比例制动斜率：0.5 ；低压侧平衡系数：1.38；变压器接线类型：Y / ∆-11，谐波制动系数：0.18。计算高、低压侧额定电流
Ie1 =(6300 /35) / (150 / 5) = 6 A；   Ie2 =(6300 /6) / (400 / 5 ) = 7.88 A

差动门槛、差动速断值检验：一般实测的动作电流是保护门槛定值的1.732倍，这是因为保护在处理星-三角转换时，已考虑了数值和相位的补偿问题，否则实测的动作电流应等于保护的门槛定值。

 

测速断前，先通过保护的控制字将“比例制动”保护退出，试验的方法同上。一般实测的动作电流是保护速断定值的1.732倍。如果1.732倍的速断动作值很大，可以采用测试仪两相电流并联输出（两相电流相位应相同），也可以将保护中的速断定值设置得小一些。

比率制动系数测试
设置IA = Ie1 = 6 A,相位为0º；IB = Ie2 = 7.88 A，相位为180º；IC = Ie2 = 7.88 A，相位为0º；并且设 IA 为变量，步长为0.1A。点击“开始试验”按钮，保护应不动作。逐步减小IA至保护动作，记下此时IA、IB的值，假设IA=5.5 A，IB=7.88 A。这样，第一组数据测试完毕，还可设初始的IA、IB（IC）分别为1.5倍、2倍、2.5倍及3倍的高低压侧的额定电流。当然,也可以随机取一组IA、IB值，只要保证开始试验保护不动作。并且，也不必局限于减小变量至保护动作，增加变量也能使保护动作，测得的数据同样满足要求。依据上述方法，测试出其它几组保护动作时的IA、IB的值，以便多验证几组数据。

八、距离保护与零序保护
接地距离保护是利用短路电压和电流的比值，即测量阻抗的变化来区分系统的故障与正常运行状态。而零序保护利用的是接地故障时产生的零序电流分量。

接地距离保护的灵敏性高于零序电流保护（距离保护利用了短路时的两个电气量，自然比单一的电流保护要灵敏）。在线路发生故障时，首先距离保护动作，零序保护作为后备可能动作。

距离保护和电流保护一样是反应输电线路一侧电气量变化的保护。接地距离保护一般用在220kV及以上电网中，当零序电流Ⅰ、Ⅱ段不能满足要求时使用。

三相电流平衡时，没有零序电流，不平衡时产生零序电流，零序保护就是用零序互感器采集零序电流，当零序电流超过一定值（综合保护中设定），综和保护接触器吸合，断开电路。

九、线路保护
线路保护模块提供了零序电流定值、负序电流定值、阻抗定值的校验以及z/t动作阶梯、自动重合闸及后加速、非全相零序保护定值校验、工频变化量阻抗元件定值校验、最大灵敏角测试等测试项目。

十、重合闸后加速
重合闸后加速：当被保护线路发生故障时，保护装置有选择地将故障线路切除，与此同时重合闸动作，重合一次。若重合于永久性故障时，保护装置立即以不带时限、无选择地动作再次断开断路器。

 

重合闸和备自投是电网中快速恢复供电的两种最重要最常见的自动装置。不同之处在于：重合闸投入的仍是原线路本身，备自投投入的是另一路电源。

检同期和检无压：在重合闸（或备自投）中实现的一种方式和手段。也就是说，重合闸和备自投都分为检同期和无压两种方式。

检同期是指在合开关前，对断路器两端的电压进行同期判定。如果电压幅值差和相角差在允许范围内，则断路器允许合闸，否则合不上。

检无压是指在合开关前，先检测开关线路侧是否有电压，确定无电压后，再合开关。

测试重合闸检同期、检无压及重合闸后加速。可模拟重合前、后两次故障。两次故障的短路阻抗和短路电流的大小可以分别设置。

重合闸及后加速模块包含：
故障前状态：显示故障前电压、电流的幅值和相位以及相应的矢量图。
故障状态：显示故障状态下电压、电流的幅值和相位以及相应的矢量图。
跳闸后状态：显示跳闸后电压、电流的幅值和相位以及相应的矢量图。

要模拟重合闸及后加速动作情况，应在“故障方式”选项中选择“永久性故障”。

 

十一、自动准同期

同期继电器或自动准同期装置用于：发电机的并网；电网中两个部分的连接；断路器手动合闸；同期检测。

 

同期装置通过测量两个电压的相角、频率和幅值，防止两个不同步系统并网操作。当发电机连接到网络时，同期继电器必须控制发电机的启动并在正确的时间及时将其并网。

 

当使用自动准同期时，准同期装置会自动调节待并网发电机的电压、频率和相位与电网相同，当调整到具备并网条件时，自动合上发电机的同期合闸开关，完成发电机的自动并网。

 

十二、反时限过流保护

 反时限保护多用于电动机保护。当被保护设备（如电动机）出现故障时，故障电流（或称短路电流）越大，该继电保护的动作延时越小，即：电流和与动作时间成反比。

 

输入电流到过流保护继电器，测试其动作时间。通过多个点的测试得到保护实际的电流时间动作特性。