RCS-953A系列高压输电线路成套保护装置技术和使用说明书.pdf

zl_xlbh0302.0509zl_xlbh0302.0509 rcs-953a 型 高压输电线路成套保护装置 技术说明书 说明：此页为封面，印刷时必须与公司标准图标合成，确保资料名称、资料编号及其相对位置与本封面一致。 目录 1概述概述. 1 1.1应用范围. 1 1.2保护配置. 1 1.3性能特征. 1 2技术参数技术参数 2 2.1机械及环境参数2 2.2额定电气参数 2 2.3主要技术指标 2 3软件工作原理软件工作原理. 5 3.1保护程序结构 5 3.2装置总起动元件5 3.3保护起动元件 6 3.4电流差动继电器6 3.5过流方向继电器10 3.6距离继电器. 10 3.7双回线相继速动保护.14 3.8不对称相继速动保护.15 3.9重合闸 15 3.10正常运行程序15 3.11各保护方框图17 4硬件原理说明硬件原理说明. 23 4.1装置整体结构 23 4.2装置面板布置 24 4.3装置接线端子 24 4.4输出接点. 25 4.5结构与安装. 26 4.6各插件原理说明27 5定值内容及整定说明定值内容及整定说明37 5.1装置参数及整定说明.37 5.2保护定值及整定说明.38 5.3压板定值. 42 5.4ip地址 42 nari- relaysrcs-953a 型高压输电线路成套保护装置 1 1 1 概述概述 1.11.1应用范围应用范围 本装置为由微机实现的数字式输电线路成套快速保护装置，主要用于中性点不接地 或小接地系统中输电线路的主保护及后备保护。 1.21.2保护保护配置配置 rcs-953a 包括以分相电流差动为主体的快速主保护，由完整的三段相间距离保护、 四段可选相间低电压和/或方向闭锁的过流保护构成后备保护；装置配有三相一次重合 闸功能、过负荷告警功能；还带有跳合闸操作回路以及交流电压切换回路。 1.31.3性能特征性能特征 分相电流差动继电器全线速跳。 64kb/s 高速数据通信接口，线路两侧数据同步采样，两侧电流互感器变比可以不一 致。 通道自动监测，通信误码率在线显示，通道故障自动闭锁差动保护。 反应工频变化量的起动元件采用了具有自适应能力的浮动门槛，对系统不平衡和干 扰具有极强的预防能力，因而起动元件有很高的灵敏度而不会频繁起动。 先进可靠的振荡闭锁功能，保证距离保护在系统振荡加区外故障时能可靠闭锁，而 在振荡加区内故障时能可靠切除故障。 完善的事件报文处理，可保存最新 128 次动作报告，24 次故障录波报告。 与 comtrade 兼容的故障录波。 友好的人机界面、汉字显示、中文报告打印。 灵活的后台通信方式，配有 rs-485 通信接口(可选双绞线、光纤)或以太网。 支持电力行业标准 dl/t667-1999（iec60870-5-103 标准）的通信规约。 采用高速数字信号处理芯片 （dsp） 与微处理器并行工作， 保证了高精度的快速运算。 高性能的硬件保证了装置在每一个采样间隔对所有继电器进行实时计算。 电路板采用表面贴装技术，减少了电路体积，减少发热，提高了装置可靠性。 装置采用整体面板、全封闭机箱，强弱电严格分开，取消传统背板配线方式，同时 在软件设计上也采取相应的抗干扰措施，装置的抗干扰能力大大提高，对外的电磁 辐射也满足相关标准。 nari- relaysrcs-953a 型高压输电线路成套保护装置 2 2 2 技术参数技术参数 2.12.1机械及环境参数机械及环境参数 机箱结构尺寸：482mm177mm291mm；嵌入式安装 正常工作温度：040 极限工作温度：-1050 贮存及运输：-2570 2.22.2额定电气参数额定电气参数 直流电源：220v，110v允许偏差: +15，-20 交流电压：3/100（额定电压 un） 交流电流：5a，1a （额定电流 in） 频率：50hz/60hz 过载能力：电流回路： 2 倍额定电流，连续工作 10 倍额定电流，允许 10s 40 倍额定电流，允许 1s 电压回路： 1.5 倍额定电压，连续工作 功耗：交流电流： 1va/相（in=5a） 0.5va/相（in=1a） 交流电压： 0.5va/相 直流： 正常时35w 跳闸时50w 2.32.3主要技术指标主要技术指标 2.3.12.3.1 整组动作时间整组动作时间 差动保护全线路跳闸时间：25ms（差流1.5 倍差动电流高定值） 距离保护段：30ms 2.3.22.3.2 起动元件起动元件 电流变化量起动元件，整定范围 0.1in0.5in 过流起动元件，整定范围 0.1in0.5in 负序过流起动元件，整定范围 0.1in0.5in 2.3.32.3.3 距离保护距离保护 整定范围： 0.0125(in=5a)0.05125(in=1a) 距离元件定值误差：5 精 确 工 作 电 压 ：0.25v 最小精确工作电流：0.1in nari- relaysrcs-953a 型高压输电线路成套保护装置 3 最大精确工作电流：30in 、段跳闸时间：010s 2.3.42.3.4 过流保护过流保护 整定范围： 0.1in20in 过流元件定值误差: 5 、段过流跳闸延迟时间：010s 2.3.52.3.5 过负荷告警过负荷告警 整定范围： 0.1in20in 过负荷元件定值误差: 5 过负荷告警出口延迟时间：010s 2.3.62.3.6 暂态超越暂态超越 快速保护均不大于 2 2.3.72.3.7 测距部分测距部分 单端电源多相故障时允许误差：2.5 2.3.82.3.8 自动重合闸自动重合闸 检同期元件角度误差：3 2.3.92.3.9 电磁兼容电磁兼容 幅射电磁场干扰试验符合国标：gb/t 14598.9 的规定； 快速瞬变干扰试验符合国标：gb/t 14598.10 的规定； 静电放电试验符合国标：gb/t 14598.14 的规定； 脉冲群干扰试验符合国标：gb/t 14598.13 的规定； 射频场感应的传导骚扰抗扰度试验符合国标：gb/t 17626.6 的规定； 工频磁场抗扰度试验符合国标：gb/t 17626.8 的规定； 脉冲磁场抗扰度试验符合国标：gb/t 17626.9 的规定； 浪涌（冲击）抗扰度试验符合国标：gb/t 17626.5 的规定。 2.3.102.3.10 绝缘试验绝缘试验 绝缘试验符合国标：gb/t14598.3-93 6.0 的规定； 冲击电压试验符合国标：gb/t14598.3-93 8.0 的规定。 nari- relaysrcs-953a 型高压输电线路成套保护装置 4 2.3.112.3.11 输出接点容量输出接点容量 信号接点容量： 允许长期通过电流 8a 切断电流 0.3a（dc220v，v/r 1ms） 其它辅助继电器接点容量： 允许长期通过电流 5a 切断电流 0.2a（dc220v，v/r 1ms） 跳闸出口接点容量： 允许长期通过电流 8a 切断电流 0.3a（dc220v，v/r 1ms） ，不带电流保持 2.3.122.3.12 通信接口通信接口 两个 rs-485 通信接口 (可选光纤或双绞线接口)，或光纤以太网接口，通信规约可 选择为电力行业标准 dl/t667-1999(idt iec60870-5-103)规约或 lfp（v2.0）规约，通 信速率可整定； 一个用于 gps 对时的 rs-485 双绞线接口； 一个打印接口，可选 rs-485 或 rs-232 方式，通信速率可整定； 一个用于调试的 rs-232 接口（前面板） 。 2.3.132.3.13 光纤接口光纤接口 光纤接口位于 cpu 板背面， 光接头采用 fc/pc 型式； 发送器件为 1310nm ingaasp/inp mqw-fp 激光二极管（简称 ld） ；光接收器件采用 ingaas 光电二极管（简称 pin） 。发送 功率分三档，由跳线决定。若传输距离小于 50km，无需跳线。 发送功率：12 db、-9db、-6db（1.3um，单模光纤） 接收灵敏度：48db 传输距离：100km nari- relaysrcs-953a 型高压输电线路成套保护装置 5 3 3 软件工作原理软件工作原理 3.13.1保护程序结构保护程序结构 保护程序结构框图如图 3.1.1所示。 主程序 采样程序 起动？ 正常运行程序故障计算程序 ny 图 3.1.1保护程序结构框图 主程序按固定的采样周期接受采样中断进入采样程序，在采样程序中进行模拟量采 集与滤波、开关量的采集、装置硬件自检、交流电流断线、过负荷告警、频率跟踪计算 和起动判据的计算，根据是否满足起动条件而进入正常运行程序或故障计算程序。硬件 自检内容包括 ram、e 2prom、跳闸出口三极管等。 正常运行程序中进行采样值自动零漂调整及运行状态检查， 运行状态检查包括交流 电压断线、控制回路断线、检查开关位置状态、重合闸充电、准备手合判别等。不正常 时发告警信号，信号分两种，一种是运行异常告警，这时不闭锁装置，提醒运行人员进 行相应处理；另一种为闭锁告警信号，告警同时将装置闭锁，保护退出。 故障计算程序中进行各种保护的算法计算，跳闸逻辑判断以及事件报告、故障报告 及波形的整理。 3.23.2装置总起动元件装置总起动元件 起动元件的主体由反应相间工频变化量的过流继电器实现， 同时又配以反应全电流 的过流继电器和负序过流继电器互相补充；反应工频变化量的起动元件采用浮动门坎， 正常运行及系统振荡时变化量的不平衡输出均自动构成自适应式的门坎， 浮动门坎始终 略高于不平衡输出，在正常运行时由于不平衡分量很小，而装置有很高的灵敏度。 3.2.13.2.1 电流变化量起动电流变化量起动 zdtmax iii 25. 1 max i 是相间电流的半波积分的最大值； nari- relaysrcs-953a 型高压输电线路成套保护装置 6 zd i为可整定的固定门坎； t i为浮动门坎， 该元件动作并展宽秒，去开放出口继电器正电源。 3.2.23.2.2 过流元件起动过流元件起动 当相电流大于段过流整定值，则经 40ms 延时,过流起动元件动作并展宽秒，去 开放出口继电器正电源。 3.2.33.2.3 负序过流元件起动负序过流元件起动 当负序电流大于整定值，且无 ta 断线时，则经 30ms 延时，负序起动元件动作并展 宽秒，去开放出口继电器正电源。 3.2.43.2.4 纵联差动或远跳起动纵联差动或远跳起动 发生区内三相故障，弱电源侧电流起动元件可能不动作，此时若收到对侧的差动保 护允许信号，则判别差动继电器动作相关相间电压，若小于 60额定电压，则辅助电压 起动元件动作，去开放出口继电器正电源秒。 当本侧收到对侧的远跳信号且定值中“不经本侧起动控制”置“1”时，去开放出 口继电器正电源 500ms。 3.2.53.2.5 重合闸起动重合闸起动 当满足重合闸条件则展宽 10 分钟，在此时间内，若有重合闸动作则开放出口继电 器正电源 500ms。 3.33.3保护起动元件保护起动元件 保护起动元件与总起动元件相同， 只是总起动元件由 cpu 计算， 保护起动元件由 dsp 计算。 3.43.4电流差动继电器电流差动继电器 电流差动继电器变化量相差动继电器和稳态相差动继电器构成。 3.4.13.4.1 变化量相差动继电器变化量相差动继电器 动作方程： cba ii ii hcd rcd , 75 . 0 cdi为工频变化量差动电流， nmcd iii 即为两侧电流变化量矢量和的 nari- relaysrcs-953a 型高压输电线路成套保护装置 7 幅值； ri为工频变化量制动电流； nmr iii 即为两侧电流变化量矢量差的幅 值； h i为“差动电流高定值” （整定值）和 4 倍实测电容电流的大值；实测电容电流由 正常运行时的差流获得； 3.4.23.4.2 稳态稳态段相差动继电器段相差动继电器 动作方程： cba ii ii hcd rcd , 75 . 0 cd i为差动电流， nmcd iii 即为两侧电流矢量和的幅值； r i为制动电流； nmr iii 即为两侧电流矢量差的幅值； h i定义同上。 3.4.33.4.3 稳态稳态段相差动继电器段相差动继电器 动作方程： cba ii ii cd rcd , 75 . 0 l l i为“差动电流低定值”和 1.5 倍实测电容电流的大值； cd i、 r i定义同上。 稳态段相差动继电器经 40ms 延时动作。 3.4.43.4.4 采样同步采样同步 两侧装置一侧作为同步端，另一侧作为参考端。以同步方式交换两侧信息，参考端 采样间隔固定，并在每一采样间隔中固定向对侧发送一帧信息。同步端随时调整采样间 隔，如果满足同步条件，就向对侧传输三相电流采样值；否则，启动同步过程，直到满 足同步条件为止。 3.4.53.4.5 tata 断线断线 ta 断线瞬间， 断线侧的起动元件和差动继电器可能动作， 但对侧的起动元件不动作， 不会向本侧发差动保护动作信号， 从而保证纵联差动不会误动。 非断线侧经延时后报 “长 nari- relaysrcs-953a 型高压输电线路成套保护装置 8 期有差流” ，与 ta 断线作同样处理。 ta 断线时发生故障或系统扰动导致起动元件动作， 若 “ta 断线闭锁差动” 整定为 “1” ， 则闭锁电流差动保护；若“ta 断线闭锁差动”整定为“0” ，且该相差流大于“ta 断线 差流定值” ，仍开放电流差动保护。 3.4.63.4.6 tata 饱和饱和 当发生区外故障时，ta 可能会暂态饱和，装置中由于采用了较高的制动系数和自适 应浮动制动门槛，从而保证了在较严重的饱和情况下不会误动。 3.4.73.4.7 通信接口通信接口 数字差动保护的关键是线路两侧差动保护之间电流数据的交换， 本装置中的数据采 用64kb/s高速数据通道、同步通信方式。采用64kb/s的传输速率，主要是考虑差动保护 的数据信息，可以复接数字通信(pcm微波或pcm光纤通信)设备的64kb/s数字接口，从而 实现远距离传送。当采用复接pcm通信设备时，数据信号是从pcm的64kb/s同向接口实现 复接（其“64kb/s同向接口”的有关技术指标参见ccitt推荐标准：g703中的“64kb/s 接口” ） 。不论采用专用光纤，亦或复用pcm设备，本装置的通信出入口都是采用光纤传 输方式。 通信接口的原理如图 3.4.1， 其功能是将传送差动保护电流及开关量信息的串行通 信控制器（scc）收发的nrzi码变换成64kb/s同向接口的线路码型，经光电转换后，由 光纤通道来传输。 数据发送 64kb/s 从scc来 码型变换 光纤发送 （主） 光纤 数据接收 64kb/s 去scc 码型变换 光纤接收 （主） 光纤 时钟提取 dpll 发时钟 内部时钟 64khz晶振 图 3.4.1 通信接口框图 发时钟 收时钟 rcs900 系列纵联 差动保护 发时钟 收时钟 rcs900 系列纵联 差动保护 内部时钟内部时钟 64kb/s 图 3.4.2 内时钟(主主)方式 nari- relaysrcs-953a 型高压输电线路成套保护装置 9 由于装置是采用64kb/s同步数据通信方式，就存在同步时钟提取问题，若通道是采 用专用光纤通道，装置的时钟应采用内时钟方式，即两侧的装置发送时钟工作在“主 主”方式，见图 3.4.2，数据发送采用本机的内部时钟，接收时钟从接收数据码流中提 取。若通道是通过64kb/s同向接口复接pcm通信设备，则应采用外部时钟方式，即两侧 装置的发送时钟工作在“从从”方式，见图 3.4.3，数据发送时钟和接收时钟为同一 时钟源，均是从接收数据码流中提取。此时，两侧pcm通信设备所复接的2m基群口，仅 在pdh网中应按主从方式来整定，否则，由于两侧pcm设备的64kb/s/2m终端口的时钟 存在微小的差异，会使装置在数据接收中出现定时滑码现象。复接pcm通信设备时，对 通道的误码率要求参照电力规划设计院颁发的dl/t 5062-1996微波电路传输继电保护 信息设计技术规定中有关条款。 发时钟 收时钟 rcs900 系列纵联 差动保护 内部时钟 64kb/s 收 发 （主侧） 64kb/s 发时钟 收时钟 rcs900 系列纵联 差动保护 内部时钟 64kb/s 收 发 （从侧） 64kb/s pcm设备pcm设备 图 3.4.3 外时钟(从从)方式 采用专用光纤光缆时，线路两侧的装置通过光纤通道直接连接，见图 3.4.4。 rcs900 系列纵联 差动保护 rcs900 系列纵联 差动保护 光 发 光 收 光 发 光 收 光纤 64kb/s 图 3.4.4 专用光纤方式连接 若通过数字接口复接pcm设备时，需在通信机房内加装一台专用光电变换的数字复 接接口设备mux-64，见图 3.4.5。 rcs900 系列纵联 差动保护 mux-64 光 发 光 收 光 发 光 收 光纤 64kb/s pcm设备 同向 接口 终端 图 3.4.5 数字复接方式连接 nari- relaysrcs-953a 型高压输电线路成套保护装置 10 3.53.5过流方向继电器过流方向继电器 方向继电器由正序电压极化，方向元件和电流元件按相起动。为消除近处三相短路 时方向元件的死区，当正序电压下降至 10%un 以下时，进入三相低压方向程序，由正序 电压记忆量极化。低压方向继电器在动作前设置正的门坎，保证母线三相故障时继电器 不可能失去方向性；继电器动作后则改为反门坎，保证正方向出口三相故障继电器动作 后一直保持到故障切除。其动作特性如图 3.5.1所示。 uj ij 48 lm 图 3.5.1过流方向继电器特性 3.63.6距离继电器距离继电器 本装置设有三阶段式相间距离继电器， 距离段和一个作为远后备的四边形相间距 离继电器。继电器由正序电压极化，因而有较大的测量故障过渡电阻的能力；当用于短 线路时，为了进一步扩大测量过渡电阻的能力，还可将、段阻抗特性向第象限偏 移。 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 10%un 以下时，进入三相低压程序，由正序电压记忆量极化，、段距离继电 器在动作前设置正的门坎，保证母线三相故障时继电器不可能失去方向性；继电器动作 后则改为反门坎，保证正方向出口三相故障继电器动作后一直保持到故障切除。段距 离继电器始终采用反门坎，因而三相短路段稳态特性包含原点，不存在电压死区。 3.6.13.6.1 低压距离继电器低压距离继电器 当正序电压小于 10%un 时，进入低压距离程序，此时只可能有三相短路和系统振荡 两种情况；系统振荡由振荡闭锁回路区分，这里只需考虑三相短路。 三相短路时，三个相间阻抗性能一样，但为了保证母线故障转换至线路构成三相故 障时仍能快速切除故障，所以对三个相间阻抗均进行计算。低压距离继电器比较工作电 压和极化电压的相位： 正方向故障时， 其暂态动作特性如图 3.6.1； nari- relaysrcs-953a 型高压输电线路成套保护装置 11 zd z k z s z r jx 图 3.6.1 正方向故障时动作特性 测量阻抗 k z在阻抗复数平面上的动作特性是以 zd z至 s z连线为直径的圆， 动作特 性包含原点表明正向出口经或不经过渡电阻故障时都能正确动作， 并不表示反方向故障 时会误动作；反方向故障时的动作特性必须以反方向故障为前提导出。当不为零时， 将是以 zd z到 s z连线为弦的圆，动作特性向第或第象限偏移。 反方向故障时，测量阻抗 k z在阻抗复数平面上的动作特性是以 zd z与 s z 连线为直 径的圆，如图 3.6.2，当 k z在圆内时动作，可见，继电器有明确的方向性，不可能误 判方向。 zd z s z r jx k z 图 3.6.2 反方向故障时的动作特性 zd z k z r jx nari- relaysrcs-953a 型高压输电线路成套保护装置 12 图 3.6.3三相短路稳态特性 以上的结论是在记忆电压消失以前，即继电器的暂态特性，当记忆电压消失后，正 方向故障时，测量阻抗 k z在阻抗复数平面上的动作特性如图 3.6.3，反方向故障时， k z动作特性也如图 3.6.3。由于动作特性经过原点，因此母线和出口故障时，继电器 处于动作边界；为了保证母线故障，特别是经弧光电阻三相故障时不会误动作，因此， 对、段距离继电器设置了门坎电压，其幅值取最大弧光压降。同时，当、距离 继电器暂态动作后，将继电器的门坎倒置，相当于将特性圆包含原点，以保证继电器动 作后能保持到故障切除。为了保证段距离继电器的后备性能，段距离元件的门坎电 压总是倒置的，其特性包含原点。 3.6.23.6.2 相间距离继电器相间距离继电器 3.6.2.1 段相间距离继电器 段相间距离继电器由阻抗圆相间距离继电器和四边形相间距离继电器相或构成， 四边形相间距离继电器可作为长线末端变压器后故障的远后备。 阻抗圆相间距离继电器： 继电器的极化电压采用正序电压，不带记忆。因相间故障其正序电压基本保留了故 障前电压的相位；故障相的动作特性见图 3.6.1、图 3.6.2，继电器有很好的方向性。 三相短路时， 由于极化电压无记忆作用， 其动作特性为一过原点的圆， 如图 3.6.3。 由于正序电压较低时，由低压距离继电器测量，因此，这里既不存在死区也不存在母线 故障失去方向性问题。 四边形相间距离继电器： 四边形相间距离继电器的动作特性如图 3.6.4中的 abcd， zd z为相间段圆阻抗定 值, rec z为相间段四边形定值，四边形中 bc 段与 zd z平行，且与段圆阻抗相切；ad 段延长线过原点偏移 jx 轴 15；ab 段与 cd 段分别在 zd z/2 和 rec z处垂直于 zd z。整 定四边形定值时只需整定 rec z即可。 nari- relaysrcs-953a 型高压输电线路成套保护装置 13 rec z k z r jx zd z 150 a b c d 图 3.6.4 四边形相间距离继电器的动作特性 3.6.2.2 、段相间距离继电器 由正序电压极化的方向阻抗继电器： 这里，极化电压、段，较段增加了一个偏移角2，其作用是为了在短线路 使用时增加允许过渡电阻的能力。2 的整定可按 0，15，30三档选择。 电抗继电器： 当 d z阻抗角为 90时，该继电器为与轴平行的电抗继电器特性，实际的 d z阻抗 角为 78，因此，该电抗特性下倾 12，使送电端的保护受对侧助增而过渡电阻呈容 性时不致超越。 以上方向阻抗与电抗继电器二部分结合， 增强了在短线上使用时允许过渡电阻的能 力。 zd z s z r jx a 0 01 0 151 0 301 图 3.6.5 正方向故障时继电器特性 3.6.33.6.3 振荡闭锁振荡闭锁 装置的振荡闭锁分三个部分，任意一个元件动作开放保护。 nari- relaysrcs-953a 型高压输电线路成套保护装置 14 3.6.3.1 起动开放元件 起动元件开放瞬间， 若按躲过最大负荷整定的正序过流元件不动作或动作时间尚不 到 10ms，则将振荡闭锁开放 160ms。 3.6.3.2 不对称故障开放元件 不对称故障时，振荡闭锁回路还可由对称分量元件开放，该元件的动作判据为： 12 imi 3.6.3.3 对称故障开放元件 在起动元件开放 160ms 以后或系统振荡过程中，如发生三相故障，则上述二项开放 措施均不能开放振荡闭锁，本装置中另设置了专门的振荡判别元件，即测量振荡中心电 压： cosuuos u为正序电压，是正序电压和电流之间的夹角。 本装置采用的动作判据分二部分： nosn uuu08 . 0 03 . 0 延时 150ms 开放 nosn uuu25 . 0 1 . 0延时 500ms 开放。 3.73.7双回线相继速动保护双回线相继速动保护 双回线相继速动保护原理见图 3.7.1，两条线路中的段距离元件动作或其它保护 跳闸时，输出 fxl 信号分别闭锁另一回线段相继速跳距离元件。 1 1 3 3 2 2 4 4 l1l1 l2l2 m mn n 图 3.7.1 双回线相继速动保护动作示意图 距离段继电器相继速动的条件是：）距离段继电器动作；）收到邻线来的 fxl 信号，其后 fxl 信号消失；）距离段继电器经小延时不返回。 例如本保护装置安装于 1、3 处，对 m 侧保护，l1 末端故障，短路初期，保护 1,3 的段距离元件均动作，分别闭锁另一回线段距离相继速动保护，其后，保护 2 由 段跳开，保护 3 距离继电器返回， fxl 信号返回，保护 1 收不到 fxl 信号，同时段距 离继电器等待一个短延时不返回，则立即跳闸。 若 m 侧无电源，即为负荷端，则上述相继速跳条件不能满足。对于这种情况，本保 nari- relaysrcs-953a 型高压输电线路成套保护装置 15 护中设置了“负荷侧”控制字，当保护在负荷侧时置“1” ，其动作条件是：） “负荷 侧”控制字置“1” ；）距离段继电器动作；）收不到邻线来的 fxl 信号；）在 起动后 50250ms 内的最大相电流大于起动 25ms 时的最大相电流的 4 倍；）相邻线 有电流。 例如设图 3.7.1中 m 侧为负荷端，l1 末端故障，短路初期，保护 1,3 感受到的短路 电流很小，保护 3 为反方向不动作；当保护 2 由段跳开，保护 3 仍为反方向不动作， 但短路电流全部从保护 1，3 流过，保护 1 距离元件段动作，其短路电流远远大于短 路初的值。此时保护 1 经短延时跳闸。 3.83.8不对称相继速动保护不对称相继速动保护 不对称故障时，利用近故障侧切除后负荷电流的消失，可以实现不对称故障时相继 跳闸。如图 3.8.1所示，当线路末端不对称故障时，n 侧段动作快速切除故障，由于 三相跳闸，非故障相电流同时被切除，m 侧保护测量到任一相负荷电流突然消失，而 段距离元件连续动作不返回时，将 m 侧开关不经段延时即跳闸，将故障切除。 a a b b m mn n c c 图 3.8.1 不对称故障相继速动保护动作示意图 3.93.9重合闸重合闸 本装置重合闸为三相一次重合闸方式,可根据故障的严重程度引入闭锁重合闸的方 式。重合闸可采用检相邻线有流重合闸、检线路无压重合闸、检母线无压重合闸或检同 期重合闸， 也可采用快速直接重合闸方式， 检无压时， 检查线路电压或母线电压小于 30v； 检同期时，检查线路电压和母线电压都大于 40v，且线路和母线电压间相位差在整定范 围内。 3.103.10正常运行程序正常运行程序 3.10.13.10.1检查开关位置状态检查开关位置状态 三相无电流，同时 twj 动作，则认为线路不在运行，开放准备手合于故障 400ms； 线路有电流但 twj 动作，经 10 秒延时报 twj 异常。 3.10.23.10.2 控制回路断线控制回路断线 twj 和 hwj 均不动作， 经 500ms 延时报控制回路断线。 控制回路断线则重合闸放电。 nari- relaysrcs-953a 型高压输电线路成套保护装置 16 3.10.33.10.3 交流电流断线交流电流断线（始终计算始终计算） 负序电流起动元件动作并且负序电压小于 3v，则延时 10 秒发 ta 断线异常信号。电 流正常后, 经 10 秒延时 ta 断线信号复归。 3.10.43.10.4 交流电压断线交流电压断线 当负序电压 3u2大于 12v，且保护不起动，延时 1.25 秒发 tv 断线异常信号； 当正序电压小于 33v，且任一相有流元件动作或 twj 不动作时, 延时 1.25 秒发 tv 断线异常信号。 tv 断线信号动作的同时，退出距离保护，保留过流保护。过流元件退出方向判别和 低压闭锁功能， 过流段可经控制字选择是否退出。 tv 断线时可经控制字选择是否闭锁 重合闸。 三相电压正常后, 经 10 秒延时 tv 断线信号复归。 3.10.53.10.5 线路电压断线线路电压断线 当重合闸投入且装置整定为重合闸检同期或检无压方式，则要用到线路电压，twj 不动作或线路有流时检查输入的线路电压小于 40v，经 10 秒延时报线路 tv 异常。线路 电压正常后, 经 10 秒延时线路 tv 断线信号复归。 如重合闸不投、或不检同期或无压时，线路电压可以不接入本装置，装置也不进行 线路电压断线判别。 3.10.63.10.6 电压电压、电流回路零点漂移调整电流回路零点漂移调整 随着温度变化和环境条件的改变，电压、电流的零点可能会发生漂移，装置将自动 跟踪零点的漂移。 nari- relaysrcs-953a 型高压输电线路成套保护装置 17 3.113.11 各保护方框图各保护方框图 3.11.13.11.1 纵联差动保护方框图纵联差动保护方框图 图 3.11.1 纵联差动保护方框图 1.差动保护投入指屏上“主保护压板”和定值控制字“投纵联差动保护”同时投入。 2.“a 相差动元件” 、 “b 相差动元件” 、 “c 相差动元件”包括变化量差动、稳态量差 动段或段动作时的分相差动，只是各自的定值有差异。 3.三相开关在跳开位置或经保护起动控制的差动继电器动作，则向对侧发差动动作 允许信号。 4.ta 断线瞬间，断线侧的起动元件和差动继电器可能动作，但对侧的起动元件不动 作，不会向本侧发差动保护动作信号，从而保证纵联差动不会误动。ta 断线时发 生故障或系统扰动导致起动元件动作，若“ta 断线闭锁差动”整定为“1” ，则闭 锁电流差动保护；若“ta 断线闭锁差动”整定为“0” ，且该相差流大于“ta 断线 差流定值” ，仍开放电流差动保护。 nari- relaysrcs-953a 型高压输电线路成套保护装置 18 3.11.23.11.2 距离保护方框图距离保护方框图 段相间距离 投段相间距离 段相间距离 投段相间距离 不对称故障开放元件 对称故障开放元件 振闭过流元件 10ms 保护起动 0160 投振荡闭锁 1 相间距离段动作 相间距离 段时间相间距离段动作 段相间距离 投段相间距离 相间距离 段时间相间距离段动作 重合闸 距离加速动作 投重合加速段距离 投重合加速段距离 m1 m3 m2 m4 m5 m6 m7 m8m10 =1 0 0 =1 0 0 & 0 0 & 0 0 & 0 0 & 0 0 & 0 0 =1 0 0 =1 0 0 0 0 & 0 0 手动合闸 25ms m9 振荡闭锁开放 相间距离 段时间 图 3.11.2 距离保护方框图 1.保护起动时，如果按躲过最大负荷电流整定的振荡闭锁过流元件尚未动作或动作 不到 10ms，则开放振荡闭锁 160ms，另外不对称故障开放元件、对称故障开放元 件任一元件开放则开放振荡闭锁；用户可选择“投振荡闭锁”去闭锁、段距 离保护，否则距离保护、段不经振荡闭锁而直接开放； 2.合闸于故障线路时加速跳闸可由二种方式：一是受振闭控制的段距离继电器在 合闸过程中加速跳闸，二是在合闸时，还可选择“投重合加速段距离” 、 “投重 合加速段距离” 、由不经振荡闭锁的段或段距离继电器加速跳闸。手合时总 是加速段距离。 nari- relaysrcs-953a 型高压输电线路成套保护装置 19 3.11.33.11.3 双回线相继速动保护方框图双回线相继速动保护方框图 双回线速动投入 =1 0 0 段距离元件 发闭锁相邻线信号 （fxl） 收fxl信号 150 保护跳闸 & 0 0 =1 0 0 & 0 0 0 段距离元件 800 双回线速动动作 m2 m1 m3 m8 & 0 0 & 0 0 m5 50ms4ipmaxjy & 0 0 0 0 =1 0 0 m4 m6 m7 投负荷侧 图 3.11.3 双回线相继速动保护方框图 1.段距离元件动作或其它保护跳闸时，输出 fxl 信号去闭锁另一回线段距离相 继速跳距离元件。 2.距离段继电器动作，且收到邻线来的 fxl 信号，其后 fxl 信号消失，段距离 继电器经延时跳闸。 3.当“负荷侧”控制字置“1”时，若满足：距离段继电器动作且收不到邻线来的 fxl 信号；在起动后 50250ms 内的最大相电流大于起动 25ms 时的最大相电流的 4 倍；同时相邻线有电流，则段距离继电器经延时跳闸。 3.11.43.11.4 不对称相继速动保护方框图不对称相继速动保护方框图 三相均有流 200 =1 0 0 & 0 0 0 段距离元件 300 不对称故障速动动作 不对称速动投入 & 0 0 任一相无流 m1 m2m3 图 3.11.4 不对称故障相继速动保护方框图 不对称故障时，保护测量到任一相负荷电流突然消失，段距离元件经延时将故障 切除。 nari- relaysrcs-953a 型高压输电线路成套保护装置 20 3.11.53.11.5 过流保护方框图过流保护方框图 段过流元件 段过流元件 过流段 时间 过流段动作 & 0 0 & 0 0 0 过流正方向 & 0 0 过流加速元件 手合或重合 100ms 或300ms 过流加速动作 0 1 过流段经方向 过流段 时间过流段动作 m4 1 过流段经方向 m14 =1 0 0 tv断线 tv断线留流段 =1 0 0 1 m1 过负荷元件 过负荷时间 过负荷报警 过流低电压 & 0 0 过流段经低压 1 & 0 0 =1 0 0 过流段经低压 1 段过流元件 & 0 0 过流段 时间过流段动作 1 过流段经方向 过流段经低压 & 0 0 =1 0 0 段过流元件 & 0 0 过流段 时间过流段动作 1 过流段经方向 过流段经低压 & 0 0 =1 0 0 1 1 1 m3 m2 m5 m6 m7 m8 m9 m10 m13 m12 m11 图 3.11.5 过流保护方框图 1. 本装置设置了四段带延时段的方向过流保护， 各段过流保护可由用户选择经或不经 方向元件和/或低压闭锁元件控制，过流低电压以相间电压为判据。在 tv 断线时， 过流段可由用户选择是否退出；tv 断线时四段过流保护均不经方向元件和低压 闭锁元件的控制。 2. 当最小相间电压小于 80v 时，过流加速延时为 100ms，否则，过流加速时间延时为 300ms，其过流定值为过流加速段定值。 nari- relaysrcs-953a 型高压输电线路成套保护装置 21 3.11.63.11.6 跳闸逻辑方框图跳闸逻辑方框图 图 3.11.6 跳闸逻辑方框图 1采用三相跳闸方式，任何故障跳三相。 2严重故障如手合或合闸于故障线路跳闸时闭锁重合闸，远跳时闭锁重合闸。 3三相故障跳闸时可由用户经控制字“三相故障闭重”选择是否闭锁重合闸；过流 段、段跳闸、距离段跳闸可由用户经控制字“段及以上闭锁重合闸”选 择是否闭锁重合闸。 nari- relaysrcs-953a 型高压输电线路成套保护装置 22 3.11.73.11.7 重合闸逻辑方框图重合闸逻辑方框图 重合时间 twj 装置未起动 & 0 0 0 tcd0 & 合闸压力闭重 闭锁重合闸 重合闸退出 4000 & 0 0 =1 0 0 0 0 0150 重合闸 m1 m3 m2 合后位置 保护跳闸 twj =1 0 0 三相均无流 & 0 0 m4 & 0 0 不检方式 检线路无压 检同期方式 & 0 0 & 0 0 =1 0 0 0 0 0 m10 m11 m12 & 0 0 线路tv异常 线路u40v ua40v 同期满足 m7 m8 m9 m6m5 tv断线 tv断线闭重 =1 0 0 0 m13 检母线无压 & 0 0 & 0 0 母线tv断线 m14 控制回路断线 相邻线有流 & 0 0 m15 检相邻线有流 图 3.11.7 重合闸逻辑方框图 1.本装置重合闸为三相一次重合闸方式。 2.三相电流全部消失时跳闸固定动作。 3.重合闸退出，则整定值中重合闸投入控制字置“0” 。 4.重合闸充电在正常运行时进行，重合闸投入、无 twj、无控制回路断线、无 tv 断 线或虽有 tv 断线但控制字“tv 断线闭锁重合闸”置“0” ，经 10 秒后充电完成。 5.重合闸由独立的重合闸起动元件来起动。当保护跳闸后或开关偷跳均可起动重合 闸。 6.重合方式可选用检相邻线有流、检线路无压重合闸、检母线无压重合闸、检同期 重合闸，也可选用不检而直接重合闸方式。检相邻线有流时， “检相邻线有流”控 制字投入且相邻线有流，则检相邻线有流重合闸条件满足；检线路无压时，检查 线路电压小于 30v 且无线路电压断线时，检线路无压条件满足，而不管线路电压 用的是相电压还是相间电压；检母线无压时，检查三相母线电压均小于 30v 且无 tv 断线时，检母线无压条件满足；检同期时，检查线路电压和三相母线电压大于 40v 且线路电压和母线电压间的相位在整定范围内时，检同期条件满足。正常运行 时测量 x u与 a u之间的相位差，与定值中的固定角度差定值比较，若两者的角度 差大于 10，则经 500ms 报 “角差整定异常”告警。 7.重合闸条件满足后，经整定的重合闸延时，发重合闸脉冲 150ms。 nari- relaysrcs-953a 型高压输电线路成套保护装置 23 4 4 硬件原理说明硬件原理说明 4.14.1装置整体结构装置整体结构 电压输入 acac a a b b c c 606 605 投距离保护 608 607 610 609 612 611 618 617 623 622 o op pt t 625 624 627 626 629 628 远跳 619 620 621 602 601对时 打印 604 603 信号复归 投检修态 24v光耦 24v光耦 614 615 + + - + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 投双回线相继速动 投过流段 投闭锁重合 投过流段 投过流段 投过流段 投不对称故障速动 收相邻线闭锁 开入备用1 合后位置 投差动保护 通道试验 远传 2 远传 1 跳闸压力低 跳闸位置 合闸位置1 合闸压力低 合闸位置2 919 918 921 920 gfh-1 gfh-2 gfh-2 gfh-1 过负 荷 920 919 922 921 tj-2 tj-3 tj-3 tj-2 跳 闸 924 923 926 925 tj-4 928 927hj-3 重合 闸 tj-4 hj-2 hj-2 hj-3 910 912 902 901 hj-1 fxl-1 fxl-1 tj-1 905 904 906 907 bjj-1 xtj-1 xhj-1 bsj-1 中 央 信 号 903公共 913 911 bjj-2 bsj-2 908公共 遥 信 fxl-2914 fxl-2915 相互 闭锁 o ou ut t b25 b05 b28 b27 tyj hwj-3 hyj 公共 中央 信号 b02 b26 b20 b19kkj twj-1 twj-4 跳 合 位 b21 b04 b23 b06 hwj-1 b24 b03公共 hwj-1 twj-3 twj-3 hwj-2 b12 b14 b27 b25 合闸压力低 气压低 twj负端 跳闸压力低 b17 b09 b13 b11 跳闸线圈 合闸线圈 手跳 负电源 b01正电源 b18 b16 b15 手合 b10 保护合闸 保护跳闸 hwj负端 电源 跳 合 闸 回 路 操 作 回 路 压力 跳 合 闸 公共 b22 twj-2 y yq q e18 e17 e20 e19 e22 e21 e24 e23 e26 e25 e28 e27 e14 e13 e16 e15 e07 e06 e09 e08 2yqj-1 1yqj-1e05 yqj-1 e12 e11 e10 2yqj-1 1yqj-1 yqj-1 2yqj-2 1yqj-2 yqj-2 2yqj-2 1yqj-2 yqj-2 2yqj-3 1yqj-3 yqj-3 2yqj-3 1yqj-3 yqj-3 2yqj-4 1yqj-4 yqj-4 电压 切换 输出 接点 电压 切换 输出 接点 中央 信号 公共 同时动作 tv失压 485-1a 485-1b 501 502 503 504485-2a 485-2b505 506 对时485a 对时485b 507 508 509 c co om m 打 印 机 485-1地 485-2地 对时485地 对时485a 对时485b 510 511 512对时485地 101 102 103 104 直流电源 直流电源 24v光耦 24v光耦 24v光耦 105 106大地 接地母线 d dc c 至opt板 123456789abce dcaclpfcpucomoptout1 直流 电源 交流 输入 低通 滤波 中央处理 单元 通讯 模块 24v光耦 输入 swi 继电器 出口 操作回路 yq 电压切换 810 809 812 811 yc1-1 yc1-2 yc1-2 yc1-1 远传 一 804 803 806 805 tdgj-2 tdgj-3 tdgj-3 tdgj-2 802 801 tdgj-1 tdgj-1 tdgj-4807 tdgj-4808 通道 异常 o ou ut t1 1 814 813 816 815yc2-2 远传 二 yc2-1 yc2-1 yc2-2 818 817 820 819sh-2 手合 sh-1 sh-1 sh-2 db9 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2 3 4 5 6 7 8 9 pc机 rs232 调试用模拟量输入 db15 友善的人机界面 中文液晶显示 out2 继电器 出口1 201 iaiaibibicicixlixl 电流输入 202203204205206207208 * * * * * * ua 209 ubucunuxux 210211212213214 断 路 器 图 4.1.1装置整体结构 nari- relaysrcs-953a 型高压输电线