CSC-161(163)A-FA-G数字式线路保护装置说明书(0SF.451.117)_V1.00F.doc

CSC-161A-FA-G 、CSC-163A-FA-G 数字式线路保护装置说明书 CSC-161A-FA-G 、CSC-163A-FA-G 数字式线路保护装置说明书 BD2014004 编 制：赵志宏 宋东南 校 核：曹 飞 熊 军 标准化审查：李连昌 审 定：黄少锋 出 版 号：V1.00F 文 件 代 号：0SF.451. 117 出 版 日 期：2014 年 05 月 版权所有：北京四方继保自动化股份有限公司 注：本公司保留对此说明书修改的权利。如果产品与说明书有不符之处，请您及时与我公 司联系，我们将为您提供相应的服务。 技术支持 电话传真重 要 提 示 感谢您使用北京四方继保自动化股份有限公司的产品。为了安全、 正确、高效地使用本装置，请您务必注意以下重要提示： 1)1) 本说明书仅适用于本说明书仅适用于 CSC-161A-FA-GCSC-161A-FA-G、CSC-163A-FA-GCSC-163A-FA-G 数字式高压线数字式高压线 路保护装置，并对应于路保护装置，并对应于 V1.00FV1.00F 及其以上版本的保护程序。及其以上版本的保护程序。 用于智能站、前接线方式，用于智能站、前接线方式，SVSV 采样、采样、GOOSEGOOSE 跳闸。跳闸。 2) 请仔细阅读本说明书，并按照说明书的规定整定、调试和操作。 若有特殊定制，请以工程说明书、工程资料为准。 3) 为防止装置损坏，严禁带电插拔装置各插件、触摸印制电路板上 的芯片和器件。 4) 请使用合格的测试仪器和设备对装置进行试验和检测。 5) 装置如出现异常或需维修，请及时与本公司服务热线联系。 6) 本装置的出厂操作密码是：8888。 目 录 第一篇 装置的技术说明.1 1 概述.1 1.1 适用范围及功能配置 1 1.2 产品主要特点 1 1.3 装置执行的标准 4 2 技术条件5 2.1 环境条件 5 2.2 电气绝缘性能 5 2.3 机械性能 5 2.4 电磁兼容性 5 2.5 安全性能 5 2.6 功率消耗 6 2.7 装置主要技术参数 6 3 装置硬件.8 3.1 装置结构 8 3.2 装置功能组件概述 .10 4 装置软件.12 4.1 保护程序整体结构 .12 4.2 启动元件 .12 4.3 选相元件 .13 4.4 方向元件 .14 4.5 检测功能和其他判别 .18 4.6 纵联电流差动保护 .21 4.7 相间及接地距离保护 .31 4.8 零序过流保护 .36 4.9 PT 断线后的过流保护39 4.10 过负荷告警 39 4.11 三相一次重合闸 40 4.12 测控部分的说明 44 第二篇 用户安装使用.58 5 开箱检查.58 6 安装调试.58 6.1 安装 .58 6.2 通电前的检查 .58 6.3 装置通电检查 .59 6.4 软件版本检查 .62 6.5 打印功能检查 .62 6.6 功能压板检查 .63 6.7 开入量检查 .64 6.8 开出传动 .65 6.9 模拟量通道检查 .66 6.10 光纤通道检查 66 6.11 保护整组试验 66 7 整定值及整定计算说明70 7.1 CSC-161A-FA-G 保护定值清单70 7.2 CSC-163A-FA-G 保护定值清单73 7.3 保护软压板状态清单 .77 7.4 保护整定计算说明 .77 7.5 保护功能压板的有关说明 .83 7.6 通信参数 .85 8 装置接线及端子说明.86 8.1 差动保护用做旁路保护的接线 .86 8.2 装置端子说明 .86 8.3 模拟量采样数字接口说明 .90 8.4 CSC-161 装置虚端子表 .91 8.5 CSC-163 装置虚端子表 .95 9 人机接口及其操作100 9.1 装置正面布置图 100 9.2 正常运行与显示 102 9.3 菜单结构及相关说明 103 10 运行及维护.107 10.1 装置投运前检查 .107 10.2 运行情况下注意事项 .107 10.3 设备更换软件或插件后的操作 .107 10.4 运行定值区的切换方法 .108 10.5 保护报告的调取、打印方法 .109 10.6 温馨提示 .109 10.7 定期检修 .110 10.8 过程层的数据异常处理方法 .110 11 保护报文汇总.112 11.1 事件报告 .112 11.2 告警报告 .113 11.3 操作报文 .116 12 运输、储存.117 13 订货须知.117 14 附图.118 附图 1 CPU 简化原理图 .118 附图 2 MASTER 板简化原理图 119 附图 3 开入插件电原理图.120 附图 4 开出插件电原理图.121 附图 5 电源插件电原理图.122 附图 6 CSC-161A-FA-G 型装置正面端子图 .123 附图 7 CSC-163A-FA-G 型装置正面端子图 .124 CSC-161A-FA-G、CSC-163A-FA-G 数字式线路保护装置 说明书 - 1 - 第一篇 装置的技术说明 1 概述 1.1 适用范围及功能配置 CSC-161A-FA-G 和 CSC-163A-FA-G 系列数字式线路保护装置（以下简称装置或产品）适 用于 110kV 中性点直接接地的大电流接地系统的输电线路。可用于保护、测控一体化装置。 装置主要功能配置见表 1。说明书介绍的保护型号为 CSC-161A-FA-G、CSC-163A-FA-G（- FA-G 表示国网智能化装置、前接线方式，SV 采样、GOOSE 跳闸） 。 表 1 装置主要功能配置表 装置型号装置型号 功能配置功能配置 CSC-161A-FA-GCSC-161A-FA-GCSC-163A-FA-GCSC-163A-FA-G 纵联电流差动保护 三段相间和接地距离保护 四段零序电流保护 双回线相继速动保护 不对称相继速动保护 PT 断线相过流保护 PT 断线零序过流保护 三相一次重合闸 过负荷告警 测控 装置位于变电站的间隔层，向上能以双以太网或三以太网以 IEC61850-8-1 与变电站层的监 控、远动、故障信息子站等设备通信，向下能与过程层的合并单元、智能单元等设备进行通信， 取消电缆硬连接，简化二次回路。装置支持采样值（SV）和面向通用对象的变电站事件 （GOOSE）功能，满足数字化变电站需求。装置可以按照 IEC61850-9-2 与过程层合并单元通信， 接入采样值信息。装置可以按照 IEC61850 定义的 GOOSE 服务与间隔层其它装置进行信息交换完 成逻辑配合，也可以与过程层智能单元进行通信，实现对一次设备的信息收集和控制功能。 装置满足直采直跳或者组网方式。装置满足直采直跳或者组网方式。 本系列装置通过国际权威机构荷兰 KEMA 公司 IEC61850 一致性检测与认证，具备良好的互 操作性。 1.2 产品主要特点 1.2.1 完全符合完全符合 QGDW 76610kV110（66kV）线路保护及辅助装置标准化设计规范）线路保护及辅助装置标准化设计规范 、 QGDW 441智能变电站继电保护技术规范智能变电站继电保护技术规范 、QGDW 427智能变电站测控单元技智能变电站测控单元技 术规范术规范 装置设计依据 QGDW 76610kV110（66kV）线路保护及辅助装置标准化设计规范 、 QGDW 441智能变电站继电保护技术规范 、QGDW 427-2010智能变电站测控单元技术 规范 ，装置的输入输出量、压板、端子、报告和定值等按照标准的要求规范执行。 CSC-161A-FA-G、CSC-163A-FA-G 数字式线路保护装置 说明书 - 2 - 1.2.2 高性能、大容量的硬件系统高性能、大容量的硬件系统 a)a) 强大的通用硬件平台，内部总体结构为网络化设计，采用SMBG 总线架构（智能多模式 总线组） ，支持低速、高速通信总线和对时总线，每种通信总线双网冗余，支持高速数据交换和 数据共享。 b)b) 安全可靠灵活的板卡设计，采用全新的后插拔组合结构，具有强弱电分离、强电回路直 接从插件上出线等优点。插件模块化设计，扩展性好、配置灵活。简化的硬件实现了“积木式” 结构，例如增加 SV、GOOSE、开入、开出等，只须增加插件而不影响 CPU 插件。 c)c) 高性能处理器设计技术，主处理器主频可到 400MHz，带有 FPU 协处理器，高性能的硬 件体系保证了装置可以高速并行实时计算。 d)d) 采用 DSP 和 MCU 合一的 32 位单片机，程序完全在片内运行，保持了总线不出芯片的 优点，保护 CPU 经过了多年运行考验，性能好、可靠性高。 e)e) 以太网接口采用 FPGA 实现技术，吞吐能力强，实时性好，兼容组网和点对点 SV、GOOSE 接入方式，具有很高的实时性、可靠性和稳定性。 f)f) 大容量的故障录波，全过程记录故障，故障录波报告可以打印输出，也可以 COMTRADE 兼容格式输出至串口或以太网接口。可以保存不少于 24 次录波，打印时可以选择数据或图形方 式。完整的事件记录，可保存动作报告、告警报告、启动报告和操作记录均不少于 2000 条，停 电不丢失。 g)g) 双 A/D 采集，并实现了 A/D 的互检。 h)h) 装置高性能的硬件系统，多层印制板、SMT 表面贴装和涂敷工艺，加上完善的软件抗干 扰措施，使得装置的整体抗干扰能力通过了 IEC61000-4 标准中相关 EMC 的 10 项抗扰度最高等 级要求。 1.2.3 软件设计思想软件设计思想 a)a) 软件设计模块化，保护功能可配置灵活，以满足用户的不同要求,并简化定值管理。 b)b) 可适用于要求全线速动的双端线路、弱电源或负荷端、负荷频繁波动的线路、电压慢速 恢复需较长时间开放重合闸的系统等。 c)c) 采用零序和负序电流比较、R/T 等判据，综合判断振荡闭锁期间的各种故障，并可 根据不同系统情况、不同振荡周期等运行工况，自适应调整其动作门槛，保证了系统振荡时不 失去快速保护功能。 d)d) 光纤通信采用 32 位 CRC 校验，具有超强的抗误码能力。 e)e) 差动保护具有 CT 断线闭锁、CT 饱和检测及 CT 变比补偿功能。 f)f) 差动保护具有光纤通道监视功能，实时记录并累计丢帧数、误码情况，通道严重故障时 告警。实时记录电容电流、通道延时、两侧电流向量等通道状态数据。 1.2.4 强大、灵活的通信功能强大、灵活的通信功能 CPU 插件（SV）提供至少三组光以太网，用以连接合并单元 MU 装置，实现采样（SV）功能。 CSC-161A-FA-G、CSC-163A-FA-G 数字式线路保护装置 说明书 - 3 - GOOSE 插件配有至少三组光纤通道接口，用于接收和发送 GOOSE 功能，实现直跳功能。 管理插件采用 PowerPC 高性能处理器，大数据量存储器件，可以支持四路 100M 电以太网 接口（可选光纤以太网接口） 、提供两路 RS485 口、串行打印接口，用户可以根据工程需要选订。 在装置的前面板上还提供一个用于调试分析的 RS-232 接口，便于外接 PC 机。 可采用 IEC60870-5-103 规约或四方公司 CSC-2000 规约，支持 IEC61850 标准通信，实现与 变电站自动化系统和保护信息管理系统的接口。 1.2.5 支持支持 IEC61850 标准通信标准通信 装置完全支持 IEC61850 标准通信，可以提供符合 IEC61850 要求的设备模型文件（ICD 文 件） ，支持 IEC61850 定义的有关网络服务。可以支持多种站内网络配置方式。 1.2.6 多种对时方式多种对时方式 装置提供硬脉冲对时方式（包括 IRIG-B 对时方式、秒脉冲对时方式、分脉冲对时方式） 、 网络对时方式和 1588/光纤 B 码对时方式。 1.2.7 人性化设计及友好界面人性化设计及友好界面 a)a) 大屏幕液晶显示屏，可实时显示时间、电流、电压、功率、频率、压板状态、当前定值 区、重合闸等信息，差动保护还可以显示电容电流、光纤通道通信情况。 b)b) 汉化操作菜单简单易用，对运行人员和继保人员赋予不同权限，确保安全性。装置提供 四个快捷键，可以实现“一键化”操作，方便了现场运行人员的操作。 c)c) 人性化、多功能的操作和故障分析软件，安装本公司故障分析软件的外接 PC 机，通过 装置的以太网，或面板的标准 RS-232 串口，可对装置进行各种操作，并可接收装置的各种信息 并进行分析，如故障录波信息，使用本公司 PC 机分析软件 CSPC 分析故障和保护的动作行为， 清晰显示保护动作全过程，使动作过程透明化。 d)d) 具有遥信对点功能，可以对保护动作、告警、压板、开入、模拟上送录波等量模拟对点， 方便后台调试。 1.2.8 实时自检硬件平台实时自检硬件平台 通过装置的硬件在线检测和自检，可根本上杜绝因装置硬件损坏造成的不正确动作，并可 大大减轻装置定期检验的工作量。 a)a) 装置内部各模块采用智能化设计，增加了开入量、开出量、模拟量、电源和光模块的在 线自检，实现了装置各模块的全面实时自检。 b)b) 对各插件上 FLASH、RAM、EEPROM 等硬件电路在线检测。 c)c) 继电器检测采用新方法，可以检测到继电器励磁回路线圈完好性，实现了继电器状态的 检测与异常告警。 d)d) 开入状态经两路光隔同时采集后，才予确认和判断。 e)e) 对机箱内温度进行实时监测。 f f）光模块具备光功率监测，可以实时判断模块本身好坏和信号传输质量。 CSC-161A-FA-G、CSC-163A-FA-G 数字式线路保护装置 说明书 - 4 - 1.2.9 光纤通信接口光纤通信接口 专用光缆通信方式：2Mbps 速率数据接口传输。 复用通信方式：2Mbps 速率数据（E1）接口传输和 64kbps 速率数据（PCM）同向接口传输， 两种方式可选。通信方式满足 G.703 标准。 装置使用单通道。 1.2.10 前接线方式前接线方式 满足前接线、前显示要求。 1.3 装置执行的标准 装置执行的北京四方继保自动化股份有限公司企业标准：Q/HDSFJ 0004-2013CSC-160 系 列数字式线路保护装置 。 CSC-161A-FA-G、CSC-163A-FA-G 数字式线路保护装置 说明书 - 5 - 2 技术条件 2.1 环境条件 装置在以下环境条件下可正常工作： 环境温度：-10 +55 。 相对湿度：5%95%。 大气压力：80 kPa110 kPa。 2.2 电气绝缘性能 试验试验指标指标参考标准参考标准 绝缘电阻 500 V DC, 100 MGB/T 14598.3 (IEC 60255-5) 绝缘耐压 2.0 kV AC, 1 minGB/T 14598.3 (IEC 60255-5) 冲击电压 5 kV, 1.2/50 sGB/T 14598.3 (IEC 60255-5) 2.3 机械性能 a)振动能承受 GB/T 11287 (idt IEC 60255-21-1)规定的 I 级振动响应和振动耐受试验。 b)冲击和碰撞能承受 GB/T 14537 (idt IEC 60255-21-2)规定的 I 级冲击响应和冲击耐受 试验，以及 I 级碰撞试验。 2.4 电磁兼容性 试验试验指标指标参考标准参考标准 脉冲群抗扰度1MHz/100kHz， 共模 2.5kV/差模 1kV GB/T 14598.13（IEC 60255-22-1） 静电放电抗扰度4 级 ， 8kVGB/T 14598.14（IEC 60255-22-2） 辐射电磁场抗扰度 10V/m GB/T 14598.9（IEC 60255-22-3） 工频磁场抗扰度5 级GB/T 17626.8 （IEC 61000-4-8） 电快速瞬变抗扰度A 级， 4 kVGB/T 14598.10（IEC 60255-22-4） 浪涌（冲击）抗扰度 线-线：2 kV 线-地：4 kV GB/T 14598.18（IEC 60255-22-5） 射频场感应的传导骚扰抗扰度 10 V GB/T 14598.17（IEC 60255-22-6） 工频抗扰度A 级GB/T 14598.19（IEC 60255-22-7） 辅助电源跌落和中断0%、50 ms; 40%、200 ms GB/T 14598.11（IEC 60255-11） 2.5 安全性能 符合 GB 14598.27 规定。 CSC-161A-FA-G、CSC-163A-FA-G 数字式线路保护装置 说明书 - 6 - 2.6 功率消耗 直流电源回路：不大于 50 W。 2.7 装置主要技术参数 2.7.1 额定电气参数额定电气参数 a a）直流工作电源（辅助激励量） 1) 额定电压：220 V、110 V（由用户订货时选定） ； 2) 允许偏差：-20+10； 3) 纹波系数：不大于5。 b b）激励量 1) 交流电压额定值 UN ：电压采样值为32位整型，1LSB=10mV； 2) 交流电流额定值 IN ：电流采样值为32位整型，1LSB=1mA； 3) 频率额定值 fN ：50 Hz。 2.7.2 距离元件距离元件 a a）整定范围：0.0125（IN =5A 时） ；0.05125（IN =1A） 。 b b）整定值误差：不大于5%。 c c）距离 I 段的暂态超越：不大于5%。 2.7.3 零序方向过流元件零序方向过流元件 a a）整定范围：0.05 IN 20 IN。 b b）整定值误差：0.02 IN或是5%。 c c）零序功率方向元件的正方向动作区：18arg（3 0 /30） 180。 . I . U 2.7.4 重合闸重合闸 检同期角度误差：不大于 3o。 2.7.5 时间元件时间元件 1）整定范围：0.01s10.00s，级差 0.01s； 2）整定值误差：不大于1%或40ms。 2.7.6 整组动作时间整组动作时间(包括继电器固有动作时间包括继电器固有动作时间) a a）相间和接地距离段的动作时间：0.7 倍整定值时，不大于 30ms。 b b）零序段的动作时间：1.2 倍整定值时，不大于 30ms。 c c）分相差动保护的动作时间：故障电流为 4 倍的整定值时，不大于 30ms。 CSC-161A-FA-G、CSC-163A-FA-G 数字式线路保护装置 说明书 - 7 - 2.7.7 测距误差（不包括装置外部原因造成的误差）测距误差（不包括装置外部原因造成的误差） 金属性短路时，不大于5%。有较大过渡电阻时测距误差将增大。 2.7.8 光纤接口光纤接口 a a）站间与对侧纵联保护通信的光纤接口 1) 光纤类型：单模； 2) 光波长：1310nm； 3) 光接收灵敏度：-36dBm； 4) 发送电平：-13dBm； 5) 光纤连接器类型：FC 型。 b b）站内二次设备间通信的光纤接口 1) 光纤类型：多模光纤，推荐 62.5/125um； 2) 光波长：1310nm/1300nm； 3) 光纤发送功率：-20dBm-14dBm； 4) 光纤接收功率：-31dBm-14dBm； 5) 光通信有效传输距离：2km； 6) 光纤连接器类型： 过程层 SV/GOOSE 口为 LC 型，站控层 MMS 口可选 ST 型（默认配置 RJ45 电口） 。 c)c) IRIG-B 对时光纤接口 1) 光纤类型：多模光纤，推荐 62.5/125um； 2) 光波长：850nm/820nm； 3) 光纤接收功率：-24dBm-10dBm； 4) 光纤连接器类型：ST 型。 2.7.9 与对侧纵差保护通信的光纤通道延时与对侧纵差保护通信的光纤通道延时 允许最大单向延时：18ms。 要求收、发路由应保持一致。 CSC-161A-FA-G、CSC-163A-FA-G 数字式线路保护装置 说明书 - 8 - 3 装置硬件 3.1 装置结构 装置采用符合 IEC60297-3 标准的高度为 4U、宽度为 19 英寸的机箱，带有锁紧的插拔式功 能组件。装置的安装方式为嵌入式，接线为前接线方式，插件为前插拔方式。装置从前往后依 次为：液晶面板装置端子（前出线）装置机箱。液晶面板采用旋转开门，从右往左开，和 屏柜方向一致，符合使用者操作习惯。装置安装开孔尺寸见图 1，装置外形示意图见图 2。 机箱主视图 机箱俯视图 图 1 开孔尺寸图 CSC-161A-FA-G、CSC-163A-FA-G 数字式线路保护装置 说明书 - 9 - 图 2 装置外形示意图 CSC-161A-FA-G、CSC-163A-FA-G 数字式线路保护装置 说明书 - 10 - 3.2 装置功能组件概述 装置的插件配置如图 3，包括 SV/GOOSE 插件，CPU 插件(保护)，CPU 插件（测控） ，通信插 件，管理插件，开入插件(DI)，开出插件(DO)，电源插件。另外，装置面板上配有人机接口组 件。163 装置的保护 CPU 插件带光纤接口。 数字式线路保护装置插件布置图（正视） 电源插件管理插件 开出插件开入插件 SV/GOOSE CPU插件CPU插件 （测控）（保护）插件 通信插件 图 3 装置插件布置图 3.2.1 SV/GOOSE 插件插件 插件包括 SV 和 GOOSE 部分。 插件配有至少三个 100M 光纤接口，输入的采样值数据格式为 IEC61850-9-2，采样频率支持 80 点/周波。 装置在线自动检测 GOOSE 报文的有效性，当出现报文延时到达或报文中断时，装置自动发 出告警信息，告警信息复位不消失。 插件原则上不与站控层网络连接，只连接到过程层网络，完成间隔层装置之间以及与过程 层智能单元的通信。不同装置 GOOSE 报文的配合关系由系统配置器在系统集成时确定，最终体 现在 GOOSE 插件中。 插件替代了部分开入插件和开出插件的功能，被替代的这部分插件的信息在以太网内传递， 原来的这部分端子将被以太网上信息的形成的虚拟端子代替，原来大部分二次电缆连线将被虚 拟端子之间的联系替代，二次回路被 GOOSE 报文软化。 3.2.2 CPU 插件插件 CPU 插件简化原理图见附图 1。用于保护 CPU 插件和测控 CPU 插件。 CPU 插件是装置的核心插件，主要完成采样、保护动作原理判断、事故录波功能、软硬件 自检等。内存 FLASH 为 1M 字节，RAM 为 176K 字节。 差动保护装置，插件上配有 IRIG-B 码对时光口，具备 IEEE1588 对时功能，并支持 GMRP 网 络组播协议。 差动保护装置，插件配有光纤转接板，自带 64kbps、2Mbps 兼容的数据接口。 CSC-161A-FA-G、CSC-163A-FA-G 数字式线路保护装置 说明书 - 11 - 3.2.3 通信插件通信插件 液晶面板电源使用 24V 电源，电源取自装置。通过装置通信板提供，独立供电，液晶和通 信板上都有隔离电路，保证电源故障对装置运行无影响。通信信号也采用了隔离电路实现，提 高抗干扰能力。 液晶通信线使用 DB15 连接线连接，电源和通信线一起传输，布线简单，而且 DB15 插头和 插座之间用螺丝固定，连接可靠，DB15 线屏蔽层和保护地可靠连接，保证通信质量。 3.2.4 管理管理插件插件 其简化原理图见附图 2，是承接保护装置与外界通信的管理插件，如实现与监控后台、工程 师站、运动、信息子站、HMI 模块、调试终端和打印机等的通信。可以支持四路 100M 电以太 网接口（可选光纤以太网接口） ，提供两路 RS485 口，配有串行打印口。用户可根据需要设置， 以满足不同监控和远动系统的要求。 管理板上设置有 GPS 对时功能，可满足网络对时、脉冲对时、IRIG-B 码对时方式（可选择 电 B 码对时或光 B 码对时）的要求，具备 IEEE1588 对时功能，并支持 GMRP 网络组播协议。 3.2.5 开入开入插件插件 开入插件简化原理图见附图 3。 开入插件用来接入开关量输入信号。 开入板有二组开入回路和自检回路，能对各路开入回路进行实时自检。开入板 c 侧接入 220V 或 110V 强电开入；开入板 a 侧 24V 直接引入。 3.2.6 开出插件开出插件 开出插件简化原理图见附图 4。 开出插件主要输出告警信号等触点，直接从板子上引出，抗干扰性能好。 3.2.7 电源插件电源插件 电源插件采用了直流逆变电源插件，如附图 5。具有失电告警功能。插件输入直流 220V 或 110V（订货时请注明） ，输出保护装置所需 3 组电源。 1）24V 两组：开入、开出插件电源； 2）+ 5V：各 CPU 逻辑用电源。 3.2.8 人机接口（人机接口（MMI） 固定在装置前面板上，设有液晶显示屏、各按键、复归按钮及和 PC 机通信的 RS-232 串口。 CSC-161A-FA-G、CSC-163A-FA-G 数字式线路保护装置 说明书 - 12 - 4 装置软件 保护采用模块化的设计思想，型号不同仅是各保护功能模块的逻辑配置不同，装置软件介 绍根据功能模块介绍。 4.1 保护程序整体结构 保护 CPU 软件包括主程序、采样中断服务程序和故障处理中断程序。 正常时运行主程序，主程序完成装置的硬件自检、投切压板、固化定值、上送报告等功能。 每隔一个采样间隔时间执行一次采样中断程序，进行电气量的采集、录波、突变量启动判别等。 故障处理中断也是每隔固定时间执行一次，完成保护功能的逻辑和 PT 异常、CT 异常判别等。 如果有异常，则发出相应的告警信号和报文。 对于普通告警(保护运行异常)，发出信号提示运行人员注意检查处理；对于危及保护安全性 和可靠性的严重告警（装置故障告警） ，发出信号的同时闭锁保护出口。 当电力系统发生故障时，在故障处理中断中完成相应保护功能，直到整组复归，返回正常 运行的主程序。 4.2 启动元件 保护启动元件用于开放保护跳闸出口继电器的电源及启动该保护故障处理程序。 任何一个启动元件动作后，开放所有保护功能。 4.2.1 相电流差、零序电流突变量启动元件相电流差、零序电流突变量启动元件 电流突变量启动元件，在大部分故障情况下均能灵敏地启动，是保护的主要启动元件。其 判据为：iIQD 或 3i0IQD 其中：i= | iK- - iK-T K-T| |-| | i K-TK-T - - iK-2TK-2T | |，指 AB、BC、CA 三种相别，K 指采样的当前时刻某一点，T24 为一周采样点数， （K-T）即指 K 点的 1 周前的采 用值， （K-2T）即从 K 点的 2 周前采用值。 IQD 为突变量启动定值；3i0 为零序电流突变量。 当任一突变量连续 3 次超过启动门槛时，保护启动。采用此方式取得的突变量电流可补偿 电网频率变化引起的不平衡电流。 4.2.2 零序电流辅助启动元件零序电流辅助启动元件 除突变量启动外，保护还设置了零序辅助启动，解决大过渡电阻接地短路突变量启动元件 灵敏度不够的问题，作为辅助启动元件带 30ms 延时动作。 判据为：3I0I04 其中：3I0 为三倍的零序电流；I04 零序启动电流定值。 4.2.3 静稳破坏检测元件静稳破坏检测元件 为保证静稳失稳情况下保护的正确动作，保护还设置了静稳失稳启动元件。 判据为： CSC-161A-FA-G、CSC-163A-FA-G 数字式线路保护装置 说明书 - 13 - 1) A、B、C 三相电流均大于静稳破坏电流定值，且突变量启动元件未启动； 2) AB、BC、CA 三个相间阻抗，三个测量阻抗均落入阻抗范围内，且突变量启动元件未启 动。 以上任一条件满足且持续 30ms 后，判断为静稳破坏，随即保护启动，程序转入振荡闭锁模 块，此时保护会报告“阻抗元件启动” 、或“静稳失稳启动”及“保护启动” 。 4.2.44.2.4 弱馈启动元件弱馈启动元件 当被保护线路的一侧为弱电源或无电源时，其他启动元件不动，为此，装置设有弱馈启动， 即由低电压差流作为启动元件。 4.2.54.2.5 重合闸的启动元件重合闸的启动元件 有保护跳闸启动和 TWJ 启动重合闸，详见重合闸部分。 4.3 选相元件 不同的系统发生不同类型的故障时，电流电压特征不同。装置针对不同的故障特征，综合 利用各种选相原理以满足不同系统的需要。在突变量启动后的故障初期采用突变量选相元件。 在非突变量启动或者突变量启动 20ms 后，采用稳态序分量选相元件。在故障电流特征不明显时， 结合低电压和阻抗选相元件。 4.3.1 电流突变量选相元件电流突变量选相元件 电流突变量选相元件采用相间电流突变量IAB、IBC和ICA，通过对三个相间电流的大小比 较，得到故障相别。 各种故障下相间电流的突变量IAB、IBC和ICA，的大小如下表 2 所示（表中“”表示较 大， “”表示很大， “”表示较小。 表 2 选相结果选相结果 电流突变量电流突变量 A A B B C C ABABBCBCCACAABCABC IAB IBC ICA 将 IAB、IBC和 ICA 按大、中、小排序，按表 2 的关系得出选相结果。 4.3.2 稳态序分量选相元件稳态序分量选相元件 稳态序分量选相元件主要根据零序电流和负序电流的角度关系，再加以相间故障排除法进 行选相。 根据理论分析，当发生 A 相接地或 BC 相间短路并经较小弧光电阻接地时，以I0a 为基准， I2a 位于-30+30区内，当 BC 两相短路接地电阻增大时，I2a 越滞后于I0a 趋于 90，据 I2a/I0a 的角度关系划分为六个相区，如图 4。 CSC-161A-FA-G、CSC-163A-FA-G 数字式线路保护装置 说明书 - 14 - 1）+30 -30 对应 AN 或 BCN 2）+90 +30 对应 ABN 3）+150 +90 对应 CN 或 ABN 4）-150 +150 对应 CAN 5）-90 -150 对应 BN 或 CAN 6）-30 -90 对应 BCN I0a +30 0 -30 0 +90 -90 0 0 +150 -150 0 0 AN,BCN ABN CN,ABN CAN BN,CAN BCN 图 4 稳态序分量选相区 在以上 2)、4)、6)单一故障类型的相区，直接确认为相应的相间故障，在 1)、3)、5)有单 相及相间两种故障类型的相区，由于两种故障类型的相别总是不相关的，通过计算相间阻抗， 若相间阻抗大于相间阻抗整定值，则排除了相间故障的可能性，判为相应的单相接地故障，否 则判为相应的相间故障。 4.3.3 低电压选相元件低电压选相元件 低电压选相元件主要是为了满足弱电源侧保护选相的要求，在电流突变量选相和零负序稳 态序分量选相失败的情况下，且未出现 PT 断线时，投入低电压选相元件。低电压选相的判据为： 1)1) 任一相电压小于 0.5Un，且其他两相电压都大于 0.75Un，则判为第三相单相故障； 2)2) 相间电压低于 0.5Un，判为相间故障。 4.4 方向元件 4.4.1 距离方向元件距离方向元件 对于出口短路或三相短路，距离保护采用记忆电压判方向（故障前电压顺移两周波后，同 故障后电流比相） 。对于不对称故障，距离保护采用负序方向元件把关。 距离元件的动作条件：方向元件判为正方向，且计算阻抗在整定的四边形范围内。 4.4.1.14.4.1.1 距离元件的动作特性距离元件的动作特性 距离方向元件的正方向动作区位于图 5 的多边形内，用于三段相间距离、接地距离保护。 X R RDZ XDZ 7 60 15 15 0 X R 图 5 距离元件动作特性 图中，XDZ 为阻抗定值折算到 X 的电抗分量；RDZ 按躲事故过负荷情况下的负荷阻抗整定， 可满足长、短线路的不同要求，提高了短线路允许过渡电阻的能力，以及长线路避越负荷阻抗 的能力；选择的多边形上边下倾角（如图中的 7下倾角） ，可提高躲区外故障情况下的防超越 CSC-161A-FA-G、CSC-163A-FA-G 数字式线路保护装置 说明书 - 15 - 能力。 对于三段式相间距离保护的电抗 XDZ：分别为相间距离段、相间距离段和相间距离段 阻抗定值的折算电抗分量。 对于三段式接地距离保护的电抗 XDZ：分别为接地距离段、接地距离段和接地距离段 阻抗定值的折算电抗分量。 在重合或手合时，阻抗动作特性在原有基础上，再叠加上一个包括座标原点的小矩形特性， 称为阻抗偏移特性动作区，以保证 PT 在线路侧时也能可靠切除出口故障。在三相短路时，距离 段也采用偏移特性。小矩形动作区的 X、R 取值见表 3。 表 3 X 取值取 XDZ/2 与 (IN=1A、5A)两者中的最小值 n 5 . 2 I R 取值8 倍上述 X 取值与 RDZ/4 两者中小者的最小值 4.4.1.24.4.1.2 电抗分量电抗分量 XDZXDZ 和阻抗定值和阻抗定值 ZZDZZD 的差异说明的差异说明 阻抗定值 ZZD 是按圆特性整定的，参见图 6。 图 6 对于多边形的阻抗特性，电抗分量 XDZ 是由阻抗定值 ZZD 折算到 X 方向的值。计算公式为： XDZ(Sindtg7Cosd)|ZZD|，式中d 为线路正序灵敏角定值，灵敏角定值为 7090时，XDZ 和 ZZD 相对误差与d 的关系如表 4。 表 4 d d9090858580807676737372727070 %100* XDZ XDZ-Zzd 0 0.68%0.61% 00.79%1.11% 1.87 4.4.1.34.4.1.3 距离测量元件距离测量元件 CSC-161A-FA-G、CSC-163A-FA-G 数字式线路保护装置 说明书 - 16 - 距离测量元件以实时电压，实时电流计算对应回路阻抗值。阻抗计算采用解微分方程法与 傅氏滤波相结合的方法同时计算 ZA、ZB、ZC、ZAB、ZBC、ZCA 六种阻抗。 计算相间阻抗的算法为：UL+ RI，=AB、BC、CA dt dI 计算接地阻抗的算法为：UL +R (I+Kr3I0)，= A、B、C； )3( 0 dt IKId X 其中：Kx=(X0-X1)/ (3X1)，Kr=(R0-R1)/ ( 3R1)。故障电抗X=2fL 。 4.4.2 零序方向元件零序方向元件 零序方向也设有正、反两个方向的方向元件，动作区见图 7。正向元件的整定值可以整定， 反向元件不需整定，灵敏度自动比正向元件高，电流门槛取为正方向的 0.625 倍。 零序方向元件正向区为： 18arg（3 0/30）180 . I . U 零序方向元件反向区为： -162arg（3 0/30）0 . I . U 3I0 3U018 18 正方向 反方向 图 7 a） 零序正方向元件的动作判据为： 位于正方向动作区，3I03I0DZ。 其中：3I0DZ 指零序过流段定值、零序过流段定值、零序过流段定值。 b) 零序反方向元件的动作判据为： 位于零序反方向动作区，且 3I00.625*3I0DZ 保护采用自产 3U0，即由软件将三个相电压相加而获得 3U0，供零序方向元件方向判别用。 4.4.3 负序方向元件负序方向元件 负序方向元件主要作为不对称故障时开放阻抗方向的判据。负序方向元件的动作区见图 8。 负序方向元件正向区为： 18arg（3 2/32）180 . I . U 负序方向元件反向区为： -162arg（3 2/32）0 . I . U 3I2 3U218 18 正方向 反方向 图 8 CSC-161A-FA-G、CSC-163A-FA-G 数字式线路保护装置 说明书 - 17 - 4.4.4 振荡闭锁开放元件振荡闭锁开放元件 在电流突变量启动后的 150ms 之内，系统不会出现振荡情况，因此本保护装置不考虑振荡 闭锁，固定投入所有距离元件；在电流突变量启动后 150ms 之后，或经静稳失稳及零序辅助启 动后，距离元件需要经开放元件开放，以防止振荡过程中距离保护元件误动作。对于不对称故 障和三相短路，振荡闭锁开放元件是不同的。 4.4.4.14.4.4.1 不对称故障开放元件不对称故障开放元件 利用零序和负序电流特征可区分是发生了故障还是振荡。其开放判据为： | I 0|m1| I 1| 或I 2m2| I 1| 系统振荡时I 0 、I 2 接近零上式不能满足；振荡又发生区外故障时，通过装置的电流较小， 上式仍不能满足；振荡又发生区内故障时I 0 、 I 2将有较大数值，上式能满足。其中m1 、m2 的数值保证了在最不利系统条件下能有效的防止振荡情况下发生区外故障时距离保护不误动， 而对于区内的不对称故障能够开放。为了防止区外故障切除时零序和负序电流不平衡输出引起 保护的误动，保护延时 50ms 动作。 4.4.4.24.4.4.2 三相故障开放元件三相故障开放元件 阻抗变化率（dR/dt）检测元件，利用三相故障发生、发展过程中所显现出来的一系列特征， 如故障以后阻抗基本不变，而振荡时阻抗总在渐变等，快速识别振荡闭锁中的三相对称故障， 保护三相故障动作时间与振荡特征的明显程度成反时限特性。 CSC-161A-FA-G、CSC-163A-FA-G 数字式线路保护装置 说明书 - 18 - 4.5 检测功能和其他判别 4.5.1 自检功能自检功能 4.5.1.14.5.1.1 PTPT 断线检测断线检测 装置设有两种检测 PT 断线的判据，两种判据都带延时，且仅在线路正常运行，启动元件不 启动的情况下投入，一旦启动元件启动，PT 断线检测立即停止，等整组复归后才恢复。 判据 a)a)为：三相电压之和不为零：7V（有效值） . cba UUU 该判据可以用于检测一相或二相断线。 判据 b)b)为：若Ua、Ub 及 Uc 任一相电压小于 8V，且任一相电流0.04IN，或者断路器 在合位(检 TWJ)，判为 PT 断线。 PT 断线后报“PT 断线告警” ，在 PT 断线条件下退出所有距离元件、负序方向元件。保留零 序电流段保护。其它带方向的零序保护退出工作。纵联电流差动保护不受 PT 断线的影响，可 以继续工作。装置将继续监视 PT 电压，一旦电压恢复正常，各元件将自动重新投入运行。 4.5.1.24.5.1.2 CTCT 异常检测异常检测 a) 装置的零序电流连续 12s 大于零序启动电流定值时，报“CT 断线”告警， 并闭锁零序 各段保护； b) 差动保护 CT 断线检测：断线侧的自产 3I0 值连续 12s 大于零序启动电流定值，而断线 相电流小于 0.06 IN (IN为二次侧额定电流)；计算出正常两侧的差电流连续 12s 大于 0.15IN 而断线相电流小于 0.06 IN，报“本侧 CT 断线”告警。对侧 CT 断线后，本侧报“对侧 CT 断线” 告警。 判出 CT 断线后，可通过控制字选择闭锁或不闭锁分相差动保护。如果选择 CT 断线闭锁差 动保护，只闭锁断线相差动保护；判出 CT 断线后，闭锁零差保护。 4.5.1.34.5.1.3 CTCT 饱和检测饱和检测 采用模糊识别法对 CT 饱和进行检测，当判别出 CT 饱和后，自动抬高差动保护的制动系数。 4.5.1.44.5.1.4 电流电压相序自检电流电压相序自检 在系统无异常时通过比较三相电流、电压的相位，判别相序是否接错，如果不是正常相序， 则报“三相相序不对应” 。 4.5.1.54.5.1.5 电压电压 3 3 次谐波自检次谐波自检 当电压回路串入 3 次谐波时，用以上 PT 断线检测判据不能判断电压异常。如果电压三次谐 波过量，延时报“3 次谐波过量告警”，但不闭锁保护。 4.5.1.64.5.1.6 线路抽取电压断线检测线路抽取电压断线检测 CSC-161A-FA-G、CSC-163A-FA-G 数字式线路保护装置 说明书 - 19 - 重合闸投入，整定为检同期或检无压方式时，如果无跳位开入或线路有电流，表明开关处 于合闸状态，那么，可以通过采用以下方法检测线路抽取电压的完好性：若开关两侧电压不满 足整定的同期条件，延时报“同期电压异常”。 4.5.1.74.5.1.7 控制回路断线检测控制回路断线检测 正常运行时，TWJ 和 HWJ 均不动作，经 10s 延时报“控母断线告警” 。控制回路断线则重合 闸放电。 4.5.1.84.5.1.8 断路器位置检测断路器位置检测 如线路有电流但 TWJ 动作，经 10s 延时报“跳位开入异常”告警。 4.5.1.94.5.1.9 静稳越限静稳越限告警告警 保护装置实时监测线路潮流情况。如果三相电流均大于静稳失稳电流定值，持续 30s 后， 报“静稳越限”告警。 4.5.1.104.5.1.10 保护装置自检保护装置自检 a)a) CPU插件的自检。CPU插件在上电过程中对本身的存储器、程序区等进行自检。在装置的 运行过程中也对上述部分实时自检，当确认某一部分有问题时，给出告警信息，同时闭锁 保护；（硬件损坏，装置告警，复归后仍能告警。有严重告警时，差动保护对侧保护会报 “对侧保护退出”保护恢复正常后对侧报“对侧保护恢复” ） ； b)b) 各I/O插件进行上电和实时自检，自检的内容包括开入通道和开出通道，同时还包括存 储器和程序区等。开入通道的自检通过模拟变位进行；开出通道自检线圈。自检范围广， 彻底。确认有故障后，给出告警。 c)c) 通信通道进行实时自检：CPU插件和MASTER插件对其所联系的各种职能插件进行实