DF3322EA技术说明书(070612).doc

DF3322EA线路差动保护测控装置技术说明书1 概 述1.1 适用范围DF3322EA数字式保护装置适用于110kV以下电压等级的输电线路差动保护，装置同时提供测控功能。图1.1 装置典型使用1.2 装置功能a) 保护功能1） 三相电流差动、负序电流差动、零序电流差动2） 三段复压闭锁方向过流3） 四段方向零序过流4） 一段一时限PT断线后过流保护5） 一段一时限PT断线后零流保护6） 三相一次重合闸（检同期、检无压和非同期）7） 后加速保护b) 辅助功能1） 过负荷告警/跳闸2） 低周减载3） 低压减载4） 自动准同期5） 零序过压告警6） 接地选线7） 测距功能8） PT断线告警9） CT异常告警10） 检修压板11） 16套定值12） 故障录波13） 笔记本维护分析14） 自检功能15） 打印功能（报告、动作录波数据、定值、参数、召唤录波数据）c) 测控功能1) 遥测功能：完成一条线路Ia、Ib、Ic、Uab、Ubc、Uca、P、Q、cosj、f、U0、Ux、F或Ia、Ib、Ic、Ua、Ub、Uc、Uab、Ubc、Uca、P、Q、cosj、f、U0、Ux、F的测量2) 遥信功能：装置可采集16路外部遥信，8路为内部遥信，5路软件遥信3) 遥控功能：可以完成1台断路器的操作d) 通信功能1） 可选的双以太网络接口，采用插卡方式，通信媒介可采用光纤或屏蔽电缆，通信速率为10/100Mbps，通信规约建立在国际标准的TCP/IP协议之上2） 可选的FDKBUS接口，采用插卡方式，通信媒介采用屏蔽电缆，可实现双网冗余，通信速率为187.5k1Mbps，通信规约采用FNP（Fieldbus Network Protocol）规约3） 可选的光纤FDKBUS环网接口，采用插卡方式，通信媒介采用光纤，可实现基于FDKBUS的光纤冗余双环通信方式，通信速率为187.5k1Mbps，通信规约采用FNP规约4） 固定配置一个标准RS485通信接口，通信媒介可采用屏蔽电缆，通信速率为9600bps，通信规约采用IEC60870-5-103规约1.3 装置特点a） 保护板采用DSP+MPU双处理器结构，由32位浮点DSP实现数据采集和数据处理，采用32位工业级MPU来完成保护逻辑判断和故障分析，两者通过高速双口RAM接口交互数据。从而具备数据处理能力强，可靠性高，运行速度快等特点；b） 采用16位A/D作为数据采集，每周40点采样，确保保护测量精度高。A/D自动校准，不需要零漂及刻度调整；c） 详细的保护动作事件报告记录，对于每个保护元件的动作，以及装置的任何操作（如装置上电、修改定值等）均作记录，可分别记录动作报告、告警报告、操作事项及SOE报告各1024条，从而更加有利于事后故障分析；d） 大容量扰动数据动态记录，记录内容包含模拟量、数字量、定值、辅助定值、程序版本等，最大可循环存储30块扰动数据。每次扰动可记录故障前3周、故障后至少5周波的采样数据，扰动数据可以标准COMTRADE格式输出，更方便与分析软件的接口；e） 具有丰富的对外接口，如RS-232/485、FDKBUS总线网络、以太网，可直接同微机监控、维护工作站或保护通讯管理单元相连；f） 具有与GPS的IRIG-B格式对时功能；g） 采用专用通信管理芯片实现人机对话（HMI）功能，具有强大的通信，界面处理功能，界面采用GUI技术，操作简单易用；h） 具有完善、灵活的调试维护软件及分析软件，便于事故分析；i） 机箱结构采用6U结构，CPU板采用先进的表面贴装技术；装置强弱电回路、开入开出回路布局合理，提高了装置的抗干扰能力。j） 分相电流差动保护，带有选相功能的负序差动及零序差动保护。k） 线路两侧数据无需同步采样，两侧CT变比可以不一致。l） 差动保护功能不受交流电压影响。m） 采用两侧电流量识别CT断线及短线故障。n） 采用自适应制动特性，提高了电流差动保护抗CT饱和能力。o） 利用两端数据进行故障测距，测距精度不受过渡电阻及邻线互感影响。p） 差动保护定值绝大部分无需整定。q） 采用软件测频算法，在系统频率发生偏移时，利用新型相量校正方法，对各通道滤波后的相量进行修正，无需对采样间隔进行调整。r） 能实现遥控准同期功能。s） 通道实时监视，故障时自动闭锁差动，显示误码率、通道时延等信息。2 技术参数2.1 额定参数a) 直流工作电压：220V或110Vb) 交流电压Un：相电压U：V线电压U：V线路抽取电压Ux：V或100Vc) 交流电流In：5A或1Ad) 频率：50Hz2.2 电流电压精确工作范围a) 交流电压：相电压2100V，线电压2150V，抽取电压2150Vb) 交流电流：0.130In (In为额定值，以下相同)2.3 功率消耗a) 直流电压回路：在额定电压下，正常工作时35W，动作时50Wb) 交流电压回路：1.0VA/相（Un=57V）c) 交流电流回路：1.0VA/相（In=5A），100兆欧交流电压回路对地用开路电压1000V摇表测交流电流回路对地交流电流和交流电压回路之间交流回路和直流回路之间直流电源回路对地用开路电压500V摇表测开入回路对地开出触点对地开入回路和开出触点之间表2.2 装置工频耐压试验试验部位耐压水平（工频，一分钟）交流电压回路对地2000V交流电流回路对地2000V交流电流和交流电压回路之间2000V直流电源回路对地2000V交流回路和直流回路之间2000V开入回路对地500V开出触点对地2000V开入回路和开出触点之间1000V表2.3 装置标准雷电波冲击试验试验部位冲击电压交流电压回路对地5000V交流电流回路对地5000V直流电源回路对地5000V开入回路对地1000V开出触点对地1000V2.9.18 抗电磁干扰性能 a) 脉冲干扰试验能承受频率为1MHz及100kHz电压幅值共模2500V，差模1000V的衰减振荡波脉冲干扰试验。b) 静电放电试验能承受IEC1000-4.2标准级，试验电压接触放电8kV，空气放电15kV。c) 辐射电磁场干扰试验能承受IEC1000-4.3标准级，干扰场强10V/m的辐射电磁场干扰试验。d) 快速瞬变干扰试验能承受IEC1000-4.4标准级。2.9.19 重量装置的总重量不大于12kg。3 安装及硬件说明3.1 装置安装3.1.1 安装开孔图装置采用19/2机箱，全封闭式、防水、防尘、抗振动的结构设计，可嵌入式安装于屏体及开关柜，机箱结构及尺寸见图3.1及3.2。图3.1 装置正视图及左视图图3.2 装置安装开孔尺寸图3.1.2 装置装配图装置主要由交流插件、纵差通信板（背附在CPU插件上）、CPU插件、出口插件、操作箱插件、电源插件、面板构成。内部插件的具体排列顺序自左而右依次是交流插件、CPU插件、出口插件、操作箱插件、电源插件，各插件按照导轨槽上的插入位置标识来确定固定位置；硬件装配图见图3.3。图3.3 装置内部硬件装配装置内部插件联系原理框图见图3.4。图3.4 插件联系原理3.2 装置端子本装置端子主要有A端子（交流插件端子），B端子（CPU插件端子），C端子（出口插件端子），D端子（操作箱插件端子），E端子（电源插件端子）。另外有光纤通道的接收和发送接口，通信板接头，RS485/232通信接头及装置屏蔽地接线螺丝。接线时应保证装置的屏蔽地可靠与变电站地网连接，详细的布置情况见图3.5。 图3.5 装置端子定义（后视图）3.3 纵差通信板纵差通信板附在CPU插件上，负责将纵差CPU板中的三相电流及其他相关信息量通过通用串行芯片（USC）、FPGA、光纤收发器同对端相同的装置进行收发通信，原理如图3.6。纵差通信速度为64K或2M可选，通过调整纵差通讯板上的跳线来选择，出厂默认速率为2M。图3.6 纵差通信原理图纵差通信采用同步通信方式：当采用光纤直连时，两端保护装置的纵差通信时钟都要设置成选择内时钟方式，即配置字中X通道时钟设置不要选中，光纤直连时速率选择2Mbps；当采用复接64kbps PCM方式时，两端保护装置的纵差通信时钟都应该设置成选择外时钟方式，即配置字中X通道时钟设置要选中；当采用复接数字通信系统2Mbps(E1)接口时，两端保护装置的纵差通信时钟都应该设置成选择内时钟方式，即配置字中X通道时钟设置不要选中如时钟选择不正确会出现滑码现象，从而造成差动保护不能投入。光纤直连示意图见图3.7；图3.7 光纤直连示意图复接PCM设备连接示意图见图3.8；图3.8 复接PCM示意图3.4 CPU插件3.4.1 CPU插件功能说明本插件是装置的核心插件，主要完成控制功能及测量交流电量的采集、计算，控制逻辑功能的处理，外部开入信号的采集，部分通信功能的处理与发送，出口及信号的第一级处理等。本插件采用多种抗干扰技术，如：大规模EPLD技术，表面贴装技术，多层印制板设计等，保证了装置工作的可靠性及安全性。下面对插件的有关情况进行说明。本插件为DSP、MCU双处理器架构，DSP、MCU各司其职，装置可靠稳定运行。DSP用于采样数据的计算，MCU用于控制功能的实现和开入开出的操作。DSP为32位工业级芯片，具有强大的数据计算能力，可以轻松完成各种复杂的算法，有效地提高了保护量的计算路数、精度和速度。MCU为高集成度32位工业控制用芯片，片外逻辑均通过I/O芯片隔离和MCU连接，具有极强的抗干扰能力。采用16位A/D转换芯片，有12路模拟输入通道，模拟量经两级RC滤波接入模数转换回路。有24路开关量输入回路。有24路开关量输出回路，用于驱动出口跳闸继电器和告警继电器。以下对主板的插座、插头的使用进行说明。XS1、XS2：与母线板连接的插座；XS3：CPU插件串口，厂家内部维护使用；X1X4：厂家编程使用；以上插座、插头标号、位置情况参见CPU插件布置示意图3.9。图3.9 CPU插件布置示意图3.4.2 CPU插件端子接线说明本插件的端子主要用于数字信号量输入，本装置可接外部开入16路。具体接线见图3.10（24V开入回路端子接线），如果现场需要220V/110V接入，可经光电隔离回路转为24V回路再接入保护装置。图3.10 24V开入回路端子接线开入采集回路采用可靠的光电隔离器件及成熟的设计电路，使装置内部电路与外部复杂环境隔离，从而保证了保护装置的可靠运行，开入采集的原理示意图如图3.11。图3.11 开入回路原理3.5 电源插件3.5.1 电源插件功能说明本插件主要提供装置集成电路的工作电源，采集运放及AD芯片的工作电源，外部开入采集的工作电源，开出回路的工作电源及通信插件的工作电源。本插件的主要功能说明如下：本插件工作电压为直流220V或110V两种（直流电源电压等级由定货时予以确定），直流输入经逆变后输出装置所需四组直流电压：（四组电压均不共地，且采用浮地方式，同机壳不相连）。另外还有如下工作电压等级。5V： 为CPU及其外围芯片提供工作电源。12V：为模拟输入回路运放及A/D芯片提供工作电源。开出24V：为开出回路提供电源。开入24V：为开入回路提供电源。本插件上有一个网络接口，采用插板方式，通信媒介可以采用光纤或屏蔽电缆。可实现FDKBUS网络、光纤双环自愈网、以太网等网络方式。电源插件工作原理图见图3.12。图3.12 电源插件工作原理3.5.2 电源插件使用说明电源插件的布局图见图3.13。要注意本插件上插座的使用情况：XS1：电缆插座XS2：母线板插座XS3：通讯口插座XS4：后端子插座XS5：通信板插座X1：485通讯匹配电阻跳线。跳到1-2时，使用120欧姆匹配电阻；跳到2-3时，不使用120欧姆匹配电阻；一般情况下跳到2-3。图3.13 电源插件布置3.5.3 电源插件端子接线说明装置端子图(后视图)最左边一列为装置电源接线端子F，包括开入采集用的开入+24V及开入24V地，装置电源失电监视用的常闭节点一对，装置屏蔽地端子，装置的电源端子，具体布置如图3.14。本插件端子的屏蔽地端子已经通过短接片与装置机壳连接，不用单独处理，本图的连接只是示意。图3.14 电源端子及基本接线3.6 交流插件3.6.1 交流插件功能说明本插件将系统电压互感器、电流互感器二次侧强电信号变换成保护装置所需的弱电信号，同时起隔离和抗干扰作用。交流插件的交流回路原理参见图3.15。图3.15 交流插件交流回路原理3.6.2 交流插件使用说明交流插件接线端子能可靠保证交流插件插拔的过程中电流回路不开路，电压回路不短路，保证装置维护的安全性。增加紧固镙丝，更加可靠地保证了在运行过程中交流连接的可靠性。本插件可根据需要选择额定电流5A或1A两种。本装置的交流插件的交流量有电压Ua、Ub、Uc、3U0、Ux，测量电流IA、IB、IC，保护电流Ia、Ib、Ic，3I0。3.6.3 交流插件端子接线说明本装置可独立完成交流量采集。电流的工作范围需在定货时确定。典型交流接线见图3.16。图3.16 典型交流端子接线3.7 继电器插件3.7.1 继电器插件功能说明a) 出口插件本插件提供了启动、保护跳闸、过负荷、低周低压、准同期和告警等出口及信号继电器，均由保护插件开出光耦直接驱动。b) 操作箱插件满足单跳闸线圈操作回路；可提供跳、合位及闭锁信号；有压力闭锁回路和防跳回路；在与备自投装置配合时，备自投跳开线路应使用D01和D03端子。3.7.2 出口板插件接线说明图3.17 出口插件原理接线图3.18 操作箱插件原理接线3.8 面板面板是一个基于嵌入式微处理器和嵌入式实时操作系统pSOS的管理平台，同时是监控系统的智能终端。它完成人机对话、通讯、GPS对时、管理各CPU插件（针对多CPU插件的装置）等功能。它具有320240图形蓝底白字液晶显示器、键盘、数据存储器、实时时钟、RS232维护口、连接GPS的IRIG-B模块。参见图3.19。图3.19面板硬件原理框图以下对面板的插座、插头的使用进行说明：XS1：液晶电缆插座；XS2：键盘电缆插座；XS3：面板与机箱连接电缆插座；XS4XS5：厂家编程使用；XS6XS10：面板按钮插座；X1：厂家编程使用，一般情况下应该在1-2 RUN位置上；以上插座、插头标号、位置情况参见图3.20。图3.20面板布置示意图3.9 通信板3.9.1 通信板种类通信板共有3种类型、5个具体型号可选，分别为：FDK 通信板类（可选电缆或光纤）、以太网通信板类（可选电缆或光纤）；另外装置还有485电缆通信方式可以选择。3.9.2 FDK通信板可提供1到2路FDK BUS 接口以及IRIG-B格式输入接口，可采用电缆（双绞线）或光纤两种介质， FDK BUS通讯速率为187.5kbps。a) 电缆（双绞线）介质接口接口物理层：隔离平衡传送，采用DB9/F孔式插座，采用5类8芯屏蔽双绞线。通信距离：1200米，超过1200米需加中继器。IRIG-B格式电平为24V。FDK BUS 网接口引脚定义：1：FDK-BUSA + 2：FDK-BUSA- 3、4、5：:空 6：IRIG-B+ 7：IRIG-B-8：FDK-BUSB + 9：FDK-BUSB-b) 光纤介质接口采用光纤双环网时，FDK 光纤通讯板上共有4个光纤收发器件，分为两组组成光线双环网，每组发送（灰色）、接收（黑色）光器件各一个。采用1毫米塑料光纤（POF）。通信距离：两接点间不超过100米。3.9.3 以太网通信板提供2路10BASE-T（或1路10BASE-F）以太网接口，采用电缆（5类8芯屏蔽双绞线）或多模光纤两种介质。下面的口为A网，上面口为B网。目前标准配置中可接2路10BASE-T接口或者1路10BASE-F接口。a) 10BASE-T双绞线接口接口型式：RJ45-8插座；引脚定义：1：TPRX+ 2：TPRX- 3：TPTX+ 6：TPTX- 其余：空通信速率：全双工 10M bps。b) 多模光纤接口接口型式：ST标准多模光纤接收器、发送器，深灰色为发送器，浅灰色为接收器。通信速率：全双工 10M bps。3.9.4 打印及对钟板装置在电源板上配置了两个DB9口：COM口和IRIG-B口。COM口提供RS232串行打印接口和485通信接口。串行打印接口可以接LQ300系列串行打印机；485通信接口提供了装置485通信的功能，通过电源板的X1跳线来决定是否接入匹配电阻，X1跳线的跳法参见3.5.2 电源插件使用说明。COM口引脚定义： 2：打印RXD 3：打印TXD 4：485A 5：打印地 6：485B 其余：空IRIG-B口提供了IRIG-B格式对钟接口。IRIG-B口引脚定义：6：IRIG-B+ 7：IRIG-B 其余：空3.9.5 通信接线本装置有多种通信方式供现场使用，表3.1中除去6通信方式外其它要在定货时说明通信方式，即有5种通信方式需要说明。其中1-4通信方式采用插件的方式。表3.1 通信方式序号通信插件通信方式物理层通信规约通信速率1通信接口1FDKBUS屏蔽电缆FNP187.5k2通信接口2FDKBUS光纤双环FNP187.5k3通信接口3以太网屏蔽电缆以太簇网规约10M4通信接口4以太网10/100M光纤以太簇网规约10M6RS485通信接口485屏蔽电缆IEC60870-5-1039600bps7维护口232屏蔽电缆维护规约38400bps具体的通信插件背面端子定义见图3.21。图3.21通信接口及定义注：a） 维护口位于装置前面板，用于装置维护，其余通信口位于装置后部。b） 通信接口1通信接口4，出厂时根据需要装配其中一种。4 主要功能及原理4.1 启动元件启动元件目的是检测故障，该元件动作后才开放差动等保护元件。启动元件由突变量启动元件、零序电流启动元件、差流启动元件、相电流启动四部分组成。1）突变量启动元件(4.1)表示当前的电流采样值；表示一周波前的电流采样值；表示两周波前的电流采样值；表示突变量电流启动定值，一般整定为0.20.5In。2)零序电流启动元件 延时200ms置启动标志(4.2) 突变量启动元件在系统发生轻微故障时可能不启动，为此设置零序电流电流辅助启动元件。3）差流启动元件弱电源侧在区内故障时，上述两启动元件可能都不动作，为此需要考虑弱电源侧的启动问题，一般用低电压元件来启动，用低电压来启动又违背了差动不需要交流电压这一优势，为此我们提出了用差流来作为启动元件，具体判据为：，同时IaModeRSyn0.2In，本侧三相开关在合位(4.3)满足这三个条件置启动标志，B,C差流启动判别方法与此相同。此判据也能在对侧线路末端高阻接地故障时可靠启动，同时也能避开对侧CT断线，造成本侧误启动。表示A相差流；表示相电流差动定值，一般取0.5In与两倍线路稳态电容电流之间的大者；IaModeRSyn表示对侧A相同步电流的幅值。4）相电流启动元件在负荷波动比较频繁的系统中，可以将突变量启动元件退出，投入相电流启动元件。4.2 同步相量计算参与差动计算的两端电气量应为同一时刻的电流相量，即两端电流相量应该同步。基本过程描述：收信中断时，从对端发送过来一包数据中，含有本端的采样标号，由本端的采样标号可以找到这一采样点的具体地址，进而可进一步找到与这一采样点相对应的中断时刻值及与该采样点相对应的电流相量，再通过乒乓法可进一步找到对端的电流相量与本端哪两个采样时刻相对应，具体过程如下：由上图可得出t1到t3的时间： (4.4)t1表示本端发送时刻；t2表示对端接收时刻；t3表示对端发送时刻；t4表示本端接收时刻；表示t1到t3之间的时间差。设采样周期为Ts。则由t1到t3最接近的左侧采样点t(i)对应的采样标号为 (4.5)表示t(i)时刻对应的采样标号；表示t1时刻对应的采样标号。fix表示取整数。而t(i)时刻到t3时刻之间的时间差为 (4.6)表示t(i)到t3之间的时间差；mod表示取余数。由上式可以很容易地将t3时刻对应的对端电流相量补偿到t(i)或t(i+1)时刻。将对端的电流相量转到t(i)时刻还是t(i+1)时刻，这要看t3时刻距离哪一个更近。将Tf值与Ts值相比较，如果Tf小于Ts，则将对端的电流相量转到t(i)时刻，反之就将对端的电流相量转到t(i1)时刻，具体公式如下： (4.7)、表示对端电流校正后相量；表示对端电流校正前相量；表示系统额定角频率；4.3 数据包的发送与接收每隔5ms（1/4周波）向对端保护发送一次数据，一包数据的帧格式为：A相电流实部16BitsA相电流虚部16BitsB相电流实部16BitsB相电流虚部16BitsC相电流实部16BitsC相电流虚部16Bits负序电压实部16Bits负序电压虚部16Bits收发时延16Bits本端采样标号8Bits对端采样标号8Bits本侧差动标8Bits本侧开关位置标8Bits总计176Bits，如果按64k速度来传输，则传输时延为2.75ms，实际纵差通道时延将达4ms左右，对纵差保护的动作速度将有一定的影响。 MCU通过接收中断从通用串行芯片（USC）的FIFO中读取对侧数据，同时记录发生中断的时刻。4.4 电流差动元件4.4.1 相电流差动为了切除区内大多数严重故障，选用相电流差动保护，其判据如下：(4.8) (4.9)、为线路两端分相电流的相量，为制动系数，其整定范围在0.51之间。相电流差动保护无论在何时动作都具有天然的选相能力，但两端电源相角差、电容电流、通道的不对称性对其影响较大，如果现场通道可能出现比较大的不对称性，此时需要增大比例制动系数K来弥补通道不对称性的影响，但牺牲了一端出现弱馈时的保护动作能力。4.4.2 相电流差动逻辑框图图4.4.2 相电流差动逻辑框图在图4.4.2中，时延“DELAY”、“相差流定值”在本侧或对侧开关处于分位时分别为20ms、2倍的整定定值，开关处于合位时上述两值又分别为0、正常的整定定值。当任一侧电流达到3In时，将比例制动系数抬高；A相差动元件投入的前提条件为启动元件动作和通道状态正常。 B、C相差动逻辑框图与A相相同。4.4.3 负序电流差动为了切除区内不对称轻微故障，选用了负序电流差动，具体判据： (4.10) (4.11)为负序差流整定值，其值取0.5In以上；、为线路两端负序电流的相量。负序电流差动具有不受负荷电流的影响、允许较大的通道不对称性、电容电流的影响小、故障发生以后能始终存在等优点。4.4.4 负序电流差动逻辑框图图4.4.4 负序电流差动逻辑框图在图4.4.4中，3I1L、3I2L表示本侧三倍的正序、负序电流，3I1R 、3I2R表示对侧三倍的正序、负序电流；FTAG、FTBG、FTCG分别表示A、B、C单相接地故障，FTAB、FTBC、FTCA分别表示AB、BC、CA相间（或相间接地）故障，INVALID表示选相元件失效。“负序差流定值*”表示在两侧开关为分位时将负序差流整定提高到2倍。时延DELAY在某一相开关为分位时为30ms，两侧开关都在合位时为20ms，在选相元件失效时为500ms。4.4.5 零序电流差动为了切除区内高阻接地故障，选用了零序电流差动，具体判据： (4.12) (4.13)为零序差流定值，其值取0.5In以上；、为线路两端零序电流的相量。 零序电流差动与负序电流差动性能相似，具有不受负荷电流的影响、允许较大的通道不对称性、电容电流的影响小、故障发生以后能始终存在等优点。FTAG、FTBG、FTCG分别表示A、B、C单相接地故障，FTAB、FTBC、FTCA分别表示AB、BC、CA相间（或相间接地）故障，INVALID表示选相元件失效。“零序差流定值*”表示在两侧开关为分位时将零序差流整定提高到2倍。时延DELAY在某一相开关为分位时为30ms，两侧开关都在合位时为20ms，在选相元件失效时为500ms。4.4.6 零序电流差动逻辑框图图4.4.6 零序电流差动逻辑框图在图4.4.6中，3I0L表示本侧三倍的零序电流，3I0R表示对侧三倍的零序电流。4.5 选相元件差流选相元件利用线路三相差流的大小关系来确定故障相，首先将三相差流进行排序，表示为：(4.14)为最大相差流， ；为中间相差流，；为最小相差流，；为A相差流，为B相差流，为C相差流；max表示取最大值，mid表示取中间值，min表示取最小值。找出三相差流的大小关系后，再看最大相差流、中间相差流与最小相差流之间是否满足下面的关系式：时则差流最大相为故障相(4.15)、(4.16)两式同时满足则差流中间相也为故障相。上式中k取值为1.52。由于短线路的分布电容电流很小，短线路的故障相差流与健全相差流的大小关系悬殊，两者比值一般都在两倍以上，因此上述差流选相元件的关系式很容易满足，k的取值可以适当放大，同时也需要给定一个差流有流门槛，当差流大于该门槛时，才能参与差流比较。对于超高压长线路，故障相差流与健全相的差流的大小关系受分布电容电流的影响较大，线路越长影响越明显，但两者的比值关系一般不会低于1.5。4.6 电容电流补偿超高压长线路或电缆线路的电容电流比较大，在合空线时电容电流将更大，此时电流差动保护如不加任何补偿措施，可能引起差动保护误动，为此我们采取了下面的补偿方案。首先要求相电流差动保护的差流定值至少整定为两倍的线路电容电流，零负序差流定值为一倍以上的线路电容电流。如果任一侧的某相开关在分位，该相差流实际整定值将提高到两倍的用户整定值，增加该相差动一个周波的动作时延，同时零负序差流定值增加两倍，零负序差动增加1.5个周波的时延。当两侧开关位置都在合位，将差流定值还原为用户整定值，差动时延减为0。4.7 CT断线逻辑具体方案如下：（1）满足本侧零序电流大于对侧零序电流、差流最大相电流小于无流判据、对侧无零序电流，此三条件同时满足延时200ms发该相CT异常信号,同时闭锁该相差动保护，如果控制字投入CT断线闭锁所有保护，则差动保护推出运行。具体判据如下：(4.17)(4.18) (4.19)、分别为本侧和对侧零序电流，为一门槛设为6%In，为差流最大相电流，为无流门槛设为5%In。（2）满足本侧负序电流大于对侧负序电流、差流最小相电流大于差流最大相电流、对侧无负序电流，此三条件同时满足延时200ms报CT短线故障，同时闭锁所有差动元件。(4.20)(4.21)(4.22)、分别为本侧和对侧负序电流，为一门槛设为6%In，为差流最大相电流，为差流最小相电流。CT短线告警不区分相间短线和相短线；如检测出CT断线，则闭锁CT短线逻辑。（3）CT故障恢复判据：当本侧没有零、负序电流，同时本侧电流高于无流门槛，经200ms延时清CT断线标志同时清面板上的异常告警灯。4.8 CT饱和逻辑首先需要明确的是：比例制动特性本身具有抗CT饱和的特性，当CT饱和特别严重时，比例制动式差动保护可能误动，最严重的CT饱和情况仅考虑二次电流超前一次电流的相位为90。因此当一次电流大于额定电流3倍时，可利用由两端电流构成的方向元件来抵御CT饱和的影响。(4.23)T32大于0区内故障，小于0区外故障。 在CT饱和的过程中，可能会出现差流动作的同时，制动电流大于差动电流，为此我们在相电流差动及零负序差动中，增加防抖措施来克服CT严重饱和的影响。4.9 PT断线逻辑PT断线检测功能可由配置字投退，保护启动后停止检测PT断线，整组返回后恢复检测，满足条件后延时1.25秒驱动异常告警发出本地及中央告警信号，但不切断保护出口回路的+24V电源，母线侧PT断线或线路PT断线后，检同期重合闸或检无压重合闸被闭锁。4.9.1母线侧PT断线检测装置设有三种检测PT断线的判据。(1) 检测一相或两相断线，判据为：|UA+UB+UC|7V，最小线压小于70V。(2) 检测一相或两相断线，判据为：|3U2|50V，最小线压小于70V。(3) 检测三相失压，判据为：(Umax0.04In) U (HWJ=1) ，附加电流条件是防止PT在线路侧时，断路器合闸前误告警。4.9.2线路侧PT断线检测在重合闸压板投入、重合闸配置字投入且为检无压或检同期方式、母线侧有压的情况下检测功能投入，判据为：(Ul0.04In) U (HWJ=1) 4.10 差动加速逻辑程序中设计了下面的逻辑来监视开关是否存在合闸的过程，如果存在就置加速。加速标的目的是提高各差动元件的定值及增加差动的出口时延。图4.10 差动加速逻辑图上图中，50LP表示有流门槛，LTPO、RTPO分别表示本侧和远方开关跳位，52AEND表示开关跳开确认时间（整定为1个周波），SOTFD表示加速展宽时间（整定为10个周波），SOTF加速逻辑（该标志置位后，提供本相差动定值及序分量差动定值）。4.11 直跳远传逻辑DF3322EA利用数字通道，不仅可以交换两侧的电流数据，同时也交换开关量，实现一些辅助功能，如一个直跳开关信息，直跳信号需要连续确认两次才认为直跳信号可靠，若配置字“远方直跳受本侧控制”整定为0，则无条件三跳及永跳出口，反之则本侧启动时才能出口。4.12 通道监视逻辑通过几个方面实时监视通道： （1）一包数据的CRC校验、过载校验、帧长校验、地址校验；（2）通道时延的实时计算；（3）定时统计判断-长时间收不到有效数据判断、误码率的统计计算。数据包有效同时通道正常的情况下，才开放各差动模块的计算，否则闭锁差动。4.13 故障测距采用两端负序分量对不对称故障进行测距，计算公式如下： (4.24)Ds表示S侧的测距结果；表示S侧负序电压，表示R侧负序电压；表示线路单位长度的正序阻抗；L表示线路长度；表示S侧负序电流相量，表示R侧负序电流相量。采用上式计算保护安装处到故障点的距离，具有以下优点：不受过渡电阻、邻线互感及PT多点接地的影响。采用正序分量对三相故障进行测距，计算公式如下：(4.25)表示S侧正序电压实部（以A相为基准）；表示S侧正序电压虚部；表示故障点处正序电流虚部；表示故障点处正序电流实部；R1、X1分别表示线路单位长度的正序电阻、电抗。4.14 频率测量采用数字带通滤波器和过零点方法测量母线侧频率及线路侧频率。图4.14 测频框图4.15 过电流保护本装置设三段过流保护，、段都可选择三相式/两相式，三相电流均从外部引入，当选择两相式时，保护不判断B相电流。、段的动作时限可单独整定。三段都可以独立地用配置字选择是否经功率方向及复压闭锁，并且三段都有独立的复压闭锁定值。方向元件的电流电压采用90接线，按相启动方式，各相电流元件仅受下表中所对应相别的方向元件控制。为消除出口三相短路时方向元件的死区，方向元件带记忆功能，即用故障前的电压顺移两个周波后，同故障后的电流比较。功率方向元件最大灵敏角为：-30,误差5；动作区：17010方向元件UIAUbcIaBUcaIbCUabIc本装置复压闭锁动作判据为：min(Uab,Ubc,Uca)U2zd 在母线PT断线时闭锁投入功率方向的过流保护，也闭锁投入复压闭锁的过流保护，由PT断线过流段保护切除故障。图4.15过流保护逻辑框图4.16 零序过流保护本装置设四段零序过流保护，其中 IV段可选择跳闸或告警。零序电流采用三相电流合成实现。装置可通过配置字选择零序各段方向投退，零序方向的电压正常时采用自产3U0（由UA、UB、UC软件生成），在母线PT断线时闭锁投入方向的零序过流保护，由PT断线零流段保护切除故障，规定正方向为零序电流超前零序电压，动作区域如下图所示，最大灵敏角为-110（3I0超前3U0）。图4.16零序电流保护逻辑图4.17 后加速保护装置配置了独立的后加速段保护。过流加速和零序过流加速的电流和时间定值及后加速投入时间均可整定。断路器由分位变为合位（如手合等）或重合闸动作后，后加速功能会自动投入。后加速投入时间延时到后, 加速功能自动退出，由此可见，采用该加速段可实现母线充电保护的功能。4.18 过负荷保护装置设有过负荷保护功能，并可选择过负荷跳闸或过负荷告警。过负荷保护功能受过负荷软压板和配置字控制，过负荷跳闸时同时闭锁重合闸。4.19 重合闸(1) 启动方式重合闸启动方式有两种：分别是保护跳闸和断路器不对应启动。重合闸在充电完成后（面板上重合允许指示灯亮）才投入使用，重合闸充电时间为20秒，重合闸充电条件为：重合闸压板和配置投入，无闭锁条件（见下第3条），开关由分到合后20s。纵差保护、三段过流保护、零序电流保护任一保护动作后都可以启动重合闸，可用配置字选择。任一投入重合闸功能的保护动作，动作前断路器位置为合位，动作后检定无流成功时启动重合闸，检无流时间为1秒，超过1秒认为跳闸失败，重合闸功能退出。断路器不对应启动重合闸可通过配置字投退。保护跳闸后闭锁不对应启动重合闸。(2) 重合闸方式装置可选择无检定、检无压或检同期重合，检无压和检同期定值可整定。本装置线路抽取电压可由定值同期相别选定为Ua、Ub、Uc、Uab、Ubc、Uca中的任一种。在检无压及检同期同时投入时，如果检出有压则自动转入检同期；只投入检无压而退出检同期时，装置一旦检测到无压条件不满足即退出重合闸过程而不进行检同期判断；当只投入检同期时，在20秒的检测时间内同期条件不满足时退出重合闸处理；在使用过程中要加以注意区分以上不同的情况。(3)