RCS900系列超高压线路保护装置介绍

1、rcs-900rcs-900系列系列超高压线路保护装置超高压线路保护装置介绍介绍rcs900超高压线路保护配置纵联保护 距离、零序保护 重合闸 rcs-901a变化量方向零序方向 工频变化量距离阶段式距离零序方向过流tv断线过流 单重三重综重 rcs-902a纵联距离零序方向 rcs-931a光纤分相电流差动 保护模块功能简介 装置结构 起动元件 工频变化量距离继电器 纵联方向继电器 保护（纵联、差动）所用通道通道 光纤差动保护 阶段式距离继电器 零序、相过流继电器 各工况下保护的投退 故障分析rcs-900线路保护装置面板布置图rcs-9*超高压线路成套快速保护装置确认信号复归跳 c跳 b跳

2、 a重合闸区号取消运 行tv 断线充 电汉字显示器33键盘调试通讯口模拟量输入液晶对比度调整通道异常rcs-900线路保护装置背视图lpfdcactxtxrxrxcpucomopt1out2sigout1opt2txrxout3rcs-900线路保护硬件结构图由低通滤波插件来外部开入出口继电器a/dcpu串口打印+e光隔qdjcplddspa/d由低通滤波插件来电源液晶显示起动元件 电流变化量起动 零序过流元件起动 位置不对应起动 远跳起动和经低电压闭锁的差流起动 (rcs-931) zdtmaxiii25. 1主程序采样程序起动?正常运行程序故障计算程序ny工频变化量距离继电器 动作方程：

3、uopuop为整定值末端电压为整定值末端电压, , 上式代表定值末端电上式代表定值末端电压变化量大于压变化量大于uzuz时继电器动作时继电器动作, , 否则不动作。否则不动作。相间故障接地故障uz为动作门坎，取故障前工作电压的记忆量zopuuzdopziuuzdopzikiuu03f1( a )f3f2u( b )( c )( d )0me1fe0neu3fe2fezdziopuopuopu3fe1feuu2fe保护区内外各点金属性短路时的电压分布图 zdzkzszkszz rjx 当当zkzk矢量末端落于圆内矢量末端落于圆内时动作。时动作。 此阻抗继电器有大的允此阻抗继电器有大的允许过渡电阻

4、能力。许过渡电阻能力。 尽管过渡电阻数值上仍尽管过渡电阻数值上仍受助增电流受助增电流inin的影响，的影响，但由于但由于inin一般与一般与ii同同相位，过渡电阻压降始终相位，过渡电阻压降始终与与ii同相位，过渡电阻同相位，过渡电阻的影响始终呈电阻性。与的影响始终呈电阻性。与r r轴平行，不存在因对侧轴平行，不存在因对侧电流助增所引起的超越问电流助增所引起的超越问题。题。|zs+zzd|zs+zk|zs+zzd|zs+zk|jxjxzzdzzdzszsrrrrrrrrrrrrr rz z0 0 1类阻抗类阻抗zdzszrjxkzsz-zdz 工频变化量距离继电器反方向短路工频变化量距离继电器特

5、点（一）(1)(1) 区内、区外明确区内、区外明确, , 正向、反向明确。正向、反向明确。 反向经弧光电阻短路反向经弧光电阻短路, , 常规阻抗容易误常规阻抗容易误动。动。(2)(2)保护不反应系统振荡保护不反应系统振荡, , 不需要振荡闭锁。不需要振荡闭锁。 振荡中发生故障振荡中发生故障, , 仍能正常动作仍能正常动作, , 这是这是其他常规距离保护原理不具备的。其他常规距离保护原理不具备的。工频变化量距离继电器特点（二）(3)(3) 保护出口和线路中点的保护出口和线路中点的uopuop很大，线路很大，线路出口短路出口短路, , 动作时间动作时间3 310ms10ms，中点短路小于，中点短路

6、小于15ms15ms。这个快速动作正好适应系统稳定对保这个快速动作正好适应系统稳定对保护的要求护的要求, , 即出口短路希望尽可能快的切除即出口短路希望尽可能快的切除故障。而高频通道有延时故障。而高频通道有延时, , 纵联保护最快时纵联保护最快时间不会小于间不会小于252530ms, 30ms, 因此纵联保护总是配因此纵联保护总是配有工频变化量距离继电器，以最快的速度切有工频变化量距离继电器，以最快的速度切除近区的短路故障除近区的短路故障, , 以满足系统稳定的要求。以满足系统稳定的要求。在在500kv500kv线路上运行线路上运行, , 故障录波器多次录下的故障录波器多次录下的记录为记录为:

7、 : 保护动作时间加开关跳闸保护动作时间加开关跳闸, 40-60ms, 40-60ms切除故障。这是目前世界上动作最快的保护切除故障。这是目前世界上动作最快的保护工频变化量距离继电器特点（三） (4) (4) 它的过渡电阻能力它的过渡电阻能力, , 是圆特性中最强的。是圆特性中最强的。 (5) (5) 本继电器的原理本继电器的原理, , 过渡电阻是纯电阻特性。过渡电阻是纯电阻特性。 与常规距离继电器截然不同与常规距离继电器截然不同, , 绝不会因过绝不会因过渡电阻而超越。渡电阻而超越。 纵联方向继电器 变化量方向继电器 距离方向继电器 功率倒方向功率倒方向 纵联保护收发信逻辑纵联保护收发信逻辑

8、rcs-901a变化量方向继电器 工频变化量方向继电器测量电压、电工频变化量方向继电器测量电压、电流故障分量的相位流故障分量的相位, , 反相位时动作。反相位时动作。 正方向元件的测量相角为： 反方向元件的测量相角为： dcomziziuarg121212dziuarg1212变化量方向继电器的特点（一）(1) 0、180的结论与故障类型无关，可保护对称及不对称故障。(2) 0、180的结论与运行方式无关，非全相运行，性能不变。(3) 工频变化量的全过程都是0或180 ，不像行波保护仅故障初瞬间5ms内正确。前者采用相位比较，后者采用极性比较（又称极性保护），前者当然安全、可靠。变化量方向继电

9、器的特点（二）(4) 不反应系统振荡，振荡对f为慢变化过程，无需振荡闭锁，振荡下的短路能正确动作。 (5) 过渡电阻能力强，正反方向元件中皆与rg无关，只要起动元件动作，f+就会正确动作，切除故障。u0meszm migrfe变化量方向继电器的特点（三）(6) 适用串补线路，xsxc，电感电流，能正确动作，甚至xsxc，电容性电流，也能正确动作，这是其他保护不能比拟的。m me em mz zl ln nz zsmsmz zsnsne en n变化量方向继电器的特点（四）( (7)7) 适用适用cvtcvt，因因uu不直接反应不直接反应cvtcvt上的残压上的残压(8) (8) 不受谐波影响，

10、不受谐波影响，因只取工频量因只取工频量(9)(9) 长线不需要校灵敏度，长线不需要校灵敏度，有补偿阻抗有补偿阻抗(10)(10) 区外故障的可靠性区外故障的可靠性a.a.有有f-f-、f+f+，区外故障，区外故障f-f-优先动作，优先动作， 闭锁正方向。闭锁正方向。b.b.区外故障切除瞬间相当于区外故障，区外故障切除瞬间相当于区外故障， 再次闭锁保护。再次闭锁保护。c.c.联锁切机，切负荷，相当于区外故障，联锁切机，切负荷，相当于区外故障， 会闭锁保护。会闭锁保护。变化量方向继电器的特点（五）(11)(11)f+f+、f-f-始终投入，始终投入，不是仅投入不是仅投入20-30ms20-30ms

11、。(12) (12) 正、反方向元件配合，提高安全性。正、反方向元件配合，提高安全性。 f+f+，f-f-反应正、负序分量的工频变化量反应正、负序分量的工频变化量, , f0+ f0+，f0-f0-，反应零序分量稳态量，采取两侧，反应零序分量稳态量，采取两侧 正方向元件动作、无反方向元件闭锁才判为正方向元件动作、无反方向元件闭锁才判为 区内故障，安全性大大提高。区内故障，安全性大大提高。(13)(13) 动作速度快动作速度快 在在rcs-901arcs-901a中，由中，由ff和和f0f0配合使用，充分发配合使用，充分发挥暂态量和稳态量各自的优点。挥暂态量和稳态量各自的优点。rcs-902ar

12、cs-902a距离方向继电器（一） rcs902a是按超范围整定的距离继电器构成方向比较元件。 lfp902a是以四边形距离继电器和工频变化量距离继电器结合的复合距离继电器构成方向比较元件。 工频变化量距离继电器：担任方向性担任方向性 四边形距离继电器：限制保护范围用限制保护范围用rcs-902a距离方向继电器（二） 低压距离继电器 相间距离继电器 接地距离继电器 弱电时投入反方向距离继电器902902距离方向继电器范围反方向距离继电器范围功率倒方向功率倒方向 装置内设有功率倒方向延时回路，该回路是为了防止区外故障后, 在切合开关的过程中, 故障功率方向出现倒向, 短时出现一侧正方向元件未返回

13、, 而另一侧正方向元件已动作而出现瞬时误动而设置的, 其措施是当连续收讯超过35ms以后, 将方向比较保护经20ms延时才出口。 ne1memn243纵联保护收发信逻辑纵联保护收发信逻辑(闭锁式为例闭锁式为例) 1.本保护动作跳闸时, 停止发讯, 并在跳闸信号返回后，继续停讯150ms，但这期间一旦反方向元件动作，立即返回，继续发讯。 2.三相跳闸固定回路动作时，始终停止发讯。 3.当收到对侧讯号后，如本侧twj未动作，则立即发讯；如本侧twj动作，则延时100ms发讯。 4.负荷侧如果起动元件未起动，则检查当任一个相电压或相间电压降低到小于0.6倍额定电压时,将远方起信推迟100ms，让电源

14、侧跳闸。 对闭锁式通道，正常运行时进行通道信号交换，由人工在保护屏上 按下通道试验按钮，本侧发讯，收讯后200ms停止本侧发讯；对侧收到讯号后，由远方起动发讯回路向本侧发讯，因此，本侧连续收讯，经5秒后，本侧发讯再次起动，连续10秒后停止发讯。 如由对侧人工进行通道试验，则本侧收讯后，立即由远方起讯回路向对侧发讯，10秒后停止。 采用光纤通道的纵联保护。保护所用通道通道 保护按照所利用通道的不同类型可以分为4种： 导引线通道 电力线载波通道 微波通道 光纤通道保护用光纤通道的构成一、保护用光纤通道的连接形式 保护用光纤通道按连接形式可分为专用通道和复用通道，专用通道指光纤保护装置单独占用光缆的

15、两根纤芯，而复用通道指保护信息按g.703同向接口形式，以64kbit/s的速率复接到pcm交换机，和其它信息复用后一起传输，或单独以2m/s的速率复接到sdh的e1口，传送保护数据。专用光纤的连接形式专用光纤的连接形式rcs/lfp-931rcs/lfp-931保护机房保护机房光缆光缆的一根纤芯复接复接pcmpcm机的连接方式机的连接方式rcs-931mux-64bp c m交换机rcs-931mux-64bp c m交换机保护机房通信机房通信机房保护机房sdh网rcs-901f o x -40ff o x -40frcs-901 保护机房保护机房mux-64bpcm交换机r c s -90

16、1fox-40fmux-64bpcm交换机r c s -901fox-40f保护机房通信机房保护用光纤通道的构成二、保护与通道的接口 专用通道：保护的尾纤与光缆的保护专用芯直接融接或通过光纤分配屏连接（方便旁代线路）。 复用通道：保护的尾纤直接与各种接口装置连接，通过接口装置转换为电信号与pcm机或e1接口连接，与pcm连接使用屏蔽双绞线，与e1接口采用同轴电缆连接。常用的接口设备有： mux-64b：用于64kbit/s传输速率的光纤差动保护装置与pcm机复接 mux-2m：用于2mbit/s传输速率的光纤差动保护装置与sdh设备的e1接口复接 fox40f/ fox41a ：用于纵联距离或

17、方向保护设备利用光纤通道传输信号，还能与以上两种设备与通讯设备实现复接保护用光纤通道的构成三、2m速率与64k速率的区别 1. 2m速率省去两侧pcm交换机设备，通信链路上减少了中间环节，减少了传输时延。 2. 2m速率增加了传输带宽，可以传输更多保护信息。 3. 功率功率谱密度带宽，带宽越宽，噪声功率越大，2m速率接收灵敏度较低，因此传输距离较短保护用光纤通道的构成光纤通道几个关键问题1、码型变换2、通讯系统的时钟问题3、通道延时的测量4、数据的同步rcs-931电流差动保护 一、电流差动保护 二、光纤电流差动保护对通道的要求 三、需要注意的一些问题差动继电器差动继电器一. 分相电流差动继电

18、器 1.变化量相差动继电器 2.稳态相差动继电器 3.零序差动继电器二.差动投入条件三.电容电流补偿四.开关量的传送五.差动保护的特点变化量相差动继电器 由变化量差动元件和低比率制动系数的稳态差动元件，构成高灵敏的分相电流差动继电器。稳态相差动继电器零序差动继电器差动投入条件差动投入条件对侧差动允许信号 电流差动保护必须收到对侧的差动允许信号才能动作，这是防止ta断线的措施。ta断线时，断线侧的起动元件和差动继电器可能动作，但对侧的起动元件不会动作，不会向本侧发差动允许信号，从而保证纵联差动保护不会误动。差动投入条件什么情况下发对侧差动允许信号？ 1. 装置起动且有差流 2. 有twj开入且有

19、差流 3. 低电压且有差流（不能有ptdx）电容电流补偿 电容电流补偿主要应用于零序差动继电器，有电容电流补偿可以提高经大过渡电阻故障时保护的灵敏度。 电容电流补偿由下式计算得到： 0010012222cncnncmcmmcxuxuuxuxuui电容电流补偿条件“容抗整定和实际系统不相符合容抗整定和实际系统不相符合”判据：判据： 其中icd为正常情况下的实测差流，即实际的电容电流；1.实测电容电流和经xc1计算得到的电容电流具有可比性（至少有一个0.1in），并且较大的0.75倍较小值，可认为“容抗整定和实际系统不相符合”。2.当实测电容电流和经xc1计算得到的电容电流都小于0.1in时，认为

20、两者不具备可比性，不再判别容抗整定是否同实际系统相符。ncdncdcdiiixcuxcuiixcu1 . 01 . 01 1*75. 0 1*75. 0或且或电容电流补偿条件投入电容电流补偿的必要条件为： “容抗整定和实际系统相符合容抗整定和实际系统相符合” ncdniiixcu1 . 01 . 01 或开关量的传送远跳、远传1、远传2 保护装置采样得到远跳开入为高电平时，经过专门的互补校验处理，作为开关量，连同电流采样数据及crc校验码等，打包为完整的一帧信息，通过数字通道，传送给对侧保护装置。对侧装置每收到一帧信息，都要进行crc校验，经过crc校验后再单独对开关量进行互补校验。只有通过上

21、述校验后，并且经过连续三次确认后，才认为收到的远跳信号是可靠的。收到经校验确认的远跳信号后，若整定控制字“远跳受起动控制”整定为“0”，则无条件置三跳出口，起动a、b、c三相出口跳闸继电器，同时闭锁重合闸；若整定为“1”，则需本装置起动才出口。远跳、远传1、远传2差动保护特点差动保护特点 差动保护采用两侧差动继电器交换允许信号的方式，安全性高。装置异常或ta断线，本侧的起动元件和差动继电器可能动作，但对侧不会向本侧发允许信号，从而保证差动保护不会误动差动保护特点差动保护特点 变化量差动继电器，由于只反映故障分量，不反映负荷电流，因此灵敏度高，动作速度快。 零差保护引入了低制动系数、经电容电流补

22、偿的稳态相差动选相元件，灵敏度高，在长线经高阻接地时也能选相跳闸； 所有差动继电器的制动系数均为0.75，并采用了浮动的制动门槛，抗ta饱和能力强差动保护特点差动保护特点 装置采用了经差流开放的电压起动元件，负荷侧装置能正常起动 差动保护能自动适应系统运行方式的改变 装置能实测电容电流，根据差动电流验证线路容抗整定是否合理差动保护特点差动保护特点 综上所说，rcs-931分相电流差动保护具有灵敏度高、动作速度快、安全可靠，不受系统运行方式影响等特点。光纤电流差动保护对通道的要求 通讯通道在收发两个方向上的传输延时应保证一样，同时单向通道延时不能超过15ms。 通道经各环节后，保护装置接收到的光

23、信号要满足保护装置的最低接收灵敏度。阶段式距离继电器 低压距离继电器 相间距离继电器 接地距离继电器低压距离继电器 工作电压 极化电压 ：记忆故障前正序电压 zdopziuumpuu1mu1接地距离继电器 工作电压 极化电压 零序电抗器zdopzikiuu031uup相间距离继电器 工作电压 极化电压 电抗继电器zdopziuu1uup负荷限制继电器 振荡闭锁 在系统振荡在系统振荡（含全相振荡和非全相振（含全相振荡和非全相振荡）时，将距离保护闭锁。荡）时，将距离保护闭锁。 在下述短路情况下开放距离保护：在下述短路情况下开放距离保护： 正常运行下的第一次短路。正常运行下的第一次短路。 区外短路后

24、紧接着发生区内短路。区外短路后紧接着发生区内短路。 振荡中发生短路。振荡中发生短路。 非全相运行中运行相发生短路。非全相运行中运行相发生短路。由四部份组成: 起动元件开放瞬间，若按躲过最大负荷整定的正序过流元件不动作或动作时间尚不到10ms，则将振荡闭锁开放160ms。 区内不对称故障开放振荡闭锁 区内对称故障开放振荡闭锁 非全相故障开放振荡闭锁120imii11cosuuos零序和tv断线过流继电器 两段零序（方向）过流 tv断线时零序过流 tv断线时相过流tv断线判据 三相电压向量和大于8伏，保护不起动，延时1.25秒发tv断线异常信号； 正序电压 0.1in，同时3u0 3v，10秒报选

25、相元件 选相元件分变化量选相元件和稳态量选相元件，所有反映变化量的保护用变化量选相元件，所有反映稳态量的保护用稳态量选相元件。 变化量选相元件有相电流差变化量选相元件和工作电压变化量选相元件； 稳态选相元件是运用零序电流和负序电流比相原理实现，所有距离保护（包括纵联距离）采用稳态选相。选相元件稳态量选相高阻接地情况下的选相逻辑弱馈情况下的选相逻辑转换性故障情况下的选相逻辑各种工况下保护投退情况（1）非全相运行 rcs-901arcs-902arcs-931a保留健全相纵联变化量方向退纵联零序方向保留健全相、相间工频变化量距离投三段式相间距离投三段式接地距离退零序段过流零序段不经方向投纵联距离保

26、护退纵联零序方向保留健全相、相间工频变化量距离投三段式相间距离投三段式接地距离退零序段过流零序段不经方向投电流差动保护保留健全相、相间工频变化量距离投三段式相间距离投三段式接地距离退零序段过流零序段不经方向各种工况下保护投退情况（2）单相重合 rcs-901arcs-902arcs-931a保留健全相纵联变化量方向退纵联零序方向退工频变化量距离投零序加速投距离,段加速投纵联距离保护退纵联零序方向退工频变化量距离投零序加速投距离,段加速投电流差动保护退工频变化量距离投零序加速投距离,段加速各种工况下保护投退情况（3）三相重合或手合 rcs-901arcs-902arcs-931a退纵联变化量方向退纵联零序方向退工频变化量距离投零序加速投距离,段加速投纵联距离保护退纵联零序方向退工频变