CSC-326T2-FA-G数字式变压器保护装置说明书(0SF.450.121)_V1.00.doc

CSC-326T2-FA-G数字式变压器保护装置说明书符合国网变压器、高压并联电抗器和母线保护及辅助装置标准化设计规范CSC-326T2-FA-G数字式变压器保护装置说明书编 制：戴丽君 校 核：赵俊磊 标准化审查：李连昌 审 定：肖远清 出 版 号：V1.00文 件 代 号：0SF.450.121出 版 日 期：2014年04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。如果装置与说明书有不符之处，请您及时和我公司联系，我们将为您提供相应的服务。技术支持 电话传真 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) 本说明书仅适用于CSC-326T2-FA-G数字式变压器保护装置V1.00及其以上兼容版本的保护程序。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。如有随机资料，请以随机资料为准。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 装置技术说明11概述11.1适用范围11.2保护配置11.3装置主要特点42技术条件72.1环境条件72.2电气绝缘性能72.3机械性能72.4电磁兼容性72.5安全性能72.6热性能（过载能力）82.7功率消耗82.8输出触点容量82.9额定电气参数82.10主要技术性能指标93装置硬件123.1装置结构123.2装置外观图133.3装置插件133.4SV采样及保护CPU插件143.5通信管理插件143.6开入插件143.7开出插件143.8GOOSE插件153.9电源插件154装置软件164.1保护逻辑框图图标符号说明164.2保护程序整体结构174.3保护启动元件174.4差动保护174.5后备保护功能说明23第二篇 用户使用说明345开箱检查346安装调试346.1安装346.2通电前的检查346.3装置通电检查356.4模拟短路故障试验417值清单及整定说明427.1设备参数定值427.2差动保护定值447.3高压侧后备保护定值457.4中压侧后备保护定值487.5低压1分支后备保护定值517.6低压2分支后备保护定值537.7低1电抗后备保护定值557.8低2电抗后备保护定值557.9接地变后备保护定值567.10公共绕组保护定值577.11自定义保护定值577.12装置压板设置587.13跳闸矩阵定值617.14系统计算参数667.15QGDW 175规范标准名称与装置压缩名称对照表677.16继电保护信息规范标准名称与装置输出压缩名称对照表678装置接线及端子说明698.1电流、电压回路接线698.2装置端子说明709人机接口及其操作739.1装置面板布置图739.2正常运行显示749.3装置模拟量显示含义749.4装置菜单结构7910运行维护8210.1装置投运前检查8210.2运行中的注意事项8210.3设备更换保护软件或保护CPU板后的操作8210.4设备更换SV软件或SV板后的操作8210.5设备更换GOOSE软件或GOOSE板后的操作8310.6设备更换MASTER软件或MASTER板后的操作8310.7设备更换开入和开出插件后的操作8310.8定值固化方式、定值区切换方式、打印方式等的说明8311保护报文汇总8511.1装置故障告警信息8511.2运行异常信息8511.3保护CPU与GOOSE和MU之间的告警信息8611.4SV板告警信息8711.5GOOSE板告警信息8812动作报告的格式和典型报告分析8912.1保护动作报告分析8912.2故障录波报告8913运输、贮存9514订货须知9515附录：字符和中文字符集9615.1使用说明9615.2ASCII 16进制字符表9615.3中文字符表9716CSC-326T2-FA-G装置背板端子图101第一篇 装置技术说明1 概述1.1 适用范围CSC-326T2-FA-G数字式变压器保护装置（以下简称装置或产品），采用主后一体化的设计原则，主要适用适用于数字化变电站。该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。该装置支持采样值（SV）和面向通用对象的变电站事件（GOOSE）功能，支持直接采样和直接跳闸的应用，也支持SV和GOOSE组网的应用工程，满足数字化变电站需求。该装置可以按照IEC61850-9-2与过程层合并单元通信，接入采样值信息。该装置可以按照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。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。本说明书适用于220kV及以下电压等级的变压器保护，对应于CSC-326T2-FA-G装置V1.00F及其以上兼容版本的保护程序，保护程序按照国家电网公司QGDW 175-2013变压器、高压并联电抗器和母线保护及辅助装置标准化设计规范要求设计。1.2 保护配置220kV及以下变压器保护典型配置见表1。表1 CSC-326T2-FA-G保护配置表类别序号功能描述段数及时限说明备注主保护1差动速断2纵差保护励磁涌流闭锁原理可通过控制字选择“二次谐波”或“模糊识别”。3变化量差动保护自定义高后备4相间阻抗保护段3时限偏移阻抗圆，阻抗灵敏角为80。选配D5接地阻抗保护段3时限偏移阻抗圆，阻抗灵敏角为80。选配D6复压过流保护段3时限段3时限段2时限段、段复压可投退、方向可投退、方向指向可整定；段不带方向，复压可投退。7零序过流保护段3时限段3时限段2时限段、段方向可投退、方向指向可整定；段不带方向；段、段、段过流元件可选择自产或外接。8间隙过流保护段1时限9零序过压保护段1时限零序电压可选自产或外接。10失灵联跳段1时限11过负荷保护段1时限固定投入。表1 CSC-326T2-FA-G保护配置表 （续）类别序号功能描述段数及时限说明备注中后备12相间阻抗保护段3时限选配D13接地阻抗保护段3时限选配D14复压过流保护段3时限段3时限段2时限段、段复压可投退、方向可投退、方向指向可整定。段不带方向，复压可投退。15零序过流保护段3时限段3时限段2时限段、段方向可投退、方向指向可整定。段不带方向。段、段、段过流元件可选择自产或外接。16间隙过流保护段2时限17零序过压保护段2时限零序电压可选自产或外接。18失灵联跳段1时限19过负荷保护段1时限固定投入。低1后备20复压过流保护段3时限段3时限段复压可投退、方向可投退、方向指向可整定。段不带方向，复压可投退。21零序过流保护段2时限固定采用自产零序电流。选配J22零序过压告警段1时限固定采用自产零序电压。23过负荷保护段1时限固定投入。取低压1分支和低压2分支和电流。低2后备24复压过流保护段3时限段3时限段复压可投退、方向可投退、方向指向可整定。段不带方向，复压可投退。25零序过流保护段2时限固定采用自产零序电流。选配J26零序过压告警段1时限固定采用自产零压。接地变27速断过流保护段1时限选配J28过流保护段1时限29零序过流保护段3时限段1时限固定采用外接零序电流。低1电抗30复压过流保护段2时限选配E低2电抗31复压过流保护段2时限 选配E公共绕组32零序过流段1时限自产零流和外接零流“或”门判别。选配G33过负荷保护段1时限固定投入。 说明：2/、1/表示该保护配置有、两段，其中：段带2个时限、段带1个时限，其余类推。图1为CSC-326T2-FA-G的典型应用示意图。图中所有量只接入装置一次；第二组CT接入第二台装置完成第二套保护功能（与第一套完全相同），构成双主双后的保护配置。注：变压器各侧相电流CT均以远离变压器侧为正极性端；差动电流的计算及方向元件的指向均以此为基准。图1 CSC-326T2-FA-G典型应用示意图1.3 装置主要特点1) 符合QGDW 175-2013 变压器、高压并联电抗器和母线保护及辅助装置标准化设计规范装置设计完全符合QGDW 175-2013 变压器、高压并联电抗器和母保护及辅助装置标准化设计规范中的对变压器保护的配置要求、技术原则的要求；装置的输入输出量、压板、端子、报告和定值等的设计都是按照设计规范的要求规范统一的。2) 完全满足GB/T 14285-2006 继电保护和安全自动装置技术规程要求装置设计完全符合最新的继电保护和安全自动装置技术规程。3) 自适应的比率制动差动保护通过自动识别故障状态的变化，采用自适应的差动保护，提高了区外故障切除时防误动的能力。4) 具有CT饱和综合判据比率制动差动保护采用了CT饱和的综合判据，可以有效识别CT饱和，从而有效防止区外故障时CT饱和引起的差动保护误动作。5) 可靠、灵敏的制动电流选取方式新型的制动电流选取方式，保证了变压器区内故障时制动量较小，区外故障时有较大的制动量，兼顾了保护的灵敏性和可靠性的要求。6) 高性能、高可靠、大资源的硬件系统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。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。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。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。大容量的故障录波，全过程分段记录故障。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。 采用硬件完全相同的双CPU插件冗余设计，实现了数据采集、数据处理及逻辑运算等硬件模块的全方位冗余设计，极大的提高了现场装置的安全运行水平。装置的保护功能与人机界面、通信功能完全分开，提高了装置的可靠性，并使装置更便于调试、维护和使用。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。7) 硬件自检智能化装置内部各模块智能化设计，实现了装置各模块全面实时自检。装置的模拟量采集回路采用双A/D冗余设计，实现了模拟量采集回路的实时自检。装置的继电器检测采用了新方法，可以检测到继电器励磁回路线圈的完好性和监视出口触点的状态，实现了继电器状态的检测与异常告警。装置的开入回路检测采用了新方法，开入状态经两路光隔同时采集后判断，提高了判断的准确性。装置可对其中的电源模块的各级输出电压进行实时监测。装置可对机箱内温度进行实时监测。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。8) 用户界面人性化采用大液晶显示，装置实时显示的差动电流、单元电流、单元电压、频率、压板状态、定值区等信息，可根据用户要求配置。装置具有良好的中/英文视窗界面，使得保护信息、历史操作信息一目了然。装置面板上的8个指示灯，可清楚表明装置正常、异常及动作时的各种状态。装置面板上设置有4个常用功能的快捷按键，实现了“一键操作”，方便用户使用。装置面板采用一体化设计、一次精密铸造成型的弧面结构，具有造型独特、美观，精度高，造价低，安装方便，操作简单等特点。该面板及其组件已申请专利，申请号分别为：实用新型03207169.8和外观设计03356024.2。9) 动作过程透明化装置的保护CPU可以记录故障录波数据，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。根据需要，装置可保存故障处理过程中任何运行的中间结果，结合CSPC后台分析软件，可以对保护动作行为作出跳闸结果静态特性分析，并可以看到故障动态发展过程中保护行为的演化过程，使得保护动作过程一目了然，彻底消除了保护装置不明原因的误动作。10) 现场调试自动化提供方便的现场自动测试方案，可以对保护装置实现全面、完善的测试。11) 通信接口多样化装置配备高速可靠的RS-485 通信接口和光、电以太网接口，支持电力行业标准DL/T667（idt IEC60870-5-103）的通信规约和四方公司CSC2000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，并可共享网络打印机。CPU及SV插件根据现场需要提供多组光纤通道接口，用以连接合并单元MU装置，实现SV采样功能。GOOSE插件根据现场需要提供多组光纤通道接口，用于接收GOOSE订阅信息和发布GOOSE出口跳闸信息。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。装置提供GPS对时接口，提供的对时方式有：脉冲对时方式、IRIG-B码对时方式；另外也提供网络对时方式。选择电B码对时或光B码对时，支持IEEE1588对时方式。12) 支持IEC61850标准通信装置能够支持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。13) 全新的后插拔组合结构安全可靠灵活的板卡设计，采用全新的后插拔组合结构，强弱电回路分开，弱电回路采用背板总线方式，强电回路直接从插件上出线，进一步提高了硬件的可靠性和抗干扰性能，可不另加抗干扰器件。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，增加SV、GOOSE、开入、开出等，只须增加插件而不影响装置已有插件。 14) 模块化软件设计思想模块化的程序使保护功能配置灵活，可满足不同用户的要求。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 电气绝缘性能表2 电气绝缘性能试验指标参考标准绝缘电阻500 V DC, 100 MWGB/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1) 振动能承受GB/T 11287 (idt IEC 60255-21-1)规定的I级振动形影和振动耐受试验。2) 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 电磁兼容性表3 抗扰度性能试验指标参考标准脉冲群抗扰度1MHz/100kHz，共模2.5kV/差模1kVGB/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/mGB/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，4kVGB/T 14598.10（IEC 60255-22-4）浪涌（冲击）抗扰度线-线：2kV线-地：1kVGB/T 14598.18（IEC 60255-22-5）射频场感应的传导骚扰抗扰度10VGB/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%、50ms;40%、200msGB/T 14598.11（IEC 60255-11）2.5 安全性能符合GB 14598.27 规定。2.6 热性能（过载能力）产品的热性能（过载能力）符合DL/T 478规定。2.7 功率消耗直流电源回路：不大于80W。2.8 输出触点容量1) 接通容量：当L/R = 40 ms，不小于1000 W；2) 通过电流：连续：不小于5 A；短时：不小于30 A(持续200 ms)；3) 最大断开容量：当L/R = 40 ms时，不小于30 W；4) 触点间最大电压：直流110 V 或直流220 V。2.9 额定电气参数2.9.1 直流工作电源（辅助激励量）a) 额定电压：220V或110V（订货时注明）；b) 允许偏差：-20+10；c) 纹波系数：不大于5。2.9.2 激励量a) 交流相电压额定值：100/V；b) 交流电流额定值：5A或1A；c) 频率额定值 fN ：50Hz。2.9.3 站内二次设备间通信的光纤接口参数a) 光纤类型：多模光纤，62.5/125m；b) 光波长：1310nm/1300nm；c) 光纤发送功率：-20dBm-14dBm；d) 光纤接收功率：-31dBm-14dBm；e) 光通信有效传输距离：2km；f) 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）。2.9.4 IRIG-B对时的光纤接口参数a) 光纤类型：多模光纤，62.5/125m；b) 光波长：850nm/820nm；c) 光纤接收功率：-24dBm-10dBm；d) 光纤连接器类型：ST型。2.10 主要技术性能指标2.10.1 SV采样回路精确工作范围a) 相电压：1V100V；b) 电流：0.0520。（注：为SV采样回路的二次额定电流，下同）2.10.2 比率差动保护a) 差动保护启动电流定值整定范围，一般取；b) 差动速断动作电流整定范围，一般取；c) 二次谐波制动系数整定范围0.050.30，一般取0.15；d) 整定值误差：不大于5%或0.02；e) 差动速断保护的固有动作时间为1.5倍整定值时，不大于20ms；f) 比率差动保护的固有动作时间为2倍整定值时，不大于30ms。注：为变压器高压侧二次额定电流，下同。2.10.3 阻抗保护a) 整定范围（折算到二次值）：0.0125(5A额定值)， 0.05125(1A额定值)；b) 整定值误差：不大于5%或0.1；c) 返回系数不大于1.1；d) 动作时间允许误差(0.7倍整定值)：不大于1%或不大于40ms。2.10.4 过流保护a) 过流定值整定范围（折算到二次值）：；b) 整定值误差：电流误差不大于5%或0.02；c) 返回系数：电流不小于0.9；d) 动作时间允许误差(1.2倍整定值)：不大于1%或不大于40ms。2.10.5 复合电压闭锁（方向）过流保护a) 过流定值整定范围（折算到二次值）：；b) 低电压整定范围：0V100V；c) 负序电压整定范围：0V57.7V；d) 整定值误差：电压误差不大于5%或0.01，电流误差不大于5%或0.02；e) 最大灵敏角：固定为-30，误差3；f) 返回系数：电流、负序电压不小于0.9，低电压不大于1.1；g) 动作时间允许误差(1.2倍整定值)：不大于1%或不大于40ms。2.10.6 零序（方向）过流保护a) 过流定值整定范围（折算到二次值）：；b) 整定值误差：不大于5%或0.02；c) 方向元件最小动作电压不大于1V，最小动作电流不大于0.1倍，动作边界允许误差3(最大灵敏角下)；d) 返回系数：电流不小于0.9；e) 动作时间允许误差(1.2倍整定值)：不大于1%或不大于40ms。2.10.7 间隙过流保护a) 整定值误差：不大于5%或0.02；b) 返回系数：电流不小于0.9； c) 动作时间允许误差(1.2倍整定值)：不大于1%或不大于40ms。2.10.8 零序过压保护a) 整定值误差：不大于5%或0.01；b) 返回系数：电压不小于0.9；c) 固有延时（1.2倍整定值）不大于40ms。d) 动作时间允许误差(1.2倍整定值)：不大于1%或不大于40ms。2.10.9 公共绕组零流保护a) 过流整定范围（折算到二次值）：；b) 整定值误差：不大于5%或0.02；c) 返回系数：电流不小于0.9；d) 动作时间允许误差(1.2倍整定值)：不大于1%或不大于40ms。2.10.10 失灵联跳变压器保护a) 零序电流一次值固定为300A；负序电流一次值固定为100A；相电流一次值固定为1.0倍的额定电流；b) 整定值误差：不大于5%或0.02；c) 返回系数：电流不小于0.9；d) 延时固定为50ms；e) 动作时间允许误差(1.2倍整定值)：不大于1%或不大于40ms。2.10.11 零序过压告警a) 零序过压固定取70V；b) 整定值误差：不大于5%或0.01；c) 返回系数：电压不小于0.9；d) 延时固定为10s；e) 动作时间允许误差(1.2倍整定值)：不大于1%或不大于40ms。2.10.12 过负荷a) 过负荷电流定值固定为各侧额定电流的1.1倍；b) 整定值误差：不大于5%或0.02；c) 返回系数：电流不小于0.9；d) 延时固定为10s；e) 动作时间允许误差(1.2倍整定值)：不大于1%或不大于40ms。3 装置硬件3.1 装置结构装置采用符合IEC60297-3的高度为4U、宽度为19英寸的机箱，整体面板，带有锁紧的插拔式功能组件。装置为整体嵌入式安装，前接线方式。装置端子采用阻燃的小型压接端子，见图4。图2 装置机箱主视图图3 装置机箱侧视图图4 装置机箱俯视图3.2 装置外观图装置外观图见图5。图5 装置外观图-主视图图6 装置外观图-俯视图3.3 装置插件装置采用功能模块化设计思想，功能模块标准化。由SV采样及保护CPU插件、管理插件、开入插件、开出插件、GOOSE插件、电源插件等构成。图7 CSC-326T2-FA-G装置硬件联络示意图3.4 SV采样及保护CPU插件本插件是装置的核心插件，保护CPU由MCU与DSP合一的32位单片机组成，保持总线不出芯片的优点，程序完全在片内运行。采用硬件完全相同的双CPU插件冗余设计。保护CPU完成所有保护功能及采样数据处理、信息上送、故障录波、软硬件自检等功能。SV采样完成装置的采样功能，处理来自合并单元的数据量，并且具有数据异常报警功能。3.5 通信管理插件也叫做Master插件，该插件是装置的管理和通信插件，是承接保护装置与外界通信及交换信息的管理插件，其功能为：a） 接收和储存CPU板的事故和事件报告，并输出打印并通过以太网口输送至监控后台和工程师站；b） 输出报告至液晶显示和通过面板键盘操作装置；c） 设置有GPS对时功能。可满足网络对时和脉冲对时、RIG-B码对时等的对时要求；d） 连接面板上的标准RS-232串口与外接PC机通信，完成调试软件CSPC的功能。3.6 开入插件该插件主要接入针对保护功能的开入量，包括保护信号开入、特殊功能开入（如：保护检修状态）和一些备用开入。注：开入板各开入回路都能进行实时自检。开入板a侧24V直接引入，c侧220V或110V直接接入。3.7 开出插件该插件为保护跳闸输出触点，每付触点的定义都可以根据工程需要定义。3.8 GOOSE插件本插件根据配置完成装置的GOOSE跳闸及GOOSE开入采集功能。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。装置GOOSE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。装置GOOSE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。3.9 电源插件该插件适用于各型号装置，采用了直流逆变电源插件，插件输入直流220V或110V（订货时请注明），输出为保护装置所需5组电源。1) 24V两组：开入、开出回路电源；2) 12V：A/D采样回路电源；3) + 5V：各CPU芯片工作电源。4 装置软件4.1 保护逻辑框图图标符号说明表4 保护逻辑框图图标符号名称图标符号使用说明输入条件框“输入条件”按需编辑输出框“输出”按需编辑硬压板“LP”可按需编号软压板“SW”可按需编号软硬串联压板“LP、SW”可按需编号功能投退控制字“KG”可按需编号多含义控制字“KG”可按需编号定时限时间元件“t”为延迟时间可按需编辑“t1”为动作时间“t2”为返回时间“t1、t2”可按需编辑反时限时间元件“t”为延迟时间可按需编辑逻辑非输入端输出端表4 （续）名称图标符号使用说明逻辑连接点逻辑“与门” 可按需增加如“Y1”等的编号逻辑“或门”可按需增加如“H1”等的编号4.2 保护程序整体结构保护CPU程序的总体结构包括主程序、采样中断服务程序和故障处理程序。4.3 保护启动元件主保护以相电流突变量为主要的启动元件，差流启动元件作为辅助启动元件。1） 相电流突变量启动元件式中：T24为一周采样点数，（t-T）即指t点的1周前的采样值，（t-2T）即指t点2周前的采样值；为突变启动门槛，取0.2。当任意相电流突变启动连续4次大于启动门槛，则保护启动。2） 差流稳态启动元件式中：为差流稳态启动电流值；为差动保护启动电流定值；为各相差流。4.4 差动保护4.4.1 纵差保护纵差保护包括比率差动、差动速断和变化量比率纵差。4.4.1.1 比率差动1) 比率制动曲线采用常规三段式折线特性，见图8。图8 比率制动特性曲线2) 变压器各侧电流相位差与平衡补偿1) CT接线方法变压器各侧电流互感器采用星形接线，高、中压侧开关CT和低压侧外附CT均以远离变压器侧（母线侧）为正极性端。2) 平衡系数的计算计算变压器各侧一次额定电流：式中：为变压器高中压侧三相额定容量；为变压器各侧额定电压（应以运行的实际电压为准）。计算变压器各侧二次额定电流：式中：为变压器各侧一次额定电流；为变压器各侧CT变比。以高压侧为基准，计算变压器中、低压侧平衡系数：将中、低压侧各相电流与相应的平衡系数相乘，即得幅值补偿后的各相电流。3) 各侧电流相位补偿变压器各侧CT二次电流相位由软件自动校正，采用在Y侧进行校正相位。例如对于Y0/-11的接线，其校正方法如下：侧： 式中：、为Y侧CT二次电流；、为Y侧校正后的各相电流。差动电流与制动电流的相关计算，都是在电流相位校正和平衡补偿后的基础上进行。4) 差动电流和制动电流的计算方法差动电流和制动电流的计算方法如下：式中：为差动电流；为制动电流；为所有侧相电流之和；为所有侧中幅值最大的相电流；为除最大相电流侧之外的其它侧相电流之和。5) 动作判据比率差动保护的动作判据如下：式中：为差动保护启动电流定值；为差动电流；为制动电流；为第段折线的斜率（固定取0.2）；为第段折线的斜率（固定取0.5）；为第段折线的斜率（固定取0.7）；为变压器高压侧额定电流。程序中按相判别，任一相满足以上条件时，比率差动保护动作。比率差动保护经励磁涌流闭锁判别，CT断线判别(可选择是否闭锁差动)等。当选择“CT断线闭锁差动保护”时，发生CT断线后闭锁比率差动保护，若差流大于则开放比率差动保护。6) 励磁涌流闭锁原理1) 二次谐波闭锁原理采用三相差动电流中二次谐波与基波的比值作为励磁涌流闭锁判据：式中：为差动电流中的二次谐波分量；为二次谐波制动系数定值；为差动电流中的基波分量。采用“或”门闭锁方式：任一相差流的二次谐波含量大于闭锁定值即闭锁三相差动保护。2) 模糊识别闭锁原理设差流导数为，每周的采样点数是2n点，对数列：可认为越小，该点所含的故障信息越多，即故障的可信度越大；反之，越大，该点所包含的涌流的信息越多，即涌流的可信度越大。取一个隶属函数，设为，综合一周的信息，对，求得模糊贴近度N为：取门槛值为K，当NK时，认为是故障，当NK时，认为是励磁涌流。采用“分相”闭锁方式：本相判为励磁涌流仅闭锁本相差动保护。该原理闭锁特性免检测。3) 空充及空充于故障时的状态识别判据软件采用状态识别原理：当识别为空充状态时，采用以上两种原理相结合的综合制动判据，此时保护的二次谐波闭锁门槛等励磁涌流闭锁判据免检测；空充于变压器差动保护区内故障时，保护通过对故障电流波形特征及变化趋势的判别，自动开放故障相差动保护。7) 过励磁状态下闭锁差动保护原理采用三相差动电流中五次谐波与基波的比值作为变压器过励磁闭锁差动保护的判据：式中：为差动电流中的五次谐波分量，为五次谐波制动系数（固定取0.35）， 为差动电流中的基波分量。采用“或”门闭锁方式，三相差流中某相判为过励磁，即闭锁比率差动保护。4.4.1.2 差动速断当任一相差动电流大于差动速断整定值时，差动速断保护瞬时动作，跳开各侧开关，其动作判据为：式中：为差动电流；为差动速断电流定值。4.4.1.3 变化量比率纵差平衡系数的计算同比率差动，差动电流和制动电流的计算方法如下：差动电流：=制动电流：=式中：为高压1侧电流故障分量；为高压2侧电流故障分量；为中压侧电流故障分量；为低压侧外附（开关）电流故障分量；为电流故障分量浮动门槛。故障分量比率差动保护的动作判据如下： 式中：为Min（，）+，为浮动门槛；为动作电流；为制动电流；为第一段折线的斜率，固定取为0；为第二段折线的斜率，固定取为0.8。程序中按相判别，任一相满足以上条件时，比率差动保护动作。本保护经励磁涌流闭锁。注：变化量比率差动保护从故障发生起始开放40ms。该原理保护免检测。4.4.1.4 纵差保护逻辑框图 纵差保护动作逻辑框图见图6。图9 纵差保护动作逻辑框图4.4.2 异常检测和一些判别4.4.5.1 整组复归判别保护启动后，如果连续2s内差流均不越限，则差动保护整组复归。4.4.5.2 CT断线检测正常情况下（保护不启动）判断CT断线是通过检查构成差动的所有相别的电流中有一相或两相无流且差流大于差流越限门槛值，即判为CT断线。在有电流突变时，判据如下：1) 发生突变后电流减小（而不是增大）；2) 本侧三相电流中有一相或两相电流变化至记忆电流的一半以下，且其它各侧三相电流无变化；其中记忆电流对应于差流大于差流越限门槛前的值；3) 差流大于差流越限门槛值；4) 至少有两侧有电流才判别CT断线。满足以上条件时判为CT二次回路断线。CT二次断线后，发出告警信号。通过控制字可选择是否闭锁差动保护。4.4.5.3 差流越限告警正常情况下（保护不启动）监视各相差流异常，延时5s发异常告警信号，判据如下：式中：为各相差流；装置固定取0.3；为差动保护启动电流定值。 4.5 后备保护功能说明注：后备保护中所有方向元件的指向均以“CT正极性端在远离变压器侧”为基准。4.5.1 相间阻抗保护及接地阻抗保护阻抗保护通常作为220kV及以上大型变压器短路故障的后备保护，由保护启动、阻抗测量、延时、电压回路断线闭锁元件等部分组成。a） 保护启动元件：有突变量启动和负序电流启动，其中突变量启动同主保护，负序电流启动元件如下：其中：为负序电流的有效值，为固定门槛，为变压器的额定电流。b） 阻抗测量元件：相间阻抗保护和接地阻抗保护的动作特性，可根据需要整定成为全阻抗特性或偏移阻抗特性。c） 阻抗灵敏角固定为80。相间阻抗保护采用0 接线，电压选取各线电压，电流取对应的线电流。如，来计算对应的AB相间阻抗；BC相间阻抗和CA相间阻抗类似。接地阻抗也采用0接线，交流量取自本侧的CT和PT，其计算公式如下：式中：为相电压，为相电流，为自产零序电流，K为零序补偿系数，其中指向主变的接地阻抗零序补偿系数K固定为0，指向母线的接地阻抗零序补偿系数K可通过定值整定。软件计算判别时固定采用补偿系数K为0计算接地阻抗，对指向母线的接地阻抗（零序补偿系数K可整定）的定值进行补偿。具体实现方法见下面的分析。 a） b）图10 阻抗元件的动作特性阻抗保护的动作特性如图10所示，其中图a）为根据实际运行整定的阻抗定值对应的圆特性；图b）为接地阻抗保护实现方法中对应的阻抗圆特性。其中：Z1为指向主变的接地阻抗值， Z2为指向母线的接地阻抗值，两者均可以整定；Z2P为指向母线接地阻抗Z2补偿后的定值，由软件自动计算。对指向主变的接地阻抗，在不考虑其保护范围伸至对侧母线时，其对应的接地阻抗不考虑零序补偿，即采用公式所计算的阻抗与实际整定的保护定值Z1匹配；对指向母线的接地阻抗，Z2与采用公式所计算的阻抗值相匹配；其与实际计算用公式之间存在如下的转换关系：，对应于采用统一的计算公式时，Z1定值保持不变，Z2需要考虑进行补偿；可得：。实际中，考虑到相间阻抗保护能准确地测量相间故障和三相故障，接地阻抗保护如果要准确地测量单相接地故障，需要考虑一定的补偿，所以接地阻抗保护作为相间阻抗保护的补充，主要用于检测单相接地故障，由于单相接地时，这样M可以简化一个实数，即，。d） PT断线和电压压板对保护的影响本侧PT断线时，闭锁本侧的阻抗保护功能。装置设有各侧电压压板，当某侧PT处于检修等电压不正常状态时，可退出该侧电压压板。本侧电压压板退出时，闭锁本侧的阻抗保护功能。e） 振荡闭锁元件为了避免在振荡过程中阻抗保护误动，阻抗保护设置有振荡闭锁元件。阻抗保护按时限分别判别是否经振荡闭锁：大于1.5s的时限不经振荡闭锁，小于等于1.5s的时限经振荡闭锁。当振荡过程中又发生故障时，为了使得阻抗保护能正确动作，设置有振荡闭锁开放元件，突变启动150ms内固定开放；此外还有条件的投入不对称故障和对称故障的开放元件。f） 阻抗保护动作逻辑框图阻抗保护动作逻辑框图见图11。图11 阻抗保护动作逻辑框图4.5.2 复合电压闭锁过流（方向）保护复压闭锁过流（方向）保护反应相间短路故障，作为变压器和相邻元件的后备保护。4.5.2.1 复合电压闭锁元件复合电压由低电压和负序电压“或”门构成，变压器各侧的电压均可作为闭锁电压引入，动作判据为：或式中：、为三个相间电压；为低电压定值；为负序电压；为负序电压定值。高、中压侧复压闭锁过流保护，复压元件取各侧经“或”门构成。低压侧及低压绕组复压闭锁过流保护，复压元件取本侧。各侧复压元件，由本侧电压与本侧复压定值比较判别。4.5.2.2 方向元件方向元件采用90接线，最大灵敏角固定取-30。保护的动作范围为，见图12。方向元件的方向可以通过控制字投退，方向指向可选择为指向系统或指向变压器。固定取本侧电压判方向。为消除保护安装处近端三相金属性短路故障时可能出现的方向死区，方向元件带有电压记忆功能。 a)方向指向变压器 b)方向指向母线图12 相间方向元件动作特性4.5.2.3 过流元件过流元件为按相动作方式，动作方程为：式中：为过流定值。4.5.2.4 PT断线和电压压板对保护的影响1）PT断线对方向元件的影响本侧发生PT断线时，退出本侧保护的方向元件。其它侧发生PT断线，对本侧保护的方向元件没影响。2）PT断线对复压元件的影响高、中压侧后备保护，当某侧发生PT断线时，只退出对断线侧电压的复压判别，保护仍然可通过其它侧电压判复压。当各侧全部发生PT断线时，退出保护的复压元件，保护变为纯过流保护。低压侧电抗器后备保护的PT断线后逻辑类似。低压侧后备保护，当本侧（或本分支）发生PT断线时，退出保护的复压元件，保护变为纯过流保护。其它侧发生PT断线对本侧保护没影响。3）电压压板对保护的影响装置设有各侧电压压板，当某侧PT处于检修等电压不正常状态时，可退出该侧电压压板，此时各侧保护将退出对该侧电压的复压判别（仍然可通过其它复压选取侧电压判复压），并退出该侧保护的方向元件（即让方向元件为正方向）。如果各侧电压压板都退出，则退出保护的复压元件和方向元件，各侧复压闭锁过流（方向）保护变为纯过流保护。4.5.2.5 复合电压闭锁过流保护动作逻辑框图复压闭锁过流（方向）保护动作逻辑框图见图13。图13 复合电压闭锁过流（方向）保护动作逻辑框图4.5.3 零序（方向）过流保护该保护反应大电流接地系统的接地故障，作为变压器和相邻元件的后备保护。零序过流保护设为三段，其中段、段带方向，方向可投退，方向指向可整定；段不带方向。4.5.3.1 保护原理零序过流通过控制字可选择采用自产零序()或者采用外接零序，动作判据如下：式中：为零序过流定值。零序方向元件中的零序过压和零序电流采用自产（）和自产()，动作范围为；方向元件可以通过控制字投退，方向指向可整定；指向变压器时最大灵敏角为-100，指向母线时最大灵敏角为80。 a）方向指向变压器 b）方向指向母线图14 零序方向元件动作特性4.5.3.2 PT断线和电压压板对保护的影响若本侧电压压板退出或本侧发生PT断线，则方向元件退出、零序方向过流保护变为纯零序过流保护。4.5.3.3 保护动作逻辑框图图