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

CSC-161(163)A(X)-DA(FA)-G数字式线路保护装置说明书 CSC-161(163)A(X)-DA(FA)-G数字式线路保护装置说明书编 制：校 核：标准化审查：审 定： 版 本 号： 文件代号： 出版日期： 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，请以随机资料为准并及时与我公司联系，我们将竭诚为您服务。技术支持电话传真： 录第一篇 装置的技术说明11 概述11.1 适用范围及功能配置11.2 产品主要特点21.3 装置执行的标准42 技术条件52.1 环境条件52.2 电气绝缘性能52.3 机械性能52.4 电磁兼容性52.5 安全性能52.6 功率消耗62.7 装置主要技术参数63 CSC-161(163)-A(X)-DA-G装置硬件83.1 装置结构83.2 装置功能组件概述94 装置软件114.1 保护程序整体结构114.2 启动元件114.3 选相元件124.4 方向元件134.5 检测功能和其他判别174.6 纵联电流差动保护204.7 相间及接地距离保护294.8 零序过流保护344.9 PT断线后的过流保护374.10 过负荷告警374.11 三相一次重合闸384.12 测控功能424.13 计量功能56第二篇 用户安装使用575 开箱检查576 安装调试576.1 安装576.2 通电前的检查576.3 装置通电检查586.4 软件版本检查616.5 打印功能检查616.6 功能压板检查626.7 开入量检查636.8 开出传动656.9 模拟量通道检查666.10 光纤通道检查666.11 保护整组试验667 CSC-161(163)A(X)-DA(FA)-G整定值及整定计算说明707.1 CSC-161A(X)-DA(FA)-G保护定值清单707.2 CSC-163A(X)-DA(FA)-G保护定值清单727.3 测控、计量部分定值清单757.4 保护软压板状态清单777.5 保护整定计算说明777.6 保护功能压板的有关说明837.7 通信参数858 装置接线及端子说明868.1 差动保护用做旁路保护的接线868.2 CSC-161(163)-A(X)-DA-G装置端子说明868.3 模拟量采样数字接口说明908.4 装置虚端子表919 人机接口及其操作959.1 装置正面布置图959.2 正常运行与显示979.3 菜单结构及相关说明9810 运行及维护10210.1 装置投运前检查10210.2 运行情况下注意事项10210.3 设备更换软件或插件后的操作10210.4 运行定值区的切换方法10310.5 保护报告的调取、打印方法10410.6 温馨提示10410.7 定期检修10510.8 过程层的数据异常处理方法10511 保护报文汇总10711.1 事件报告10711.2 告警报告10911.3 操作报文11212 运输、储存11313 订货须知11314 附录1：装置信息与标准名称相应的对照表11415 附录2：CSC-162(163)A(X)-FA-G数字式线路保护装置说明11515.1 CSC-161(163)A(X)-FA-G装置结构11515.2 CSC-161(163)A(X)-FA-G装置功能组件概述11715.3 CSC-161A-FA-G、CSC-161AX-FA-G型装置正面端子图11815.4 CSC-163A-FA-G、CSC-163AX-FA-G型装置正面端子图11916 附图120附图1 CPU简化原理图120附图2 MASTER板简化原理图121附图3 开入插件电原理图122附图4 开出插件电原理图123附图5 电源插件电原理图124附图6 CSC-161A-DA-G、CSC-161AX-DA-G型装置背后端子图125附图7 CSC-163A-DA-G、CSC-163AX-DA-G型装置背后端子图126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) 本说明书仅适用于CSC-161A-DA-G、CSC-163A-DA-G、CSC-161AX-DA-G、CSC-163AX-DA-G、CSC-161A-FA-G、CSC-163A-FA-G、CSC-161AX-FA-G、CSC-163AX-FA-G数字式高压线路保护装置,用于智能站，SV采样、GOOSE跳闸。CSC-161A-FA-G、CSC-163A-FA-G、CSC-161AX-FA-G、CSC-163AX-FA-G装置可满足前接线的要求，其装置结构、功能组件、端子图在附录中介绍。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。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-DA-G、CSC-163A-DA-G、CSC-161AX-DA-G、CSC-163AX-DA-G、CSC-161A-FA-G、CSC-163A-FA-G、CSC-161AX-FA-G、CSC-163AX-FA-G数字式线路保护装置适用于110kV中性点直接接地的大电流接地系统的输电线路。可用于保护测控集成装置。装置主要功能配置见表1。说明书介绍的基础型号为CSC-161A-DA-G、CSC-163A-DA-G、CSC-161AX-DA-G、CSC-163AX-DA-G（-DA-G表示国网智能化装置，SV采样、GOOSE跳闸）、基础型号为CSC-161A-FA-G、CSC-163A-FA-G、CSC-161AX-FA-G、CSC-163AX-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类别序号功能描述说明备注必配功能1纵联电流差动保护CSC-163系列保护含此功能2相间距离保护配置三段3接地距离保护配置三段4零序过流保护配置四段。其中，段、段和段方向可投退；段不带方向5零序过流加速保护一段6PT断线相过流保护一段7PT断线零序过流保护一段8过负荷告警一段9三相一次重合闸重合闸启动后最长等待时间为10 min10不对称相继速动11故障测距12冲击性负荷类别序号基础型号功能代码基础型号1线路保护装置A可选配:测控功能C。（为CSC-161型）2线路保护装置AX包含：测控、计量功能，无选配功能。（为CSC-161型）3纵联电流差动保护装置A适用于线路两侧运行方式。可选配：测控功能C。（为CSC-163型）4纵联电流差动保护装置AX适用于线路两侧运行方式。包含：测控、计量功能，无选配功能。（为CSC-163型）5T型接线纵联电流差动保护装置T适用于线路两侧和三侧运行方式。可选配：测控功能C。（为T型）6T型接线纵联电流差动保护装置TX适用于线路两侧和三侧运行方式。包含：测控、计量功能，无选配功能。（为T型接线的型号保护）类别序号选配功能功能代码选配功能1测控功能C仅适用于基础型号为A和T的装置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。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智能变电站测控单元技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。1.2.2 高性能、大容量的硬件系统 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) 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) 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) 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) 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) 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) 双 A/D采集，并实现了A/D的互检。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) 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) 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) 光纤通信采用32位CRC校验，具有超强的抗误码能力。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) 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。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IEC61850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) 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) 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) 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。e) 装置面板采用一体化设计、一次精密铸造成型的弧面结构。具有造型美观，精度高，造价低，安装方便等特点。1.2.8 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) 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) 对各插件上FLASH、RAM、EEPROM等硬件电路在线检测。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) 开入状态经两路光隔同时采集后，才予确认和判断。e) 对机箱内温度进行实时监测。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。1.2.9 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。1.3 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。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， 4 kVGB/T 14598.10（IEC 60255-22-4）浪涌（冲击）抗扰度线-线：2 kV线-地：4 kVGB/T 14598.18（IEC 60255-22-5）射频场感应的传导骚扰抗扰度10 VGB/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 msGB/T 14598.11（IEC 60255-11）2.5 安全性能符合GB 14598.27 规定。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）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a）整定范围：0.0125（IN =5A时）；0.05125（IN =1A）。b）整定值误差：不大于5%。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a）整定范围：0.05 IN 20 IN。b）整定值误差：0.02 IN或是5%。c）零序功率方向元件的正方向动作区：18arg（30 /30）180。2.7.4 重合闸检同期角度误差：不大于3o。2.7.5 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(包括继电器固有动作时间)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）零序段的动作时间：1.2倍整定值时，不大于30ms。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。2.7.7 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）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) 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允许最大单向延时：18ms。要求收、发路由应保持一致。3 CSC-161(163)-A(X)-DA-G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，整体面板，带有锁紧的插拔式功能组件。装置的安装方式为嵌入式，接线为后接线方式，插件为后插拔方式，装置安装开孔尺寸见图1。图1 安装开孔尺寸3.2 装置功能组件概述装置的插件配置如图2包括SV/GOOSE插件，CPU插件(保护)，CPU插件（测控、计量），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。 图2 置插件布置图3.2.1 SV /GOOSE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 CPU插件简化原理图见附图1。用于保护CPU插件和测控、计量CPU插件。测控（测量、控制）、计量使用一块CPU插件。计量功能有光脉冲输出。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。3.2.3 管理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。3.2.4 开入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。3.2.5 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。3.2.6 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。 3.2.7 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。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：ijjIQD或 3i0IQD其中：ijj=| ijjK- ijjK-T|-| ijj K-T - ijjK-2T |，jj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：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”。4.2.4 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。4.2.5 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采用相间电流突变量DIAB、DIBC和DICA，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DIAB、DIBC和DICA，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 选相结果电流突变量AjBjCjABBCCAABCDIABDIBCDICA将DIAB、DIBC和DICA 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31）+30 -30 对应 AN或BCN2）+90 +30 对应 ABN3）+150 +90 对应 CN或ABN4）-150 +150 对应 CAN5）-90 -150 对应 BN或CAN6）-30 -90 对应 BCN 图3 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) 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) 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。4.4.1.1 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4多边形内，用于三段相间距离、接地距离保护。 图4 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3X取值取XDZ/2 与 W (IN=1A、5A)两者中的最小值R取值8倍上述X取值与RDZ/4两者中小者的最小值4.4.1.2 电抗分量XDZ和阻抗定值ZZD的差异说明 阻抗定值ZZD是按圆特性整定的，参见图5 图5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(Sinjdtg7Cosjd)|ZZD|，式中jd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jd的关系如表4。表4 jd9085807673727000.68%0.61%00.79%1.11%1.874.4.1.3 距离测量元件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：UffLff+ RIff，ff=AB、BC、CA计算接地阻抗的算法为：UfLf +Rf (If+Kr3I0)，f= A、B、C；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也设有正、反两个方向的方向元件，动作区见图6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（30/30）180零序方向元件反向区为：-162arg（30/30）0图6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。零序方向元件判别死区电压门槛为1V。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 4.4.3 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7负序方向元件正向区为：18arg（32/32）180负序方向元件反向区为：-162arg（32/32）0图74.4.4 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。4.4.4.1 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。4.4.4.2 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。4.5 检测功能和其他判别4.5.1 自检功能4.5.1.1 PT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)为：三相电压之和不为零：7V（有效值）该判据可以用于检测一相或二相断线。判据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和带方向的零序过流保护。保留零序电流段保护，其它带方向的零序保护退出工作。并自动投入PT断线相过流和PT断线零序过流保护。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。4.5.1.2 CT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。4.5.1.3 CT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。4.5.1.4 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”。4.5.1.5 电压3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。4.5.1.6 线路抽取电压断线检测重合闸投入，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”。4.5.1.7 控制回路断线检测正常运行时，投入“控制回路1断线自检”控制字，TWJ和HWJ1均无时3s判控制回路1断线，或有控制回路断线1闭重开入，则重合闸放电；投入“控制回路2断线自检”控制字，TWJ和HWJ2均无时3s判控制回路2断线，或有控制回路断线2闭重开入，则重合闸放电。报“控母一（二）断线告警”。4.5.1.8 断路器位置检测如线路有电流但TWJ动作，经延时报“跳位开入异常”告警。4.5.1.9 静稳越限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。4.5.1.10 保护装置自检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) 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) 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时通信自检，当发现通信中断后，进行告警处理。d) MASTER插件进行上电和实时自检，自检范围包括存储器、程序区和相关内外通信等。发现异常后，将给出告警。e) 装置还对其使用的电源进行实时监测。f) 定值、配置、程序等均做CRC校验。4.5.2 其他判别4.5.2.1 手合加速判别开关跳位10s后又有电流突变量启动，则判为手动合闸，投入手合加速功能，开放1s后整组复归。距离保护采用阻抗加速判别是否手合于故障。零序保护通过零序过流加速段判别是否手合于故障，延时60ms动作。PT断线后，不闭锁距离手合加速动作。4.5.2.2 重合加速判别保护检测到开关跳开后，在检测到任一相电流大于无电流门槛0.1 IN时，或跳位消失判为重合闸动作，重合闸后加速功能开放500ms。4.5.2.3 整组复归判别当装置满足以下条件在持续5s、并同时满足以下条件后，装置才整组复归：a) 差动保护的零序差动元件不动作；b) 六种阻抗均在阻抗段以外；c) 零序电流小于零序辅助启动元件；d) 三相电流均小于振荡闭锁过流定值。4.5.2.4 电铁、钢厂等冲击性负荷冲击性负荷保护功能，可通过“冲击性负荷”控制字投退。为防止电气化铁路、钢厂、铝厂等冲击负荷造成突变量启动元件频繁起动，若投入“冲击性负荷”控制字，如果计算各种保护元件都不动作，静稳破坏检测元件也不动作，保护不启动。4.5.2.5 跳闸后逻辑保护在发出跳闸命令后，不断监视电流，当无电流后，保护装置则判断开关已经跳开。如果一直有电流，持续5s还未断开，则发“保护永跳失败”告警，并整组复归。驱动跳闸令应在故障切除后收回，装置在发出跳闸命令后的40ms内不考虑撤销命令，以保证可靠跳闸。4.6 纵联电流差动保护4.6.1 电流差动保护的功能特点a) 电流差动保护配有分相式电流差动保护和零序电流差动保护，用于快速切除各种类型故障。b) 具有CT断线闭锁、CT饱和检测及CT变比补偿功能。c) 经保护的通信通道可传送“远跳”、“远传”命令。d) 有通道监视、误码检测、32位CRC校验。e) 两侧差动保护功能压板均投入且两侧差动保护均启动，才能开放差动保护的跳闸功能。f) 可用于双端电源系统和弱电源系统。g) 弱馈启动功能：如果被保护线路的一侧为弱电源或无电源，弱电源侧保护正方向发生线路故障时，流过弱电源侧保护的电流可能很小，装置无法启动，为此，装置设有弱馈启动（差流低电压启动）功能： 弱馈侧收到对侧启动信号后，满足以下所有条件时，弱馈侧保护被拉入故障处理程序，允许强电源侧保护动作，本侧也能跳闸。1) 收到对侧启动信号；2) 至少有一相差动电流大于动作值：ID IDZ；3) 对应的相电压低于36