图2 同步转入故障处理
d. 变门槛的ΔP故障起动。前置机故障检出，并不意味着一定要进行暂稳预估与实时暂稳计算，为保证装置的运行可靠性，只有当真正处于威胁系统稳定的故障时，以上2种计算才是必要的。暂稳启动判据动作特性如图3所示，横坐标为故障前功角，纵坐标为故障前功率减故障后功率。由折线abcde决定了暂稳计算的启动特性，给定(δ2，ΔPZD0),并且给定线段bcd的斜率，对于任意给定的δ1和δ3，将唯一地确定暂稳计算启动区。
图3 暂稳计算启动特性
e. 变步长实时积分。实时积分中， 由于相同的程序代码而执行时间不完全相同(汇编语言)，采用了统计实际执行时间的变步长积分。设积分步长为TL，采样间隔为Ts，2次积分之间采样间隔数为K，则TL=Ts.K；只须记录每次积分时采样记数值Kn-1和Kn，则TL=Ts.(Kn-Kn-1),可确定积分步长。由于K值在中断中更新，而在主程序中使用，可以推断积分步长最大误差为Ts(本装置中Ts=1.667 ms)。
3 动模试验
3.1 模型系统简介
动模试验在西安交通大学动模试验室进行，模型发电机的实际最大发电功率为4 kW,X*d=1.34(S=5 kVA),取发电机额定容量为2.5 kVA,则X*d折算为0.67，取模型系统基准容量为2 500×100/352.94=708.34(VA)，取基准电压为400 V。动模实际接线图见图4。
各短路点在首端1%和末端99%；ZL为线路阻抗
图4 动模系统接线图
3.2 试验项目及结论
3.2.1 电力系统正常运行状态的实时跟踪
a. 系统正常运行状态下，各线路是否运行、发电机出力、系统功角、极限能量的计算结果与测量结果对比。
b. 系统正常运行，逐步调节发电机出力至线路过负荷，试各线路机的“过负荷”信号。
c. 系统正常运行，在试验b的基础上，再无故障跳开一条线，试各线路机的“过负荷”信号。
d. 系统两条线运行，再投入一条线。
e. 系统两台机、 三条线运行， 手动跳开一台机。
f. 系统一台机运行、手动并车一台机。
试验结果：装置均能正确测量U，I，P，与表计误差<3%，机组线路的投退均能正确判别。
3.2.2 静稳不足试验
a. 寻找两台机、三条线运行时的静稳不足功率，试静稳不足报警信号。
b. 寻找两台机、两条线运行时的静稳不足功率，与试验a相比较。
c. 在试验b的基础上， 继续加出力直至一次系统静稳破坏。
实验结果：装置能够自动根据网络拓扑的变化与运行状态的变化，正确计算出Pe，max，在静稳储备不足时报警。
3.2.3 暂态不稳定试验
a. 下级线路故障，装置起动但不失稳。
b. 本线路末端99%处故障，故障切除快，但不失稳，给出结果。
c. 本线路末端99%处故障，故障切除慢，失稳，给出结果。
d. 本线路末端99%处，故障切除慢，不控制就失稳，切机后不失稳，给出结果。
e. 线路出口故障(两条线运行)，切除故障线，装置不控制，系统失稳。
f. 线路出口故障(两条线运行)，切除故障线，系统预测不稳定切机后稳定。
g. 两条线运行，无故障跳开一条线，装置不控制，系统失稳。
h. 两条线运行，无故障跳开一条线，装置切机后，系统稳定。
试验结果：装置根据不同的故障地点、类型、切除后的网络变化正确预测暂态稳定性，并在投入装置的控制压板后自动选择切机，使系统保持不失步。
3.2.4 动态不稳定的实验
a. 两条线运行，线路瞬时性故障，重合闸(三相)成功，系统稳定。
b. 两条线运行，线路永久性故障，重合于故障再跳开(三相)，系统动态不稳定。
试验结果：装置对于同步摇摆不失步不发解列命令，对于动态不稳定在失步的第一或第二周期发出解列命令。
3.2.5 背侧故障，装置不误动
a. 背侧母线故障。
b. 变压器低压侧故障。
3.3 典型试验和波形
试验1(见图5)：两台机、两条线运行(铁马甲线停运)，切机压板未投。
1号发电机出力：P=3.16 kW； Q=1.79 kvar
2号发电机出力：P=3.26 kW； Q=1.00 kvar
1为铁岭母线电压包络线；2为铁马乙线电流包络线；
3为铁调线电流包络线；4为2号机有功功率；
5为“切2号机”信号；6为1号有功功率；
7为“切1号机”信号；8为“解列1号机”信号(下各图同)
图5 铁调线故障，切机压板未投，装置动作情况
故障情况：铁调线末端99%处(83，84)三相短路接地，0.4 s后切除铁调线，一次系统暂态失稳。
装置的动作情况：①铁调线线路机“故障检出”灯亮；②后台机“大扰启动”灯亮，“切1号机”出口信号在故障发生后0.25 s发出；③由于出口压板未投，装置判断切1号机失败，0.2 s后“切2号机”出口动作；④由于出口压板未投，系统失步，装置“解列1号点”出口动作。
试验2(见图6)：运行方式为发电机出力，故障情况同实验1，并投入切机压板(两台机的压板)。一次系统切机后稳定。
图6 铁调线故障，投入切机压板，装置动作情况
装置动作情况：①铁调线线路机“故障检出”灯亮;②后台机“大扰启动”灯亮，“切1号机”灯亮，1号发电机(出力小)被切除。
说明：对照试验1和试验2，网络拓扑、运行方式、扰动类型、大小完全相同的情况下，不控制，系统暂态稳定性丧失，装置及时采取控制措施，一次系统经大扰动后，仍可保持同步稳定性。
试验3(见图7)：重合成功，一次系统稳定。
图7 重合闸成功，装置动作情况
两台机，两条线运行(铁马甲线停运)。
1号发电机出力：P=2.19 kW； Q=1.59 kvar
2号发电机出力： P=3.39 kW； Q=0.32 kvar
故障情况：铁调线末端99%处(83，84)三相短路接地，0.12 s后切除铁调线，0.7 s重合成功，一次系统稳定。
装置动作情况：①铁调线线路机“故障检出”灯亮；②后台机“大扰启动”灯亮，装置整组复归。
试验4(见图8)：重合不成功，系统动态不稳定。
图8 重合闸失败，装置动作情况
运行方式为发电机出力，故障情况同试验1，0.12 s切除铁调线，0.7 s重合于故障，0.8 s后再次切除铁调线，一次系统动态不稳定。
装置动作情况：①铁调线线路机“故障检出”灯亮;②后台机“大扰启动”灯亮，“解列1号”、“解列2号”灯亮。
通过以上两个试验，以及暂稳实验中由于压板未投失稳时动稳判据的动作情况，可以得出如下结论：动稳失步检测可作为暂稳判据可靠的后备判据；动稳超前失步时能可靠动作；重合闸后系统趋于稳定时可靠不动作；继而动稳经长周期破坏时，在第一振荡周期即可准确发出解列信号。
4 现场调试及试运行
装置于1997年10月运抵铁岭发电厂现场，对其进行了现场安装和调试，主要进行了装置交、直流输入回路的测试以及现场的接线，1998年5月装置已经投入了试运行，运行情况良好。
5 结论
本装置经过研制各方的努力，成功地完成了动模试验，投入了现场试运行，实现了预期的功能。装置集静稳储备不足报警、电厂直接出线的过负荷控制、铁岭厂对系统的暂态稳定控制和动态稳定控制于一体，构成了一套完整的安全稳定控制系统。
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