四川大学
微机保护实验报告
实验名称：微机零序方向电流保护特性实验
专业： 电气信息学院电气工程及其自动化
姓名：
班级：
学号：
提交日期： 2011年5月
电气信息学院
微机零序方向电流保护特性实验
【实验目的】
1、掌握微机零序方向电流保护一、二、三、四段定值的检验方法。
2、掌握微机保护综合测试仪的使用方法。
3、熟悉微机型零序方向电流保护的构成方法。
【实验内容】
1）、实验接线图如下图所示：
2）、将接线图中的IA、IB、IC、IN分别接到保护屏端子排对应的15（I-7）、14（I-6）、13（I-5）、20（I-12）号端子；UA、UB、UC、UN分别接到保护屏端子排对应的1（I-15）、2（I-16）、3（I-17）、6（I-18）号端子；K1、K2分别接到保护屏端子排对应的60（I-60）、71（I-71）号端子；n1、n2分别接到保护屏端子排对应的76（220VL）和77（220VN）号端子。
3）、微机零序方向电流保护一、二、三、四段定值的测试，方法如下：
第一步：连接好测试线（包括电压线、电流线及开关量信号线的连接，包括电压串联和电流并联），打开测试仪，进入零序保护定检；（参见M2000使用手册）
第二步：设置“定值/测试点”，将保护定值（电流值）输入界面上对应框内 ，选择测试点（测试点即输出电流为设置定值的倍数）；
第三步：设置参数。选择接地类型及试验方式；设置故障前时间、最长故障时间、故障后时间；故障灵敏角、故障电压、合闸角；选择故障后是否失压；如果电流输出值较大，可以选择电流串联；确定开关量输入通道及动作方式；
第四步：开始测试。点击测试按钮或者点键盘的F5键。测试自动完成；
第五步：保存测试结果。
【实验结果】
【数据分析】
从实验结果来看，保护1段整定值为动作系数1.05，返回系数0.95，反向动作系数1.25，A-E相故障时有效动作，没有出现拒动和误动；保护2段整定值为动作系数1.05，返回系数0.95，故障时有效动作，没有出现拒动和误动；保护3段整定值为动作系数1.05，返回系数0.95，故障时有效动作，没有出现拒动和误动；保护2段整定值为动作系数1.1，返回系数0.95，故障时有效动作，没有出现拒动和误动，由于自定义了动作系数为1.1，故测量动作百分数为110%。
第二篇：微机零序电流方向保护检验探讨
第３８巷第２期电力系统保护与控制
２０１０年１月１６日ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ
Ｖ０１．３８Ｎｏ．２
Ｊａｎ．１６，２０１０
微机零序电流方向保护检验探讨
王惠蓉，王宽，陈航生
（福州电业局检修部，福建福州３５０００１）
摘要：根据多年来从事继电保护综合自动化系统现场调试工作的经验，结合大电流接地系统在发生接地故障的特点，从正方向和反方向接地故障两个方面简要介绍了微机零序电流方向的保护原理。探讨了微机零序电流方向保护的调试方法及其特点，根据不同厂家装置的特点总结了现场调试过程中需注意的问题，得出了实际检验调试过程中的注意事项。关键词：接地故障；最大灵敏角；动作区；最小动作电压
Ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎａｂｏｕｔｍｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒ－ｂａｓｅｄ
ｚｅｒｏ
ｓｅｑｕｅｎｃｅｃｕｒｒｅｎｔｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ
ＷＡＮＧＨｕｉ—ｒｏｎｇ，ＷＡＮＧＫｕａｎ，ＣＨＥＮＨａｎｇ—ｓｈｅｎｇ
（ＦｕｚｈｏｕＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＩｎｄｕｓｔｒｙＢｕｒｅａｕ，Ｆｕｚｈｏｕ３５０００１，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅｓｆｒｏｍｔｈｅ
ｓｃｅｎｅ
ｄｅｂｕｇｏｆｔｈｅｉｎｔｅｇｒａｔｅｄａｕｔｏｍａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ
ｏｖｅｒ
ｔｈｅｙｅａｒｓａｎｄｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｏｆ
ｚｅｒｏ
ｎｅｕｔｒａｌｐｏｉｎｔｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｅａｒｔｈｉｎｇ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｓｉｍｐｌｙｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｔｈｅｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓａｂｏｕｔｔｈｅｍｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒ－ｂａｓｅｄｓｅｑｕｅｎｃｅｃｕｒｒｅｎｔ
ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｆｒｏｍｐｏｓｉｔｉｖｅ－ｅａｒｔｈｆａｕｌｔａｎｄｔｈｅｎｅｇｍｉｖｅｅａｒｔｈｆａｕｌｔ．Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎ，ｉｔｄｉｓｃｕｓｓｅｓｔｈｅｄｅｂｕｇｗａｙａｎｄｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ
ａｂｏｕｔ
ｍｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒ－ｂａｓｅｄ
ｐｒｏｃｅｓｓ
ｚｅｒｏ
ｓｅｑｕｅｎｃｅｃｕｒｒｅｎｔ
ｏｎ
ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ．Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ，ｉｔ
ＳＨＩｌｌＳ
ｕｐｔｈｅｐｏｉｎｔｓｗｏｒｔｈｐａｉｄａｔｔｅｎｔｉｏｎｔｏ
ｄｕｒｉｎｇｔｈｅ
ｏｆ
ｓｃｅｎｅ
ｄｅｂｕｇｒｅｌｙｉｎｇ
ｔｈｅｓｐｅｃｉａｌｔｉｅｓｏｆｄｅｖｉｃｅｓｐｒｏｄｕｃｅｄｂｙｄｉｆｆｅｒｅｎｔｆａｃｔｏｒｉｅｓａｎｄｃｏｎｃｌｕｄｅｓｔｈｅａｌａｒｍｉｎｇ
ｔｅｒｍｓ
ｉｎｔｈｅｐｒａｃｔｉｃａｌｔｅｓｔａｎｄｄｅｂｕｇ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｅａｒｔｈｆａｕｌｔ；ｍａｘｉｍｕｍｆｌｅｘｉｂｌｅａｎｇｌｅ；ｏｐｅｒａｔｉｎｇｚｏｎｅ；ｍｉｎｉｍｕｍｏｐｅｒａｔｉｎｇｖｏｌｔａｇｅ
中图分类号：ＴＭ７７文献标识码：Ｂ文章编号：
１６７４—３４１５（２０１０）０２一０１
１８?０４
０引言
随着电力系统向高电压、大机组、现代化大电网方向发展，继电保护技术及其装置应用水平也获得很大提高，继电保护已从常规的继电器保护过渡到综合的微机保护。
在我国电力系统中，１１０ｋｖ及以上电压等级电网都采用中性点直接接地方式，有称为大电流接地系统，在这种电网中，接地故障占总故障次数的９０％左右。作为接地保护的零序电流方向保护是高压线路保护中正确动作率最高的一种，在高压电网中发挥着重要作用。在我国中性点直接接地系统不同电压等级电网线路上都装设了零序电流方向保护装置。而保证零序方向保护能否有选择性地动作的核心元件是零序方向继电器。因此，本文以微机型的线路零序电流方向保护为例，结合大电流接地故障的特点及零序方向保护的原理，将微机型的零序方向继电器的调试方法作较为全面的探讨。
１
接地故障特点及微机零序电流方向保护原理简述
１）大电流接地系统在发生接地故障时，零序电流和零序电压的相位关系只与变电所和有关支路的零序阻抗角有关，与故障点有无过渡阻抗无关。
（１）正方向接地故障，如图１～图３所示，Ｋ
点故障时，零序网络中线路侧，流过零序电流ｋ靠
●
●
●
近母线Ｍ侧零序电压弘肭为ＵＭｏ＝一ＩＭＯＺＭＯ，其
●
中：ＺＭｏ为Ｍ侧零序电源阻抗。乙柚主要决定于变电所中性点接地变压器的零序阻抗，假设阻抗角为８５０，则零序电压滞后零序电流９５０。相量关系如图３所示。
图１正方向系统图
Ｆｉｇ．１Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎｄｉａｇｒａｍ
万方数据
王惠蓉，等微机零序电流方向保护检验探讨
．１１９．
ＺＮ０
图２零序等值电路
Ｆｉｇ．２Ｚｅｒｏ－ｓｅｑｕｅｎｃｅｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｃｉｒｃｕｉｔ
图３零序电压、电流向量图
Ｆｉｇ．３Ｚｅｒｏ－ｓｅｑｕｅｎｃｅｖｏｌｔａｇｅａｎｄｅｌｅｃｔｒｉｃｃｕｒｒｅｎｔｖｅｃｔｏｒｄｉａｇｒａｍ
（２）反方向接地故障，如图４～图６所示，Ｋ点故障时，．Ｍ侧保护零序电流和Ｎ侧保护零序电流
●
●
相等，方向相反，即ＩＭｏ＝一１Ｎｏ，若线路上没有插入任何感应零序电压，则Ｍ侧母线零序电压为
●
●
●
●
●
ＵＭｏ＝ＩＭｏ（ＺＮＯ＋ＺＬ０），ＺＮｏ为对侧变电所零序电源
●
●
●
阻抗；ｚ。ｏ为线路零序阻抗：ＺＮｏ＋Ｚ。ｏ主要决定于线路阻抗，约为８００左右，所以零序电压超前零序电流８００左右，向量关系如图６所示。
图４反方向系统图
Ｆｉｇ．４Ｒｅｖｅｒｓｅｄｄｉｒｅｃｔｉｏｎ
ｄｉａｇｒａｍ
图５零序等值电路
Ｆｉｇ．５Ｚｅｒｏ—ｓｅｑｕｅｎｃｅｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｃｉｒｃｕｉｔ
图６零序电压、电流向量图
Ｚｅｒｏ－ｓｅｑｕｅｎｃｅｖｏｌｔａｇｅａｎｄｅｌｅｃｔｒｉｃｃｕｒｒｅｎｔｖｅｃｔｏｒ
ｄｉａｇｒａｍ
万
方数据２）微机零序电流方向保护与传统的零序电流方向保护基本原理相一致，即配置零序电流分量大
小元件和方向元件的多段式电流方向保护。所不同的是传统的零序电流方向保护逻辑是由硬接点组成，而微机零序电流方向保护除了输入量的采集外，
所有的零序电流大小计算、故障方向判断均由软件完成，满足动作要求即发出跳闸出口命令。受故障过渡电阻的影响较小，具有较高的灵敏度。
２微机零序电流方向保护检验
由于微机保护的逻辑计算智能化特点，简化了调试，各装置厂家也没有专门的零序方向元件调试规程及检验方法，人们在年检时对零序电流方向保护一般仅作正反方向保护动作行为来验证其正确
性。但我省系统短路容量的不断增大，省网内大多数变电站的１１０ｋｖ母线等值零序阻抗逐渐减小，对
于３００Ａ的故障零序电流，其在保护安装处产生的
零序电压小于２Ｖ，小于大多数通用线路保护零序功率方向的动作门槛（对于ＰＳＬ／ＲＣＳ系列保护，其零序功率基本门槛为０．５Ｖ）。因此，就必须检验零序电流保护的功率方向元件最小动作电压（与设备技术参数相比较）、零序功率方向元件动作区及最大灵敏角，保证接地故障时零序方向元件可靠动作。我局几种线路保护型号的零序方向元件最小动作电压见表１。
表１几种线路保护型号的零序方向元件最小动作电压
Ｔａｂ．１Ｍｉｎｉｍｕｍｓｍａｌｌｅｓｔｏｐｅｒａｔｉｎｇｖｏｌｔａｇｅｏｆｔｈｅｚｅｒｏ—ｓｅｑｕｅｎｃｅｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｅｌｅｍｅｎｔｓａｂｏｕｔｓｅｖｅｒａｌｋｉｎｄｓｏｆｌｉｎｅ
型号
厂家最小动作电压ＰＳＬ．６０２、ＰＳＬ．６０３
国电南自Ｏ．５ｖ加浮动门槛
０．５
ｖ＜最小动作ＲＣＳ一９００系列
南瑞继保
电压＜１．０Ｖ
ＣＳＣ．１０ｌＢ北京四方兰１．５Ｖ
１Ｖ＜最小动作
ＷＸＨ．８０３
许继
电压＜２Ｖ
检验前大家应了解不同厂家对角度正、负有不同的规定，南自厂保护电流滞后电压规定为正角，微机保护试验仪一般规定电流滞后电压为负角。明确了规定，在试验中角度的判断和计算就不会混淆。
以南自厂线路保护ＰＳＬ．６０２为例，零序方向元
件灵敏角为一１１０。，动作范围如下：１７５０＜ａｒｇ竿≤
２ｒ，
３厶
３２５０，即零序电压超前零序电流在１７５％３２５０之间。
Ｆｉｇ．６
．１２０－
电力系统保护与控制
见图７ＰＳＬ．６０２零序方向元件灵敏角及动作区。
图７ＰＳＬ一６０２零序方向元件灵敏角及动作区
Ｆｉｇ．７Ｆｌｅｘｉｂｌｅａｎｇｌｅ
ａｎｄ
ｏｐｅｒａｔｉｎｇｚｏｎｅｏｆｔｈｅＰＳＬ一６０２
ｚｅｒｏ一
ｓｅｑｕｅｎｃｅｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ
ｅｌｅｍｅｎｔｓ
但大家在检验中发现定值单给出的是：零序阻
抗补偿系数＾勰＝３．２５、零序电抗补偿系数豳，－０．８１
（我局南郊变２２０ｋＶ高南线ＰＳＬ６０２Ｇ定值）。其
ｎＱ１
实给出的是线路零序阻抗角：西＝－９０－－ａｒｇｔｇ兰兰＝
３．２５
９０一１４＝７６。，发生接地故障时“６０２”装置的零序功率方向继电器测量到的系统零序电流超前零序电压１０４０，接近方向继电器的灵敏线。见图８接地故障零序电流超前零序电压相量图。
图８接地故障零序电流超前零序电压相量
Ｆｉｇ．８Ｔｈｅｖｅｃｔｏｒｏｆｚｅｒｏ－ｓｅｑｕｅｎｃｅｅｌｅｃｔｒｉｃｃｕｒｒｅｎｔｉｎａｄｖａｎｃｅ
ｚｅｒｏ－ｓｅｑｕｅｎｃｅｖｏｌｔａｇｅｉｎｔｈｅｅａｒｔｈｆａｕｌｔ
２．１微机三相试验仪设置（设Ａ相接地故障）
（１）Ｕ碳ＶⅨ为根据实验项目所加的电压
●
值），％、以相电压为正常值，则３Ｕ
ｏ＝
●
●
●
Ｕ。＋Ｕｈ＋Ｕ。＝（＊５７．７
Ｖ）；
（２）设厶为１．２倍零序电流动作值，３Ｉｏ＝Ｉ。；（３）电流角度以Ｕ为基准，输入角度（注意：微机三相试验仪，电流滞后电压为负角）。２．２是否经方向元件控制检查
以零序Ｉ段为例，将装置中１ＬＰｌ６零序Ｉ段保护、１ＬＰｌ８零序总投压板投入，定值中零序Ｉ段方向控制字投入。模拟反方向Ａ相接地故障，设
ＵＡ＝１０
Ｖ（Ｂ、Ｃ相电压为正常值），３９０＝（１０Ｖ一
５７．７Ｖ）＝４７．７
Ｖ，厶＞Ｉ段定值，输入角度－－２５００，
即厶滞后ＵＡ２５００，３Ｕｏ＝一巩且超前ＩＡ＝３１０
７００，
为反方向故障，零序方向Ｉ段不动作，见图９，３Ｕｏ
万
方数据超前３厶７０。；模拟正方向Ａ相接地故障，按上述设
置，仅改变输入角度－－７０。，即巩超前厶７００，则
３厶超前３Ｕｏ１１０。，为正方向故障，零序方向Ｉ段动作，见图１０，３厶超前３Ｕｏ
１１００。
１Ａ
图９
３ｕｏ超前３厶７００
Ｆｉｇ．９
３ｕｏｉｎａｄｖａｎｃｅ３Ｉｏ７０
ｄｅｇｒｅｅｓ
图１０
３１０Ｊｔ墨前３Ｕｏ１１００
Ｆｉｇ．ｔＯ
３／０ｉｎ
ａｄｖａｎｃｅ３Ｕｏ
Ｉ１０
ｄｅｇｒｅｅｓ
２。３零序方向元件动作区及灵敏角检查
以零序Ｉ段为例，将装置中１ＬＰｌ６零序Ｉ段保护、１ＬＰｌ８零序总投压板投入，定值中零序Ｉ段方向控制字投入。设ＵＡ＝１０Ｖ（Ｂ、Ｃ相电压为正常值），３Ｕｏ（１０
Ｖ一５７．７Ｖ）＝４７．７Ｖ，厶＞Ｉ段定值，
输入角度小于一１４５。，即巩超前厶小于１４５。，
模拟Ａ相接地故障，零序电流方向Ｉ段动作，记录
①】＝１４５０；条件同前，输入角度小于５０，即魄滞后
厶小于５０，模拟Ａ相接地故障，零序电流方向Ｉ段动作，记录如＝５０，即在一５０≤④≤１４５０（按南自厂规定正负）区问，动作区为１４５０一（－－５０）＝１５００，计
算最大灵敏角为：一嘲．＝——了一＋３５。＝１１０。，
１４５０一（一５。）
即零序电流３如超前零序电压３Ｕｏ１１０。。见图１１零序方向元件动作区及灵敏角。
２．４最小动作电压检验
按２．１．３条件，在最大灵敏角一１１００下，即输入角度－－７００（ＵＡ超前厶７００），输入ＵＡ＝５５Ｖ（Ｂ、Ｃ相电压为正常值），／Ａ＞Ｉ段定值，模拟Ａ相单相接地故障，３Ｕｏ＝（５５
Ｖ－－５７．７Ｖ）＿２。７Ｖ大于２Ｖ，零
王惠蓉，等微机零序电流方向保护检验探讨
序方向Ｉ段动作；按０．２
Ｖ步长继续增大呶值，即
减小３‰值至２Ｖ，零序电流方向Ｉ段不动作，求出零序方向元件最小动作电压大于２Ｖ，与设备技术参数相比较满足要求。
图１１零序方向元件动作区及灵敏角
Ｆｉｇ．１１Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ
ｚｏｎｅ
ａｎｄｆｌｅｘｉｂｌｅａｎｇｌｅｏｆｔｈｅｚｅｒｏ－ｓｅｑｕｅｎｃｅ
ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｅｌｅｍｅｎｔｓ
３调试中的常见问题
零序电流保护中零序过流部分往往没有问题。问题总是出现在零序功率方向上，保护人员经常弄错。现场主要有２个问题：ＣＴ的极性问题、保护装置的内角问题。
３．１
ＣＴ的极性问题
微机线路保护的零序电流取自三相星型接线方
式形成的３／０，ＣＴ的极性为母线指向线路为正方向。
３．２保护装置里的内角问题
２０世纪９０年代前常使用的零序方向电流保护，一般采用内角为７００的零序功率方向继电器，施工中将３‰电压极性反接，即接入装置电压为负３‰，零序电流回路同极性接入，采用这样的接线方式，最终实现零序方向电流保护功能。现在微机线路保护装置普遍采用自产３‰解决方案，正常情况下不用外部３‰，ＰＴ断线后使用外接３％，以南瑞ＲＣＳ９００系列保护为代表。当ＰＴ断线时装置自动退出零序方向元件，只保留不带方向的零序过流保护。
万
方数据４结束语
本文简要介绍了微机零序电流方向保护的原理，实际检验中的调试方法和注意事项。总之，在微机零序电流方向保护调试中，首先，应以厂家技术说明书和检验规程为依据，结合定值通知单及调试试验仪的实际，正确设置调试参数，使模拟接地故障时与大电流系统接地故障时零序电流和零序电压的相位关系一致。其次，应掌握正确的调试方法，保证零序方向元件的方向性和灵敏性，使零序电流方向保护在系统发生故障时能有选择性地正确动作，有效地保证电网安全稳定运行。参考文献
Ｅｌ３国电南自ＰＳＬ．６０２技术说明书，ＰＳＬ．６０３技术说明书［Ｚ］．２００６．
Ｓｔａｔｅ
Ｐｏｗｅｒ
ＮａｎｊｉｎｇＡｕｔｏｍａｔｉｏｎ
ＰＳＬ－６０２Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ
Ｍａｎｕａｌ，ＰＳＬ－６０３ＴｅｃｈｎｉｃａｌＭａｎｕａｌ［Ｚ］．２００６．
［２］
南瑞继保ＲＣＳ．９００系列技术说明书【ｚ】．２００７．
Ｎａｒｉ－ＲｅｌａｙｓＲＣＳ一９００ＳｅｒｉｅｓＴｅｃｈｎｉｃａｌＭａｎｕａｌ［Ｚ］．２００７．
［３］
北京四方ＣＳＣ．１０１Ｂ技术说明书［Ｚ】．２００４．
ＳｉｆａｎｇＣＳＣ－１０１Ｂ
ＴｅｃｈｎｉｃａｌＭａｎｕａｌ［Ｚ］．２００４．
［４］许继ＷＸＨ．８０３技术说明书［ｚ】．２００５．
ＸｕｃｈａｎｇＲｅｌａｙＷＸＨ．８０３
ＴｅｃｈｎｉｃａｌＭａｎｕａｌ［Ｚ］．２００５．
［５］江苏省电力公司．电力系统继电保护原理与实用技术［Ｍ］．北京：中国电力出版社，２００６．
［６］国家电力调度通信中心．电力系统继电保护实用技术
问答［Ｍ】．北京：中国电力出版社，２０００．
收稿日期：２００９－０２－２２；修回日期：２００９—０５—１
７
作者简介：
王惠蓉（１９５６－），女，高级技师，主要从事电力系统继
电保护、变电站综合自动化及电气设备故障诊断等领域的研究和管理工作；Ｅ－ｍａｉｌ：ｗｈｒ２８６４＠｝ｙａｈｏｏ．ｃｏｍ．ｃａ
王宽（１９８１一），男，硕士，工程师，主要从事电力系统继电保护、变电站综合自动化及电气设备故障诊断等领域的研究和维护工作；
陈航生（１９８３－），男，高级工，主要从事电力系统继电保护、变电站综合自动化及电气设备故障诊断等领域的研究
和维护工作。
微机零序电流方向保护检验探讨
作者：
作者单位：
刊名：
英文刊名：
年，卷(期)：王惠蓉， 王宽， 陈航生， WANG Hui-rong， WANG Kuan， CHEN Hang-sheng福州电业局检修部,福建,福州,350001电力系统保护与控制POWER SYSTEM PROTECTION AND CONTROL2010,38(2)
参考文献(6条)
1.国家电力调度通信中心 电力系统继电保护实用技术问答 2000
2.江苏省电力公司 电力系统继电保护原理与实用技术 2006
3.许继WXH-803技术说明书 2005
4.北京四方CSC-101B技术说明书 2004
5.南瑞继保RCS-900系列技术说明书 2007
6.国电南自PSL-602技术说明书,PSL-603技术说明书 2006
本文链接：http://d..cn/Periodical_jdq201002029.aspx