lcs616ha高压输电线路成套保护装置技术说明书v1.00.doc

LCS 616HA高压输电线路成套保护装置 技术 说明书 V1 00 山东鲁能智能技术有限公司 SHANDONG LUNENG INTELLIGENCE TECHNOLOGY CO LTD Copyright 2009 2013 山东鲁能智能技术有限公司 版权所有 保留一切权利 非经本公司书面许可 任何单位和个人不得擅自摘抄 复制本书内容并不得以任何形式传播 为山东鲁能智能技术有限公司的商标 由于产品版本升级或其它原因 本手册内容会不定期进行更新 目目 录录 第一章 概述 1 1 1 应用范围 1 1 2 保护配置 1 1 3 性能特征 1 第二章 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 2 3 1 整组动作时间 2 2 3 2 起动元件 2 2 3 3 纵联距离保护 LCS 616HB 3 2 3 4 距离保护 3 2 3 5 零序过流保护 3 2 3 6 过流保护 LCS 616HN 3 2 3 7 过负荷告警 3 2 3 8 低周保护 3 2 3 9 暂态超越 4 2 3 10 测距部分 4 2 3 11 自动重合闸 4 2 3 12 电磁兼容 4 2 3 13 绝缘试验 4 2 3 14 输出接点容量 4 2 3 15 通讯接口 5 第三章 保护工作原理 5 3 1 装置告警 5 3 1 1 开关位置异常 5 3 1 2 控制回路断线 5 3 1 3 TA 断线 5 3 1 4 母线 TV 断线 6 3 1 5 线路 TV 断线 6 3 2 手合判据 6 3 3 起动元件 6 3 3 1 电流变化量起动 7 3 3 2 零序过流起动 7 3 3 3 负序过流起动 LCS 616HN 7 3 3 4 低周起动 7 3 3 5 重合闸起动 7 3 4 纵联距离保护 7 3 4 1 低压距离继电器 8 3 4 2 接地距离继电器 8 3 4 3 相间距离继电器 8 3 4 4 反方向距离继电器 8 3 5 零序方向继电器 8 3 6 过流方向继电器 8 3 7 距离保护 9 3 7 1 低压距离继电器 9 3 7 2 接地距离继电器 13 3 7 3 相间距离继电器 15 3 7 4 振荡闭锁 16 3 7 5 距离保护方框图 18 3 8 零序过流保护 19 3 9 过流保护 LCS 616HN 20 3 10 不对称相继速动 20 3 11 双回线相继速动 21 3 12 低周保护 22 3 13 跳闸逻辑 23 3 14 跳闸逻辑 LCS 616HN 24 3 15 重合闸逻辑 25 第四章 硬件原理说明 27 4 1 装置面板布置 27 4 2 结构与安装 28 4 3 装置接线端子 29 4 4 各插件原理说明 36 4 4 1 电源插件 DC 37 4 4 2 交流输入变换插件 AC 37 4 4 3 CPU 插件 CPU 与 COM 插件 COM 38 4 4 4 24V 光耦插件 OPT 40 4 4 5 继电器出口插件 OUT 41 4 4 6 操作回路插件 SWI 42 4 4 7 电压切换回路 YQ 44 4 4 8 显示面板 LCD 44 第五章 定值内容与整定说明 45 5 1 系统定值与整定说明 45 5 2 保护定值与整定说明 45 5 2 1 LCS 616HA 和 LCS 616HE 保护定值 45 5 2 2 LCS 616HN 保护定值 47 5 2 3 LCS 616HB 保护定值 49 5 2 4 保护定值整定说明 51 5 2 5 控制字整定说明 52 5 3 压板定值 53 5 3 1 LCS 616HA 和 LCS 616HE 软压板 53 5 3 2 LCS 616HN 软压板 54 5 3 3 LCS 616HB 软压板 54 5 4 通讯定值 54 第六章 使用与调试说明 56 6 1 使用说明 56 6 1 1 面板布置图 56 6 1 2 液晶显示说明 56 6 1 3 命令菜单使用说明 58 6 2 调试大纲 60 6 2 1 注意事项 60 6 2 2 交流回路校验 60 6 2 3 开入检查 61 6 2 4 整组试验 61 6 2 5 输出接点检查 63 6 3 装置运行说明 64 6 3 1 装置正常运行状态 64 6 3 2 装置异常信息含义及处理建议 64 1 LCS 616HA 高压输电线路成套保护装置 第一章第一章 概述概述 1 11 1 应用范围应用范围 LCS 616HA AN AE B 为由微机实现的数字式输电线路成套快速保护装置 可用作 110kV 输电线路的主保护及后备保护 1 21 2 保护配置保护配置 LCS 616HA AN AE B 包括完整的三段相间和接地距离保护 四段零序方向 过流保护和低周保护 装置配有三相一次重合闸功能 过负荷告警功能 频率跟踪采样功 能 装置还带有跳合闸操作回路以及交流电压切换回路 此外 LCS 616HB 还包括以纵 联距离和零序方向元件为主体的快速主保护 LCS 616HA 用于无特殊要求的 110kV 高压输电线路 LCS 616HN 用于中性的不接地的 66kV 高压输电线路 LCS 616HE 用于负荷变化频繁的 110kV 高压输电线路 如负荷为电气化铁路 大 型冶炼电炉等 LCS 616HB 用于要求全线快速跳闸的 110kV 高压输电线路 1 31 3 性能特征性能特征 1 采用傅氏算法 滤波效果好 计算精度高 2 电流变化量起动元件采用了具有自适应能力的浮动门槛 有很高的灵敏度且不会 频繁起动 3 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 4 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 5 完善的事件报文处理 可保存最新 128 次动作报告 16 次故障录波报告 6 COMTRADE 格式的故障录波 7 友好的人机界面 汉字显示 中文报告打印 8 灵活的后台通信方式 配有冗余 100M 以太网 可选双绞线 光纤 9 支持电力行业标准 DLT 860 IEC61850 系列规约以及 DL T667 1999 IEC60870 5 103 标准 的通信规约 2 10 采用两片高速数字信号处理芯片 DSP 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 11 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 第二章第二章 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 483mm 177mm 291mm 嵌入式安装 正常工作温度 5 40 极限工作温度 10 55 贮存及运输 25 70 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 额定电压 Un 3 100 交流电流 5A 1A 额定电流 In 频 率 50Hz 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 0 5VA 相 In 5A 0 25VA 相 In 1A 交流电压 0 5VA 相 直 流 正常时 20W 跳闸时 35W 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 纵联保护全线跳闸时间 30ms 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 1In 0 5In 3 LCS 616HA 高压输电线路成套保护装置 零序过流起动元件 整定范围 0 1In 0 5In 2 3 32 3 3 纵联距离保护 纵联距离保护 LCS 616HBLCS 616HB 纵联距离元件 整定范围 0 1 25 In 5A 0 5 125 In 1A 零序方向元件 最小动作电压 0 5V 1V 最小动作电流 0 1In 2 3 42 3 4 距离保护距离保护 整定范围 0 01 25 In 5A 0 05 125 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 最大精确工作电流 30In 段跳闸时间 0 10s 2 3 52 3 5 零序过流保护零序过流保护 整定范围 0 1In 20In 零序过流元件定值误差 2 5 或 0 01In 段零序跳闸延迟时间 0 10s 2 3 62 3 6 过流保护 过流保护 LCS 616HNLCS 616HN 整定范围 0 1In 20In 零序过流元件定值误差 2 5 或 0 01In 段零序跳闸延迟时间 0 10s 2 3 72 3 7 过负荷告警过负荷告警 整定范围 0 1In 20In 过负荷元件定值误差 0 时动 0 3U 0 3I D Z 0 P 0 F 作 1 伏安 5A 或 0 2 伏安 1A 时动作 纵联零序保护的正 0 P N I 0 P N I 0 F 方向元件由零序方向比较过流元件和的与门输出 而纵联零序保护的反方向元件由零 0 F 序起动过流元件和的与门输出 0 F 3 63 6 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 9 LCS 616HA 高压输电线路成套保护装置 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 工作电压 DOP ZIU 极化电压 30 1 j P eUU 为模拟阻抗 阻抗角为 78 D Z 比相方程为 00 9090 P OP U U Arg DD ArgZ U I ArgArgZ 0 1 0 12060 其动作特性如图 3 6 1 所示 UJ IJ 48 lm 图 3 6 1 过流方向继电器特性 3 73 7 距离保护距离保护 距离继电器包括三段阶段式相间 接地距离继电器 两个作为远后备的四边形相间 接地距离继电器 当正序电压高于 10 Un 时 距离继电器采用正序电压作为极化电压 当正序电压下 降至 10 Un 以下时 距离继电器采用正序电压记忆量作为极化电压 用于短线路时 距离继电器需要具备更强的测量过渡电阻的能力 为此可以通过设置 将 段阻抗特性向第 象限偏移 接地距离继电器由零序电抗继电器把关 可以确保 区外接地故障时一定不会超越 区内故障不会拒动 3 7 13 7 1 低压距离继电器低压距离继电器 不考虑 TV 断线 实际系统只有两种情况会使得正序电压小于 10 Un 母线或线路 出口三相短路 系统振荡且振荡中心在保护安装处附近 当系统正序电压小于 10 Un 时 可以确认系统发生振荡或在保护安装处附近发生三 相短路故障 通过振荡闭锁回路可以防止系统振荡时距离继电器的误测量问题 因此 低 压距离继电器的任务是判定故障是否在保护范围 并且只需考虑三相短路 三相短路时 10 因三个相阻抗和三个相间阻抗性能一样 所以仅测量相阻抗 工作电压 ZDOP ZIUU 极化电压 MP UU 1 其中 CBA 分别为相电压 相电流 U I 为整定阻抗 ZD Z 为记忆故障前正序电压 M U 1 正方向故障时 故障系统图如 3 7 1 S Z N E M E I K Z G R 图 3 7 1 正方向故障系统图 K ZIU 在记忆作用消失前 j MM eEU 1 IZZE KSM 因此 IZZU ZDKOP j KSP eIZZU 继电器的比相方程为 o P OP o U U Arg9090 则 o j KS ZDK o eZZ ZZ Arg9090 设故障线母线电压与系统电势同相位 0 其暂态动作特性如图 3 7 2 11 LCS 616HA 高压输电线路成套保护装置 ZD Z K Z S Z R jX 图 3 7 2 正方向故障时动作特性 测量阻抗在阻抗复数平面上的动作特性是以至连线为直径的圆 动作特 K Z ZD Z S Z 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 以到连线为弦的圆 动作特性向第 或第 象限偏移 ZD Z S Z 反方向故障时 故障系统图如 3 7 3 S Z N E M E I K Z G R 图 3 7 3 反方向故障的计算用图 K ZIU 在记忆作用消失前 j NM eEU 1 IZZE KSN 因此 IZZU ZDKOP j KSP eIZZU 继电器的比相方程为 o P OP o U U Arg9090 则 00 90 90 j KS ZDK eZZ ZZ Arg 测量阻抗在阻抗复数平面上的动作特性是以与连线为直径的圆 如图 K Z ZD Z S Z 3 7 4 当在圆内时动作 可见 继电器有明确的方向性 不可能误判方向 K Z 12 ZD Z S Z R jX K Z ZD Z K Z R jX 图 3 7 4 反方向故障时的动作特性 图 3 7 5 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 KM ZIU 1 IZZU ZDKOP KP ZIU 继电器的比相方程为 00 9090 K ZDK Z ZZ Arg 反方向故障时 KM ZIU 1 IZZU ZDKOP KP ZIU 继电器的比相方程为 00 9090 K ZDK Z ZZ Arg 正方向故障时 测量阻抗在阻抗复数平面上的动作特性如图 3 7 5 反方向故障 K Z 时 动作特性也如图 3 7 5 由于动作特性经过原点 因此母线和出口故障时 继 K Z 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 13 LCS 616HA 高压输电线路成套保护装置 3 7 23 7 2 接地距离继电器接地距离继电器 3 3 7 7 2 2 1 1 接接地地距距离离继继电电器器 四边形接地距离继电器主要用作线路末端变压器后故障的后备保护 四边形距离继电器的动作特性如图 3 7 6 中的 ABCD 为接地四边形阻抗定值 REC Z 为接地四边形电阻定值 为接地距离 段阻抗定值 四边形中 AB 段经过 REC R zd Z3 且和垂直 BC 段和平行 CB 段延长线和 R 轴相交于点 CD 段和 zd Z3 REC Z REC Z REC R 垂直 DA 段延长线经过原点 和 jX 轴的夹角为 15 REC Z 四边形接地距离继电器需整定 接地四边形阻抗定值 接地四边形电阻定值 REC Z 接地四边形延时 REC R R jX C D c ZRe c RRe o 15 3zd Z B A 图 3 7 6 四边形距离继电器的动作特性 3 3 7 7 2 2 2 2 段段接接地地距距离离继继电电器器 工作电压 ZDOP ZIKIUU 0 3 极化电压 1 UUP 采用当前正序电压 非记忆量 这是因为接地故障时 正序电压主要由非故障相 P U 形成 基本保留了故障前的正序电压相位 因此 段接地距离继电器的特性与低压时的 暂态特性完全一致 见图 3 7 2 图 3 7 4 继电器有很好的方向性 3 3 7 7 2 2 3 3 段段接接地地距距离离继继电电器器 由正序电压极化的方向阻抗继电器 由正序电压极化的方向阻抗继电器 工作电压 ZDOP ZIKIUU 0 3 极化电压 1 1 j P eUU 段极化电压引入移相角 1 其作用是在短线路应用时 将方向阻抗特性向第 象限偏移 以扩大允许故障过渡电阻的能力 其正方向故障时的特性如图 3 7 7 所示 1 取值范围为 0 15 30 14 由图 3 7 7 可见 该继电器可测量很大的故障过渡电阻 但在对侧电源助增下可能超 越 因而引入了第二部分零序电抗继电器以防止超越 ZD Z S Z R jX A 0 01 0 151 0 301 图 3 7 7 正方向故障时继电器特性 零序电抗继电器零序电抗继电器 工作电压 ZDOP ZIKIUU 0 3 极化电压 DP ZIU 0 为模拟阻抗 D Z 比相方程为 o D ZDo ZI ZIKIU Arg90 3 90 0 0 正方向故障时 K ZIKIU 0 3 则 o D ZDKo ZI ZZIKI Arg90 3 90 0 0 0 00 0 3 270 3 90 IKI I ArgArgZZZArg IKI I ArgArgZ DZDK o D o 上式为典型的零序电抗特性 如图 3 7 7 中直线 当与同相位时 直线 A 平行于 R 轴 不同相时 直线的倾角恰好等于相对于 0 I I 0 I 的相角差 假定与过渡电阻上压降同相位 则直线 与过渡电阻上压降所 0 3IKI 0 I 呈现的阻抗相平行 因此 零序电抗特性对过渡电阻有自适应的特征 实际的零序电抗特性由于为 78 而要下倾 12 所以当实际系统中由于二侧零 D Z 序阻抗角不一致而使与过渡电阻上压降有相位差时 继电器仍不会超越 由带偏移角 0 I 1 的方向阻抗继电器和零序电抗继电器二部分结合 同时动作时 段距离继电器 15 LCS 616HA 高压输电线路成套保护装置 动作 该距离继电器有很好的方向性 能测量很大的故障过渡电阻且不会超越 3 7 33 7 3 相间距离继电器相间距离继电器 3 3 7 7 3 3 1 1 四四边边形形相相间间距距离离继继电电器器 四边形距离继电器的动作特性如图 3 7 6 中的 ABCD 为相间四边形阻抗定值 REC Z 为相间四边形电阻定值 为相间距离 段阻抗定值 四边形中 AB 段经过 REC R zd Z3 且和垂直 BC 段和平行 CB 段延长线和 R 轴相交于点 CD 段和 zd Z3 REC Z REC Z REC R 垂直 DA 段延长线经过原点 和 jX 轴的夹角为 15 REC Z 四边形接地距离继电器需整定 相间四边形阻抗定值 相间四边形电阻定值 REC Z 相间四边形延时 REC R 3 3 7 7 3 3 2 2 段段相相间间距距离离继继电电器器 工作电压 ZDOP ZIUU 极化电压 1 UUP 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 7 2 图 3 7 4 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 7 5 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 3 3 7 7 3 3 3 3 段段相相间间距距离离继继电电器器 由正序电压极化的方向阻抗继电器 由正序电压极化的方向阻抗继电器 工作电压 ZDOP ZIUU 极化电压 2 1 j P eUU 这里 极化电压与接地距离 段一样 较 段增加了一个偏移角 2 其作用也 同样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 电抗继电器 工作电压 ZDOP ZIUU 极化电压 DP ZIU 为模拟阻抗 D Z 正方向故障时 ZDKop ZIZIU 比相方程为 16 00 9090 D ZDK Z ZZ Arg DZDKD ArgZZZArgArgZ 00 27090 当阻抗角为 90 时 该继电器为与 轴平行的电抗继电器特性 实际的阻抗 D Z D Z 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 3 7 43 7 4 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 3 3 7 7 4 4 1 1 起起动动开开放放元元件件 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 该元件在正常运行突然发生故障时立即开放 160ms 当系统振荡时 正序过流元件 动作 其后再有故障时 该元件已被闭锁 另外当区外故障或操作后 160 ms 再有故障时 也被闭锁 3 3 7 7 4 4 2 2 不不对对称称故故障障开开放放元元件件 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 120 ImII 以上判据成立的依据是 系统振荡或振荡又区外故障时不开放系统振荡或振荡又区外故障时不开放 系统振荡时 接近于零 上式不开放是容易实现的 0 I 2 I 振荡同时区外故障时 相间和接地阻抗继电器都会动作 这时上式也不应开放 这种 情况考虑的前提是系统振荡中心位于装置的保护范围内 对短线路 必须在系统角为 180 时继电器才可能动作 这时线路附近电压很低 短 路时的故障分量很小 因此 容易取 值以满足上式不开放 对长线路 区外故障时 故障点故障前电压较高 有较大的故障分量 因此 上式的 不利条件是长线路在电源附近故障时 不过这时线路上零序电流分配系数较低 短路电流 小于振荡电流 因此 仍很容易以最不利的系统方式验算 的取值 本装置中 的取值是根据最不利的系统条件下 振荡又区外故障时振荡闭锁不开放为 条件验算 并留有相当裕度的 17 LCS 616HA 高压输电线路成套保护装置 区内不对称故障时振闭开放 当系统正常发生区内不对称相间或接地故障时 将有较大的零序或负序分量 这 时上式成立 振荡闭锁开放 当系统振荡伴随区内故障时 如果短路时刻发生在系统电势角未摆开时 振荡闭锁将 立即开放 如果短路时刻发生在系统电势角摆开状态 则振荡闭锁将在系统角逐步减小时 开放 也可能由一侧瞬时开放跳闸后另一侧相继速跳 因此 采用对称分量元件开放振荡闭锁保证了在任何情况下 甚至系统已经发生振荡 的情况下 发生区内故障时瞬时开放振荡闭锁以切除故障 振荡或振荡又区外故障时则可 靠闭锁保护 3 3 7 7 4 4 3 3 对对称称故故障障开开放放元元件件 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 为正序电压 是正序电压和电流之间的夹角 U 由图 3 7 8 假定系统联系阻抗的阻抗角为 90 则电流向量垂直于 连线 M E N E 与振荡中心电压同相 在系统正常运行或系统振荡时 恰好反应振荡中心的正序 cosU 电压 在三相短路时 为弧光电阻上的压降 三相短路时过渡电阻是弧光电阻 cosU 弧光电阻上压降小于 5 N U M E N E I U OS U 1 D U O A B C I L 图 3 7 8 系统电压向量图 图 3 7 9 短路电流电压向量图 而实际系统线路阻抗角不为 90 因而需进行角度补偿 如图 3 7 9 所示 OD 为测量电压 OB 因而 OB 反应当线路阻抗角为 90 时弧光电阻压 cosU 降 实际的弧光压降为 OA 与线路压降 AD 相加得到测量电压 U 本装置引入补偿角 由 上式变为 三相 L 0 90 1 1 cos UUOS 短路时 可见可反应弧光压降 OAOCUOS 1 cos U 18 本装置采用的动作判据分二部分 延时延时 150ms150ms 开放开放 NOSN UUU08 0 03 0 实际系统中 三相短路时故障电阻仅为弧光电阻 弧光电阻上压降的幅值不大于 5 因此 三相短路时 该幅值判据满足 为了保证振荡时不误开放 其延时应保证躲 N U 过振荡中心电压在该范围内的最长时间 振荡中心电压为 0 08时 系统角为 171 N U 振荡中心电压为 0 03时 系统角为 183 5 按最大振荡周期 3 计 振荡中心在该 N U 区间停留时间为 104ms 装置中取延时 150ms 已有足够的裕度 延时延时 500ms500ms 开放 开放 NOSN UUU25 0 1 0 该判据作为第一部分的后备 以保证任何三相故障情况下保护不可能拒动 振荡中心 电压为 0 25时 系统角为 151 0 1时 系统角为 191 5 按最大振荡周期 N U N U 3 计 振荡中心在该区间停留时间为 337ms 装置中取 500ms 已有足够的裕度 3 7 53 7 5 距离保护方框图距离保护方框图 不对称故障开放元件 对称故障开放元件 1 振闭过流元件 10ms 0 3 保护起动 4 5 0 160ms 6 2 检振荡闭锁 1 振荡闭锁开放 段接地距离 段相间距离 8 投 段接地距离 投 段相间距离 7 距离 段动作 段接地距离 段相间距离 9 12 投 段接地距离 投 段相间距离 10 接地距离 段时间 距离 段时间 相间距离 段时间 接地距离 段动作 相间距离 段动作 距离 段动作 11 重合闸 13 14 投重合加速 段距离 15 手动合闸 段接地距离 段相间距离 投 段接地距离 投 段相间距离 19 21 四边形接地距离 四边形相间距离 投四边形接地距离 投四边形相间距离 22 投重合加速 段距离 16 20 17 25ms 18 距离加速动作 距离 段动作 四边形距离动作 图 3 7 10 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 19 LCS 616HA 高压输电线路成套保护装置 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 LCS 616HNLCS 616HN 不包含接地距离保护元件 不包含接地距离保护元件 3 83 8 零序过流保护零序过流保护 自产零序起动元件 外接零序起动元件 2 零序功率正方向 3 段零序元件 纵联零序过流元件 1 零序正方向元件 TV断线 4 1 TV断线留零 段 5 6 段零序元件 7 8 零序 段 经方向 1 零序过流 段时间 零序 段动作 9 10 零序 段 经方向 1 零序过流 段时间 零序 段动作 段零序元件 11 12 零序 段 经方向 零序过流 段时间 零序 段动作 段零序元件 13 14 零序 段 经方向 零序过流 段时间 零序 段动作 1 1 零序过流加速元件 手合或重合 15 100或200 ms 零序过流加速动作 TV断线 16 TV断线过流 段 TV断线过流 段 17 TV断线过流 段时间 TV断线过流 段动作 TV断线过流 段时间 TV断线过流 段动作 过负荷元件 过负荷告警 时间 过负荷告警 图 3 8 1 零序过流保护方框图 1 本装置设置了四个带延时段的零序方向过流保护 各段零序可由用户选择经或不 经方向元件控制 在 TV 断线时 零序 段可由用户选择是否退出 四段零序过 流保护均不经方向元件控制 2 所有零序电流保护都受起动过流元件控制 因此各零序电流保护定值应大于零序 起动电流定值 纵联零序反方向的电流定值固定取零序起动过流定值 而纵联零 20 序正方向的电流定值取零序方向比较过流定值 3 当最小相电压小于 0 8Un 时 零序加速延时为 100ms 当最小相电压大于 0 8Un 时 加速时间延时为 200ms 其过流定值用零序过流加速段定值 4 TV 断线时 本装置自动投入两段相过流元件 两个元件延时段可分别整定 3 93 9 过流保护过流保护 LCS 616HN LCS 616HN 过流低电压 过流正方向 TV断线 TV断线留零 段 1 2 段过流元件 过流 段经方向 过流 段经低压 1 4 1 5 1 3 过流 段时间 过流 段动作 段过流元件 过流 段经方向 过流 段经低压 1 6 1 8 7 过流 段时间 过流 段动作 段过流元件 过流 段经方向 过流 段经低压 1 9 1 11 10 过流 段时间 过流 段动作 段过流元件 过流 段经方向 过流 段经低压 1 12 1 14 13 过流 段时间 过流 段动作 过流加速元件 手合或重合 15 100或200 ms 过流加速动作 过负荷元件 过负荷告警 时间 过负荷告警 图 3 9 1 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 PT 断 线时 过流 段可由用户选择是否退出 PT 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 当最小相电压小于 0 8Un 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 21 LCS 616HA 高压输电线路成套保护装置 3 103 10 不对称相继速动不对称相继速动 如图 3 10 1 所示 带负荷的线路发生不对称故障 近故障的 N 侧快速跳闸后导致远 故障的 M 侧非故障相负荷电流消失 利用上述特征可以加速 M 侧的距离 段 实现不对 称故障时相继速动 A A B B M MN N C C 图 3 10 1 不对称故障相继速动保护动作示意图 如图 3 10 2 所示 保护启动后 首先经 20ms 延时确认线路三相均有流 此后 一 旦检测到任一相负荷电流消失 段距离元件经 30ms 延时 确认线路发生不对称故障 保护动作切除故障 不对称速动投入 段距离元件 1 三相均有流 2 20ms 任意一相无流 3 30ms 不对称相继速动动作 图 3 10 2 不对称故障相继速动保护方框图 3 113 11 双回线相继速动双回线相继速动 如图 3 11 1 所示 当线路 L1 的 N 侧出口故障瞬间 保护 3 的 段距离元件起动 保护 2 跳闸后 保护 3 的 段距离元件返回 保护 1 可以利用上述特性加速 段距离元件 1 1 3 3 2 2 4 4 L L1 1 L L2 2 M MN N 图 3 11 1 双回线相继速动保护动作示意图 22 装置设有一个允许邻线加速距离 段的开出继电器 SHX 和一个邻线允许本线加速距 离 段的开入端子 用作双回线加速配合 如图 3 11 2 所示 段距离元件动作或其它 保护跳闸时 输出 SHX 信号 双回线速动投入 保护跳闸 段距离元件 2 1 发闭锁相邻信号 FXJ 图 3 11 2 双回线相继速动保护发信示意图 如图 3 11 3 所示 距离 段继电器相继速动的条件是 距离 段继电器动作 连续 15ms 收到邻线来的 SHX 信号 其后 SHX 信号消失 距离 段继电器经 80ms 延时不返回 收FXJ信号 段距离元件 3 15ms 2 双回线相继速动动作 80ms 1 图 3 11 3 双回线相继速动保护方框图 3 123 12 低周保护低周保护 如图 3 12 1 所示 当三相均有流 系统频率低于整定值 且无低电压闭锁和滑差闭 锁时 经整定延时 低周保护动作 其中 低电压以相间电压为判据 任意两相的相间电 压低于定值时闭锁低周保护 低频率元件 三相均有流 频率滑差闭锁元件 低电压闭锁元件 投低周保护 投低周滑差闭锁 2 3 1 低周保护 时间 低周保护动作 图 3 12 1 低周保护方框图 23 LCS 616HA 高压输电线路成套保护装置 3 133 13 跳闸逻辑跳闸逻辑 纵联距离 纵联零序 1 双回线相继速动 距离 段 距离 段 距离 段 四边形距离 1 距离加速 零序加速 不对称相继速动 5 低周保护 TV断线过流 段 TV断线过流 段 6 零序过流 段 零序过流 段 零序过流 段 零序过流 段 34 有流 7 跳闸出口 距离 段 四边形距离 零序过流 段 零序过流 段 8 TV断线 多相故障 距离加速 零序加速 低周保护 10 TV断线留零 段 TV断线留零 段 段及以上闭重 9 闭锁重合闸 图 3 13 1 跳闸逻辑方框图 1 图中虚线框部分 当用于 LCS 616HB 时为纵联距离和纵联零序 用于 LCS 616HA 和 LCS 616HE 时为双回线相继速动 LCS 616HN 跳闸逻辑如图 3 14 1 所示 2 采用三相跳闸方式 任何故障跳三相 3 严重故障如手合或合闸于故障线路跳闸时闭锁重合闸 低周保护动作时闭锁重合 闸 4 TV 断线时跳闸可由用户经控制字 TV 断线闭锁重合闸 选择是否闭锁重合闸 两相及以上故障跳闸时可由用户经控制字 多相故障闭重 选择是否闭锁重合闸 零序 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 24 选择是否闭锁重合闸 3 143 14 跳闸逻辑跳闸逻辑 LCS 616HN LCS 616HN 纵联距离 纵联零序 1 双回线相继速动 距离 段 距离 段 距离 段 四边形距离 1 距离加速 过流加速 不对称相继速动 5 低周保护 过流 段 过流 段 过流 段 过流 段 34 有流 7 跳闸出口 距离 段 四边形距离 过流 段 过流 段 8 TV断线 三相故障 距离加速 过流加速 低周保护 10 TV断线闭锁重合闸 三相故障闭重 段及以上闭重 9 闭锁重合闸 图 3 14 1 跳闸逻辑方框图 LCS 616HN 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 低周保护动作时闭锁重合 闸 3 PT 断线时跳闸可由用户经控制字 PT 断线闭锁重合闸 选择是否闭锁重合闸 两相及以上故障跳闸时可由用户经控制字 多相故障闭重 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 25 LCS 616HA 高压输电线路成套保护装置 3 153 15 重合闸逻辑重合闸逻辑 TWJ 合后位置 装置未起动 1 2 TV断线 重合闸退出 闭锁重合闸 控制回路断线 TV断线闭锁重合闸 4 合闸压力闭重 TWJ 保护跳闸 9 三相均无流 10 400ms 7 8 6 5 3 Tcd 11 线路TV断线 线路U40V 12 13 检线无压母有压 母线TV断线 母线U40V 15 16 检母无压线有压 母线TV断线 母线U 30V 线路TV断线 19 21 检线无压母无压 线路U40V 线路U 40V 24 检同期 14 17 22 23 投重合不检 18 重合 时间 0 150ms 重合闸 图 3 15 1 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 重合闸退出指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 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 重合方式可选用检线路无压母线有压重合闸 检母线无压线路有压重合闸 检线 路无压母线无压重合闸 检同期重合闸 也可选用不检而直接重合闸方式 检线 路无压母线有压时 检查线路电压小于 30V 且无线路电压断线 同时三相母线 电压均大于 40V 时 检线路无压母线有压条件满足 而不管线路电压用的是相 电压还是相间电压 检母线无压线路有压时 检查三相母线电压均小于 30V 且 无母线 TV 断线 同时线路电压大于 40V 时 检母线无压线路有压条件满足 检 线路无压母线无压时 检查三相母线电压均小于 30V 且无母线 TV 断线 同时线 路电压小于 30V 且无线路电压断线时 检线路无压母线无压条件满足 检同期 26 时 检查线路电压和三相母线电压均大于 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 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 27 LCS 616HA 高压输电线路成套保护装置 第四章第四章 硬件原理说明硬件原理说明 4 14 1 装置面板布置装置面板布置 图 4 1 1 是装置的正面面板布置图 图 4 1 1 面板布置图 图 4 1 2 是装置的背面面板布置图 标准配置 28 4 网口配置 图 4 1 2 端子布置图 背视 4 24 2 结构与安装结构与安装 装置采用 4U 标准机箱 用嵌入式安装于屏上 机箱屏面开孔尺寸见图 4 2 1 29 LCS 616HA 高压输电线路成套保护装置 图 4 2 1 机箱结构图及屏面开孔图 4 34 3 装置接线端子装置接线端子 LCS616H LCS616HE 端子定义如图 4 3 1 与 4 3 2 所示 其中为 4 3 1 为标准配 置 4 3 2 为 4 网口配置 30 601 602 603 604 605 606 607 608 609 610 611 612 613 614 615 备用 OPT 24V 6 空 7 616 617 618 619 620 621 622 623 624 625 626 627 628 629 630 打印 投检修态 信号复归 投双回线相继速动 投距离 投零序 段 投零序 段 投零序 段 投零序 段 投闭锁重合 投不对称相继速动 投低周减载 收相邻线闭锁 通道试验 HWJ1 HWJ2 BUS I BUS II 801 802 803 804 805 806 807 808 809 810 811 812 813 814 815 FXL 1 OUT 8 空 9 816 817 818 819 820 821 822 823 824 825 826 827 828 829 830 FXL 1 信号公共 BSJ 1 BJJ 1 XHJ 1 XTJ 1 远动公共1 HJ 1 TJ 1 远动公共2 BSJ 2 BJJ 2 FXL 2 HJ 2 FXL 2 HJ 2 GFH 1 GFH 1 GFH 2 GFH 2 HJ 3 HJ 3 TJ 2 TJ 2 TJ 3 TJ 3 TJ 4 TJ 4 相互 闭锁 A16 A17 A18 A19 A20 A21 A22 A23 A24 A25 A26 A27 A28 A29 A30 SWI A 空 B HWJ 合闸线圈 TWJ 保护跳闸 重合闸 手合 手跳 控制电源负 跳闸压力低 合闸压力低 气压不足 操作 回路 C01 C02 C03 C04 C05 C06 C07 C08 C09 C10 C11 C12 C13 C14 C15 负电源 YQ C 空 D C16 C17 C18 C19 C20 C21 C22 C23 C24 C25 C26 C27 C28 C29 C30 母常开 母常闭 1YQJ 1 1YQJ 2 1YQJ 3 1YQJ 4 YQJ 1 YQJ 2 YQJ 3 YQJ 4 2YQJ 1 2YQJ 2 2YQJ 3 母常开 2YQJ 4 母常闭 电压 切换 中央 信号 远动 信号 相互 闭锁 过负 荷报 警 合闸 合闸 跳闸 跳闸线圈 2YQJ 5 2YQJ 6 2YQJ 7 YQJ 5 YQJ 6 YQJ 7 1YQJ 5 1YQJ 6 1YQJ 7 信号公共 失压 同时动作 中央 信号 24V光耦 24V光耦 KKJ HYJ TWJ TYJ A01 A02 A03 A04 A05 A06 A07 A08 A09 A10 A11 A12 A13 A14 A15 信号公共 控制回路断线 TYJ 1 HYJ 1 TWJ1 1 TWJ1 2 HWJ1 1 HWJ1 2 控制电源正 TWJ2 1 TWJ2 2 HWJ2 1 HWJ2 2 中央 信号 跳合 位 ACDC 124 304 305 306 307 308 309 310 311 312 CPU 打印地 打印 RXA 打印TXB 485 2 A 485 2 B 485 2地 对时 485A 对时 485B 对时地 串 口 2 时 钟 同 步 打 印 3 301 302 303 485 1 A 485 1 B 485 1地 串 口 1 网口1 网口2 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 24V光耦 直流电源 直流电源 24V光耦 201202 203204 205206 207208 209210 211212 213214 215216 UA UC UX 备用 IA IB IC I0 UB UN UX 备用 IA IB IC I0 接地端子 116 117 118 119 120 大地 5 空空 KKJ 1 KKJ 1 电源监视1 电源监视2 图 4 3 1 标准配置端子定义图 背视 31 LCS 616HA 高压输电线路成套保护装置 601 602 603 604 605 606 607 608 609 610 611 612 613 614 615 备用 OPT 24V 6 空 7 616 617 618 619 620 621 622 623 624 625 626 627 628 629 630 打印 投检修态 信号复归 投双回线相继速动 投距离 投零序 段 投零序 段 投零序 段 投零序 段 投闭锁重合 投不对称相继速动 投低周减载 收相邻线闭锁 通道试验 HWJ1 HWJ2 BUS I BUS II 801 802 803 804 805 806 807 808 809 810 811 812 813 814 815 FXL 1 OUT 8 空 9 816 817 818 819 820 821 822 823 824 825 826 827 828 829 830 FXL 1 信号公共 BSJ 1 BJJ 1 XHJ 1 XTJ 1 远动公共1 HJ 1 TJ 1 远动公共2 BSJ 2 BJJ 2 FXL 2 HJ 2 FXL 2 HJ 2 GFH 1 GFH 1 GFH 2 GFH 2 HJ 3 HJ 3 TJ 2 TJ 2 TJ 3 TJ 3 TJ 4 TJ 4 相互 闭锁 A16 A17 A18 A19 A20 A21 A22 A23 A24 A25 A26 A27 A28 A29 A30 SWI A 空 B HWJ 合闸线圈 TWJ 保护跳闸 重合闸 手合 手跳 负电源 跳闸压力低 合闸压力低 气压不足 操作 回路 C01 C02 C03 C04 C05 C06 C07 C08 C09 C10 C11 C12 C13 C14 C15 负电源 YQ C 空 D C16 C