（电力系统及其自动化专业论文）psl602线路保护的调试研究.pdf

东南大学工程硕士学位论文 摘要 a b s t r a c t t e s t i n g r e s e a r c ho f t h ep s l 6 0 2l i n ep r o t e c t i o n m a s t e r ：k a n gw e nh e s u p e r v i s o r ：w a nq i ul a n t h ea u t o m a t i o nt e c h n o l o g yo ft h es u b s t a t i o nh a sb e i n gd e v e l o p e dv e r yf a s tf o rr e c e n ty e a r s , m a n y s u b s t a t i o na u t o m a t i o ns y s t e m sh a v eb e e nr u ni n t ow o r l 【i r l 昏a l s ot h em i c r o c o m p u t e rp r o t e c t i o n , i l l st h e i m p o r t a n ta p p l y i n g o fs u b s t a t i o na u t o m a t i o ns y s t e m , h a sd e v e l o p e dr a p i d l y , a n di th a sb e e na p p l i e dt o e l e c t r i cp o w e rs y s t e m 、撕d e l y i th a sm a d eo u t s t a n d i n gp r o 目 e s so f t h em i c r o - c o m p u t e rp r o t e c t i o nd e v i c ei n t h es p l * , da n da c c u r a c y 笛w e l la sr e l i a b i l i t y b u tt h el o g i co p e r a t i o no ft h em i c r o - c o m p u t e r p r o t e c t i o n d e v i c ei sn o ti n t u i t i o n i s t i ca n dr e s u l t si nt e s t i n gd i f f i c u l t y t h i sp a p e rd i s c u s s e se m p h a t i c a l l yt h et e s t i n g d e m a n d ，t h et e s t i n gt e c h n o l o g ya n dt e s t i n ge x p 舐e n c eb a s e do nt h eb a s i cp d n c i p l eo f d i g i t a lp s l6 0 2l i n e p r o t e c t i o n , f o l l o w i n ga l et h ed e t a i l s ： 1 f i r s t l y , t h ep a p e rs u m m a r i z e st h ec o n d i t i o no fr e l a yp r o t e c t i o na n dt e s tt e c h n o l o g ya n di l l u s t r a t e s t h et e c h n o l o g yr e q u i r e m e n to ft h em i c r o c o m p u t e rt e s td e v i c e b e c a u s et h ec o m p l i c a c yo ft h ep r o t e c t i o n d e v i c eh a v eb e e nd e v e l o p e dc o n t i n u o u s l y , t h ek n o w l e d g ei n v o l v e di np r o t e c t i o nt e s ta l ev e r ye x t e n s i v e , t h e m e t h o d so f t e s ta r ev a l i 0 1 1 5a n dt h ep r a c t i c ep r o b l e m st ob em e e ta r cv e r yc o m p l i c a t e d 2 s e c o n d l y ，t h ep a p e rd i s c t l s st h eb a s a lp m t e c tf u n c t i o na n dc o n f i g u r eo f t h ep s l 6 0 2l i n ep r o t e c t i o n d e v i c ea n ds t r e s s e st h ep r o t e c tf u n c t i o ns u c ha sv e r t i c a la s s o c i a t l o np r o t e c t i o n , d i s t a n c ep r o t e c t i o n , z e l d s e q u e n c ep r o t e c t i o na n da u t o - t c e l o s c rt h ea b o v ep r o t e c tf u n u t i o ni nd e t a i la n ds p e c i f i ct e s ts c h e m e sa n d p r o c e d u r e s 帅p u tf o r w a r d 3 f i n a l l gt h ep a p e ra n a l y s e sa n dd i s c u s s e st h eo u t p u ti n t e r f a c eo f t h ep r o t e c t i o nd e v i c ea n dp r o t e c t i o n r e l a t e dd e v i c e , e x p o r tr e l y w e l la ss e c o n d a r yc i r c u i t t h es o l u t i o n sm b r o u g h tf o r w a r dc o m b i n e d p r o b l e m so f t h ep s l 6 0 2p r o t e c t i o nd e v i c ea n dd e s i g nd r a w i n g a b o v et h er e s e a r c ha c h i e v e m e n t sg i v et h ed i l - i t i v es u g g e s t i o na n dr e q u i r e m e n tt of c l a yp r o t e c t i o n t e s t i n gp e r s o n n e la b o u td e b u g g i n gt h ep s l 6 0 2l i n ep r o t e c t i o nd e v i c e k e yw o r d s ：p s l 6 0 2p r o t e c t i o nd e v i c e ，t e s tt e c h n o l o g y , p r o t e c t i o np r i n c i p l e ，p wt e s td e v i c e i l 东南大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究 成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发 表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用 过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明 并表示了谢意。 研究生签名： 东南大学学位论文使用授权声明 东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的 复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内 容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可 以公布( 包括刊登) 论文的全部或部分内容。论文的公布( 包括刊登) 授权东南大学研 究生院办理。 研究生签名：导师签名：叠丝兰 日 东南大学工程硕士学位论文第一章概述 第一章概述 随着新原理、新技术在数字式保护中的应用，保护装置充分发挥微机的特点和优势，在实现继 电保护功能的同时兼具其他功能( 如控制、测量、通信等功能) 来构成微机综合保护装置方面、在 与变电站自动化系统中其他二次设备之间进行配置和管理方面，仍有较大进行优化设计的空间。同 时，保护装置测试的复杂性不断提高，保护测试所涉及到的知识广泛，测试手段多种多样，所遇到 的实际问题层次不穷。微机型测试装置为微机保护调试工作提供了一种先进的测试手段 继电保护测试是新投运设备能够可靠运行的最关键的一个环节。在新的设备以及二次接线上难 免都会存在一些问题，而系统上一些大的事故基本上都是这些小问题引起的。因此，继电保护调试 人员在调试过程要充分利用先进测试装置的各项功能，改进试验方法，实现手段、试验过程以简化 继电保护的调试工作，提高测试的效率。 1 1 继电保护发展现状 电力系统的飞速发展对继电保护不断提出新的要求，电子技术、计算机技术与通信技术的飞速 发展也为继电保护技术的发展不断地注入了新的活力。因此，继电保护技术得天独厚，在4 0 余年的 时间里完成了迅速发展。随着微机保护装置的研究，在微机保护软件、算法等方面也取得了很多理 论成果。可以说从9 0 年代开始我国继电保护技术已进入了微机保护的时代。技术未来趋势是向计算 机化，网络化，智能化，保护、控制、测量和数据透信一体化发展。 计算机化随着计算机硬件的迅猛发展，微机保护硬件也在不断发展。电力系统对微机保护的要 求不断提高，除了保护的基本功能外，还应具有大容量故障信息和数据的长期存放空间，快速的数 据处理功能，强大的通信能力。与其它保护、控制装置和调度联网以共享全系统数据、信息和网络 资源的能力，高级语言编程等。继电保护装置的微机化、计算机化是不可逆转的发展趋势。但对如 何更好地满足电力系统要求，如何进一步提高继电保护的可靠性，如何取得更大的经济效益和社会 效益，尚须进行具体深入的研究。 网络化计算机网络作为信息和数据通信工具已成为信息时代的技术支柱，使人类生产和社会生 活的面貌发生了根本变化。它深刻影响着各个工业领域，也为各个工业领域提供了强有力的通信手 段。到目前为止，除了差动保护和纵联保护外，所有继电保护装置都只能反应保护安装处的电气量。 继电保护的作用也只限于切除故障元件，缩小事故影响范围。这主要是由于缺乏强有力的数据通信 手段。国外早已提出过系统保护的概念，这在当时主要指安全自动装置。因继电保护的作用不只限 于切除故障元件和限制事故影响范围( 这是首要任务) ，还要保证全系统的安全稳定运行。这就要求每 个保护单元都能共享全系统的运行和故障信息的数据，各个保护单元与重合闸装置在分析这些信息 和数据的基础上协调动作，确保系统的安全稳定运行。显然，实现这种系统保护的基本条件是将全 系统各主要设备的保护装置用计算机网络联接起来，亦即实现微机保护装置的网络化。这在当前的 技术条件下是完全可能的。微机保护装置网络化可大大提高保护性能和可靠性，这是微机保护发展 的必然趋势。 保护、控制、测量、数据通信一体化在实现继电保护的计算机化和网络化的条件下，保护装置 实际上就是台高性能、多功能的计算机，是整个电力系统计算机网络上的一个智能终端。它可从 网上获取电力系统运行和故障的任何信息和数据，也可将它所获得的被保护元件的任何信息和数据 传送给网络控制中心或任一终端。因此，每个微机保护装置不但可完成继电保护功能，而且在无故 障正常运行情况下还可完成测量，控制、数据通信功能，亦即实现保护、控制、测量、数据通信一 体化。目前，为了测量、保护和控制的需要，室外变电站的所有设备，如变压器、线路等的二次电 压、电流都必须用控制电缆引到主控室。所敷设的大量控制电缆不但要大量投资，而且使二次回路 非常复杂。但是如果将上述的保护、控制、测量、数据通信一体化的计算机装置，就地安装在室外 东南大学t 程硕士学位论文第一章概述 变电站的被保护设备旁，将被保护设备的电压、电流鼋在此装置内转换成数字量后，通过计算机网 络送到主控室，则可免除大量的控制电缆。如果用光纤作为网络的传输介质，还可免除电磁干扰。 现在光电流互感器( o t a ) 和光电压互感器( o t v ) 已在研究试验阶段，将来必然在电力系统中得到应 用。在采用o t a 和o t v 的情况下，保护装置应放在距o t a 和o t v 最近的地方。亦即应放在被保 护设备附近。o t a 和o t v 的光信号输入到此一体化装置中并转换成电信号后，一方面用作保护的 计算判断；另一方面作为测量量，通过网络送到主控室。从主控室通过网络可将对被保护设备的操 作控制命令送到此一体化装置，由此一体化装置执行断路器的操作。1 9 9 2 年天津大学提出了保护、 控制、测量，通信一体化问题，并研制了以t m s 3 2 0 c 2 5 数字信号处理器( d s p 沩基础的一个保护、 控制、测量、数据通信体化装置。 智能化近年来，人工智能技术如神经网络、遗传算法，进化规划、模糊逻辑等在电力系统各个 领域都得到了应用，在继电保护领域应用的研究也已开始。神经网络是一种非线性映射的方法，很 多难以列出方程式或难以求解的复杂的非线性问题，应用神经网络方法则可迎刃而解。例如在输电 线两侧系统电势角度摆开情况下发生经过渡电阻的短路就是一非线性问题，距离保护很难正确作出 故障位置的判别，从而造成误动或拒动；如果用神经网络方法，经过大量故障样本的训练，只要样 本集中充分考虑了各种情况，则在发生任何故障时都可正确判别。其它如遗传算法、进化规划等也 都有其独特的求解复杂问题的能力。将这些人工智能方法适当结合可使求解速度更快。天律大学从 1 9 9 6 年起进行神经网络式继电保护的研究，已取得初步成果。可以预见，人工智能技术在继电保护 领域必会得到应用，以解决用常规方法难以解决的问题。 建国以来，我国电力系统继电保护技术经历了4 个时代。随着电力系统的高速发展和计算机技 术、通信技术的进步，继电保护技术面临着进一步发展的趋势。国内外继电保护技术发展的趋势为： 计算机化，网络化，保护、控制、测量、数据通信一体化和人工智能化，这对继电保护工作者提出 了艰巨的任务，也开辟了活动的广阔天地。 1 2 继电保护测试技术 继电保护的发展是随着电力系统和自动化技术的发展而发展的，至此已经历了机电型、电磁型、 整流型、晶体管型、集成电路型几个发展阶段。2 0 世纪9 0 年代以来，随着计算机技术、网络技术、 通信技术的飞速发展，微机保护装置正在取代传统的继电保护装置，成为电力系统的主流保护。伴 随着继电保护的发展历程，继电保护测试装置及测试技术也在不断发展进步。最早的继电保护测试 手段是由调压器、升流器、移相器、滑线电阻等传统的试验仪器及电气仪表构成的“地摊”式接线， 2 0 世纪7 0 - 一8 0 年代我国出现的各种模拟设备、仪表连接而成模拟式测试台，以测试各种继电保护和 自动装置。同时，还需要较精密的电压表、电流表、相位表、频率表和毫秒计等仪器对实验中要读 取的物理量进行测量才能完成这个测试过程。采用这种测试手段，不仅设备搬运困难、占用现场面 积大、而且在测试中需要反复调节各种数值，依靠人工读取、记录实验数据。这种方法不但测试手 段落后、功能少、不能进行复杂试验，还容易接错线、劳动强度大、测试时间长。近年来，随着我 国电力工业的迅速发展，新型继电保护装置特别是微机型继电保护得到了广泛推广使用，对测试装 置及测试技术提出了较高的要求。本文所选用的测试仪器为北京博电的p w 系列装置。 微机型试验装置的技术要求：继电保护微机型试验装置技术条件( d 肌葛2 4 1 9 9 7 ) 对继电保 护试验装置( 即继电保护测试装置) 的各项技术性能和指标提出明确的要求。该标准适用于检验 2 2 0 k v 及以上电压等级的线路保护、元件保护以及容量在2 0 0 m w 及以上的发电机一变压器组保护和 安全自动装置的试验装置。该标准对试验装置使用条件、技术要求、( t g 括整机性能特性、电气、机 械性能试验及试验后技术要求、试验装置接口、试验装置的交流电流源、试验装置的交流电压源、 交流电流源与交流电压源的同步性、直流输出等) 、检验规则、标志与数据等方面都给出了明确的规 定。 暂态特性：近年来，使用暂态分量作为判据的保护装置逐渐增多，在试验中需要模拟和确定电 流、电压、频率、阻抗突变量。因此对测试装置所输出的突变量的上升速率( 响应速度) 即测试装 2 东南大学t 程硕上学位论文第一章概述 置的暂态特性应满足要求。相关规程要求输出电压和输出电流的暂态响应时间应不大于2 0 0 微妙。 采用新一代d s p 数字信号处理技术，暂态响应是控制在1 0 0 微妙之内 试验装置接口：控制被测继电器、保护及安全自动装置的开出量接口在电气上相互隔离，不少 于四对；容量应不低于2 5 0 v 、0 3 a ( 直流) ，并能由测试人自定开出量逻辑关系的功能。检测被试 继电器、保护及安全自动装置动作行为的开入量接口在电气上应相互隔离，不少于8 对，各开入良 的输入阻抗不低于l o 千欧，最大承受输入电压不低于2 5 0 v ( 直流) ，能同时适应不同幅值与极性的 带电触点或空触点的开入量，并能提供由试验人员自定( 可编程) 开入量逻辑关系的功能。除此之 外，试验装置应具有控制两台试验装置的同步接口。可通过卫星定位系统g p s 对测试装置的输出两 进行远稃同步，实现对高压输电线路纵联保护的测试。 直流输出：试验装置应具备测试中间、时间继电器所需的辅助电源，其输出电压幅值的可调范 围及分辨率、输出电压幅值的正确准确度、输出电压的纹波系数及带负载能力都应满足标准的要求。 在额定工作条件下应能连续输出。 时间测量：试验装置检测被检继电器、保护及安全自动装置动作时间的测量范围、分辨率及正 确度应满足要求。 测试功能：& 试验装置应能根据需要，设定为人工测试方式或自动测试方式。b 可设定测试模式 为标准测试模式或专用测试模式或者用户自定测试方式。c 因为不同特性的保护对“暂态故障”和 “静态故障”的反映不一样，如方向阻抗继电器分别在正向和反向短路故障时的暂态阻抗动作方程 以及正方向故障时的稳态阻抗特性是完全不同的。因此测试装置应能设定动作特性搜索方式为模拟 暂态故障时的动作特性搜索方式或模拟稳态故障时的动作特性搜索方式。d 试验条件、参数的设定。 试验装置应能对以下试验条件及参数进行设定：1 ) 多种故障类型；2 ) 故障有关的各种时间参数、 整定值及允许误差：3 ) 模拟接地故障另序补偿系数及有关网络参数；4 ) 模拟故障过渡电阻参数；5 ) 模拟转换性故障的转换相别及转换性故障电流参数；6 ) 模拟功率倒向电流参数；7 ) 模拟电压，电 流，频率变化率所需幅值与时间变化范围参数；8 ) 稳态交流量叠加直流分量的初始值及范围；9 ) 叠加偕波分量的次数、幅值和相位；1 0 ) 检测被测继电器、保护及安全自动装置动作行为的开入、 开出量及其逻辑关系；i l ) 合闸相位控制方式；1 2 ) 计时方式。 故障再现功能：在被保护的测试或故障分析过程中，有时需要考虑一些复杂因素对保护的影响， 如直流分量、t a 饱和、t a 失真、弧光电阻及复杂短路故障等因素的模拟。这些物理过程在试验过 程中很难模拟，但如果将数字式故障录波器所记录的典型的故障波形或是通过e m t p 暂态计算程序 获得的计算数据，或者是将动态模拟试验过程记录下的各种试验项目及其波形编辑成仿真和保护试 验专用的数据库。通过测试装置输出再现当时故障。 报告管理：测试报告的管理是调试工作的一个重要环节，对试验装置的要求报告管理要求是：1 ) 提供经试验人员确认的有关被测试验继电器、保护及安全自动装置的检验项目、试验条件及测试程 序清单：2 ) 提供打印测试数据和特性曲线功能；3 ) 测试完毕自动生成测试报告；4 ) 为保证测试数 据的真实性，测试得到的所有数据应不能修改；5 ) 对被测试验继电器、保护及安全自动装置测试的 整定误差超标数据自动标示符号；6 ) 对在异常工作状况下所测的数据应自动标示符号；7 ) 测试报 告和数据应能调入常用文字处理软件，给用户提供测试报告格式在编辑的条件。 为了适应不同单位管理方面的要求，目前某些试验装置在其试验报告的数据库中汇集了发、供 电部门的试验标准格式，用户可选择其中的一种格式，当测试完成后，就能自动生成所选定记录格 式的试验报告。 自检及异常工况报警功能：由于微机型继电保护测试装置的多项复杂功能及其使用环境，为保 证被试保护装置的测试精度和测试自身的安全，装置必须具有实时监视和完善的自检及其异常工况 报警功能，具体要求为：1 ) 开机时应能进行整机功能自检；2 ) 开机时应能进行各相电流、电压源 的准确度校验；3 ) 电流源输出开路就能报警；4 ) 电压源输出端短路就能报警；5 ) 检测过程中电流、 电压源( 含使用叠加偕波功能和叠加直流电流、电压功能) 准确度超标应能报警：6 ) 检测过程中电 流、电压源( 含使用叠加偕波功能和叠加直流电流，电压功能) 输出波形失真应报警。 上述内容对继电保护装置以及继电保护测试技术的发展进行了详细的阐述。但对于调试人员而 3 东南大学工程硕士学位论文 第一章概述 言，只了解这一部分的知识，是与远远不够的。还要理解该保护装置的原理。因此，对调试人员要 有较高的要求。首先如果原理不能掌握，在调试过程中就有可能出现隐患，或者在时间上出现不必 要的浪费。 1 3 本文的主要工作 本文叙述了继电保护以及继电保护测试技术的发展趋势，研究了p s l 6 0 2 保护装置的保护功能， 系统地分析了调试过程中存在的问题及解决方法。并就调试工作的重要性，对调试人员提出一定的 要求。 本文在以下几个方面展开了工作： ( 1 ) 在深入掌握p s l 6 0 2 线路保护装置原理的基础上，归纳了保护测试的要点。 ( 2 ) 剖析了p s l 6 0 2 线路保护装置各保护功能，阐述了保护各功能校验的内容。 ( 3 ) 对整组调试进行了研究，重点分析了调试过程中存在的问题及相关问题原因的分析a 在此 基础上，对整组装置进行了联调，并得出了对实际调试有参考价值的结论。 4 东南大学工程硕士学位论文第二章p s l 6 0 2 线路保护 2 1 保护性能及原理 第二章p s l 6 0 2 线路保护 p s l 6 0 2 数字式超高压线路保护装置以纵联距离和纵联零序做为全线速动主保护，以距离保护和 零序方向过流保护作为后备保护。保护有分相出口，可有作为2 2 0 k v 及以上电压等级的输电线路的 主保护和后备保护。保护功能由数字式中央处理器c p u 模件完成，其中一块c p u i 模件完成纵联保 护功能，另一块模件c p u 2 完成距离保护和零序电流保护功能。对于单断路器接线的线路，保护装 置还增加了实现重合闸功能的c p u 模件，可根据需要实现单相重合闸，三相重合闸、综合重合闸或 者退出。 2 1 1 其性能特征如下： 1 动作速度快。线路近处故障动作时间小于1 0 m s ，线路7 0 * 处故障典型动作时间达到1 2 m s ，线 路远处故障小于2 5 m s 。 2 完善可靠的振荡闭锁功能，能快速区分系统振荡与故障，在振荡闭锁期间，系统无论发生不 对称性故障还是三相故障，保护多能可靠快速地动作。 3 采用电流电压复合选相方法。在复杂故障和弱电源系统故障时也能正确选相。 4 纵联保护通道接口方式灵活，可以与载波通道( 专用和复用) 、光纤通道、微波通道等个各种 通信设备连接，可以实现传输保护分相允许信号，有自适应判断弱电源侧的弱馈保护，通道逻辑如 通道检查、位置停信等都由保护来完成，发停信控制采用单接点方式，接点闭合为发信，接点断开 为停信。 s 完善的自动重合闸功能，可以实现单重检线路三相有压重合闸方式，专用于电厂侧，以防止 线路发生永久性故障，电厂侧重合于故障对电厂机组造成冲击。 6 采用了多c p u 共享a d 的高精度模数转换自主专利技术，解决了多c p u 共享a d 的难题，提 高了装置的模数转换精度，简化了调试和维护的工作量。 7 通过了国家级电磁兼容实验室电磁辐射等l o 个项目的抗干扰实验，全部的实验结果证明其电 磁兼容性能指标大大高于国家标准。 8 采用了全汉化显示操作界面和全汉化、图形化、表格化打印输出。 9 采用透明话设计思想，保护内部元件在系统故障时的动作过程可以全息实现，便于分析保护 的动作过程。 1 0 强大的故障录波功能，可以保存1 0 0 0 次事件，1 2 至4 s 次故障录波( 含内部元件动作过程) ， 故障时有重要开关量多次变化时会自动多次启动录波并且记录重要开关量( 如发信、收信、跳闸、 合闸、t w j 等) 的变化。录波数据可以保存c o m t r a d e 格式。 东南大学工程硕士学位论文第二章p s l 6 0 2 线路保护 2 1 2 保护原理说明 图2 - 1 保护程序整体图 1 保护程序整体结构如图2 - l 所示。 所有保护c p u 程序主要包括主程序，采样中断程序和故障处理程序正常运行主程序每隔 l m s 采样间隔定时执行次采样中断程序，采样中断程序中执行启动程序，如果启动元件没有动作， 返回主程序。如果启动元件动作，就进入故障处理程序( 定时采样中断仍然执行) ，完成相应保护功 能，整组复归时启动元件返回，程序又进入正常运行的主程序。 2 启动元件 保护启动元件用于启动故障处理程序及开放保护跳闸出口继电器的负电源。各个保护模块以相 电流突变量为主要的启动元件。启动门坎由突变量启动定值加上浮动门槛，在系统振荡时自动抬高 突变量启动元件的门槛。零序电流启动元件、静稳破坏检测元件，延时3 0 m s 动作以确保相电流突变 量元件的优先动作。 3 启动继电器的闭锁方法 p s l 6 0 2 数字式高压线路保护c p u 各模件硬件完全相同，其出口回路完全独立任意一块c p u 模件故障均不影响其他c p u 的工作。当采用三块c p u 模件时，启动回路可以由c p u i 3 其中两个 c p u 启动才开发保护出口继电器的负电源，即构成“三取二”方式。由于每个c p u 都有较完善的硬 件工况的监视系统，单个硬件器件故障不会引起保护误动，因此启动回路可以选用。三取一”方式 “三取二”方式和“三取一”方式，可以通过装置母板上的跳线j p ! 选择。出厂时跳线方式为“三 取一”方式。 4 整组复归 在保护模件启动后就发出“禁止整组复归”的信号，如果本保护所有的启动元件和故障测量元 件都返回，并且持续五秒，本保护摸件就收回“禁止整组复归”的信号。保护收到任一摸件“禁止 整组复归”的信号就保持原先的启动状态，直到所有摸件都收回“禁止整组复归”的信号时才能整 组复归。 5 选相元件 选相元件是区分故障性质和相别，以满足保护分相跳闸的要求。p s l 6 0 2 数字式保护的主保护和 后备保护采用相同原理的选相元件。为了在特殊系统( 例如弱电源) 和转换性等复杂故障下能够正确选 相并有足够的灵敏度，采用电压电流复合突变量和复合序分量两种选相原理相结合的方法。在故障 6 东南大学工程硕士学位论文第二章p s l 6 0 2 线路保护 刚开始时采用快速和高灵敏度的突变量选相方法，以后采用稳态的序分量选相方法，保证在转换性故 障时能够正确选相。 2 2 测试要点 随着科技的迅速的发展，微机保护与常规保护相比，改善了保护性能，提高了保护的可靠性。 但是由于微机保护装置中使用了大量集成芯片，以及软硬件的不断升级，增加了用户掌握其原理的 难度。但由于继电保护测试仪器也得到了发展，相对而言，测试手段也得到提高。下面，对p s l 6 0 2 线路保护的主要保护及其测试方法进行阐述。在阐述之前，现结合我所调试的现场经验，阐述微机 保护装置现场检验的一些注意事项、检验项目和方法。 2 2 1 注意事项： 1 不可在带电状态下拔出和插入插件。 2 。发现装置工作不正常时，应仔细分析。判断故障原因及部位，不可轻易更换芯片。如确需更 换芯片，应注意芯片插入的方向，且应保证芯片的所有引脚与插座接触良好。 3 如需对插件板上某些焊点进行焊接，应将电烙铁脱离交流电源后再进行焊接，或用带有接地 线的内热式电烙铁焊接。 4 应用黑色不干胶封住放置保护程序的e p r o m 芯片窗口，以防止日光照射芯片而使程序发生 变化。 5 在检验屏内配件及线路时，电压、电流应从屏上端子排上加入 6 试验接线应保证在模拟短路时电压和电流变化的同时性 7 若在交流电压( 或电流) 回路对地之间接有抗干扰电容、且试验时所加电压、电流为不对称量时， 则应将抗干扰电容的接地点断开，以防止由于抗干扰电容的涡流丽在非放障相产生电压，从而造成 保护装置的误动作 8 在运行状态下需断开电流、电压线时，应保证电流互感器二次线不开路，电压互感器二次线 不短路。 2 2 2 检验项目及方法 1 数据采集系统的检验 1 ) 零点漂移。此时，微机保护装置各交流端子均开路，不加电压、电流。对于不月型号早期或 近期的微机保护装置，可通过分离式键盘显示器或人机对话显示和键盘，观察各个模拟量采集值。 对二次额定电流为：5 a 的微机保护装置，采样值应在- 0 3 - - + 0 3 范围内；对于二次额定电流为i a 的微机保护装置、采样值应在- 0 1 - + 0 1 范围内。若检查的结果不符合要求。则应进行调整。对于 早期产品、可用转插板将v f c 插件或c p u 插件转接出来，调节有偏移回路的电位计。对近期的产 品可直接通过人机对话显示和键盘调出相应的菜单进行调整。 2 ) 电流、电压通道。分别加入各相一定数量的电流、电压，观察显示值的误差是否在该产品规 定的误差范围内。若超过范围，则按调整零点漂移误差的方法进行调整。若某路模拟量不能加入该 装置、则检查微机保护装置内的线路是否松脱，对应的电流变换器或电压变换器、a d 转换器、u f 转换器是否损坏，以及电流、电压通道的其它元件是否损坏。 2 硬件电路的主要检查项目及方法 1 ) 开关量输出回路。此时应加入各相电流或电压值，使其达到微机保护的整定值，观察微机保 护装置和微机监控后台的输出相应信号是否正确，断路器是否跳闸。若信号输出不正确，可以从端 7 东南大学工程硕士学位论文第二章p s l 6 0 2 线路保护 子排上检查对应继电器的常开接点是否接通，再一一检查对应电路的各芯片及其它( 元件是否损坏。 2 ) 告警信号。新一代的微机保护装置可直接通过人机对话显示和键盘调出相应的菜单，从而检 查启动继电器和告警信号继电器是否完好，也可通过加某相电流使其达到告警值看装置是否发出告 警信号的方式进行检查。 3 ) 开关量输入回路。用微机保护装置的2 4 v 电源分别点触各个c p u 插件上引入开关量的端子， 如重瓦斯( 若其在运行状态下，则跳闸压板应断开) 、轻瓦斯、手车位置、断路器位置等，检查保护装 置和后台是否呼唤相应的信号。 4 ) 定值输入功能。可通过分离式键盘( 早期产品减人机对话显示和键盘( 近期产品) ，直接写入定 值并固化，再通过查看功能检查写入定值的正确性。当定值被重新写入或修改后，最好加入电流或 电压信号，重新进行检验，以保证万无一失。 2 2 3 系统工作电压及负荷电流下的检验项目 利用系统工作电压及负荷电流进行检验，是最后一次检验新投入的变电站或改动接线后的微机 保护装置二次回路接线是否正确，因此必须认真对待。接入系统电压，通入负荷电流，使装置处于 正常运行状态。但跳阐、合闸出口压板应断开。此时，调出相应菜单。检查u a 、l i b 、u c 和i a 、i b ， l c 是否符合以下要求：u a 超前u b l 2 0 ，u b 超前u c l 2 0 ，l a 超前i b l 2 0 ，l b 超前i c l 2 0 ，u a 和l a , u b 和i b 、u c 和i c 之间的夹角应基本相等，并与系统功率因数一致。若符合以上要求，说明三相电压 和电流对称且为正相序，且负荷电流相位正确。否则，应检查装置交流电压、交流电流回路接线( 包 括屏内连线) 是否正确 2 2 4 检查零序电压及零序电流回路极性正确性 微机保护中，电流互感器的极性端应与装置中3 1 0 变换器的极性端连接，电压互感器开口三角 形绕组的极性端应与装置中3 u 。变换器的极性端相连。目前，电力系统中的电压互感器开口三角形 绕组有极性接地和非极性接地两种方式。不论哪种方式，都必须保证开口三角形绕组的极性端与装 置中3 u o 变换器极性端相连。确定电压互感器开口三角形绕组极性端接地还是非极性端接地，可在 电压互感器端子箱和保护屏端子排处，测量二次绕组与三次绕组同名相之间的电压即可确定。 现场调试还要按照江苏电网2 2 0 k v 微机线路保护现场投运试验规程来校验。 8 东南大学工程硕士学位论文第三章保护功能剖析及功能校验 3 1 纵联保护 第三章保护功能剖析及功能校验 目前，2 2 0 k v 及以上电压等级输电线路基本上都配置有双套主保护和后备保护。主保护一般为 纵联保护。按照保护动作原理，国内使用的纵联保护有f j j 锁式方向或距离、允许式方向或距离保护 和分相电流差动保护。 随着计算机和数字通信技术的发展，光纤及微波通信系统在电力系统得到广泛应用可供继电保 护使用的信号传输通道不再单一，可选择的保护信号传输通道方式主要有：专用的导引线( 较少见) 、 专用载波通道( o n - - o f f ) 、复用载波机( f s k ) 、复用微波通道( f s k ，6 4 k b i t s ) ；专用光纤通道 ( 6 4 k b i t s ，r s - - 2 3 2 串行口) 、复用光纤通道( f s k 。6 4 k b i t s ，r s 一2 3 2 串行口) 而主保护的形式 根据通信方式可以分为以下4 种( 通常纵联保护也按此命名) ；导引线纵联保护( 简称导引线保护) 、 电力线载波纵联保护( 简称载波或高频保护) 、微波纵联保护( 简称微波保护) 、光纤纵联保护( 简 称光纤保护) 图3 - 1 允许信号与闭锁信号 ( a ) 允许信号；( b ) 闭锁信号 3 1 1 纵联保护的一些基本概念 1 允许信号与闭锁信号 “ 允许信号是允许保护动作跳闸的信号，即允许信号的存在是保护动作于跳闸的必要条件，其逻 辑关系如图3 1 ( a ) 所示。下图所示的系统中，对保护l 、2 而言。当m n 线路外部k 2 点短路时， n 侧判为反向故障，不发允许信号，因此m 侧保护即使动作，由于收不到n 侧发来的允许信号，也 不会作用于跳闸；当图中线路m n 内部k 。点发生短路时，两侧方向元件均判为正向故障，m 、n 两 侧互发允许信号，两侧保护动作作用于跳闸。当信号工作在允许式时，因线路某一侧向另一侧传送 的信号，仅表示短路故障在本侧正向整定范围内，所以一侧的收信机只能接收对侧发信机的信号， 两侧发信机的频率不同( 双频制) 。 图3 - 2 区内、外故障及保护动作示意图 闭锁信号是阻止保护动作跳闸的信号，所以无闭锁信号是继电保护作用于跳闸的必要条件，其 逻辑关系如图3 - 1 ( b ) 所示。对图3 - 2 保护1 、2 所言当m n 线路外部k 2 点短路时，n 侧保护2 判 为反向故障，发出闭锁信号，因此m 侧保护即使动作，因收到来自n 侧的闭锁信号，也不会作用于 9 东南大学工程硕士学位论文第三章保护功能剖析及功能校验 跳闸；当图中线路m n 内部k i 点发生短路时，两侧方向元件均判为正向故障，m 、n 两侧都停止发 出闭锁信号，两侧保护动作作用于跳闸。当信号工作在闭锁式时，因线路上有闭锁信号传送，则判 定故障在区外，因此一侧的收信机不但可以接收对侧发信机的信号，而且可接收本侧发信机的信号， 即两侧发信机和收信机的频率是相同的( 单频制) 。 2 超范围与欠范围 高频保护的发信由方向元件控制。控制发信元件的保护区小于线路全长，称欠范围；超过线路 全长，称为超范围。 超范围允许式：控制发信的正方向元件的动作区超过线路全长，即正方向区外的一段区域内发 生故障时，保护也发出允许信号；反向故障立即停信。 欠范围允许式：控制发信的正方向元件的动作区不超过线路全长。反向故障立即停信。 超范围闭锁式：控制停信的正方向元件的动作超过线路全长。反向故障立即发信 3 通道监视 当信号工作在闭锁式时，因仅在区外故障时传送闭锁信号，而在区风短路故障时不传送信号， 所以采用输电线路高频通道传送信号即使因内部短路故障通道阻塞对保护也无影响，不会造成拒动。 而当通道破坏时，区外故障要造成保护误动。因此，要采用定期检查的方式对通道进行监视。 3 1 2 方向元件的基本原理 方向纵联保护与距离纵联保护利用通道将保护装置对故障方向判别的结果传送到对侧，每侧保 护根据两侧保护装置的动作过程逻辑来判断和区分是区内还是区外故障。此类保护是间接比较线路 两侧的电气量，在通道中传送的是逻辑信号不同线路保护装置所采用的方向元件原理各不相同， p s l 6 0 2 型装置包括以距离方向元件和零序方向元件构成的方向纵联保护，保护装置可以使用保护专 用通道或复用载波通道，通过切换实现闭锁式或允许式高频保护 1 距离方向元件 距离方法元件按回路分为2 么、2 幺，z _ w 三个相问阻抗和三个乙，z j 、2 ：接地阻抗每 个回路的阻抗又分为正向元件和反向元件。由阻抗四边形与方向元件组成。当选相元件选中回路的 测量阻抗在四边形范围内，而方向元件为正向时，判定为正向故障；而方向元件为反向时，判定为 反向故障。方向元件采用正序方i 句元件。反方向阻抗特性的动作值取为阻抗动作值的1 2 5 倍，保证 反方向元件比正方向灵敏。 2 零序方向元件 零序方向元件设正、反两个方向元件。反相元件的灵敏度高于正向元件。正向元件的零序电流 定值( 纵联零序电流定值) 大于反向电流定值( 零序电流启动定值) 。零序方向元件的电压门槛取为 固定门槛加上浮动门框。 3 方向元件配置 p s l 6 0 2 的距离方向和零序方向以反方向元件优先。零序方向元件在合闸加速合闸脉冲期间延时 l o o m s 动作，在非全相运行时退出。图3 3 为p s l 6 0 2 纵联距离、零序保护方向元件配置。 1 ) 工频变化量方向元件 工频变化量方向元件，设有正向和反向两个元件。其原理是比较电压和电流故障分量的相位， l o 东南大学工程硕士学位论文 第三章保护功能剖析及功能校验 图3 - 3p s l6 0 2 ( a 、d ) 纵联距离、零序保护方向元件配置 算法为： 跏斛蛆吼= a r s ( 訾 伍- ， 元件越啦= q 老 式中：z d 一模拟阻抗，其阻抗角与线路阻抗兔一致； z c m 厂丰b 偿阻抗，当忍，z 工 0 5 时，取z c o u 卸，否则取z c o 矿1 t 2 z ( 乙为被保护线路阻 抗，z 。为z 元件的整定阻抗) ； u 1 2 、i l r 一正序、负序电压和电流综合分量。两种方向元件的动作条件均为1 8 0 ，正方向故 障时吼= 1 8 0 。，啦= o o ；反方向故障时让= 1 8 0 。，d p + = 0 。 2 ) 零序方向元件 纵联零序保护的正方向元件由零序方向元件中的比较过流元件和f o + 元件相与输出，而反方向元 件由零序方向元件中的零序起动过流元件和艮元件相与输出。由分析可知，如已知零序阻抗角为， 当正方向接地故障时，3 1 0 超前3 u o 为1 8 0 。一，零序功率为负，f o + 元件动作：当反方向接地故 障时，3 u o 超前3 j o 角度为。零序功率为正，n 动作。因此零序阻抗角- 7 5 。时，正方向元件 f 动作议程为： 1 6 5 。 a r g 掣 3 4 5 。 ( 3 3 ) 3 磊 反方向元件f 0 一方程为： _ 1 5 。 a r g 掣 1 6 5 。( 3 4 ) 3 厶 对于p s l 系列保护，零序正反方向元件的动作角度取1 6 0 。，正方向f o + 动作方程为： 东南大学工程硕士学位论文第三章保护功能剖析及功能校验 1 7 0 。 a r g _ 3 u o 3 3 0 。 3 ，o 反方向零序检测元件凡动作方程为： 一1 5 。 a r g 一3 u o 1 5 0 。 3 0 3 1 3 光纤电流差动保护 ( 3 5 ) ( 3 6 ) 分相电流差动保护利用通道将本侧电流的波形或代表电流相位及幅值的信号传送到对侧，每侧 保护根据对两侧电流的幅值和相位比较的结果区分是区内还是区外故障。此类保护在每侧都直接比 较两侧的电气量。 分相电流纵差具有原理简单，工作可靠、选择性好等突出优点。两侧保护通过对本侧电流分别 进行采样处理将电流信号变换形成每相电流的正弦、余弦电流分量系数a 、b 。三相电流经变换后得 到6 个系数( 每相2 个) ，通过光纤每隔5 m s 保护向对侧发送一帧信息。对侧保护在收到信息帧后， 按相将所收到的电流采样值与本侧对应电流进行实时同步比较，计算出差流的幅值和相角及制动电 流的大小。分相式电流差动保护逻辑框图如图3 - 4 所示 ( 1 ) 三相断路器在跳闸位置或经保护起动控制的差动继电器动作，向对侧发差动动作允许信号 ( 一侧断路器跳闸后，对侧跳闸前，本侧差动继电器处动作状态) 。 ( 2 ) 收到对侧发来的差动动作允许信号(