北京四方CSC-101C(101D)说明书(0SF.451.042)

CSC 101C 101D 数字式超高压线路保护装置说明书 CSC 101C 101D 数字式超高压线路保护装置说明书 编 制 张月品 魏会利 校 核 徐振宇 标准化审查 梁路辉 审 定 黄少锋 出 版 号 V1 00 文 件 代 号 0SF 451 042 出 版 日 期 2005 年 1 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 如果产品与说明书有不符之处 请您及时与我公 司联系 我们将为您提供相应的服务 技术支持 电话 010 62986668 传真 010 62981900 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 101C CSC 101D 数字式超高压线路保护装 置 2 请仔细阅读本说明书 并按照说明书的规定调整 测试和操作 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 第一篇第一篇 技术与原理说明技术与原理说明 1 1 1 概述概述 1 1 1适用范围 1 1 2产品主要特点 1 1 3产品规格及功能配置 2 1 4产品外形尺寸和安装尺寸 3 1 5产品执行的标准 4 2 2 技术条件技术条件 4 2 1环境条件 4 2 2额定参数 4 2 3电气绝缘性能 4 2 4机械性能 5 2 5电磁兼容性 5 2 6安全性能 6 2 7热性能 过载能力 6 2 8功率消耗 6 2 9输出触点容量 6 2 10 技术参数 6 3 3 CSC 101C 101DCSC 101C 101D 保护功能和软件保护功能和软件 7 3 1保护功能元件 8 3 2纵联距离保护逻辑功能说明 16 3 3三段式距离保护功能说明 23 3 4零序保护功能说明 26 3 5TV 断线后过流和零序过流保护 29 3 6综合重合闸 29 3 7装置自检功能 33 第二篇第二篇 用户安装使用说明用户安装使用说明 35 4 4 整定值及整定计算说明整定值及整定计算说明 35 4 1通信参数 35 4 2CSC 101C 101D 保护整定值及整定计算说明 36 4 3CSC 101D 保护整定值及整定计算说明 39 4 4CSC 101C 101D 保护定值整定说明 43 4 5CSC 101C 不显示控制字整定 49 4 6CSC 101D 不显示控制字整定 49 4 7CSC 101C 101D 保护定值显示方式说明 49 5 5 装置硬件介绍及典型接线装置硬件介绍及典型接线 50 5 1CSC 101C 101D 装置概述 50 5 2CSC 101C 101D 硬件原理说明 50 5 3CSC 101C 硬件端子及典型接线说明 51 5 4CSC 101D 硬件端子及典型接线说明 58 6 6 人机操作说明人机操作说明 65 6 1装置面板布置图 65 6 2菜单相关说明 65 6 3装置告警报告说明 68 7 7 开箱检查开箱检查 70 8 8 附录附录 功能投退按位显示的定值清单功能投退按位显示的定值清单 71 8 1CSC 101C 定值清单 71 8 2CSC 101D 定值清单 73 9 附图附图 77 1010 运输 贮存运输 贮存 83 1111 订货须知订货须知 83 CSC 101C 101D数字式超高压线路保护装置 说明书 1 第一篇第一篇 技术与原理说明技术与原理说明 1 1 概述概述 1 11 1 适用范围适用范围 CSC 101C 101D 以下简称装置或产品 是适用于 220kV 及以上电压等级的数字 式超高压线路保护装置 其主要功能包括纵联距离保护 三段式距离保护 四段式 零序保护 综合重合闸等 本装置侧重应用于同杆并架双回线路时 装置设计了传 输允许式分相跳闸信号功能 可以保护区内跨线故障 并可以选相跳闸 1 21 2 产品主要特点产品主要特点 a a 高性能高性能 高可靠 大资源的硬件系统高可靠 大资源的硬件系统 采用 DSP 和 MCU 合一的 32 位单片机 高性能的硬件体系保证了装置对所有继电 器进行并行实时计算 并保持了总线不出芯片的优点 有利于保护装置的高可靠性 采用全新的前插拔组合结构 保持了前插拔维护方便的优点 兼有后插拔强弱 电分离 强电回路直接从插件上出线的优点 大容量的故障录波 储存容量达 4M 可以保存不少于 24 次事故录波 完整的 事件记录和动作报告 可保存不少于 2000 条动作报告和 2000 次操作记录 停电不 丢失 b b 硬件自检智能化硬件自检智能化 装置内部各模块采用智能化设计 在增加了模拟量 开入量 开出量和电源的 自检功能后 实现了装置各模块的全面实时自检 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 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 开入回路采用注入检测信号的新方法 开入状态经两路光隔同时采集后 才予 确认和判断 对机箱内温度进行实时监测 c c 用户界面人性化用户界面人性化 采用大液晶显示 可实时显示电流 电压 功率 压板状态 定值区等信息 汉化操作菜单简单易用 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 d 动作过程透明化动作过程透明化 CSC 101C 101D数字式超高压线路保护装置 说明书 2 装置可以记录保护内部各元件的动作过程 逻辑过程和各种计算值 可通过四 方公司提供的分析软件 CSPC 分析保护动作全过程 e 通信接口多样化通信接口多样化 装置可以提供两个高速的电以太网接口 可选光纤以太网接口 以及一个 LonWorks 网络接口和一个 RS 485 接口 可采用 IEC60870 5 103 规约或四方公司 CSC 2000 规约 实现与变电站自动化系统和保护信息管理系统的接口 还在装置的前面板提供一个用于调试分析的 RS 232 接口 f f 各种保护原理的综合应用各种保护原理的综合应用 各种保护继电器并行处理 充分利用各种突变量 稳态量等各种保护原理的优 点 每一种原理均应用在充分条件下 实现在任何时候 任何故障情况都有全线快 速保护 g g 各种选相原理的综合应用各种选相原理的综合应用 充分利用电流突变量选相 阻抗选相 电压选相 零负序稳态量选相原理的优 点 实现在振荡闭锁 弱电源 复杂故障等情况下都能正确选相跳闸 h h 具有同杆并架双回线跨线故障选相功能具有同杆并架双回线跨线故障选相功能 针对同杆双回线故障特点 以超范围允许式工作 不需引入另一回线的电量 仅依据本回线保护安装处的电流 电压 利用分相式通道传输允许信号 实现跨线 故障选相跳闸 i i 振荡闭锁解决方案振荡闭锁解决方案 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 j j 采用按相补偿方法采用按相补偿方法 将 按相补偿 方法应用于阻抗测量中 使接地阻抗继电器具备较好的选相功 能 结合按相补偿和快速滤波 快速计算等方法 构成了快速距离一段 1 31 3 产品规格及功能配置产品规格及功能配置 装置的主要保护功能的配置见表 1 1 表表 1 11 1 CSC 101C 101DCSC 101C 101D 保护功能配置保护功能配置 保 护 功 能装置型号 纵联距离三段式距离保 护 四段式零序保 护 综合重合闸 CSC 101C CSC 101C 101D数字式超高压线路保护装置 说明书 3 CSC 101D 型号说明举例 1 装置型号说明见图 1 1 CSC 10 1 C 适用于同杆并架线且无重合闸 纵联距离为主保护 高压线路保护系列 四方公司 CSC 系列产品代号 图 1 1 型号说明 2 CSC 101C 不包括综合重合闸功能 可适用于包括双母线和一个半断路器接线的 各种接线形式 3 CSC 101D 包括综合重合闸功能 适用于双母线接线形式 1 41 4 产品外形尺寸和安装尺寸产品外形尺寸和安装尺寸 装置使用符合 IEC60297 3 标准 高度为 4U 的 19 英寸机箱 采用整体嵌入式安 装 插座与接线端子直接连接 安装开孔尺寸见图 1 2 CSC 101C 101D数字式超高压线路保护装置 说明书 4 图 1 2 1 51 5 产品执行的标准产品执行的标准 装置执行的标准为北京四方继保自动化股份有限公司企业标准 Q HDSFJ009 2003 CSC 100 系列数字式超高压线路保护装置 2 2 技术条件技术条件 2 12 1 环境条件环境条件 装置在以下环境条件下能正常工作 a 工作环境温度 10 55 运输中短暂的贮存环境温度 25 70 在此极限值下不施加激励量 装置不出现不可逆的变化 温度恢复后 装置应 能正常工作 b 相对湿度 最湿月的月平均最大相对湿度为 90 同时该月的月平均最低温度 为 25 且表面无凝露 c 大气压力 80kPa 110kPa d 使用场所不得有火灾 爆炸 腐蚀等危及装置安全的危险和超出本说明书规定 的振动 冲击和碰撞 CSC 101C 101D数字式超高压线路保护装置 说明书 5 2 22 2 额定参数额定参数 交流电压 100 V 相 线路抽取电压 100V 或 100 V 33 交流电流 5A 或 1A 由用户选择 并在订货时说明 交流频率 50Hz 直流电压 220V 或 110V 由用户选择 并在订货时说明 2 32 3 电气绝缘性能电气绝缘性能 2 3 12 3 1 介质强度介质强度 产品能承受 GB T14598 3 1993 eqv IEC60255 5 规定的交流电压为 2kV 弱 电回路为 500V 频率为 50Hz 历时 1min 的介质强度试验 而无击穿和闪络现象 2 3 22 3 2 绝缘电阻绝缘电阻 用开路电压为 500V 的测试仪器测定产品的绝缘电阻值不小于 100M 符合 IEC60255 5 2000 的规定 2 3 32 3 3 冲击电压冲击电压 产品能承受 GB T14598 3 1993 eqv IEC60255 5 规定的峰值为 5kV 强电回 路 或 1kV 弱电回路 的标准雷电波的冲击电压试验 2 42 4 机械性能机械性能 2 4 12 4 1 振动振动 产品能承受 GB T 11287 idt IEC60255 21 1 规定的 级振动响应和振动耐 受试验 2 4 22 4 2 冲击和碰撞冲击和碰撞 产品能承受 GB T 14537 idt IEC60255 21 2 规定的 级冲击响应和冲击耐 受试验 以及 级碰撞试验 CSC 101C 101D数字式超高压线路保护装置 说明书 6 2 52 5 电磁兼容性电磁兼容性 2 5 12 5 1 脉冲群干扰脉冲群干扰 装置能承受 GB T 14598 13 eqv IEC60255 22 1 规定的 1MHz 和 100kHz 脉冲 群干扰试验 第一半波电压幅值共模为 2 5kV 差模为 1kV 2 5 22 5 2 静电放电干扰静电放电干扰 产品能承受 GB T 14598 14 idt IEC60255 22 2 规定的 4 级 接触放电 8kV 静电放电干扰试验 2 5 32 5 3 辐射电磁场干扰辐射电磁场干扰 产品能承受 GB T 14598 9 idt IEC60255 22 3 规定的 3 级 10V m 的辐射 电磁场干扰试验 2 5 42 5 4 快速瞬变干扰快速瞬变干扰 装置能承受 GB T 14598 10 idt IEC60255 22 4 规定的 级 通信端口 2 kV 其它端口 4kV 的快速瞬变干扰试验 2 62 6 安全性能安全性能 产品符合 GB 16836 外壳防护等级不低于 IP20 安全类别为 类 2 72 7 热性能 过载能力 热性能 过载能力 产品的热性能 过载能力 符合 DL T 478 2001 的以下规定 a 交流电流回路 在 2 倍额定电流下连续工作 10 倍额定电流下允许工作 10s 40 倍额定电流下允许工作 1s b 交流电压回路 在 1 2 倍额定电压下连续工作 1 4 倍额定电压下允许工作 10s 2 82 8 功率消耗功率消耗 产品的功率消耗符合 DL T 478 2001 的以下规定 a 交流电流回路 当In 5A 时 不大于 1VA 相 当In 1A 时 不大于 0 5VA 相 b 交流电压回路 在额定电压下不大于 0 5VA 相 CSC 101C 101D数字式超高压线路保护装置 说明书 7 c 直流电源回路 当正常工作时 不大于 35W 当保护动作时 不大于 60W 2 92 9 输出触点容量输出触点容量 1 跳闸触点容量 在电压不大于 250V 电流不大于 1A 时间常数 L R 为 5 0 75 ms 的直流有感负荷回路中 触点断开容量为 50W 长期允许通过电流 不大于 5A 2 其它触点容量 在电压不大于 250V 电流不大于 0 5A 时间常数 L R 为 5 0 75 ms 的直流有感负荷回路中 触点断开容量为 30W 长期允许通过电流 不大于 3A 2 102 10技术参数技术参数 2 10 12 10 1 交流回路精确工作范围交流回路精确工作范围 a 相电压 0 4V 70V b 检同期电压 1V 120V Un 100V c 电流 0 1In 30In 2 10 22 10 2 纵联距离元件纵联距离元件 a 整定范围 0 01 39 9 5A 0 05 200 1A b 动作时间 不大于 25ms 2 10 32 10 3 纵联零序方向元件纵联零序方向元件 a 整定范围 0 1In 30In b 零序动作电压 3U0 1V c 动作时间 不大于 25ms 2 10 42 10 4 距离元件距离元件 a 整定范围 0 01 39 9 5A 0 05 200 1A b 距离 段的暂态超越 不大于 4 c 距离 段动作时间 0 7 倍整定值以内时 不大于 20ms d 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 2 有较大过渡电阻时 测距误差将增大 CSC 101C 101D数字式超高压线路保护装置 说明书 8 2 10 52 10 5 零序过流元件零序过流元件 a 整定范围 0 1 In 30In b 零序 段的暂态超越 不大于 4 c 零序电流 段的动作时间 1 2 倍整定值时 不大于 20ms 2 10 62 10 6 综合重合闸综合重合闸 a 无电压元件 0 3 Un 3 b 有压元件 0 7 Un 3 c 检同期元件 IQD 或 3i0 IQD 其中 i iK iK T iK T iK 2T 指 AB BC CA 三种相别 分别为当前时刻和 1 周前 2 周前时刻的电流采 K i TK i TK i 2 样值 3i0 零序电流突变量 IQD 突变量起动定值 当任意相间电流突变量或零序电流突变量连续 4 次大于起动定值时 保护启动 2 零序辅助启动元件 主要用于解决大过渡电阻接地短路时 突变量启动元件灵敏 度不够的问题 判据为 3I0 0 9 I0DZ 其中 I0DZ 取下列情况的最小值 a 零序 段定值 b 零序反时限电流定值 c 纵联零序定值 此条件持续满足 30ms 后 保护启动 3 为保证静稳失稳情况下 保护能够准确工作 本保护还设置了静稳失稳启动元件 其判据为 a A B C 三相电流中 三相电流均大于静稳电流定值 且电流突变量启动 元件未启动 b AB BC CA 三个相间阻抗 三个测量阻抗均落入距离 段范围内 且电 流突变量启动元件未启动 以上任一条件满足持续 30ms 后 判断为静稳破坏 保护启动 4 满足以下条件时 弱馈低电压元件启动 a 电流突变量元件不启动 b 纵联压板投入 且弱电源保护的功能投入 c 电压低于 30V d 有收信 无论闭锁式还是允许式 5 重合闸的启动元件将在重合闸功能部分介绍 3 1 23 1 2 距离元件距离元件 3 1 2 1 距离测量元件 本保护中 距离测量元件采用微分方程算法 CSC 101C 101D数字式超高压线路保护装置 说明书 10 对单相接地阻抗有 U L R I Kr3I0 A B C 3 0 dt IKId X 对相间阻抗有 U L R I AB BC CA dt dI 其中 Kx X0 X1 3X1 Kr R0 R1 3R1 通过求解以上微分方程 可得保护安装处的测量电阻 R 和测量电抗 X 2 fL 3 1 2 2 距离元件的动作特性 距离保护的动作特性均为多边形特性 如图 3 1 其中 XDZ 按保护范围整定 RDZ 按躲负荷阻抗整定 一般情况下 RDZ 的独立整定可满足长 短线路的不同要 求 通过灵活调整可提高对短线路允许过渡电阻的能力 以及对长线路避越负荷阻 抗的能力 适当选择多边形上边的下倾角 可提高躲区外故障超越能力 a b 图 3 1 距离元件的动作特性 设置小矩形动作区是为了保证在出口故障和重合闸时 保证距离保护动作的可 靠性 小矩形动作区的 X R 取值见表 3 1 表 3 1 X 取值 当 XDZ 时 取 XDZ 2 n 5 I 当 XDZ 时 取 In 1A 5A n 5 In 5 2 I R 取值 8 倍上述 X 取值与 RDZ 4 两者中的最小值 其中 XDZ 是相应元件的电抗定值 RDZ 是相应元件的电阻定值 CSC 101C 101D数字式超高压线路保护装置 说明书 11 3 1 2 3 距离方向元件 为了解决距离保护出口故障的死区问题 在距离保护中设置了专门的方向元件 1 对于对称故障 采用记忆电压 即故障前的电压 同故障后电流比相来判别故 障方向 2 对于不对称故障 采用负序方向来作为方向判别依据 距离元件的动作 条件为 方向元件判为正方向 且计算阻抗在整定的四边形范围内 3 1 33 1 3 零序方向元件零序方向元件 零序元件也设有正 反两个方向的方向元件 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 反方向元件电流门槛取为正方向元件 的 0 625 倍 零序方向元件的动作区见图 3 2 零序正方向动作区为 18 arg 3I0 3U0 180 零序反方向动作区为 162 arg 3I0 3U0 0 18 81 81 3U0 lm 反反反 反反反 图 3 2 零序方向动作区 a 零序正方向元件的动作判据为 3I0 3I0DZ 且零序方向元件位于正方向动作区 其中 3I0DZ 指纵联零序电流定值 3I0 零序 段电流定值 I01 I02 I03和 I04 的最小值 b 零序反方向元件的动作判据为 3I0 0 625 3I0DZ 且零序方向元件位于反方向动作区 鉴于零序方向保护因 3U0极性接反而误动作的事件屡见不鲜 本保护采用自产 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 用于判 零序方向的 3U0门槛为 1V 有效值 CSC 101C 101D数字式超高压线路保护装置 说明书 12 3 1 43 1 4 负序方向元件负序方向元件 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 3 3 负序正方向动作区为 18 arg 3I2 3U2 180 负序反方向动作区为 162 arg 3I2 3U2 0 18 81 81 3U2 lm 反反反 反反反 图 3 3 负序方向元件动作区 在 CSC 101C 101D 保护装置中 纵联负序方向元件不设专门定值 采用纵联零 序定值作为负序方向元件的定值 3 1 53 1 5 选相元件选相元件 选相元件用以判别故障的相别 利用各种选相原理判别不同故障情况以满足保 护选相跳闸的要求 CSC 101C 101D 保护装置针对不同的情况 综合利用各种选相 原理 在电流突变量起动后的故障初期采用电流突变量选相元件 在振荡闭锁模块 中 退出突变量选相元件 采用稳态序分量选相元件 电流突变量选相和稳态序分 量选相均不适用于弱电源 终端变等故障小电流或无电流的情况 此时采用低电压 选相元件 3 1 5 1 电流突变量选相元件 电流突变量选相元件采用相电流差突变量 IAB IBC和 ICA 通过对三个相间 电流的大小比较 得到故障相别 各种故障下相电流差的突变量 IAB IBC和 ICA 的大小比较如表 3 2 所示 表 中 表示较大 表示很大 表示较小 表 3 2 CSC 101C 101D数字式超高压线路保护装置 说明书 13 选相结果 电流突变量 A B C ABBCCAABC IAB IBC ICA 如果将 IAB IBC和 ICA 按大 中 小排序 得到 Imax Imid和 Imin对不 同类型故障有以下结果 单相接地故障 Imax Imid Imid Imin 相间故障 Imax Imid Imid Imin 三相故障 Imax Imid Imin 其中的符号含义分别为 远小于 远大于 约等于 对单相接地故障 Imax和 Imid对应的公共相即为故障相 例如 在 Imax IAB和 Imid ICA时 判定 A 相为故障相 对相间故障 则 Imax 对应的相别即为故障相 例如 在 Imax IAB时 判定 AB 相为故障相 3 1 5 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 再结合相间测 量阻抗排除法进行选相 根据理论分析 当发生 A 相接地或 BC 两相接地 包括经较小弧光电阻接地 时 如果以为基准向量 那么 位于 30 30 区内 当 BC 两相短路接地 A I0 A I2 电阻增大时 越滞后于 A I2 A I0 根据的角度关系划分为六个相区 如图 3 4 所示 A A I I 0 2 1 30 30 对应 A 或 BC 2 90 30 对应 AB 3 150 90 对应 C 或 AB 4 150 150 对应 CA 5 90 150 对应 B 或 CA 6 150 30 对应 BC 在以上 2 4 6 单一故障类型的相区 直接确认为相应的两相接地故 CSC 101C 101D数字式超高压线路保护装置 说明书 14 障 在 1 3 5 有单相及两相接地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 所以 可通过计算相间阻抗来区别 若相间测量阻抗在相间 阻抗的动作特性以外 则排除了相间故障的可能性 这样 就可以判为相应相别的 单相接地故障 否则判为相应相别的相间故障 图 3 4 稳态序分量选相区域 3 1 5 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 和零负序稳态量选相失败的情况下 且未出现 TV 断线时 才投入低电压选相元件 其判据为 1 某一相电压小于 30V 且其他两相电压都大于 0 8Un 则判定电压低的那一相为 故障相 2 相间电压低于 30V 判为相间故障 3 1 5 4 跨线故障选相元件 跨线故障选相元件采用基于故障电压比较 故障相电流相位判别的电压电流综 合选相元件 该元件首先判别跨线相别 以相间电压最小或相电流最大的两相假定 为跨线故障相 然后 根据故障相电流相位的区别 再判别是跨线故障还是同一点 发生了相间故障 3 1 63 1 6 振荡闭锁开放元件振荡闭锁开放元件 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 CSC 101C 101D 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 150ms 之后或经静稳失稳或零序辅助启动后 距离元件需要经开放元件开放 防止 振荡过程中距离保护元件的误动作 对于不对称故障和三相短路 振荡闭锁开放元 件是不同的 BC B CA CA C AB AB A BC 90 90 150 150 30 30 Ioa CSC 101C 101D数字式超高压线路保护装置 说明书 15 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 I0 m1 I 1 或 I 2 m2 I 1 为了防止振荡系统切除时零序和负序电流不平衡输出引起保护的误动 保护经 短延时确认动作 2 三相故障开放元件 振荡中三相故障的判别主要是基于如下分析 a 系统振荡时 保护安装处的测量电阻或测量阻抗随时间不断地持续变化 且 有时变化缓慢 有时变化剧烈 变化速率取决于振荡周期和功角 其中 测量电 阻随时间变化的情况如图 3 5 a 中的曲线 1 或曲线 2 所示 图中 Rf 为负载电阻 分量 Tz 为振荡周期 振荡时 测量阻抗在 R X 平面上的轨迹如图 3 5 b 所示 测量阻抗轨迹是 一条直线还是圆弧 决定于两侧电源等值电动势的大小 b 被保护线路发生短路后 测量阻抗的电阻分量虽然也可能因电弧拉长而有所 变化 但分析和计算指出 电弧电阻的变化速率远小于迄今记录的最大可能的振荡 周期所对应的电阻变化速率 于是 短路后 测量电阻基本上为短路电阻 RK 其 数值变化很小或几乎维持不变 如图 3 6 所示 测量阻抗也有类似的规律 R jX 0 Rm t Rf 0 t Tz Zm a b 12 Rm随时间变化R X平面轨迹 图 3 5 振荡时测量电阻的轨迹 a Rm 随时间变化 b R X 平面轨迹 CSC 101C 101D数字式超高压线路保护装置 说明书 16 tO Rf Rk Rm t t1t2t3 图 3 6 故障前后测量电阻随时间变化的轨迹 对比图 3 5 和 3 6 可以看出 如果在某一个时间段内 测量电阻一直在变化 且 超过一个门槛值 则可以判定为系统处于振荡状态 为此 考察振荡期间电阻变化 最小的情况 由图 3 5 和分析可以知道 电阻变化最小的情况出现在 1 180 附近 2 最大的振荡周期 TZMAX 于是 将这一部分的电阻变化轨 迹放大后 示于图 3 7 180 2 min R m R t TZMAX的振荡轨迹 图 3 7 测量电阻变化最小的情况 由图 3 7 可知 对应一个时间 就得出一个电阻变化的最小值 这样 在任何的振荡周期和任何的时间期间 均有 180 min ZMAX TR 因此 考虑误差和裕度后 取下式作为振荡判别的条件 180 min ZMAX TRR 1 180 min ZMAX TRKR 其中 K 为小于 1 的可靠系数 当然 公式 1 还应考虑系统的综合阻抗 S Z CSC 101C 101D数字式超高压线路保护装置 说明书 17 并且 每调整一个时间 就可以得出对应的 180 min ZMAX TR 综合上述分析后 得到区分短路与振荡的判别方法 在时间内 满足 的条件 则判定为系统发生了 180 min ZMAX TRKR 短路 在时间内 满足 的条件 则判定为系统发生了 180 min ZMAX TRKR 振荡 在振荡情况下 可能由于时间太小 导致满足公式 1 的条件 但是 还可 以通过加大 从而放宽的条件 使之逐渐判别出短路来 180 min ZMAX TRKR c 被保护线路突然发生短路时 如果两侧功角没有摆到 180 或者不是在振荡 中心发生三相短路 短路前后阻抗的大小和角度都会有很大的突变 利用这一点 我们可以在保护启动 150ms 后振荡不严重或未发生振荡的情况下发生三相故障时快 速开放距离元件 3 1 73 1 7 手合及重合加速判别手合及重合加速判别 CSC 101 保护装置中 保护根据跳闸 跳位和电流情况自动判别是否投入手合和 重合加速的功能 不需要特殊的外部开入 在有三相开关跳闸位置情况下 又有电流突变量启动 则判为手动合闸 投入 手合加速回路 纵联保护和距离保护采用阻抗加速判别是否手合于故障 零序保护 采用延时 100ms 判别是否手合于故障 装置要求三个分相跳位分别作为开关量输入装置中 对于一个半接线方式 要 求两个断路器分相跳位先串联后 再分别作为开关量输入装置 保护检测到开关跳开后 如果检测到故障相又有电流 单重 或任一相又有电 流 三重 时 则判断为重合闸动作 于是 保护将根据整定值中控制字的设置情 况 决定是否投入重合闸后加速功能 3 1 83 1 8 整组复归判别整组复归判别 在持续 5s 同时满足以下 4 个条件后 装置才整组复归 1 纵联保护停信元件都不动作 2 六种阻抗均在阻抗 段外 3 零序 段 纵联零序 零序反时限均返回 4 三相电流均小于静稳失稳电流定值 CSC 101C 101D数字式超高压线路保护装置 说明书 18 3 23 2 纵联距离保护逻辑功能说明纵联距离保护逻辑功能说明 3 2 13 2 1 纵联距离保护功能配置纵联距离保护功能配置 纵联距离保护配置有纵联方向距离元件和纵联零序方向元件 纵联方向距离元 件包括接地方向距离元件和相间方向距离元件 负序方向元件主要用于在振荡闭锁 中与纵联方向距离元件配合 以快速切除各种多相故障和单相接地故障 纵联零序 方向元件灵敏度较高 可作为高阻接地故障时对纵联方向距离元件在灵敏度上的补 充 3 2 23 2 2 振荡闭锁逻辑振荡闭锁逻辑 电流突变量启动后的 150ms 内 保护装置固定开放纵联方向距离元件 在电流 突变量启动 150ms 后或经静稳失稳启动 零序辅助启动时 纵联方向距离经负序方 向元件开放 可保护不对称故障 如果发生三相故障 纵联方向距离元件须经前述 三相故障开放元件开放后投入 纵联零序方向元件一直投入 作为接地故障的保护 元件 对于跨线故障 则以接地方向距离和相间方向距离为主 不采用负序方向和 零序方向的结果 3 2 33 2 3 跳闸后逻辑跳闸后逻辑 在发出跳闸命令后 保护装置不断监视跳闸相电流 当跳闸相无电流后 保护 装置则判断开关跳开 如果跳闸相一直有电流 经 250ms 延时后 保护发补跳命令 即如果保护发单跳命令后 故障相持续 250ms 仍有电流 则表明开关未断开 于是 保护再发三跳命令 若保护发三跳命令后 任一相持续 250ms 有电流 保护再发永 跳命令 若开关持续 5s 还未断开 则发跳闸失败告警 并整组复归 保护发跳闸命令后 则停信命令 允许式为允许命令 一直持续到跳闸命令收 回后 120ms 才返回 以保证两侧纵联保护能够可靠动作 3 2 43 2 4 非全相保护逻辑非全相保护逻辑 在非全相逻辑中 纵联距离保护利用纵联通道传输闭锁或允许信号 纵联距离 保护对发展性故障的停信条件与全相时不同 其正方向元件为 1 反映二个健全相相间电流突变量的 DI2 元件作为非全相启动元件 2 健全相的突变量方向元件判断为正方向 3 健全相对地或健全相间阻抗 任一阻抗元件在纵联距离动作区内 正方向元件动作 则纵联保护发停信令或发允许信号 在检测到对侧停信或允 CSC 101C 101D数字式超高压线路保护装置 说明书 19 许信号后 发跳闸命令 反方向元件为 1 反映二个健全相相间电流突变量的 DI2 元件作为非全相启动元件 2 健全相的突变量方向元件判断为反方向 3 健全相对地或健全相间阻抗 任一阻抗元件在纵联距离反向动作区内 反方向元件动作 则纵联保护收回允许信号或发闭锁信号 因此本保护在非全 相过程中不会因相邻线路故障而误跳三相 3 2 53 2 5 手合和重合后加速手合和重合后加速 线路手动合闸时 纵联距离保护投入阻抗加速元件 不利用通道 任意相别的 测量阻抗进入纵联距离保护范围区内 如图 3 1 所示 则跳闸 开关重合后 保护将根据整定值中纵联保护阻抗瞬时加速控制字投入与否决定 是否投入重合闸后阻抗瞬时加速功能 阻抗瞬时加速功能保护的动作区为纵联距离 保护的偏移特性动作区 特性包括座标原点 此时不利用通道 即无须判别对侧是 否停信 本侧保护正方向元件动作就加速出口 3 2 63 2 6 反方向元件反方向元件 零序 突变量及阻抗元件都设有正 反两个方向的方向元件 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 如 3 1 3 所述 设置反方向元件有以下用处 1 为防止区外短路切除过程中因零序或负序功率倒向而造成误动作 本保护方 向元件从反向到正向停信带 40ms 延时 2 在同复用载波机接口装置配合而用于闭锁式时要求有反方向元件起动发信 3 在弱电源侧保护逻辑中必须正 反方向元件均不动作才能投入低电压停信元 件 3 2 73 2 7 弱电源侧保护弱电源侧保护 当被保护线路的一侧为弱电源或无电源方式时 如果弱电源侧保护的正方向发 生线路故障 那么 流过弱电源侧保护的电流不再与通常双端电源线路故障时特征 相同 此时应投入纵联保护的弱馈功能和弱馈跳闸功能 以便实现弱电源线路选跳 功能 投入弱馈功能后 本保护能够满足以下要求 1 区内故障时 在本侧停信或发允许信号 允许式 情况下 可以使强电侧保 CSC 101C 101D数字式超高压线路保护装置 说明书 20 护快速出口 弱电源侧保护可以由控制字选择是否跳闸 如果选择跳闸 则保护可 以正确选相跳闸 2 在与专用收发信机配合构成专用闭锁式或与复用接口设备配合构成允许式时 都可以实现弱馈功能 本保护选相元件可以满足弱电源侧时线路故障的选相要求 实现弱电源侧的正 确选相跳闸 即使是终端负荷线路发生故障时 保护不仅能够准确快速地发出跳闸 命令 而且可以正确选相 3 2 7 1 低电压启动逻辑 当弱电源保护的功能投入时 如果在电流突变量元件不启动的情况下 保护满 足以下条件 则弱电源侧保护也能启动 e 电压低于 30V f 有收信 无论闭锁式还是允许式 3 2 7 2 保护启动后弱电源动作逻辑说明 如果弱电源侧的保护同时满足下列条件 则弱电源侧保护发出停信信号 此时 弱电源侧保护若投入跳闸控制字 那么 经对侧的闭锁或允许信号确认后就可以跳 闸 1 至少有一相或相间电压低于 30V 2 保护正方向和反方向元件均不动作 3 启动时间小于 200ms 4 收到闭锁信号 8ms 或允许信号 5ms 3 2 83 2 8 通道逻辑通道逻辑 CSC 101C 101D 纵联保护用于同杆并架双回线时 必须采用允许式 当用于非 同杆并架双回线 例如 旁路开关带非同杆并架线路时 可适用于三种通道方式 专用收发信机闭锁式 允许式 非专用收发信机闭锁式 3 2 8 1 用于同杆并架双回线时采用允许式 用于同杆并架方式时 即 控制字中 同杆双回运行方式 投入时 必须采用 允许式 请注意 此时的允许式是分相允许式 包括以下两种方式 a 允许式 b 解除闭锁式 允许式可采用各种通道 包括复用载波通道 微波通道 光纤通道等 在这种 方式下 采用各种复用接口设备时 要求每侧都只接收对侧传来的命令信号 保护 与通信设备间的接口方法为 通信设备接入保护的跳 A 允许 跳 B 允许 跳 C 允许 CSC 101C 101D数字式超高压线路保护装置 说明书 21 三跳允许触点 保护接入通信设备的跳 A 收信 跳 B 收信 跳 C 收信 三跳收信和 解除闭锁信号触点 其他保护停信和跳闸位置停信等功能均可由保护完成 分相允许式可实现同杆并架双回线故障时正确选相跳闸 根据故障选相及正方 向动作元件动作结果 保护可按以下几种方式提供分相允许跳闸命令 1 3 命令 跳 A 跳 B 跳 C 输入输出 相间故障发跳 A 跳 B 跳 C 若有 两个以上命令输入时则三跳 2 3 命令 跳 A 跳 B 跳 C 输出 4 命令 跳 A 跳 B 跳 C 三跳 输入 当有两个以上分相命令输入或三跳命令输入时则三跳 3 4 命令输出 相间故障时全发 3 命令 跳 A 跳 B 跳 C 输入 4 4 命令输入 输出方式 以上各种方式保护装置自动识别 实际接线视通道接口装置需要而定 当纵联通道阻塞时可选用 解除闭锁式 仅用于相间故障 即当本侧选相为 相间 且正方向故障 却没有允许信号输入 此时 如果有解除闭锁信号输入 那 么 按相间故障处理 发三跳命令或永跳命令 3 2 8 2 用于非同杆并架方式 即 控制字中 同杆双回运行方式 退出时 1 采用允许式 用于非同杆并架方式时 即 控制字中 同杆双回运行方式 退出时 也可采 用允许式 请注意 此时不传输分相允许信号 其发信触点为 跳 A 允许信号 发讯 触点 通信接口设备的收信输出接入保护装置跳 A 收讯输入 收讯输入端子 通信接 口设备的解除闭锁触点接入保护装置的解除闭锁端子 其工作原理如下 允许式可采用各种通道 包括复用载波通道 微波通道 光纤通道等 在这种 方式下 采用各种复用接口设备时 要求每侧都只接收对侧传来的命令信号 允许式只有发信触点 在保护判为正方向故障时 发允许信号 允许对侧跳闸 本侧接受到对侧允许信号 且保护判为正方向时 也跳闸 保护与通信设备间的接 口方法为 通信设备接入保护的发信触点 保护接入通信设备的收信触点和解除闭 锁信号触点 其他保护停信和三跳位置停信等功能均可由保护完成 CSC 101C 101D数字式超高压线路保护装置 说明书 22 1 H21 X10 ca26 X10 ca28 端子为装置负电源输入 X10 ca32 端子为装置屏蔽地 应可靠接地 9 CSC 101D 装置典型接线图 CSC 101D 装置除交流端子外 背板端子全部采用可插拔端子 如果有必要更改 端子连线时 必须先把端子卸下 再更改端子上的连线 更改完毕后 将端子固紧 到装置上 严禁在不卸下端子的情况下直接插拔端子连线 这样很容易造成连线不 牢 CSC 101D 装置典型接线图如图 5 15 所示 CSC 101C 101D数字式超高压线路保护装置 说明 书 68 a22 a20 a24 a10 a8 a18 a12 a2 跳A 1 跳B 1 跳C 1 分跳公共 1 三跳 1 三跳公共 1 分 跳 1 跳 单跳启 动重合 闸1 a4 a6 AC 大液晶全汉字人机界面 中文蓝色液晶显示 IaIa IbIb IcIc I0I0 电 流 输 入 UaUbUcUnUxUx X1 a10 X7 开 出 插 件 分 跳 2 分 跳 3 失 灵 跳A 2 跳B 2 跳C 2 分跳公共 2 跳A 3 跳B 3 跳C 3 分跳公共 3 启动失灵A 失灵公共 启动失灵B 启动失灵C 单跳启 动重合 闸2 三 永跳 1 三跳 2 三跳公共 2 永跳 2 三跳启 动重合 闸1 三跳启 动重合 闸2 启动重合闸 1 启动重合闸 1 启动重合闸 2 启动重合闸 2 启动重合闸 1 启动重合闸 1 启动重合闸 2 启动重合闸 2 沟通三跳 沟通三跳 1 跳 三 2 X8 开 出 插 件 跳A允许 信号 发 讯1 跳A允许 1 跳A允许 1 跳A允 许信号 发讯2 跳A允许 2 跳A允许 2 跳B允许 1 跳B允许 1 跳B允许 2 跳B允许 2 信号 重合闸 2 重合闸 2 信号 保护动作 1 保护动作 1 信号 保护动作 2 保护动作 2 信号 纵联通道告警 1 信号 信号 重合闸 1 重合闸 1 跳B允许 信号 停 讯1 跳B允 许信号 停讯2 纵联通道告警 1 纵联通道告警 2 纵联通道告警 2 X9 开 出 插 件 合闸出 口 1 合闸出口 1 合闸出口 1 合闸出口 2 合闸出口 2 永跳接点 1 永跳接点 1 永跳接点 2 永跳接点 2 单跳 接点 单跳接点 单跳接点 三跳 接点 三跳接点 三跳接点 信号 告警 1 信号 信号 信号 合闸出 口 2 永跳接 点 1 永跳接 点 2 告警 1 告警 2 告警 2 告警 1 告警 1 告警 2 告警 2 X4 开 入 插 件 纵联压板 距离一段压板 距离二 三段压板 零序一段压板 零序其他段压板 沟通三跳 通道试验 闭锁远方操作 检修状态压板 告警 1 告警 1 告警 2 告警 2 a16 a14闭锁重合闸 三跳启动重合闸 a18单跳启动重合闸 c4跳位A c8 c6 跳位B 跳位C c18 c10 跳A收讯 收讯输入 解除闭锁 其他保护停讯 低气压闭锁重合 c20 c22 a6 a4单重 三重 a12 a10 重合闸长延时控制 重合闸停用 24V 光耦 24V 光耦 a2 c2 a32 c32 X5 开 入 插 件 电 压 输 入 c20 X10 电 源 插 件 直流电源 直流电源 24V 光耦 24V 光耦 24V 光耦 大地 直流消失 485A 485B 9 11 10 12 3 1 5 X2 管 理 插 件 LONA LONA GPS GPS地 屏蔽层地 光纤收1 Rx 1 Tx 1 Rx 2 Tx 2 光纤发1 光纤收2 光纤发2 以太网接口1 以太网接口2 X3 可 选 件 双绞线与光纤接口 只选其一 S10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2 3 4 5 6 7 8 9 PC机 RS232 X1 b9X1 a9X1 b10 X1 a7X1 b7X1 a1 X1 b1 X1 a2 X1 b1 X1 a3 X1 b1 X1 a4 X1 b1 a26信号复归 c30 a30 c32 a32 a8 综重 c12跳B收讯 收发讯机告警 c22 a20 a22 c26 c28 a26 a28 c32a32 c2c4a2 a4 c8 c10 c12 a8 a10 a12 常闭接点 a10 a12 a14 c2 c10 c12 c14 a4 a16 a18 c4 c16 c18 c8 a8 c2 a2 c4 a4 c6 a6 c8 a8 c30 a30 c2 a2 c4 a4 c10 a10 c12 a12 14 a14a28 c28 a26 c26 a24 c24 a22 c22 a16 c16 a32 c32 a28 c28 a26 c26 a24 c24 a22 c22 a32 c32 a30 c30 a28 c28 26 c26 c24 c22 c20 c6 a24 a22 a20 a6 可调节对比度 采四方公司 CSPC调试软件 跳C允 许信号 1 跳C允 许信号 2 三跳允 许信号 1 三跳允 许信号 2 c10 c12 c14 c16 a10 a12 a14a16 跳C允许 1 跳C允许 1 跳C允许 2 跳C允许 2 三跳允许 1 三跳允许 1 三跳允许 2 三跳允许 2 c14 c16 跳C收讯输入 三跳收讯输入 图 5 15 CSC 101C 101D数字式超高压线路保护装置 说明 书 69 6 6 人机人机操作说明操作说明 6 16 1 装置面板布置图装置面板布置图 F4F3F1F2 CSC 101 QUITSET SIO 图 6 1 图 6 1 为装置的正面示意图 说明如下 1 液晶左侧为 灯 由于 CSC 101C 装置无重合闸功能 所以 两灯为备 用 2 液晶右侧四方按键的说明 SET 确认键 用于设置或确认 QUIT 按此键后 装置取消当前操作 回到上一级菜单 循环显示时 按 此键 可固定显示当前屏幕的内容 即 定位当前屏 再按即可取消 定位当前屏 功能 信号复归 按钮 用来复归信号灯 上 下 左 右 选择键 用于从液晶显示器上选择菜单功能命令 左 右