WXH-803A_X6_HD微机线路保护装置技术说明书.doc

WXH-803A/X6/HD微机线路保护装置技术说明书许继电气股份有限公司XJ ELECTRIC CO.，LTD. 许继电气股份有限公司版权所有（Ver 1.00） 本版本说明书适用于WXH-803A华东500kV版Ver1.00版本及以上程序,许继电气股份公司保留对本说明书进行修改的权利，当产品与说明书不符时，请以实际产品为准。 2009.12第一次印刷 WXH-803A微机线路保护装置0 前言1、 应用范围 WXH-803A系列保护装置主要用作220kV及以上电压等级输电线路的纵联差动主保护及后备保护。其中WXH-803A/X6系列保护装置则依据Q/GDW 1612007标准，遵循功能配置、回路设计、端子排布置、接口标准、屏柜压板、保护定值（报告格式）的六部分统一原则。 2、 产品特点2.1装置系统平台l 逻辑开发可视化国内首家在高压保护上实现可视化逻辑编程，保护源代码完全由软件机器人自动生成，正确率达到100%，杜绝了人为原因产生软件Bug。所有的保护逻辑由基本的元件和组建组成。 l 事故分析透明化 通过分层、模块化、元件化的设计，装置内部实现了元件级、模块级、总线级三级监视点，可以监视装置内部任一个点的数据，发生事故后通过透明化事故分析工具，可以对故障进行快速准确的定位。故障波形回放： l 工程应用柔性化采用功能自描述和数据自描述技术，实现了内容可以通过描述文件以不同的形式重组，功能可以通过配置文件形式重构，解决了不同用户差异化需求和软件版本集中管理的矛盾。l 人机界面人性化XJ-GUI和现场调试向导的成功应用，降低了现场维护和运行人员的工作强度，使运行维护工作变得轻松。l 借助XJ-GUI界面设计工具，实现操作界面的灵活定制及人性化设计；l 主接线图及丰富的实时数据的显示；l 类WINDOWS菜单，通过菜单提示，可完成装置的全部操作。 2.3护性能特点l 近端故障动作时间小于10ms，全线内典型金属性故障小于20ms；配置快速可靠的快速距离保护及快速的自适应浮动门槛的瞬时差动保护；l 差动保护、距离保护采用变动作特性的原理；保护的变动作特性，根据故障类型设置相应特性的保护，设置速动区、一般区、灵敏区，不同区域设置不同数字滤波算法、不同时延； 差动保护动作区域设置 距离保护动作区域设置l 采用精心设计优选的数字滤波新算法，有效保证距离保护的快速动作及测量精度； 设计的各种级联式的幅频特性图 优选新算法的测量阻抗值l 自适应的振荡判据及先进的振荡识别功能，确保距离保护在系统振荡加区外故障能可靠闭锁，而在系统未振荡时快速动作，振荡中区内故障可靠动作；2.4先进的光纤通道技术 l 通道监测按照G.826规范要求，详细的通道信息使用户直观了解通道质量，可进行准确的故障定位；l 通道传输采样值修补功能，利用插值算法修复通道偶尔丢帧或误码引起的坏采样点,提高保护抗通道误码的能力； l 光纤通道自适应主从定位技术，主从状态免整定；l 自适应CT变比，即无需整定对侧变比值；l 传输状态数据编码，自适应修复的状态量编码技术；3、 专利技术l 利用电流互感器二次测量电流动态补偿其传递产生的幅值和相位误差(200610017752.4)l 差动保护CT变比自适应技术(200310110258.9)l 采样序号调整同步技术(200310110259.3)l 纵联差动保护中电流互感器CT断线识别方法及差动保护方法(200310110257.4)l 继电保护故障检测模块(200310110260.6)l 高压电网永久性故障自适应判别方法(200410010372.9)目 录0前言III1、应用范围III2、产品特点III2.1装置系统平台III2.3护性能特点V2.4先进的光纤通道技术VI3、专利技术VI1概述11.1应用范围11.2保护配置11.3产品特点11.3.1保护性能11.3.2软、硬件平台21.3.3光纤通道技术21.3.4操作界面22技术指标32.1基本电气参数32.1.1额定交流数据32.1.2额定直流数据32.1.3打印机辅助交流电源32.1.4功率消耗32.1.5过载能力32.2主要技术指标42.2.1纵差保护42.2.2距离保护42.2.3零序电流方向保护42.2.4测距部分42.2.5记录容量及定值区容量52.2.6对时方式52.2.7输出触点52.2.8绝缘性能62.2.9冲击电压62.2.10机械性能62.2.11抗电气干扰性能62.3环境条件72.4通信接口72.5光纤通道技术参数72.5.1光纤接口72.5.2继电保护复用接口83原理介绍93.1启动元件93.1.1相电流突变量启动元件93.1.2零序电流启动元件93.1.3静稳破坏启动元件103.1.4差流启动元件103.2选相元件103.2.1工作电压突变量选相103.2.2序电流复合选相113.3非全相运行123.3.1非全相状态识别123.3.2非全相运行状态下，相关保护的投退123.3.3单相运行时切除三相123.4数字通信接口及同步调整123.4.1通信接口123.4.2通道信息和误码监测133.4.3同步调整133.5电流差动保护143.5.1采样值差动元件153.5.2分相稳态量差动延时段153.5.3分相稳态量差动快速段153.5.4分相增量差动元件163.5.5零序电流差动元件163.5.6电容电流影响及补偿措施163.5.7差动电流识别CT断线173.5.8CT饱和173.5.9远跳、远传信号183.6阶段式距离保护183.6.1快速距离保护183.6.2三段式接地距离193.6.3三段式相间距离203.7故障开放元件213.7.1短时开放保护213.7.2不对称故障开放元件213.7.3对称故障开放元件213.7.4非全相运行时的故障开放判据223.8应用于串联电容补偿系统的解决方案223.8.1正序极化电压采用记忆223.8.2正向故障时抗超越措施233.8.3零序方向继电器233.9辅助元件233.9.1PT断线检查233.9.2PT反序检查243.9.3CT反序检查243.9.4CT断线243.10保护逻辑框图253.10.1总体保护逻辑示意253.10.2差动保护逻辑263.10.3距离保护逻辑273.10.4零序保护逻辑283.10.5单相运行切除运行相逻辑293.10.6跳闸逻辑304装置硬件介绍314.1装置整体结构314.2结构与安装334.3装置插件介绍344.3.1交流变换插件(1、2)344.3.2CPU插件354.3.3光纤接口354.3.4开入插件364.3.5信号及出口插件374.3.6出口插件374.3.7通信/通信转换插件384.3.8稳压电源插件405定值清单及整定说明415.1定值清单415.2定值整定说明445.3软压板466订货须知477光纤及光纤连接注意事项477.1概述477.2清洁处理487.3光纤与法兰连接487.4光纤、尾纤的盘绕与保护49471 概述1.1 应用范围WXH-803A/X6/HD系列保护装置主要用作华东地区500kV及以上电压等级输电线路的纵联差动主保护及后备保护。1.2 保护配置WXH-803A系列线路保护装置包括以光纤电流差动保护为主体的全线速动主保护，由三段式相间和接地距离保护及阶段式零序保护、反时限零序保护构成的后备保护。WXH-803A/X6系列保护具体配置如下：产品型号主保护配置功能说明备注WXH-803A/B6/HD主保护差动双通道、2Mb/s接口华东500kV版本WXH-803A/C6/HD主保护差动双通道、2Mb/s接口华东500kV串补版本1.3 产品特点基于高性能、高冗余的许继新一代硬件平台，可视化的逻辑开发工具实现保护透明化设计，变动作特性原理使保护性能全面提升，先进的光纤通道技术，装置内存的“日志系统”及“黑匣子”故障定位技术等是该保护装置的主要特点。1.3.1 保护性能 动作速度快，线路近端故障动作时间小于10ms，主保护全线内典型金属性故障小于20ms； 差动保护、距离保护采用变动作特性的原理，在保证保护速动性基础上大大提高保护灵敏度； 采用双重数字滤波算法协调工作，有效保证距离保护的快速动作及测量精度； 自适应的振荡判据及先进的振荡识别功能，确保距离保护在系统振荡加区外故障能可靠闭锁，而在系统未振荡时快速动作，振荡中区内故障可靠动作；1.3.2 软、硬件平台 采用高性能、可信赖、功能强大的许继新一代硬件平台，16位高精度的双AD，浮点运算32位DSP，充分考虑冗余及功能扩展，多DSP协同工作完成主后备保护功能； 可视化的逻辑开发工具VLD，在VLD的开发环境下所有的保护逻辑都是由不同可视化的柔性继电器组成，实现微机保护的完全透明化设计； 软件运行时内存内容“日志系统”及保护逻辑信息“黑匣子”记录实现异常情况的快速、准确定位； 装置采用整体面板、标准6U机箱，插件后插拔，强弱电回路严格分开，大大提高装置的抗干扰能力； 装置的AD回路、CPU插件、继电器线圈等全面自检。1.3.3 光纤通道技术 完全支持成帧通信格式，可实现通道故障精确诊断和定位功能； 通道监测按照G.826规范要求，详细的通道信息使用户直观了解通道质量，可进行准确的故障定位； 可输出双端的瞬时数据，便于通道测试、检测和维护； 通道传输采样值修补功能，利用插值算法修复通道偶尔丢帧或误码引起的坏采样点,提高保护抗通道误码的能力； 光纤通道自适应主从定位技术，不需用户整定； 自适应CT变比，即无需整定对侧变比值； 专用光纤通道：2 Mb/s高速数据传输；复用传输通道：复用2Mb/s数率数据（E1）接口传输。 1.3.4 操作界面 借助XJ-GUI界面设计工具，实现操作界面的灵活定制及人性化设计； 主接线图及丰富的实时数据的显示； 类WINDOWS菜单，通过菜单提示，可完成装置的全部操作。2 技术指标2.1 基本电气参数2.1.1 额定交流数据 额定交流电压Un： V； 额定交流电流In：5 A或1 A； 额定频率fn：50 Hz 。2.1.2 额定直流数据220 V或110 V，允许变化范围：80%115%。2.1.3 打印机辅助交流电源220 V，0.7 A，50 Hz/60 Hz，允许变化范围：80%115%。2.1.4 功率消耗 交流电压回路：不大于0.5 VA/相（额定电压下）； 交流电流回路：不大于1 VA/相（In =5 A）；不大于0.5 VA/相（In =1 A）； 直流回路： 保护装置不大于40W（正常进行）；保护装置不大于60 W（保护动作）；每路开入回路不大于0.5 W。2.1.5 过载能力 交流电压回路：1.4 Un -连续工作； 交流电流回路： 2 In -长期运行；10 In -10 s；40 In -1 s。2.2 主要技术指标2.2.1 纵差保护 动作电流整定范围：0.05In2 In； 整定误差：2.5%或0.01 In； 整组动作时间：典型金属性故障动作时间不大于18ms。2.2.2 距离保护 整定范围：0.0125(In =5A)0.05125(In =1A) 阻抗动作值准确度在线路阻抗角下、满足精工电压的条件下，测量阻抗整定值平均误差不超过2.5%或0.01 精确工作电压：0.25V80V 精确工作电流范围：0.05In30In 段的暂态超越不大于3% 、段延时时间元件：0.01s10s，整定值误差不超过1%或40ms 段整组动作时间：在0.7倍整定阻抗内不大于30ms 快速距离保护动作时间：中长线近端故障时间不大于10ms PT断线后过流保护：整定范围0.05In 20In，整定延时0.1s 10s2.2.3 零序电流方向保护 整定范围：0.05In20In，整定值误差不超过2.5%或0.01In 零序功率方向元件动作区： 延时段时间元件：0.01s10s，误差不超过1%或40ms2.2.4 测距部分单端故障测距：单端电源金属性故障时允许误差： 2.5%配置有双端测距功能，在线路参数较为准确的情况下，双端非金属性故障误差： 2.5%2.2.5 记录容量及定值区容量 故障录波内容和故障事件报告容量记录保护跳闸前4个周波、跳闸后6个周波所有电流电压波形；护装置可循环记录30次故障事件报告。 正常波形记录容量正常时保护可记录8个周波所有电流电压波形，以供记录或校验极性。 故障报告容量保护装置可循环记录100条故障报告。 事件记录容量保护装置可循环记录50次异常、告警事件报告；保护装置可循环记录50次开入变位记录报告；保护装置可循环记录50次保护事件报告；保护装置可循环记录50次装置操作记录。 装置提供32套定值区2.2.6 对时方式 IRIG-B码对时； GPS脉冲对时（分脉冲或秒脉冲）； 监控系统绝对时间的对时命令；2.2.7 输出触点 在电压不大于250 V，电流不大于1 A，时间常数L/R为5 ms0.75 ms的直流有感负荷电路中，触点断开容量为50 W，长期允许通过电流不大于5 A。 电寿命：装置输出触点电路在电压不超过250 V，电流不超过0.5 A，时间常数为5 ms0.75 ms的负荷条件下，装置能可靠动作及返回1000次。 机械寿命：装置输出触点不接负荷，能可靠动作和返回10000次。2.2.8 绝缘性能 绝缘电阻装置所有电路与外壳之间的绝缘电阻在标准试验条件下，不小于100 M。 介质强度装置所有电路与外壳的介质强度能耐受交流50 Hz，电压2 kV(有效值)，历时1 min试验，而无绝缘击穿或闪络现象。2.2.9 冲击电压装置的导电部分对外露的非导电金属部分外壳之间，在规定的试验大气条件下，能耐受幅值为5 kV的标准雷电波短时冲击检验。2.2.10 机械性能 工作条件能承受国家或行业标准规定的严酷等级为级的振动和冲击响应检验。 运输条件能承受国家或行业标准规定的严酷等级为级的振动耐久、冲击耐久及碰撞检验。2.2.11 抗电气干扰性能 抗辐射电磁场骚扰能力：能承受GB/T 14598.9-2002第4章规定的严酷等级为级的辐射电磁场骚扰； 抗快速瞬变干扰能力：能承受GB/T 14598.10-1996第4章规定的严酷等级为级的快速瞬变干扰； 抗衰减振荡波脉冲群干扰能力：能承受GB/T 14598.13-1998第3章和第4章规定的严酷等级为级的脉冲群干扰试验; 抗静电放电干扰能力：能承受GB/T 14598.14-1998第4章规定的严酷等级为级的的静电放电干扰； 电磁发射干扰能力: 按GB/T 14598.16-2002第4章规定的传导发射限值和4.2规定的辐射发射限值。 抗工频磁场干扰能力：能承受GB/T 17626.8-1998第5章规定的严酷等级为级的工频磁场干扰。 抗脉冲磁场干扰能力：能承受GB/T 17626.9-1998第5章规定的严酷等级为级的脉冲磁场干扰。 抗阻尼振荡磁场干扰能力： 按GB/T 17626.10-1998第5章规定的严酷等级为级的阻尼振荡磁场干扰。 抗浪涌骚扰能力：能承受IEC 60255-22-5:2002第4章规定的浪涌骚扰。 抗射频场感应的传导骚扰能力：能承受IEC 60255-22-6:2001第4章规定的射频场感应的传导骚扰。 抗工频干扰能力：能承受IEC 60255-22-7:2003第4章规定的工频干扰。2.3 环境条件 工作环境温度：10 55 ，24 h内平均温度不超过35 储运环境温度：25 70 ，在极限值下不加激励量，装置不出现不可逆变化，温度恢复后装置应能正常工作。 相对湿度：最湿月的平均最大相对湿度为90%，同时该月的月平均最低温度为25 且表面无凝露。最高温度为40 时，平均最大相对湿度不大于50%。 大气压力：80 kPa110 kPa。2.4 通信接口 通信接口可以采用两种模式：模式1：4个以太网通信口 + 1个RS-485通讯接口；模式2：2个RS-485通讯接口； 通信规约可选择电力行业标准DL/T667-1999（IEC60870-5-103）规约或IEC61850规约。 打印口，可选RS-485或RS-232。 调试口，RS-232。2.5 光纤通道技术参数2.5.1 光纤接口 光纤类型：单模，特性符合CCITT Ree.G652 光波长：1310 nm (复用或50 km以内专用方式) 光纤接收灵敏度： -34 dBm 发送电平：5 dBm (0 km50km以内专用方式) 光纤连接器类型：FC2.5.2 继电保护复用接口 2Mb/s接口速率：2.048Mb/s；阻抗：75不平衡或120平衡；编码：HDB3；接口码型：符合G703.6接口码型要求；允许通道传输延时：单向不大于15ms。通道要求：保护装置的收发路由相同。3 原理介绍本装置的保护功能设计，基于许继公司开发的可视化逻辑开发环境（VLD），同时采用分层、分模块的设计思想，将保护功能实现按数据处理、元件计算、保护逻辑、出口逻辑等进行划分； 差动保护、距离保护的动作特性按故障特征采用多种特性自适应变化实现严重故障快速动作，弱故障可靠动作；3.1 启动元件在保护装置中，启动元件主要用于系统故障检测、开放故障处理逻辑及开放出口继电器的正电源功能，启动元件动作后展宽7秒，在无故障后返回。保护启动元件包含相电流突变量启动、零序电流启动、静稳破坏启动、差流启动及开关位置启动等启动元件，任一启动元件动作后开放故障处理逻辑。3.1.1 相电流突变量启动元件通过实时检测各相电流采样的瞬时值的变化情况，来判断被保护线路是否发生故障；该元件在大多数故障的情况下均能灵敏启动，为保护的主要启动元件。其判据为：其中：为电流突变量启动定值。为浮动门槛，随着变化量输出增大而逐步自动提高，取1.25倍可保证门槛电流始终略高于不平衡输出。3.1.2 零序电流启动元件 主要用于在高阻接地故障情况下保护可靠启动，作为辅助启动元件，元件本身带30ms延时。其判据为：式中：为三倍零序电流，为零序电流启动定值。3.1.3 静稳破坏启动元件当“振荡闭锁元件”控制字投入时增设静稳破坏启动元件，元件本身带30ms延时。判据为正序电流大于静稳电流定值且突变量启动元件未启动。3.1.4 差流启动元件差动保护设有分相差流启动元件，用于一侧为弱电源或高阻故障时的辅助启动元件，由差流动作元件复合电压启动元件构成；差流动作元件其判据为： 式中，为相量差动电流定值；复合电压启动元件其判据为：任一侧或或。当差流动作元件满足后如果对侧开关处于跳开状态，则也允许本侧差流启动以开放差动保护。3.2 选相元件本装置的选相元件用于距离保护及零序保护动作的选相跳闸，在光纤通道良好且两端数据正确下，选相元件将优先选用基于双端电流的差动电流选相；在无正确的两侧数据情况下采用单端量选相，单端量选相元件分为快速选相元件及延时选相元件，快速选相元件采用故障分量选相元件，延时选相元件采用稳态量选相元件。3.2.1 工作电压突变量选相基于工作电压突变量的选相元件不仅灵敏度高，且可以较好的解决跨线故障、短时转换故障、弱馈故障、振荡中故障等特殊情况的选相问题；具体方案为： 求取其中：取线路正序电抗定值。 利用突变量值的关系，先在三个相变化量中选出最大者，再比较其与另外两相间变化量的关系识别为单相故障还是多相故障。以最大为例。 如果 ，则为A相单相接地故障 否则 ，则为三相对称故障如果为两相故障或者复合故障则根据变化量较大的两个单相之间的关系进一步识别从而选出并确定区内故障相。 3.2.2 序电流复合选相基于序电流相位关系的序分量选区元件，是根据单相接地故障及两相接地故障等类型下零序、负序电流的相位关系进行判别，该元件选相灵敏度高、允许接地故障时过渡电阻较大、选相不受非全相运行的影响。图 32 序分量选区当发生接地故障时，先利用零序电流与负序电流的进行选相分区，根据的角度关系划分三个区；a) -60 60对应AN或BCN；b) 60 180对应BN或CAN；c) 180 0.02%，将给出通道异常告警报文信息，表示通道不可靠。通道误码严重或通道中断时，将给出通道异常告警信号，差动保护将被闭锁。通道恢复后，保护自动投入。严重误码秒数与误码秒数是装置上电后累计的结果，其它量为当前的通道状态。提示：秒误码数与丢帧数是衡量通道当前状况的重要指标。如果显示秒误码数与丢帧数较大时，可以将通道直接使用尾纤自环然后观察这两个指标以判断引起误码的原因。如果自环后误码与丢帧依然较大，则查看通道时钟模式定值是否整定错误（应为内时钟方式）或者光纤插件的法兰盘是否有损坏处；如果自环后误码与丢帧数均降低至0，则可以确定引起通道误码或丢帧原因在外部通道，再逐级查找。当A、B光纤通道出现异常时，装置将分别输出A、B通道异常接点，并且在面板液晶上也有相应的信号灯指示A、B光纤通道的运行状态。3.4.3 同步调整高压输电线路两端保护装置上电时刻不同和采样晶振偏差，再加上一端采样数据传送到另一端的时间延迟，因此，两端电流量的采样时刻通常不一致，不能直接进行差动计算。为使进行计算的两端电流量的采样时刻一致，需设定一端的采样时刻为参考基准（主端），另一端参照基准调整自己的采样时刻（从端），这样将两侧保护采样时刻调整一致的过程称为同步调整。本保护从端首先采用“梯形算法”，计算出两侧保护装置的采样偏差；再通过采样序号调整，对齐两端采样序号；从端完成同步调整后，通知主端进入同步状态，至此两侧完成同步调整过程。因为通道延时的计算基于等腰梯形原理，因此要求光纤通道的收发路由延时一致，否则理论基础错误，将导致两侧同步计算偏差，正常负荷电流会引起差流长期存在。图3-4-3 光纤通道梯形算法通道延时： 采样序号差： Num= Tm1 Tn2 取整（td-t1）/ T + 0.5） 采样时刻偏差： 3.5 电流差动保护本装置差动元件针对线路保护区内各种故障类型配置了采样值差动、分相稳态量差动、分相故障分量差动及零序电流差动。稳态量差动元件设置快速区元件及灵敏区元件，快速区元件采用2倍差流定值，灵敏区经30ms延时动作作为快速区的补充；故障分量差动不受负荷影响，对于区内高阻故障及振荡中故障性能优越，元件本身采用全周付氏向量算法并略带延时保证其可靠性； 零序电流差动作为稳态量差动及故障分量的后备延时100ms动作，主要针对缓慢爬升高阻故障，零序电流差动继电器主要作为单相故障而设，当任两相电流均大于2倍额定值时退出零序差动继电器。图3-5 差动保护动作特性图3-5为差动保护动作特性图，各差动元件动作特性区别仅在于差动电流定值及制动系数的不同，图中为相应差动元件的动作定值门槛，Coef_K为相应差动元件的比率制动系数。3.5.1 采样值差动元件采样值差动继电器充分利用2Mbit/s的光纤通道传送信息，采用瞬时值差动元件，以提高差动保护动作速度及可靠性；取两侧电流采样值相加的绝对值作为差动电流，两侧电流采样值相减绝对值作为制动电流。且 ，其中idset取max差动定值，1In；采样值差动保护对每一时刻的采样值进行判别，在连续R次判别中如S次满足判据，则采样值差动方程动作。采样值差动继电器的优点在于动作速度快，且在通道质量不高情况下小于S个误码数据不会导致差动保护误动作。3.5.2 分相稳态量差动延时段动作方程： 式中：动作电流，为两侧电流矢量和的幅值；制动电流，为两侧电流矢量差的幅值；为差动动作电流定值，由用户整定；整定时应保证末端短路有足够的灵敏度；整定值应大于1.5倍本线路稳态电容电流值。稳态量差动延时段继电器动作后固定经30ms延时动作。3.5.3 分相稳态量差动快速段 动作方程： 式中：动作电流，为两侧电流矢量和的幅值；制动电流，为两侧电流矢量差的幅值；为差动动作电流定值，由用户整定。3.5.4 分相增量差动元件 动作方程： 式中：动作电流，为两侧电流变化量矢量和的幅值；制动电流，为两侧电流矢量差的幅值；为差动动作电流定值。实测电容电流值为线路正常运行时未经电容电流补偿的测量差流值。3.5.5 零序电流差动元件动作方程： 式中：动作电流，为两侧零序电流矢量和的幅值；制动电流，为两侧零序电流矢量差的幅值；为差动动作电流定值。该元件满足条件后延时100ms动作。零序差动元件配合差流选相元件选择差流最大相出口。3.5.6 电容电流影响及补偿措施对于500kV及以上系统较长输电线路，电容电流较大，且发生故障及系统合闸操作时暂态电容电流较大，差动保护需要考虑电容电流的影响。WXH-803A差动保护采取暂态时投入高定值差动方程及数字滤波，正常运行时进行电容电流补偿，以避免长线路电容电流的影响。电容电流补偿用于精确评估当前系统差流量。 电容电流的计算公式如下：式中为线路零序容抗定值、为线路正序容抗定值、为线路全长零序阻抗、为线路全长正序阻抗、为本侧相电压相量、为本侧零序电压相量、为本侧相电流相量、为本侧零序电流相量 根据上式计算出每一相的电容电流值，若需要补偿，则采用本端全补偿。补偿公式如下：式中为本侧补偿后相电流相量，为对应相电容电流相量，k为电容电流补偿系数，根据线路并联电抗器和线路容抗定值计算得出。 3.5.7 差动电流识别CT断线由于差动保护的灵敏性，对CT二次回路的监视应更加严格，其中CT断线可能引起误动。当一侧CT断线时，本侧可能会电流突变量启动，但对侧不会电流突变量启动，且系统电压不会发生变化。由于差动保护经过以下闭锁逻辑：两侧电流突变量同时启动或一侧电流突变量启动时需有电压变化量，因此差动保护不会开放而误动作。基于双端量的CT断线判据只考虑系统不发生故障情况下单侧CT断线。CT断线判据的逻辑图如下： 图3-5-7 CT断线逻辑框图图中电流门槛0.04In，CT断线逻辑中差流门槛为0.8倍相差定值和0.15In之间的小值，当装置检测到有差流存在且该相一侧无流时，延时10秒报该侧CT断线；差流长期存在逻辑的差流门槛0.8倍相差定值，若检测到有差流而该相两侧都有流，延时10秒报差流长期存在。CT断线时，发生故障或系统扰动导致启动元件动作，若“CT断线闭锁差动”整定为“1”，则按断线相闭锁电流差动保护；若整定为“0”，则仍开放该相电流差动保护。3.5.8 CT饱和当发生区外故障时，CT可能会饱和，如不采取措施，差动保护可能会误动，本装置采用时差法快速区内外识别元件及虚拟制动电流CT饱和识别开放元件相结合，可以达到在发生故障CT饱和时，如果故障发生时线性区大于2.4ms时能够识别区内外故障，且在区外故障转为区内故障时能够快速开放差动保护。用于3/2接线方式时，如果采用相邻2个CT和电流接入时，采用本侧和电流及对侧电流判断CT饱和；如果采用相邻2个CT电流分别接入时，采用本侧分电流及对侧电流判别CT饱和，提高了装置抗CT饱和能力。3.5.9 远跳、远传信号保护装置设计了两路远传信号回路，经一侧装置的两个强电开入端子，通过本侧装置的数字通道交换的双端信息向对侧传送；对侧保护装置接收处理后各输出两付空接点，供用户灵活选择使用。保护装置还设计了可代替远跳装置的远跳命令功能，可实现远方跳闸功能；装置设远跳开入信号，可传输远跳信号到对侧，对侧收到经正反码校验的远跳后，进行跳闸命令的处理。本侧永跳后无流则闭锁远跳功能。由于远传及远跳属于直跳类型保护数据，因此保护装置内部为避免通道误码带来的影响做如下处理。采样样得到远传、远跳开入信号，经过正反位编码处理：高电平时编码为“01”，低电平时编码为“10” ，作为开关量，和电流采样数据组合成一帧数据，再次对此帧数据进行CRC校验，连同校验码通过光纤数字通道传送给对侧保护装置。对侧装置每收到一帧信息，都要进行CRC反校验，之后再单独对开关量进行互补反校验。即收到“01” 和“10” 信号为有效信号，并且经过连续三次相同确认后，才认为收到的远传或者远跳信号是可靠的。采取以上措施能够有效地避免通道存在误码情况下导致的保护误动作。3.6 阶段式距离保护装置设置了一段快速距离、三段式相间距离及三段式接地距离保护；相间距离保护由圆特性阻抗复合躲负荷线构成，接地距离保护由多边形特性阻抗及零序方向元件构成。3.6.1 快速距离保护在应用于较长输电线路时，可以投入快速距离保护，采用工作电压突变量大于一定值作为动作方程，作为故障分量保护，具有较强的耐过渡电阻能力。 其中：3.6.2 三段式接地距离 由多边形特性阻抗元件、零序电抗元件、零序功率方向元件复合构成接地距离、段保护； 、段动作特性： 图3-6-2a 接地距离多边形特性 图3-6-2b零功方向元件特性 零序电抗线：零序功率方向：注：在非全相过程中动作元件的特性不变，方向由工频变化量方向代替； 段动作特性： 图3-6-2c 接地距离多边形特性 图3-6-2d零功方向元件特性 测量方程（X，R的测量） 其中：为零序电流补偿系数；注：对手合加速及后加速投入反方向偏移阻抗继电器。3.6.3 三段式相间距离 相间距离、段保护采用由正序电压极化的圆特性。 、段动作特性： 图3-6-3a正方向故障的动作特性（带记忆） 图3-6-3b 正方向故障的动作特性（稳态） 段动作特性： 图3-5c正方向不对称故障时动作特性 图3-5d 三相故障时动作特性（偏移阻抗）正序极化电压较高时，由正序电压极化的距离继电器有很好的方向性；当正序电压下降至20%以下时，由正序电压记忆量极化。为保证正方向故障能动作，反方向故障不动作，设置了偏移特性。在、段距离继电器暂态动作后，改用反偏阻抗继电器，保证继电器动作后能保持到故障切除。在、段距离继电器暂态不动作时，改用上抛阻抗继电器，保证母线及背后故障时不误动；对后加速则一直使用反偏阻抗继电器。动作方程、比相圆： 为偏移角；电抗线：段比相圆：式中：为极化电压。全相时采用正序极化，非全相过程中改为健全相相间电压极化；为工作电压。3.7 故障开放元件3.7.1 短时开放保护相电流突变量启动元件，能灵敏反映各种不对称和对称故障，利用该元件动作后瞬时开放保护，如识别系统失稳后的期间再发生故障时则采用不对称故障开放及对称故障开放保护逻辑。3.7.2 不对称故障开放元件不对称故障判别元件的基本出发点就是检测三相不对称度。不对称故障判别元件的动作判据为：I2+I0mI1 采用这种故障判别元件在振荡过程中发生区外故障时不会误开放保护，在区内故障只要两侧功角较小就能开放保护。若TS=0.1s，在=36的区间将历时20ms，段距离继电器可以动作。由于m1，一般线路两侧保护同时开放，在不利的情况下才是一侧保护段跳闸后另一侧纵续动作。3.7.3 对称故障开放元件在启动元件开放150ms以后或系统振荡过程中，如发生三相故障，则上述开放措施均不能开放保护，本装置中另设置了专门的振荡判别元件，即判别测量振荡中心的电压： 其中：为线路阻抗角， ， 为正序电压。 图3-7-3 系统电压相量图在系统正常运行或系统振荡时，恰好反应振荡中心的电压。本装置采用的动作判据分二部分： 延时150ms开放 延时500ms开放。 3.7.4 非全相运行时的故障开放判据 非全相运行系统振荡时，距离继电器可能动作，但选相区为跳开相。非全相再单相故障时，距离继电器动作的同时选相区进入故障相，因此，可以以选相区不在跳开相作为开放条件。 另外，非全相运行系统未振荡时，测量非故障二相电流之差的工频变化量，当该电流突然增大达一定幅值时开放非全相运行振荡闭锁。因而非全相运行发生故障时能快速开放。 以上二种情况均不能开放时，测量两健全相相间电压的，判据同全相时的对称开放元件。3.8 应用于串联电容补偿系统的解决方案3.8.1 正序极化电压采用记忆对于相间正序电压极化的比相圆需要消除故障时电压反向的影响，因此在故障后相间阻抗采用的极化电压都带记忆，其正向故障时动态特性如图3-6-3（a）所示。对于相间延时段阻抗保护，则采用不同记忆时间的正序极化比相圆动作时间的时序来消除电压反向的影响，在正方向故障时，相间阻抗段比相圆采用记忆4周前正序电压极化比相圆与记忆6周前正序电压极化比相圆均会同时动作，反方向故障时由于记忆的消失，记忆4周前正序电压极化的比相圆首先动作，40ms后记忆6周前正序电压极化比相圆再动作，根据此特性相间阻抗段采用正向故障固定，反向故障闭锁方法保证区内故障延时动作，区外故障不会误动作。3.8.2 正向故障时抗超越措施当保护的正向含有串补电容时，则破坏了输电线路阻抗均匀分布特性，若发生区外电容器后故障，则会由于串补电容的影响，使得测量阻抗缩短，落入保护动作范围。尤其是当串补电容不在本线路上时由于其它电源的助增影响会导致测量阻抗缩小更大，因此也需要考虑正向串补不在本线的影响。阻抗段的定值仍按本线路电抗的7085整定（不含电容），实际的保护范围取为。3.8.3 零序方向继电器当发生正向不对称接地故障时，如背后的零序等效阻抗为容性时，常规的零序方向继电器会判为反方向故障，如下图所示。图 3-8-3 不对称故障当时发生了零序电压反向，应对零序电压进行补偿，补偿的方法是取： 的选取应保证，可以简单地取。由于线路零序阻抗远大于正序阻抗，这样的补偿也仅补偿了线路的一小部分，反向故障不会失去方向性。对于无串补的线路、串补不在本侧或串补在本侧但取母线TV 的则不会出现这种情况，此时取0。3.9 辅助元件3.9.1 PT断线检查PT断线仅在线路正常运行时投入，保护启动后不进行PT断线检测。 PT断线判据为：a三相电压相量和大于7V，即自产零序电压大于7V，保护不启动，延时1秒发PT断线异常信号。b三相电压相量和小于8V，但正序电压小于30V时，若采用母线PT则延时1秒发PT断线异常信号；若采用线路PT，且没有三相跳位（经电流确认）时，延时1秒发PT断线异常信号。装置通过整定控制字来确定是采用母线PT还是线路PT。 判别PT断线后退出距离保护，同时自动投入PT断线相过流和PT断线零序过流保护，零序过流段退出，零序过流段退出方向元件，满足电流门槛后直接出口。 PT断线恢复后保护延时2秒恢复正常，PT断线异常信号返回。3.9.2 PT反序检查PT反序判据为：负序电压（U2）大于四倍正序电压（U1）且负序电压（U2）大于12V。此判据带1秒延时，报PT反序，驱动告警继电器。3.9.3 CT反序检查CT反序判据为：负序电流（I2）大于四倍正序电流（I1）且负序电流（3I2）大于0.1In。此判据带1秒延时, 报CT反序，驱动告警继电器。3.9.4 CT断线差动保护具有根据差动电流原理识别CT断线逻辑，对于后备保护仍需单独设置CT断线判据，即3I0启动12S不返回且无零序电压，则发CT断线告警信号，且闭锁3I0启动保护功能，CT断线后仅保留距离、段保护，零序反时限保护不受CT断线控制。3.10 保护逻辑框图3.10.1 总体保护逻辑示意图3-10-1 差动保护逻辑框图 A通道光纤差动保护在CPU1中实现，B通道光纤差动保护在CPU2中实现，2个通道光纤差动保护逻辑上独立。距离、零序等后备保护在CPU2中实现。双CPU二取二启动开放出口正电源，用于保证不因任一元器件损坏而引起保护误动作。3.10.2 差动保护逻辑 图3-10-2 差动保护逻辑框图 上图以A相为例。保护投入包含软压板和硬压板，两个均投入时认为保护投入；通道数据异常包含误码高、连接错误（装置混联）、通道中断、自环状态与整定不一致及两侧失步等情况；CT断线时，若CT断线闭锁控制字投入，则分相闭锁差动保护，否则若满足差动判据则出口； 启动开放条件为：两侧电流突变量启动元件均动作或者差流启动条件满足。3.10.3 距离保护逻辑 图3-10-3 距离保护逻辑框图 全相及非全相时配置三段式相间距离及接地距离保护。 在手合故障时设置了按阻抗段加速切除故障的功能，考虑到手合故障PT可能在线路侧，手合加速阻抗带偏移特性。 距离保护在系统未振荡时一直投入突变量启动元件瞬时开放距离保护，当保护识别出系统振荡时则闭锁突变量启动元件，并由不对称开放元件、对称开放元件、非全相开放元件开放距离保护。 线路重合闸时一直投入距离段加速保护，当振荡闭锁元件投入时，加速时投入经振荡开放元件开放的距离段保护，当振荡闭锁元件未投入时，则投入不经振荡开放元件开放的加速距离段保护。 距离加速保护当距离任一段投入时，该保护投入。3.10.4 零序保护逻辑 图3-10-4 零序