Psl620技术说明书1106

1、PSL 620D 系列数字式电流差动保护装置技术说明书编写 王文雄 尹秋帆 顾典晟邹 宁 魏建功 阎海山审核 马文龙批准 郭效军V3.02000 年 12 月国电南京自动化股份有限公司*本说明书如有修改，恕不另行通知目 次1.装装置置简简介介.12.技技术术参参数数.32.1 额定参数.32.1.1额定直流电压.32.1.2额定交流数据.32.1.3功率消耗.32.1.4状态量电平.32.1.5接点容量.32.1.6跳合闸电流.32.2 主要技术性能.42.2.1采样回路精确工作范围.42.2.2模拟量测量精度.42.2.3整组动作时间（包括继电器固有时间）.42.2.4暂态超越.42.2.5

2、最小整定阻抗.42.2.6测距误差（不包括因装置外部原因造成的误差）.42.3 绝缘性能.42.3.1绝缘电阻.42.3.2介质强度.42.3.3冲击电压.52.3.4耐湿热性能.52.4 电磁兼容性能.52.4.1静电放电抗干扰度.52.4.2射频电磁场辐射抗干扰度.52.4.3电快速瞬变脉冲群抗扰度.52.4.4浪涌（冲击）抗扰度.52.4.5射频场感应的传导骚扰度.52.4.6工频磁场抗扰度.52.4.7脉冲磁场抗扰度.52.4.8阻尼振荡磁场抗扰度.52.4.9振荡波抗扰度.52.4.10辐射发射限值试验.52.5 机械性能.62.5.1振动.62.5.2冲击.62.5.3碰撞.62.

3、6 正常工作大气条件.63装装置置硬硬件件.731 机箱结构.732 主要模件设计.73.2.1 电压切换模件（VS）.73.2.2 交流变换模件（AC）.83.2.3 模/数转换模件（A/D）.83.2.4 保护功能模件（CPU）.83.2.5 人机对话模件（MMI）.93.2.6通信接口模件(COM).103.2.7电源模件（POWER）.113.2.8信号模件（SIGNAL）.113.2.8断路器位置模件（TWJHWJ）.123.2.9跳合闸出口模件(TRIP).123.2.10 备用插件(备用).124. PSL621C 线线路路保保护护装装置置.134.1 启动元件.134.2 选相

4、元件.134.3 距离保护.144.3.1 接地距离.144.3.2 相间距离.154.3.3 阻抗辅助元件.164.3.4振荡检测元件.164.3.5 距离保护逻辑.184.3.6 双回线相继速动.194.3.7不对称故障相继速动.204.4 零序保护.204.5 重合闸继电器.214.6 失灵启动.244.7 合闸加速保护.244.8 PT 断线.254.9 CT 异常判别.254.10 低周减载、低压减载.264.10.1低周减载.264.10.2 低压减载.264.11 电流保护.274.12 PSL621C 保护定值.274.12.1 PSL621C距离保护定值.274.12.2 P

5、SL621C零序保护及重合闸定值.295PSL622C 线线路路保保护护装装置置.326PSL623C 线线路路保保护护装装置置.367PSL626C 线线路路保保护护装装置置.398PSL627C 线线路路保保护护装装置置.479信信息息记记录录和和分分析析 .5010与与变变电电站站自自动动化化系系统统配配合合.5011用用户户调调试试大大纲纲.5111.1 装置通电前检查.5111.2 绝缘检查.5111.3 电压切换试验.5111.4 上电检查.5211.5 采样精度检查.5211.6 接点输出校验.5211.7 定值校验.5211.8 跳合闸电流保持试验.5311.9 相序检查.53

6、11.10 校准时钟.5312.事事件件信信息息一一览览表表.5413附附图图.56附图1面板布置图.56附图2电压切换模件电原理图.57附图3交流模件电原理图.58附图4电源模件电原理图.59附图5信号模件电原理图.60附图6断路器位置模件电原理图 .61附图7操作回路总原理图.62附图8跳闸出口模件电原理图.63附图9背板接线图.64附图10PSL621C 装置端子图.65附图11PSL622C 装置端子图.66附图12PSL623C 装置端子图.67附图13PSL626C 装置端子图.68附图14PSL627C 装置端子图.69装置简介11 1. .装装置置简简介介PSL620C 系列数

7、字式线路保护装置是PSL620 系列装置的改进型产品，主要在电压切换模件、信号模件、跳合闸模件上增加了出线端子数目以简化组屏设计。PSL620C 系列数字式线路保护装置以距离保护、零序保护和三相一次重合闸为基本配置的成套线路保护装置 ，并集成了电压切换箱和三相操作箱，适用于110kV、66kV 或35kV 输配电线路。本保护装置基本配置（ PSL621C）设有两个硬件完全相同的保护CPU 模件，其中一个保护CPU 完成距离保护和电流保护功能，另一个保护CPU 完成零序电流保护和三相一次重合闸功能，各CPU 插件之间相互独立。各种保护功能均由软件实现。保护的逻辑关系符合 “四统一”设计原则。表

8、1本系列各产品型号及功能配置功能PSL621CPSL622CPSL623CPSL626CPSL627C三段式相间距离三段式接地距离二段式接地距离四段式零序保护三相一次重合闸高频保护三段式过流保护二段式过流保护双回线相继速动不对称故障相继速动断路器失灵启动低压减载低周减载双母线电压切换回路出口操作回路故障录波故障测距GPS 对时通道或通信用光纤接口*第二个断路器操作回路*通信接口配置方式*与变电站自动化配合用于接地系统输电线用于不接地系统输电线用于接地系统终端线用于不接地系统终端线注：表示该型号装置中有此功能， *表示某功能可选，空白表示无此功能。装装置置的的特特点点：1）人性化装置采用大屏幕全

9、汉化液晶显示器，可显示158 个汉字，显示信息多；装置简介2装置操作界面采用全汉化菜单方式，操作简单方便易学习；事件和定值全部采用汉字显示或打印，摒弃了字符表述方式；录波数据以波形方式输出，包括模拟量和重要开关量，可由突变量或开关变位启动；定值以汉字表格方式输出，控制字可按十六进制和按功能两种方式整定；全汉化WINDOWS 界面的调试和分析软件PSview，不但能完成人机对话的功能，还能对保护录波数据分析。2）大资源保护功能模件（CPU）的核心为32 位微处理器，配以大容量的RAM 和Flash RAM，使得本装置具有极强的数据处理能力和存储能力，可记录的录波报告为 12 至50 个，可记录的

10、事件不少于1000 条。数据存入FLASHRAM 中，装置掉电后可保持；A/D 模件采用16 位的A/D 转换和有源低通滤波，使本装置具有极高的测量精度；采用CAN 网作为内部通讯网络，数据信息进出流畅，事件可立即上传；可独立整定32 套定值，供改变运行方式时切换使用。3）高可靠性装置采用背插式机箱结构和特殊的屏蔽措施，能通过 IEC255224 标准规定的IV 级（4kV10）快速瞬变干扰试验、 IEC255222 标准规定的IV 级（空间放电15kV，接触放电8kV）静电放电试验，装置整体具备高可靠性；组屏可不加抗干扰模件。4）开放性通信接口方式选择灵活，与变电站自动化系统配合，可实现远方

11、定值修改和切换、事 件记录及录波数据上传、压板遥控投退和遥测、遥信、遥控跳合闸。5）透明化记录保护内部各元件动作行为和录波数据，记录各元件动作时内部各计算值；记录保护在一次故障中发出的所有事件和当前运行的定值；可将数据在PSview软件上分析保护内部各元件动作过程。6）免调试概念在采样回路中，选用高精度、高稳定的器件，保证正常运行的高精度，避免因环境改 变或长期运行而造成采样误差增大；细微的软件自动调整，提升装置精度；完善的自检功能，满足状态检修的要求；装置中无可调节元件，无需在现场调整采样精度，同时可提高装置运行的稳定性；PSmate(NWC-01)微机保护测试仪更方便现场测试。技术参数32

12、 2. .技技术术参参数数2 2. .1 1额额定定参参数数2 2. .1 1. .1 1 额额定定直直流流电电压压220V 或110V（订货注明）2 2. .1 1. .2 2 额额定定交交流流数数据据 a) 相电压 V3/100 b) 线路抽取电压100 V 或 V 3/100 c) 交流电流 5A 或1A（订货注明） d) 额定频率 50Hz2 2. .1 1. .3 3 功功率率消消耗耗a) 直流回路 不大于40Wb) 交流电压额定值100V 时交流电压回路 不大于0.3VA/相 交流电压额定值V 时交流电压回路 不大于0.1VA/相3/100c) 交流电流5A 时交流电流回路 不大于

13、0.3VA/相 交流电流1A 时交流电流回路 不大于0.1VA/相2 2. .1 1. .4 4 状状态态量量电电平平a) 各CPU 及通信接口模件的输入状态量电平 24V（18 V30V）b) GPS 对时脉冲输入电平 24V（18 V30V）c) 各CPU 输出状态量（光耦输出）允许电平 24V（18 V30V） 驱动能力 150mA2 2. .1 1. .5 5 接接点点容容量量a) 信号回路接点载流容量 5Ab) 电压切换回路接点载流容量 5Ac) 信号回路接点断弧容量 60VA（直流220V）d) 电压切换回路接点断弧容量 60VA（直流220V）2 2. .1 1. .6 6 跳跳

14、合合闸闸电电流流 a) 断路器跳闸电流0.5A,1A,2A,4A（订货注明） b) 断路器合闸电流0.5A,1A,2A,4A（订货注明）技术参数42 2. .2 2主主要要技技术术性性能能2 2. .2 2. .1 1 采采样样回回路路精精确确工工作作范范围围a)电压：0.2 V70V (PSL626C 为0.3V120V)b)电流：0.04In20In2 2. .2 2. .2 2 模模拟拟量量测测量量精精度度a) 电流、电压、功率： 0.5 级b) 频率： 0.02Hz2 2. .2 2. .3 3 整整组组动动作作时时间间（包包括括继继电电器器固固有有时时间间） a)相间和接地距离I 段

15、的固有动作时间 0.7 倍整定值时测量，不大于26ms b)零序I 段的固有动作时间1.2 倍整定值时测量，不大于26ms c)高频保护 不大于30ms(可能会受通道影响)2 2. .2 2. .4 4 暂暂态态超超越越距离保护I 段、零序保护I 段和过流I 段均不大于5%2 2. .2 2. .5 5 最最小小整整定定阻阻抗抗注：不包括因装置外部原因造成的误差。暂态超越不大于5%的最小整定二次侧阻抗值为0.01(短路电流大于4A)2 2. .2 2. .6 6 测测距距误误差差（不不包包括括因因装装置置外外部部原原因因造造成成的的误误差差）金属性故障时，不大于 2%。2 2. .3 3绝绝缘

16、缘性性能能2 2. .3 3. .1 1 绝绝缘缘电电阻阻装置的带电部分和非带电部分及外壳之间以及电气上无联系的各电路之间用开路电压 500V的兆欧表测量其绝缘电阻值，正常试验大气条件下，各等级的各回路绝缘电阻不小于 100M。2 2. .3 3. .2 2 介介质质强强度度在正常试验大气条件下，装置能承受频率为50Hz，电压2000V 历时1Min 的工频耐压试验而无击穿闪络及元件损坏现象。试验过程中，任一被试回路施加电压时其余回路等电位互联接地。技术参数52 2. .3 3. .3 3 冲冲击击电电压压在正常试验大气条件下，装置的电源输入回路、交流输入回路、输出触点回路对地，以及回路之间，

17、能承受1.2/50s 的标准雷电波的短时冲击电压试验，开路试验电压 5kV。2 2. .3 3. .4 4 耐耐湿湿热热性性能能装置能承受GB7261 第21 章规定的湿热试验。最高试验温度 +40、最大湿度95，试验时间为48 小时，每一周期历时24h 的交变湿热试验，在试验结束前2 小时内根据2.3.1 的要求，测量各导电电路对外露非带电金属部分及外壳之间、电气上不联系的各回路之间的绝缘电阻不小于1.5M，介质耐压强度不低于2.3.2 规定的介质强度试验电压幅值的75。2 2. .4 4电电磁磁兼兼容容性性能能2 2. .4 4. .1 1 静静电电放放电电抗抗干干扰扰度度通过GB/T 1

18、7626.21998 标准、静电放电抗干扰4 级试验。2 2. .4 4. .2 2 射射频频电电磁磁场场辐辐射射抗抗干干扰扰度度通过GB/T 17626.31998 标准、射频电磁场辐射抗干扰度3 级试验。2 2. .4 4. .3 3 电电快快速速瞬瞬变变脉脉冲冲群群抗抗扰扰度度 通过GB/T 17626.41998 标准、电快速瞬变脉冲群抗扰度4 级试验。2 2. .4 4. .4 4 浪浪涌涌（冲冲击击）抗抗扰扰度度 通过GB/T 17626.5 标准、浪涌（冲击）抗扰度3 级试验。2 2. .4 4. .5 5 射射频频场场感感应应的的传传导导骚骚扰扰度度通过GB/T 17626.6

19、1998 标准、射频场感应的传导骚扰度3 级试验2 2. .4 4. .6 6 工工频频磁磁场场抗抗扰扰度度通过GB/T 17626.81998 标准、工频磁场抗扰度5 级试验2 2. .4 4. .7 7 脉脉冲冲磁磁场场抗抗扰扰度度通过GB/T 17626.91998 标准、脉冲磁场抗扰度5 级试验。2 2. .4 4. .8 8 阻阻尼尼振振荡荡磁磁场场抗抗扰扰度度通过GB/T 17626.101998 标准、阻尼振荡磁场抗扰度5 级试验。2 2. .4 4. .9 9 振振荡荡波波抗抗扰扰度度通过GB/T 17626.121998 标准、振荡波抗扰度4 级试验。2 2. .4 4. .

20、1 10 0 辐辐射射发发射射限限值值试试验验通过GB92541998 标准、辐射发射限值A 类试验。技术参数62 2. .5 5机机械械性性能能2 2. .5 5. .1 1 振振动动装置能承受GB7261 中16.3 规定的严酷等级为I 级的振动能力试验。2 2. .5 5. .2 2 冲冲击击装置能承受GB7261 中17.5 规定的严酷等级为I 级的冲击能力试验。2 2. .5 5. .3 3 碰碰撞撞装置能承受GB7261 第18 章规定的严酷等级为I 级的碰撞试验。2 2. .6 6正正常常工工作作大大气气条条件件2.6.1 环境温度：-5+40；-1055(根据合同要求)。2.6

21、.2 相对湿度：595。2.6.3 大气压力：86kPa106kPa；66kPa110kPa(根据合同要求)。装置硬件73 3装装置置硬硬件件本装置在总体设计及各模件设计上充分考虑可靠性要求，在采样数据传输、程序执行、信号指示、通信等方面尤其注重。经试验，在本装置任何端子上实施 4kV 瞬变干扰脉冲，在装置任何部位实施15kV 空间静电放电干扰或8kV 接触静电放电干扰，本装置未出现数据传输错误，未出现CPU 复位，未出现异常信号或异常液晶信息显示，保护不拒动、不误动，远高于国家标准要求。由于本装置在抗干扰能力上有充分考虑，故本装置组屏时，不需要安装另外的交、直流输入抗干扰模件。3 31 1机

22、机箱箱结结构构本装置外形为19 英寸4U 标准机箱，采用整面板、背插式结构。整面板上包括大屏幕液晶显示器、全屏幕操作键盘、信号指示灯等，见附图 1。背插式结构即插件从装置的背后插拔，各插座间的连线在整母板上，母板位于机箱的前部。该结构具有以下优点：a) 各插件自带可插拔端子，母板上只有保护内部使用的 5V 和24V 电压等级回路连线，强弱电完全分开，可大大减少外部电磁干扰在弱电侧的耦合，增强装置的抗干扰能力，提高其可靠性和安全性；b) 可使母板连线按总线方式布置，使装置在功能配置上具有很强的灵活性，可以根据用户的需要更换或增加部分模件，扩充或更改装置的功能；c) 便于插件按模块化设计；d) 可

23、取消交流变换模件的大电流端子，提高装置的可靠性。 本装置由于充分考虑装置的可靠性，并且装置内部无可调节元件，使得装置在现场调试时无需插拔插件，因而背插式结构的上述优点得以充分体现。3 32 2主主要要模模件件设设计计本装置由以下模件构成：电压切换模件（ VS），交流变换模件（ AC），模/数转换模件（A/D），保护功能模件（ CPU），通信接口模件（ COM），电源模件（POWER），信号模件（SIGNAL），断路器位置模件 (TWJHWJ)，跳合闸模件（TRIP），人机对话模件（ MMI，位于整面板背部），及其它可选配模件。主要模件排序及端子见附图 9。3 3. .2 2. .1 1 电电压

24、压切切换换模模件件（V VS S）电压切换模件（VS）安装在本装置的1插件位置，其功能相当于电压切换箱。利用PT电压隔离刀闸的合位辅助触点驱动继电器线圈（该模件还可以根据要求配置为双位置继电器：装置硬件8PT 电压隔离刀闸的合位辅助触点驱动切换继电器的动作线圈，分位辅助触点驱动继电器的复归线圈，可防止短时失去操作电源时造成PT 断线）。电压切换模件原理图见附图2。3 3. .2 2. .2 2 交交流流变变换换模模件件（A AC C）交流变换模件（AC）安装在本装置的插件位置，有4 个电流变换器和6 个电压变换器，用于将CT 和PT 的电流、电压信号转换为弱电信号，供模 /数模件（A/D）转换

25、，并起强弱电隔离作用。在本系列在装置中， 4 个电流变换器TAA、TAB、TAC 和TA0 分别变换Ia,Ib,Ic,3I0 四路电流量，电压变换器TVA、TVB 和TVC 分别变换Ua,Ub,Uc 三相电压量，TVLC 变换线路抽取电压。交流变换模件电原理图见附图3。3 3. .2 2. .3 3 模模/ /数数转转换换模模件件（A A/ /D D）模/数转换模件（A/D）安装于3插件位置，由有源低通滤波、采样保持（ S/H）、模拟切换开关（MUX）、模/数转换（A/D）及微处理器构成。其中A/D 采用16 位高精度、高稳定性器件，精确工作电流可达0.04In，精确工作电压达0.2V，提高距

26、离保护的动作精度及在短线的应用能力。各模拟量经有源低通滤波，可有效滤除高次谐波，而对基波量的衰减不到 1，且各通道模拟量的衰减率及相移皆能达到很好的一致性。 A/D 数据（带校验码）通过串行方式将数据送至各CPU，完美地解决了多CPU 共享A/D 数据采集系统的难题，该项技术已获国家专利。 3 3. .2 2. .4 4 保保护护功功能能模模件件（C CP PU U）保护功能模件（CPU）用于处理A/D 模件传来的数据，执行设定的保护功能。本系列装 置最多可装设三个CPU 插件，分别在46插件位置，对应于CPU1、CPU2、CPU3。对于PSL621C 装置，CPU1 主要处理距离保护、相继速

27、动等功能， CPU2 主要处理零序保护、 重合闸、低压减载、低周减载等功能。各CPU 并行工作，保护功能相对独立，以增强保护装 置的硬件冗余，提高保护装置的可靠性。 CPU3 位置作为备用，安装相应保护模件可扩展高频 保护、光纤纵差保护等功能。 有源低通滤波有源低通滤波S/HMUXA/D微处理器交流变换模件串行数据至各保护功能模件 图31A/D 模件原理示意图装置硬件9保护功能模件（CPU）由A/D 串行数据输入、状态量输入、状态量输出（用于跳合闸脉 冲输出、告警信号输出、闭锁继电器的开放及其它信号输出）、微处理器CPU、RAM、ROM、FLASH RAM、EEPROM 等构成。高性能的微处理

28、器CPU（32 位），大容量的ROM（256K 字节）、RAM（256K 字节）及FLASH RAM（1M 字节），使得该CPU 模件具有极强的数据处理及记录能力，可以实现各种复杂的故障处理方案和记录大量的故障数据。C 语言编制的保护程序，可使程序具有很强的可靠性、可移植性和可维护性。各种与CPU 有关的器件集中于一块插件上，各输入、输出状态量皆经光耦隔离。本 CPU模件设有两片微处理器，主处理器用于运行保护程序，辅助处理器用于监视主处理器工作状况。当本模件有器件出现异常，主处理器驱动闭锁继电器，切断状态量输出光耦输出侧的工作电源。当主处理器工作异常，辅助处理器驱动上述闭锁继电器。闭锁继电器需

29、掉电方能复归。双处理器相互监视，确保了装置工作的可靠性。CPU 模件的端子主要用于接入该CPU 上保护所需的压板及专用输入、输出信号等。3 3. .2 2. .5 5 人人机机对对话话模模件件（M MM MI I）人机对话模件（MMI）安装于装置整面板后。该模件包括：微处理器（ 32 位），大容量ROM（512K 字节）、RAM（1M 字节）、FLASH RAM（1M 字节），EEPROM，状态量输入、输出，通信控制器件，时钟，大屏幕液晶显示器（ 240128），全屏幕操作键盘，信号指示灯等。本模件主要用于人机界面管理。主要功能为：键盘操作、管理液晶显示、信号灯指示、与调试计算机及变电站监控系

30、统通信、 GPS 对时（分/秒脉冲对时）以及将控制信息传给CPU、从各CPU 模件获取信息。CPUCANRAMROMFLASHI/OA/D 数据至MMI端子信号母板信号出口信号、告警输出至端子 EEPROM图32 CPU 模件原理示意图装置硬件10与各CPU 的通信采用CAN 网，速率为100Kbps，突破了装置内部通信的瓶颈，提高装 置内部信息传送的速度。对外通信有三个端口，一个设置在面板上，两个设置在通信接口模件的背板上。在面板上的为RS232 串口，用于和PC 机连接。在通信接口模件的背板上的两路通信端口可根据需 要设置成不同的物理接口。当由本系列装置构成变电站自动化系统时，可采用以太网

31、接口，全站构成以太网络通信系统，大大提高信息传输的实时性能。当本装置接入其它变电站自动化系统时，在通信接口模件的背板上的端口2 可设置成RS422 或485 接口、CAN 网络接口、LONWORK 网络接口及光纤接口等，可以满足不同的自动化系统需要。背板上的端口 1 可设置成RS232 接口（用于驱动串行打印机）或RS422/485 接口（用于与工程师站通信或集中打印）。通信规约采用IEC8705103 规约。人机对话模件（MMI）电原理示意图见图33。3 3. .2 2. .6 6 通通信信接接口口模模件件( (C CO OM M) )通信接口模件（COM）安装在7插件位置，主要有两种功能：

32、本装置各CPU 所需公共输入状态量（包括GPS 脉冲输入）由此模件经光电转换后接入装置母板，供各 CPU 模件共享；另一主要功能为MMI 模件上的通信功能经本模件接出或转换为相应物理接口输出，用于变电 站自动化系统通信及打印通信。本模件通信接口可根据变电站通信系统的物理媒介选择以下几种配置方式：CPU串行接口RAMROMFLASHI/O至CPU 模件通信端口至CPU，控制等信号、告警输出液晶显示器键盘EEPROM面板信号CAN以太网通信端口图33 MMI 模件电原理示意图装置硬件11 配置接口方式说明配置1双以太网接口配置2RS232/485RS232/485/422本配置为基本配置其中RS2

33、32 用于接打印机或以RS485 方式构成网络集中打印，另一路用于监控通信配置3RS232/485 LonWork其中RS232 用于接打印机或以RS485 方式构成网络集中打印，另一路用于监控通信配置4RS232/485 CANBUS同上配置5RS232/485 光纤接口同上3 3. .2 2. .7 7 电电源源模模件件（P PO OW WE ER R）电源模件（POWER）安装在8插件位置，用于将变电站内直流电源转换为保护装置工作所需电压。本模件输出一路5V，两路24V 电压，5V 电源用于装置数字器件工作，一路24V电源用于继电器驱动及各模件间相互信号交换，另一路 24V 电源输出装置

34、，用于装置状态量输入使用。各电压等级电源相互独立，不共地。电源模件原理示意图见图 34。为增强电源模件的抗干扰能力，本模件的直流输入及引出端子的 24V 电源皆装设滤波器。电源模件电原理图见附图4。 图34 电源模件原理示意图3 3. .2 2. .8 8 信信号号模模件件（S SI IG GN NA AL L）信号模件（SIGNAL）安装在9插件位置，由继电器构成，主要包括保护动作、保护合闸、装置告警、PT 断线、呼唤信号继电器及其接点输出。上述信号共两组，其中一组供中央信号 使用，其保护动作、保护重合闸动作继电器为磁保持继电器，必须人工复归或遥控复归，另一组的保护动作、保护重合闸动作继电器

35、为非自保持继电器，该组信号作为远动信号。装置告警继电器为电保持继电器，必须装置人工（或遥控）复归才能复归，该信号接点并有失压继电器的常闭接点，信号电源失压情况下也有告警信号输出。本模件还包括失灵启动继电器输出和合后接点（可代替KK 把手合后接点）。出口回路开放继电器QDJ 设置于本模件中。用于状态量输入24V直流输入 24V（内部使用） 5V滤波器滤波器逆变电源装置硬件12信号模件原理图见附图5。3 3. .2 2. .8 8 断断路路器器位位置置模模件件（T TW WJ JH HW WJ J） 断路器位置模件（TWJHWJ）安装在10插件位置，主要由继电器构成，包括跳闸位置继电器（TWJ）、

36、合闸位置继电器（ HWJ），其接点输出包括控制回路断线、断路器跳闸位置和断路器合闸位置。 断路器位置模件原理图见附图6 操作回路总原理图见附图7。3 3. .2 2. .9 9 跳跳合合闸闸出出口口模模件件( (T TR RI IP P) )跳合闸出口模件(TRIP)安装在11插件位置。与跳闸、合闸出口有关的继电器（三跳继电器CKJQ，后备三跳继电器CKJR，手动跳闸继电器STJ，重合闸继电器CHJ、遥控合闸继电器YHJ）、跳闸保持继电器TBJ、合闸保持继电器HBJ、压力监视继电器（压力低禁止跳闸1YJJ，压力低禁止合闸2YJJ）皆设计于该模件中。跳合闸出口模件电原理图见附图8。3 3. .2

37、 2. .1 10 0 备备用用插插件件( (备备用用) )本装置设有一个备用插件位置，当需扩充装置功能时，可以安装相应模件。备用模件中可以包括：与纵联（高频）保护配合使用的光纤接口，扩展操作回路接点数的继电器模件，针对双跳闸线圈断路器的另一跳圈的操作回路等。该模件也可根据用户特殊要求设计。以上模件的原理图另行说明。PSL621C 保护装置134 4. . P PS SL L6 62 21 1C C线线路路保保护护装装置置PSL621C 为本系列产品的基本型，以下先介绍PSL621C 的保护原理。4 4. .1 1启启动动元元件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

38、程序。各保护CPU 的启动元件相互独立，且基本相同。启动元件包括相电流突变量启动元件、零序电流辅助启动元件和静稳破坏检测元件 (零序电流保护模件没有静稳破坏检测元件 )。任一启动元件动作则保护启动。 .a) 相电流突变量启动元件的判据为：i0.2In+1.25IT其中：为a,b,c 三种相别，T 为20ms，In 为额定电流i| i(t)-2i(t-T)+i(t-2T) |，为相电流突变量ITmax( | I(tT)-2I(t-2T)+I(t-3T)| )，为相电流不平衡量的最大值 其中i(t)、i(t-T)、i(t-2T)分别为t 时刻、t-T 时刻和t-2T 时刻的电流瞬时值， I(t)、

39、I(t-T)、I(t-2T)分别为t 时刻、t-T 时刻和t-2T 时刻的电流有效值。当任一相电流突变量连续三次大于启动门坎时，保护启动。b) 零序电流辅助启动元件是为了防止远距离故障或经大电阻故障时相电流突变量启动元件灵敏度不够而设置的辅助启动元件。该元件在零序电流大于启动门坎并持续 30ms 后动作。零序电流启动门坎在零序保护中为零序电流 段定值，在距离保护中为零序电流辅助启动门坎定值。c) 静稳破坏检测元件是为了检测系统正常运行状态下发生静态稳定破坏而引起的系统振荡。该元件判据为：任一相间阻抗在具有全阻抗特性的阻抗辅助元件内持续 30ms，并且振荡中心电压U1Cos 小于0.5 倍的额定

40、电压。当该元件动时，保护启动，进入振荡闭锁逻辑。当振荡闭锁功能退出时，该元件退出。4 4. .2 2 选选相相元元件件选相是为了防止区内外故障时非故障回路的测量阻抗可能发生的误动，包括突变量选相元件和稳态选相元件。PSL621C 保护装置14，数和零序电抗补偿系数分别为零序电阻补偿系、其中：oXoRKK突变量选相元件又分相间电压突变量选相和相间电流突变量选相。相间电压突变量选相具有多点故障选相可靠、对于负荷端和弱馈的保护选相可靠的优点。所以，相间电压突变量选相作为首要选相元件。当相间电压突变量选相元件灵敏度不够时，突变量选相采用相间电流突变量选相。稳态选相元件采用阻抗选相、电压选相和序分量选相

41、三种方法综合判别。4 4. .3 3 距距离离保保护护距离保护设有Zbc、Zca、Zab三个相间距离保护和Za、Zb、Zc三个接地距离保护。4 4. .3 3. .1 1 接接地地距距离离接地距离由偏移阻抗元件ZPY、零序电抗元件X0和正序方向元件F1组成(=a,b,c)。阻抗元件采用经傅氏积分的微分方程算法。接地阻抗算法的微分方程为：接地距离偏移阻抗元件、段动作特性如图4.1 的粗实线所示，偏移阻抗段动作特性如图4.2 的粗实线所示。其中，阻抗定值ZZD按段分别整定，而电阻分量定值RZD和灵敏角ZD三段共用一个定值。偏移门坎根据RZD和ZZD自动调整。R 分量的偏移门坎取 即取的较小值。)5

42、 . 0 ,5 . 0min(ZDZDZRR ZDZDZR5 . 05 . 0，X 分量的偏移门坎取 即取的较小值。)5 . 0 ,5 . 0min(ZDZXZDZ5 . 05 . 0 ，为了使各段的电阻分量便于配合，本特性电阻侧的边界线的倾角与线路阻抗角 相同，以便于上下级线路距离保护之间灵敏度的配合。 XRX0RZDZZDR5525ZDXF1ZD12ZDX5525ZZDRZDF1图4.1 阻抗、段动作特性图4.2 阻抗段动作特性11003RRRKR11003RRRKRcbaIKIRdtIKIdLUXX,),3(/ )3(0000PSL621C 保护装置15)(3/121cbaUaUaUU，

43、其中，XRzjKKK001) 由于ZPY不能判别故障方向，因此还设有正序方向元件F1。该元件采用正序电压和回路电流进行比相。以A 相正序方向元件F1a为例，令：正序方向元件F1a的动作判据为 动作特性如图4.1 和图4.2 中的双点划线所示。正序方向元件的特点是引入了健全相的电压，因此在线路出口处发生不对称故障 时能保证正确的方向性，但发生三相出口故障时，正序电压为零，不能正确反应故障 方向。为此当三相电压都低时采用记忆电压进行比相，并将方向固定。电压恢复后重 新用正序电压进行比相。2) 在两相短路经过渡电阻接地、双端电源线路单相经过渡电阻接地时，接地阻抗继电器 会产生超越。由于零序电抗元件能

44、够防止这种超越，因此接地阻抗还设有零序电抗器X0。X0的动作方程为(以A 相零序电抗器X0a为例)：90)3(arg9000jzZDeIIKIZUX0的动作特性如图4.1 的虚线X0所示。从图中可看到， X0的保护范围与ZPY一样。4 4. .3 3. .2 2 相相间间距距离离相间距离由偏移阻抗元件ZPY和正序方向元件F1组成(=bc,ca,ab)。相间阻抗算法为：1）相间偏移阻抗、段动作特性如图4.1 的粗实线所示，偏移阻抗段动作特性如图4.2的粗实线所示，相间距离偏移特性和接地距离相同。其中，阻抗定值ZZD按段分别整定，灵敏角ZD三段共用一个定值。 相间偏移阻抗、的电阻分量为RZD的一半

45、，相间偏移阻抗段的电阻分量为RZD。偏移门坎根据RZD和ZZD自动调整。R 分量的偏移门坎取 即取的较小值。)5 . 0 ,5 . 0min(,ZDZDZRRZDZDZR5 . 0 ,5 . 0,X 分量的偏移门坎取 即取的较小值。)5 . 0 ,5 . 0min(ZDZXZDZ5 . 05 . 0 ，1453arg2501IKIUzA,/IRdtIdLUPSL621C 保护装置16图 4.3阻抗辅助元件动作特性ZZDRXZD2）相间距离所用正序方向元件F1原理和接地距离所用正序方向元件原理相同。 相间距离所用正序方向元件采用正序电压和相间电流进行比相。4 4. .3 3. .3 3 阻阻抗抗

46、辅辅助助元元件件本装置设置了六个阻抗回路（Zbc、Zca、Zab、Za、Zb、Zc）的阻抗辅助元件，阻抗辅助元件具有全阻抗性质的四边形特性， 其定值与阻抗段相同，动作特性如图4.3 所示。阻抗辅助元件不作为故障范围的判别，应用于静稳破坏检测、故障选 相、双回线相继速动等元件中。4 4. .3 3. .4 4 振振荡荡检检测测元元件件距离保护在启动后其各段距离保护长期投入。在突变量启动后 150ms 内，各段距离保护开放（短时开放）。在突变量启动150ms 后或者零序辅助启动、静稳破坏启动后，投入振荡 检测元件。当检测出系统无振荡时，开放距离 、段保护；当判断为系统有振荡无故障时， 闭锁距离、段

47、保护；当判断为系统有振荡且有区内故障时，距离 、段保护可以动作；当判断为系统有振荡且有区外故障时，闭锁距离 、段保护。距离段保护一直投入，不受 振荡检测元件影响。振荡检测元件可由控制字选择退出。该元件的设置，可以保证系统在没有真正振荡时能具有速动保护，振荡时也能较快地切除区内故障。振荡检测元件包括阻抗变化率（ dZ/dt）检测元件、不对称故障开放元件。1) 阻抗变化率（dZ/dt）检测元件实际系统发生振荡的机率很小，绝大多数振荡闭锁期间系统并没有发生振荡。因此若能实时检测系统是否发生振荡，当系统没有振荡时就开放距离保护，则能大大提高保护的性能。振荡系统如图4.4 所示，其中ZM、ZN为两侧系统

48、阻抗，ZL为线路阻抗。MEMENIZMZLZNU图4.4NPSL621C 保护装置17设两侧电源为EN= EMej,不难推导出M 侧测量阻抗为其中Z= ZM+ZN+ZL，为系统总阻抗。Z根据阻抗定值自动调整近似值，不需要整定。对上式进行微分，考虑到=2t/Ts，得其中Ts为振荡周期。实时计算振荡周期和dZ/dt，以判定系统是否振荡。当判定系统无振荡时，开放距离保护。系统无振荡时发生故障，在故障刚发生时测量阻抗会有突变即 dZ/dt 有变化，以后就不会变化，阻抗变化率检测元件经过短暂延时后开放距离保护；系统振荡时发生不对称故障，三个测量阻抗中至少有一个会不断变化，阻抗变化率元件不开放距离保护；系

49、统振荡时发生三相故障，三个测量阻抗均不变化，该元件动作开放距离保护，但此时距离保护能正确反应故障范围。因此该元件能开放系统无振荡时的所有故障和系统振荡时的三相短路。2) 不对称故障开放元件由于阻抗变化率检测元件在系统振荡下的不对称故障时不能开放，本装置设置了不对称故障的开放元件。其动作判据为该方法能有效的防止振荡下发生区外故障时距离保护的误动，而对于区内的不对称故障能够开放。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，保护延时 50ms动作。3) 振荡闭锁逻辑振荡闭锁逻辑如图4.5 所示。ZD=1 时开放阻抗I 段；ZD=1 时开放阻抗段。振荡闭锁退出时，ZD、ZD总是开放的

50、。突变量起动时，通过时间元件T2 短时开放150ms，然后投入振荡检测元件；零序启动或静稳破坏启动后闭锁短时开放，直接进入振荡检测。由于距离段延时要大于短时开放时间，因此ZD还有一个段固定逻辑，短时开放期间若阻抗 段动作，通过元件或门2 和与门2 将ZD固定。sjjTeeZjdtdZ212MjZeZZ1120mIIIPSL621C 保护装置18 &21 12150T11 11突变量启动零序启动静稳破坏启动阻抗段动作1 13dZ/dt不变I0+I2mI1振荡闭锁退出1 141 15ZDZD&1图4.5 振荡闭锁逻辑4 4. .3 3. .5 5 距距离离保保护护逻逻辑辑距离I、I

51、I、III 段的出口逻辑分别如图4.6、4.7、4.8 所示。图中，k=I、II、III 段，=a、b、c、ab、bc、ca。Zkpy表示k 段的 相偏移阻抗；Xk0表示k 段的 相零序电抗（=a、b、c，相间距离无零序电抗元件）； F1、XX表示 相的正序方向和选相。ZD1、ZD分别是振荡闭锁元件的距离I,II 段开放输出。对于距离II 段，阻抗动作后通过 与门2 和或门1 将XX和X0固定，目的是防止发展性故障时阻抗元件误返回。对于距离 III 段，还将F1固定，ZDZpyF1X0XX&1&2&3距离段出口0tT1图4.6 距离段逻辑(相间距离无X0)ZDZpyF1

52、X0XX&1&3&2距离段出口1 110tT2图4.7 距离段出口逻辑(相间距离无X0)PSL621C 保护装置19目的是防止系统振荡和故障同时发生时，方向元件的周期性返回引起保护拒动。另外，距离 III段还可以根据控制字选择带偏移特性。4 4. .3 3. .6 6 双双回回线线相相继继速速动动如图4.9 所示双回线，当负荷侧K1点故障时，保护3 的阻抗段起动，保护2 跳闸后保护3 的阻抗段返回，保护1 的阻抗段可以利用这个特性进行相继速动；当电源侧的 K2点故障时，对于保护4，由于是反方向故障，阻抗 段不会起动，但具有全阻抗特性的阻抗 辅助元件能够起动，保护2 的阻

53、抗段可以利用这个特性加速动作。装置设有一个允许邻线加速阻抗 段的开出继电器和一个邻线允许本线加速阻抗 段的开入端子，用作双回线加速配合。当本线路的段距离元件动作然后返回时，或者 段不动但反方向阻抗 辅助元件动作20ms后，保护起动开出继电器向邻线输出加速信号，允许邻线加速其距离 段元件。本线路距离段加速动作的判据是：1) 定值中控制字“双回线相继速动”投入；2) 本线路保护测量出故障在距离 段范围内（包括方向和选相）；3) 装置起动时没有加速信号，其后300 毫秒内收到同侧另一回线路的加速信号；4) 在满足上述全部三个条件后经一个短延时（ 20ms）仍不返回，则本线路距离 段加速动作。1234

54、图4.9 双回线接线示意图K2K1段偏移投入ZpyF1XX&1&2距离段出口1 121 110tT3图4.8距离段出口逻辑PSL621C 保护装置204 4. .3 3. .7 7 不不对对称称故故障障相相继继速速动动 带负荷的线路发生不对称故障，对侧跳闸后导致本侧非故障相负荷电流消失。本装置利用该特征加速本侧的距离 段，动作判据是：1)定值中控制字“不对称故障相继速动 ”投入；2)本侧线路保护测量出故障在距离 段范围内（包括方向和选相）；3)本侧线路保护测量出故障未发生转换；4)任一相电流由故障时有负荷电流变为无负荷电流；有负荷电流的判据：a) 最小的相电流大于0.2In，或

55、者b) 最小的相电流小于0.2In、大于0.04In 且不是电容电流。无负荷电流的判据： a) 最小的相电流小于0.04In，或者 b) 最小相电流小于0.2In、大于0.04In 且是电容电流(电流超前电压9020 度)。5)满足上述四个条件后经短延时 (100ms)仍不返回，则本侧线路距离 段加速动作。4 4. .4 4 零零序序保保护护本装置零序保护设有四段、不灵敏 段及加速段，均可由控制字选择是否带方向元件。设有零序段、零序II 段和零序总投压板。零序总投压板退出时，零序保护各段都退出。零序 段及加速段若需单独退出，可将该段的电流定值及时间定值整定到最大值。零序段电流定值也作为零序辅助

56、启动门坎，必须不大于其他各段。若需退出零序 段，可将零序段电流整定为其他各段的最小值，且时间定值整定为 20 秒。不灵敏段仅用在断路器合闸或重合闸时瞬时切除严重故障。其定值按躲过断路器不同 时合闸产生的最大零序电流整定，且不小于零序 段定值。不灵敏段是否带方向由零序段方向投退控制位控制，其投退由零序 段压板控制。零序电压3U0 由保护自动求和完成 ，即3U0Ua+Ub+Uc当3U02V零序正方向PT断线I013U02V&Y61KG.60111 1H61 1H71 1H51KG.11010T01t50200t41KG.5011KG.11011 1H80&Y22I02&Y8

57、1KG.10010T02t6I03&Y91KG.9010T03t7I04&Y101KG.8010T04t8I0JS&Y131KG.7010T0JSt91 1H9CKJQCKJR1 1H10I0(2)18%I0二次谐波制动1KG.1200040t11&Y16&Y170250t12&Y1805t10永跳失败&Y7手合加速和重合加速判断模块手合加速重合加速1 1H12I0N11KG.1101&Y11&Y121 1H11&Y14I In n: : CT二次额定电流I Iw w: : 无电流门槛D DZ ZJ J: : 低周

58、减载继电器D DY YJ J: : 低压减载继电器K KG G. .5 5: : PT断线后段若带方向经200ms延时K KG G. .6 6: : 经3U0突变量控制K KG G. .7 7: : 加速段带方向K KG G. .8 8: : 段带方向K KG G. .9 9: : 段带方向K KG G. .1 10 0: :段带方向K KG G. .1 11 1: :段带方向K KG G. .1 12 2: :加速段经二次谐波制动注注释释零零序序保保护护逻逻辑辑方方框框图图零序段零序段零序段DZJ1 1H14010t13040t14&Y21零序总投零序总投零序总投零序总投零序总投零序

59、总投IwQDJ&Y51 1H15&Y23&Y24DYJ&Y19&Y20U10V&Y251 1H16PSL621C 保护装置24110t1重合闸充电继电器20充电放电2&Y21 1H211 1H11 1H4&Y5&Y31KG.000&Y61 1H5Iw100400t2&Y4&Y1&Y13CHQDJUWY0.75Uxn&Y7U0.75Un1KG.2011KG.2001KG.1001KG.1010&Y81 1H6&Y100TCHt3400t80150t4CHJ1 1H7&a

60、mp;Y9CHJSJ010t5&Y11QDJCKJQQTBHTWJTWJHWJCHBS重合投入2YJJ10t7&Y15&Y140400t6重重合合闸闸方方框框图图I In n: : CT二次额定电流I Iw w: : 无电流门槛Q QT TB BH H: 其它保护动作C CH HB BS S: : 闭锁重合闸U UW WY Y : 检无压元件(Ux无压定值 或 U8V，或者b)正序电压U1小于0.1Un，任一相有电流（0.04In）或断路器位置在合位。当满足上述任意条件时，瞬时闭锁静稳破坏检测启动元件；持续 60 毫秒后置闭锁距离保护标志；持续1.25 秒后，发PT 断线信号，满足判据a)时报“PT 断线” 事件，满足判据b)时报“PT 三相失压”事件。PT 断线时闭锁电压断线相的距离保护，可由控制字投退电压健全相的距离段保护。电压健全相的距离 段保护由偏移阻抗段和正序方向元件组成，正序方向元件采用记忆电压。电压健全相的距离 段至少延时200 毫秒后动作。距离保护设有两段相过流保护元件及其延时元件，根据