四方电气数字式超高压线路保护装置CSC-103BE说明书

1、 44 csc-103b/e 数字式超高压线路保护装置 说 明 书 csc-103b/e 数字式超高压线路保护装置 说 明 书 编 制：苏黎明 赵志宏 校 核：曹飞 伍叶凯 标准化审查：李连昌 审 定：秦应力 出 版 号：v1.00 aby 文件代号：f0sf.451.064 出版日期：2012.02 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。 技术支持服务热线 电话传真重 要 提 示 感谢您使用北京四方继保自动化股份有限公司

2、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)1) 本说明书仅适用于本说明书仅适用于 csc-103b/ecsc-103b/e 数字式超高压线路保护装置数字式超高压线路保护装置 v1.*bv1.*b 版本（双母接线）版本（双母接线） 、v1.*yv1.*y 版本（双母接线，具有过电压版本（双母接线，具有过电压 及远方跳闸保护功能）及远方跳闸保护功能） 、v1.*av1.*a 版本（一个半接线，具有过电压版本（一个半接线，具有过电压 及远方跳闸保护功能）的保护程序。及远方跳闸保护功能）的保护程序。 若配置测控功能，测控部分的说明见附录。若配置测控功能，测控部分的说明

3、见附录。 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。 目 录 第一篇 装置的技术说明.1 1 概述.1 1.1 适用范围及主要功能配置.1 1.2 产品主要特点.2 1.3 装置执行的标准.4 2 技术条件.5 2.1 环境条件.5 2.2 电气绝缘性能.5 2.3 机械性能.5 2.4 电磁兼

4、容性.5 2.5 安全性能.6 2.6 功率消耗.6 2.7 装置主要技术参数.6 3 装置硬件.10 3.1 装置结构.10 3.2 装置功能组件概述.11 3.3 cpu 插件.11 3.4 管理板.11 3.5 goose 插件.11 3.6 开入板.12 3.7 开出插件.12 3.8 电源插件.12 3.9 人机接口（mmi）.12 3.10 光纤通道接口.12 4 装置软件.13 4.1 保护程序整体结构.13 4.2 保护基本元件.13 4.3 异常检测和其他判别.22 4.4 保护功能投入及压板的说明.25 4.5 纵联电流差动保护功能说明.27 4.6 差动保护逻辑框图.36

5、 4.7 三段式距离保护功能说明.39 4.8 距离保护逻辑框图.40 4.9 零序保护功能说明.43 4.10 零序保护的逻辑框图.44 4.11 pt 断线后的过流保护.47 4.12 自动重合闸.47 4.13 自动重合闸逻辑框图.50 4.14 三相不一致功能说明.53 4.15 过电压及远方跳闸保护功能说明.54 第二篇 用户安装使用.60 5 开箱检查.60 6 安装调试.60 6.1 安装.60 6.2 通电前的检查.60 6.3 装置通电检查.61 6.4 软件版本检查.63 6.5 打印功能检查.63 6.6 功能压板检查.64 6.7 开入量检查.65 6.8 开出传动.6

6、6 6.9 模拟量通道检查.67 6.10 光纤通道检查.67 6.11 保护整组试验.67 7 定值清单及整定计算说明.72 7.1 csc-103b/e 保护定值清单（双母线、不带过电压及远方跳闸的版本）.72 7.2 csc-103b/e 保护定值清单（带过电压及远方跳闸功能的版本）.75 7.3 csc-103b/e 保护整定计算说明.79 7.4 通信参数.86 8 装置接线及端子说明.87 8.1 差动保护用做旁路保护的接线.87 8.2 装置端子说明.87 8.3 goose 插件虚拟开入开出表（双母线接线）.92 8.4 goose 插件虚拟开入开出表（一个半接线）.95 8.

7、5 模拟量采样数字接口说明.98 9 人机接口及其操作.99 9.1 装置正面布置图.99 9.2 正常运行与显示.100 9.3 菜单结构及相关说明.100 10 运行及维护.105 10.1 装置投运前检查.105 10.2 运行情况下注意事项.105 10.3 设备更换软件或插件后的操作.105 10.4 运行定值区的切换方法.106 10.5 保护报告的调取、打印方法.106 10.6 其它说明.107 10.7 定期检修.107 10.8 过程层的数据异常处理方法.107 11 保护报文汇总.110 11.1 事件报告.110 11.2 告警报告.111 11.3 运行报文.114

8、12 动作报告的格式和典型报告分析.115 12.1 装置保护动作报告及分析.115 12.2 故障录波报告调取及分析.117 13 运输、储存.121 14 订货须知.121 15 附录 1：字符和中文字符集.122 16 附录 2：cspc 调试软件使用简介.127 17 附录 3：测控部分的说明（选配）.130 17.1 测控功能说明.130 17.2 测控功能调试.131 17.3 开出传动.142 17.4 背板端子说明.143 17.5 测控定值清单.143 17.6 goose 插件虚拟开入开出表（双母线接线、带测控）.144 18 附图.148 附图 1 cpu 简化原理图.1

9、48 附图 2 master 板简化原理图.149 附图 3 开入插件电原理图 .150 附图 4 开出插件电原理图 .151 附图 5 电源插件电原理图 .152 附图 6 csc-103b/e 型装置背板端子图 .153 csc-103b/e 数字式超高压线路保护装置 说明书 -1 - 第一篇 装置的技术说明 1 概述 1.1 适用范围及主要功能配置 csc-103b/e 数字式超高压线路保护装置（以下简称装置或产品）适用于数字化变电站适用于数字化变电站 220kv 及以上电压等级的高压输电线路，满足双母线、一个半断路器等各种接线方式。适用于适用于 同杆和非同杆线路。同杆和非同杆线路。 装

10、置主保护为纵联电流差动保护，后备保护为三段式距离保护、两段式零序方向保护及零 序反时限保护。 装置还配置有远跳功能，适用于高压输电线路的远方跳闸就地判据和过电压保护。 另外装置还配置了自动重合闸、三相不一致保护，主要用于双母线接线情况。 对于一个半接线情况，若不使用本装置重合闸，应将重合闸控制字设置为“禁止重合闸” 方式（其控制字置“1” ） 。 装置可配置收信直跳就地判据及跳闸逻辑，通过软压板“远方跳闸保护”投退。根据运行 要求可投入低电流、分相低有功、电流变化量、零负序电流、分相低功率因数、零负序过电压、 补偿过电压、补偿欠电压等就地判据，能够提高远方跳闸保护的安全性，而不降低保护的可靠

11、性。 装置可配置过电压跳闸和过电压发信（启动远方跳闸）功能，通过软压板“过电压保护” 投退。 纵差保护、远方跳闸保护使用光纤通道。 装置通过版本来配置保护功能、接线方式，各版本的主要功能配置见表 1 所示。 表 1 主保护后备保护 装置 版本 纵联电流 差动 三段式相 间和接地 距离 两段定时 限和反时 限零序 pt 断线后 过流保护 自动重 合闸 三相不 一致 过电压 及远方 跳闸 接线 形式 v1.*b 双母线 v1.*y 双母线 v1.*a 一个半 csc-103b/e 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

12、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。装置满足直采直跳或者组网方式。 若对侧若对侧 tata 为常规电磁式互感器时应选用为常规电磁式互感器时应选用 csc-103bcsc

13、-103b 型保护装置，本侧型保护装置，本侧 csc-103b/ecsc-103b/e 纵联电流纵联电流 csc-103b/e 数字式超高压线路保护装置 说明书 -2 - 差动保护能够与其进行配合，但是需要注意定值整定相关部分的配合关系，详见后面的定值整差动保护能够与其进行配合，但是需要注意定值整定相关部分的配合关系，详见后面的定值整 定说明。定说明。 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 完全符合完全符合 qgdw 161线路保护及辅助装置标准化设计规范线路保护及辅助装置标准化设计规范 、

14、qgdw 441智能变电站继电保护技术规范智能变电站继电保护技术规范 装置设计依据 qgdw 161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 ，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、大容量的硬件系统高性能、大容量的硬件系统 a)a) 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。同时高性能、高速的芯片满足了并行实时计算要求。 b)b) 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。 c)c

15、) 其内部总体结构为网络化设计，有利于提高硬件的可靠性、灵活性和可扩展性，简化的 硬件实现了“积木式”结构，例如增加开入、开出，只须增加插件而不影响 cpu 插件。 d)d) 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。 e)e) 双 cpu 和双 a/d 采集，并实现了 a/d 的互检。 f)f) 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

16、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 软件设计思想软件设计思想 a)a) 软件设计模块化，保护功能配置灵活，可满足用户的不同要求。 b)b) 各种保护原理的综合应用 充分利用各种突变量、稳态量保护原理的优点，完善振荡闭锁的算法，实现在任何时候、 任何故障情况都有全线快速保护。 c)c) 各种选相原理的综合应用 充分利用电流突变量选相、低电压选相、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。 d)d) 振荡闭锁解决方案 采用零序和负序电流比较、r

17、/t等判据，综合判断振荡闭锁期间的各种故障，并可 csc-103b/e 数字式超高压线路保护装置 说明书 -3 - 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。 e)e) 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 i 段。 f)f) 光纤通信采用 32 位 crc 校验，具有超强的抗误码能力。 g)g) 具有电容电流精确补偿功能。 h)h) 具有 ct 断线闭锁、ct 饱和检测及 ct 变比补偿功能。 i)i) 具有光纤通道监视功能

18、，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、灵活的通信功能强大、灵活的通信功能 装置可以提供最多三路高速的电以太网接口(可选光纤以太网接口)、两路 rs-485 接口、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。 装置 cpu 插件提供三组光以太网，用以连接合并单元

19、 mu 装置，实现采样（sv）功能。 1.2.5 支持支持 iec61850 标准通信标准通信 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 多种对时方式多种对时方式 装置支持 ieee1588 对时方式。 装置提供 gps 对时接口，包括脉冲对时方式、irig-b 码对时方式。另外，装置还提供网络 对时方式。 可选择电 b 码对时或光 b 码对时。 1.2.7 人性化设计及友好界面人性化设计及友好界面 a)a) 大屏幕液晶显示屏,实时显示

20、时间、电流、电压、功率、压板、当前定值区、电容电流、 通道情况、重合闸等信息。 b)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)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)d) 具有遥信对点功能，可以对保护动作

21、、告警、压板、开入、模拟上送录波等量模拟对点， 方便后台调试。 csc-103b/e 数字式超高压线路保护装置 说明书 -4 - e)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)a) 装置内部各模块采用智能化设计，增加了开入量、开出量、模拟量和电源的在线自检， 实现了装置各模块的全面实时自检。 b)b) 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

22、器状态的 检测与异常告警。 c)c) 开入状态经两路光隔同时采集后，才予确认和判断。 d)d) 对机箱内温度进行实时监测。 1.2.9 光纤通信接口光纤通信接口 可配置双路光纤通信接口，实现双通道无延时切换，适用于直连和迂回通道并存的方式， 其中一个通道中断后不影响另一个通道的正常运行，差动保护还可以正常运行。也可以仅使用 一个通道。 通信方式满足 g.703 标准。可采用专用光纤通道(2mbps)，也可复接 2mbps (e1)接口或 64kbps 同向接口。 1.3 装置执行的标准 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/hdsfj009csc-100 系列数字式超高

23、压线路保护装置 。 iec61850-1、iec61850-2、iec61850-3、iec61850-4、iec61850-5、iec61850- 6、iec61850-7-1、iec61850-7-2、iec61850-7-3、iec61850-7-4、iec61850-8-1、iec61850-9- 2、iec61850-10。 csc-103b/e 数字式超高压线路保护装置 说明书 -5 - 2 技术条件 2.1 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：-1055。运输中短暂的贮存环境温度-2570，在极限值 下不施加激励量，装置不出现不可逆的变化，温度恢复后，装

24、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 95，同时该月的月平均最低温度为 25 且表面无凝露也不结冰； c)大气压力：70kpa110kpa； 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。 2.2 电气绝缘性能 2.2.1 介质强度介质强度 装置能承受 gb/t14598.3（idt iec60255-5）规定的交流电压为 2kv（强电回路）或 500v（弱电回路） 、频率为 50hz、历时 1min 的介质强度试验，而无击穿和闪络现象。 2.2.2 绝缘电阻绝缘电阻 用开路电压为 500v 的测试仪器测定装置的绝缘电阻值

25、不小于 100m，符合 iec60255-5 的 规定。 2.2.3 冲击电压冲击电压 装置能承受 gb/t14598.3（idt 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。 2.3 机械性能 2.3.1 振动振动 装置能承受 gb/t 11287（idt iec60255-21-1）规定的 i 级振动响应和振动耐受试验。 2.3.2 冲击和碰撞冲击和碰撞 装置能承受 gb/t 14537（idt iec60255-21-2）规定的 i 级冲击响应和冲击耐受试验，以及 i 级碰撞试验。 2.3.3 地震地震 装置符合 iec60

26、255-21-3 要求。 2.4 电磁兼容性 2.4.1 脉冲群干扰脉冲群干扰 装置能承受 gb/t 14598.13（eqv iec60255-22-1）规定的级 1mhz 和 100khz 脉冲群干扰 csc-103b/e 数字式超高压线路保护装置 说明书 -6 - 试验（第一半波电压幅值共模为 2.5kv，差模为 1kv） 。 2.4.2 静电放电干扰静电放电干扰 装置能承受 gb/t 14598.14（idt iec60255-22-2）规定的级（接触放电 6kv）静电放电干 扰试验。 2.4.3 辐射电磁场干扰辐射电磁场干扰 装置能承受 gb/t 14598.9（idt iec602

27、55-22-3）规定的级（10v/m）的辐射电磁场干扰 试验。 2.4.4 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。 2.4.5 浪涌（冲击）抗扰度浪涌（冲击）抗扰度 装置能承受 gb/t 14598.18（iec60255-22-5）规定的级浪涌干扰试验。 2.4.6 工频磁场抗扰度工频磁场抗扰度 装置能承受 gb/t 17626.8（iec610004-8）规定的 v 级工频磁场干扰试验。 2.4.7 射频场感应的传导骚扰抗扰度射频场感应的传导骚扰抗扰度 装置能

28、承受 gb/t 14598.17（iec60255-22-6）规定的级射频场感应的传导骚扰抗扰度试验。 2.4.8 脉冲磁场抗扰度脉冲磁场抗扰度 装置能承受 gb/t 17626.9（iec61000-4-9）规定的 v 级脉冲磁场干扰试验。 2.5 安全性能 装置符合 gb/t 14598.27 外壳防护等级不低于 ip20、安全类别为 i 类。 2.6 功率消耗 产品的功率消耗满足 dl/t 478 的规定，达到以下水平： 直流电源回路：不大于 40w；当保护动作时不大于 50w。 2.7 装置主要技术参数 2.7.1 额定参数额定参数 a)a) 交流电压un：额定电压数字量为:0 x2d

29、41。 b)b) 交流电流in：额定电流数字量为:0 x01cf。 c)c) 交流频率： 50hz。 d)d) 直流电压： 220v，110v（由用户订货时选定） 。 e)e) 开入输入直流电压：24v(默认)，也可以选择 220v 或 110v。 csc-103b/e 数字式超高压线路保护装置 说明书 -7 - 2.7.2 差动元件差动元件 a)a) 整定范围： 0.05in2in；级差 0.01a； b)b) 整定值误差： 不大于2.5% 或0.02in； c)c) 动作时间： 2 倍整定值时，不大于 20ms。 2.7.3 距离元件距离元件 a)a) 整定范围：0.0125(5a)；0.

30、05125(1a)；级差 0.01。 b)b) 距离 i 段动作时间：近处故障时，快速距离保护不大于 15ms； 0.7 倍整定值以内时，不大于 20ms。 c)c) 距离 i 段的暂态超越：不大于4%。 d)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。 2.7.4 零序过流元件、过流元件零序过流元件、过流元件 整定范围：0.05in20in，级差 0.01a。 2.7.5 零序反时限电流元件零序反时限电流元件 整定范围：0.05in20in，级差 0.01a。 2.7.6 三相不一致零负序电流元件三相不一致零负序电流元件 整定范

31、围：0.05in0.5in，级差 0.01a。 2.7.7 自动重合闸自动重合闸 a)a) 检同期角度误差：不大于3。 b)b) 检同期有压元件：0.7un3%。 c)c) 检无压元件：0.3un3%。 2.7.8 零、负序电流元件零、负序电流元件 a)整定范围：0.05in 0.5in ；级差 0.01a。 b)整定值误差：不大于3%。 2.7.9 零、负序电压元件零、负序电压元件 a)整定范围：0v57.7v；级差 0.01v。 b)整定值误差：不大于3% 。 2.7.10 低电流元件低电流元件 a)整定范围：0.04in0.5in；级差 0.01a。 csc-103b/e 数字式超高压线

32、路保护装置 说明书 -8 - b)整定值误差：不大于3%。 2.7.11 低有功功率元件低有功功率元件 a)整定范围：0w90w；级差 0.1w。 b)整定值误差：不大于3%。 2.7.12 低功率因数角元件低功率因数角元件 a)整定范围：3090；级差 1。 b)整定值误差：不大于3。 2.7.13 补偿过电压和补偿欠电压元件补偿过电压和补偿欠电压元件 a)补偿过电压元件整定范围：50v100v（按相电压整定） ；级差 0.01v。 b)补偿欠电压元件整定范围：0.4v70v（按相电压整定） ；级差 0.01v。 c)整定值误差：不大于3%。 2.7.14 时间元件时间元件 a)a) 整定范

33、围：0.01s10s（或 0.1s10s、0s10s） ，级差 0.01s。 b)b) 整定值误差：不大于1.5%或 20ms。 2.7.15 与对侧纵差保护通信的光纤接口与对侧纵差保护通信的光纤接口 a)a) 光纤类型：单模。 b)b) 光波长：1310nm(传输距离60km 为 1550nm)。 c)c) 光接收灵敏度：-38dbm。 d)d) 发送电平 传输距离40km 时： -8dbm。 传输距离 4060km 时： -4dbm。 传输距离60km 时： -3dbm。 e)e) 光纤连接器类型：60km 以下为 fc 型 (60km 为 sc 型)。 2.7.16 与对侧纵差保护通信的

34、光纤通道延时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。 2.7.17 以太网光纤接口（站内二次设备数据）以太网光纤接口（站内二次设备数据） a)a) 光纤类型：多模光纤，推荐62.5/125um b)b) 光波长：1310nm/1300nm csc-103b/e 数字式超高压线路保护装置 说明书 -9 - c)c) 光纤发送功率：-20dbm-14dbm d)d) 光纤接收功率：-31dbm-14dbm e)e) 光通信有效传输距离：2km f)f) 光纤连接器类型：st型 2.7.18 irig-b对时光纤接口对时光纤接口 a)a) 光纤类型：

35、多模光纤，推荐62.5/125um b)b) 光波长：850nm/820nm c)c) 光纤接收功率：-24dbm-10dbm d)d) 光纤连接器类型：st型 2.7.19 模拟量测量精度模拟量测量精度 a)a) 电压、电流：0.2级 b)b) 功率：0.5级 csc-103b/e 数字式超高压线路保护装置 说明书 -10 - 3 装置硬件 3.1 装置结构 装置采用符合 iec 60297-3 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。装置整体嵌入式安装，后接线方式。装置电流/电压连接器结构形式、尺寸 相同,可扩展及可任意组合。装置安装开孔尺寸见下

36、图 1-1，装置外形图如图 1-2。 quitset sio 图 1-1 装置开孔尺寸图 图 1-2 csc-103b/e 保护装置外形图 csc-103b/e 数字式超高压线路保护装置 说明书 -11 - 3.2 装置功能组件概述 装置的插件配置如图 2，包括保护 cpu 插件，测控 cpu 插件（可选） ，管理板，goose 板， 开入插件，开出插件，电源插件。另外，装置面板上配有人机接口组件。x1x14 为装置背后接 线端子编号。 csc-103b/e 数字式线路保护装置插件布置图 电源 x14x6 管理 开出 x12 x10 开入 x7 goose 保护cpu x2 测控cpu x4

37、选配 图 2 装置插件布置图 3.3 cpu 插件 cpu 插件简化原理图见附图 1，插件背板端子为 x2。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，内存 flash 为 8m 字节，ram 为 2m 字节。在 cpu 的把手侧有 ad3、ad2、ad1、ad0 四组跳线插针（设置方法见第二篇“用户安装使用” ） ，跳 线插针旁边标有“h” 、 “l” ，分别表示高电平和低电平，用来设置地址。cpu1 是保护 cpu 插件， 并带光纤通信功能，它是装置的核心插件，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。装置的光纤纵联

38、保护 cpu1 自带 64kbps、2mbps 兼容的数据接口，需要根据用 户要求配置 1 个数据接口或 2 个数据 fc 接口，通信跳线方法见第二篇“用户安装使用” 。 cpu 插件配有三个 100m 光纤 st 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；该接口同时可以接收 sv 采样报文。 3.4 管理板 也叫做通信板（master） ，其简化原理图见附图 2，该插件是装置的管理和通信插件，背板 为 x6，是承接保护装置与外界通信及交换信息的管理插件,如与面板、pc 调试软件、监控后台、 工程师站、远动、打印机等的联系，根据保护的配置组织上送遥

39、测、遥信、soe、事件报文和录 波信息等。管理板可以提供两路 lon 网口、两路 rs485 口和三路高速的电以太网接口(可选光纤 以太网接口)，用户可根据需要设置，以满足不同监控和远动系统的要求。另外，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。还配有串行打印口。gps 对时方式的跳线方法见第二篇“用户安装使用” 。 3.5 goose 插件 goose 插件具备 3 个 100m 光纤 st 接口。插件背板端子为 x7。 csc-103b/e 数字式超高压线路保护装置 说明书 -12 - 装置在线自动

40、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 插件的 cid 文件中。 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。 该口同时具备

41、 ieee1588 对时功能，并支持 gmrp 网络组播协议。 3.6 开入板 开入插件简化原理图见附图 3。 开入板的背板接线端子为 x10，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 24v 直接引 入，如需要其第二组开入也可接入 220v 或 110v 开入，需在订货时要注明，以便使用正确的开 入插件型号。 注：如需要接注：如需要接 220v220v 或或 110v110v 开入，需更换插件。开入，需更换插件。 3.7 开出插件 开出插件简化原理图见附图 4。 开出插件背板接线端子为 x12，主要输出告警信号等触点，直接从板子上引出，抗

42、干扰性能 好。 3.8 电源插件 背板接线端子为 x14，采用了直流逆变电源插件，如附图 5。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：开入板电源； 2）+ 5v：各 cpu 逻辑用电源。 3.9 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。 3.10 光纤通道接口 装置的纵联保护配有光纤通道接口，为通道 a 和通道 b，也可仅配 a 通道。 装置配有三组光纤通道接口，用于模拟量采样（sv） ，实现直采功能。 装置配有三组光纤通道接口，用于接收和发送 goose

43、 功能，实现直跳功能。 csc-103b/e 数字式超高压线路保护装置 说明书 -13 - 装置针对站控层配有两组光纤通道接口（master 插件） 。 csc-103b/e 数字式超高压线路保护装置 说明书 -14 - 4 装置软件 装置的软件采用模块化设计，不同型号中同一功能的设计是完全相同的。 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

44、，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 保护基本元件 4.2.14.2.1 启动元件启动元件 启动元件主要用于监视故障、启动保护及开放出口继电器的正电源。启动元件一旦动作后， 要在保护整组复归时才返回。 保护的启动元件包括电流突变量启动、零序电流启动、静稳破坏的启动元件、弱馈低电压 启

45、动元件、以及重合闸的启动元件。任一启动元件启动后，都将启动保护及开放出口继电器的 正电源。 4.2.1.14.2.1.1 电流突变量启动元件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：iiqd或 3i0iqd 其中：i=| | | |i ik k- -i ik-t k-t|-|i |ik-t k-t- -i ik-2tk-2t| |， 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； 3i0 零序电流突

46、变量；iqd 变化量启动电流定值。 当任意相间电流突变量或零序电流突变量连续 4 次大于启动定值，保护启动。 4.2.1.24.2.1.2 零序辅助启动元件零序辅助启动元件 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(220kv 考虑 100，500kv 考虑 300)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。 4.2.1.34.2.1.3 静稳失稳启动元件静稳失稳启动元件 csc-103b/e 数字式超高压线路保护装置 说明书 -15 - 为保证静稳失稳情况下

47、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 三相电流均大于振荡闭锁过流定值，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 iii 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” 。 4.2.1.44.2.1.4 弱馈启动元件弱馈启动元件 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。 4.2.1.54.2.1.5

48、 重合闸的启动元件重合闸的启动元件 有保护跳闸启动和 twj 启动重合闸，详见重合闸部分。 4.2.24.2.2 选相元件选相元件 后备保护的选相元件可以判别故障的相别，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。 保护装置针对不同的情况，综合利用各种选相原理，在突变量启动后故障初期时采用突变 量选相元件。在故障后期，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、终端变故障小电流或无电流的情况，此时采用低电压选相元件。 4.2.2.14.2.2.1 电流突变量选相元件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，

49、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 2 所示（表中“”表示 较大， “”表示很大， “”表示较小） 。 将 iab、ibc和 ica 按大、中、小排序，按表中的关系得出选相结果。 表 2 选相结果选相结果 电流突变量电流突变量 a a b b c c ababbcbccacaabcabc iab ibc ica 4.2.2.24.2.2.2 稳态序分量选相元件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。 csc-103b/e 数字式超高压线路保护装置

50、 说明书 -16 - 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 4。 i0a +30 0 -30 0 +90 -90 0 0 +150 -150 0 0 an,bcn abn cn,abn can bn,can bcn 图 4 稳态序分量选相区 1）+30 -30 对应 an 或 bcn 2）+90 +30 对应 abn 3）+150 +90 对应 cn 或 abn 4）-150 +150 对

51、应 can 5）-90 -150 对应 bn 或 can 6）-30 -90 对应 bcn 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。 4.2.2.34.2.2.3 低电压选相元件低电压选相元件 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

52、的判据为： a)a) 任一相电压小于 0.5un，且其他两相电压都大于 0.8un，则判为第三相单相故障； b)b) 相间电压低于 0.5un，判为相间故障。 4.2.34.2.3 距离元件距离元件 距离元件分为距离测量元件和距离方向元件。 4.2.3.14.2.3.1 距离元件的动作特性距离元件的动作特性 各段距离元件动作特性均为多边形特性，如图 5-1 所示。各段距离元件分别计算 x 分量的 电抗值和 r 分量的电阻值。 csc-103b/e 数字式超高压线路保护装置 说明书 -17 - 图 5-1 图 5-2 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

53、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，阻抗动作特性在图 51 的基础上，再叠加上一个包括座标原点的小矩形 特性（如图 52） ，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，

54、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 3 x 取值取 xdz/2 与 (in=1a、5a)两者中的最小值 n 5 . 2 i r 取值8 倍上述 x 取值与 rdz/4 两者中小者的最小值 4.2.3.24.2.3.2 电抗分量电抗分量 xdzxdz 和阻抗定值和阻抗定值 zzdzzd 的差异说明的差异说明 阻抗定值 zzd 是按圆特性整定的，参见图 6。 csc-103b/e 数字式超高压线路保护装置 说明书 -18 - 图 6 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(sindtg7cosd)|z

55、zd|，式中d 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d 的关系如表 4。 表 4 d d9090858580807676737372727070 %100* xdz xdz-zzd 0 0.68%0.61% 00.79%1.11% 1.87 4.2.3.34.2.3.3 电阻分量电阻分量 rdzrdz 的说明的说明 “负荷限制电阻定值”按躲事故过负荷阻抗整定时，电阻分量 rdz 通常整定范围较大，因 此接地距离段（相间距离段）所使用的电阻定值在整定定值基础上适当有所减小，其基本 原则是按短线路保护出口处 25（相间距离为 15）过渡电阻故障、长线路不大

56、于“接地距离 段定值” （“相间距离段定值” ）一半，距离段使用的电阻定值由装置内部自动按下述公 式计算得到： rd(rx) = minrdz, maxxd1(xx1)/2, 25(15)/lz+r1, 8xd1(xx1)； 其中： rd(rx)：实际使用的接地段电阻定值（相间段电阻定值） ； rdz：整定的“负荷限制电阻定值” ； xd1(xx1)：整定的“接地距离段定值” （“相间距离段定值” ） ； lz：阻抗一二次的换算系数，即“tv 变比与 ta 变比”之比。25（15）的意思是考虑 一次侧带过渡电阻 25（15） ； r1：全线路正序阻抗电阻分量； 8xd1(xx1)：复平面阻抗特

57、性中，第一象限的下斜线与r轴的交点。 4.2.3.44.2.3.4 距离测量元件距离测量元件 本保护中，距离测量元件采用解微分方程算法。 对单相接地阻抗有：ul +r (i+kr3i0)，= a；b；c； )3( 0 dt ikid x 对相间阻抗有：ul+ ri，=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故障电阻r和测量故障电抗 x=l2fl。 csc-103b/e 数字式超高压线路保护装置 说明书 -19 - 4.2.3.54.2.3.5 距离方向元件距离方向元件 为了解决距

58、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。对于对称 故障，采用记忆电压，即以故障前的记忆电压，同故障后电流比相来判别故障方向。对于不对 称出口故障，采用负序方向来作为方向判别依据。 距离元件的动作条件：方向元件判为正方向，且计算阻抗在整定的四边形范围内。 4.2.44.2.4 零序方向元件零序方向元件 零序方向也设有正、反两个方向的方向元件，动作区见图 7。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。 零序正方向动作区为 18arg（30/30）180 . i . u 零序反方向动作区为-162arg（30/30

59、）0 . i . u 18 81 81 3u0 lm 反反反 反反反 图 7 零序方向动作区 a a） 零序正方向元件的动作判据为：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、零序反时限电流定值。 b)b) 零序反方向元件的动作判据为：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 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固定门槛为 1v 有效值。 4.2.54.2.5 负序方向元件负序方向元件 负序方向元件

60、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 8。 负序正方向动作区为 18arg（32/32）180 . i . u 负序反方向动作区为-162arg（32/32）0 . i . u csc-103b/e 数字式超高压线路保护装置 说明书 -20 - 18 81 81 3u2 lm 反反反 反反反 图 8 负序方向元件动作区 4.2.64.2.6 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，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