NZB6312110KV技术说明书、使用说明书

1、 NZB6312 110KV数字式电流差动保护装置 NZB 6312110KV数字式电流差动保护装置技术说明书使用说明书 46NZB 6312110KV数字式电流差动保护装置技术说明书使用说明书正泰电气股份有限公司配电自动化公司2007年5月目 次1装置简介11.1适用范围11.2保护功能及配置11.3产品主要特点22技术条件22.1环境条件32.2电气绝缘性能32.3机械性能32.4电磁兼容性能32.5主要技术参数42.6主要技术性能53装置硬件53.1装置结构53.2装置功能模件概述73.3 电压切换模件（VS）73.4 交流变换模件（AC）73.5模/数转换模件（A/D）93.6保护功能

2、模件（CPU）93.8通信接口模件(COM)113.9电源模件（POWER）113.10信号模件（SIGNAL）123.11断路器位置模件（TWJHWJ）123.12跳合闸出口模件(TRIP)133.13备用插件134保护原理144.1差动保护144.2启动元件194.3选相元件204.4距离保护204.5零序保护254.6重合闸继电器264.7失灵启动284.8合闸加速保护294.9PT断线294.10CT异常判别304.11低周减载、低压减载304.12电流保护315定值及整定说明315.1差动保护定值清单及整定说明315.2距离保护定值清单及定值说明325.3零序保护重合闸定值清单及整定

3、说明356信息记录和分析377与变电站自动化系统配合388用户调试大纲389光纤电流差动保护现场调试基本项目399.1整组实验399.2CT变比补偿系数说明及原理4110事件一览表421装置简介 1.1适用范围NZB6312 110KV数字式电流差动保护装置是以光纤分相电流差动保护为全线速动的主保护，距离保护、零序保护和三相一次重合闸为后备保护的成套线路保护装置，并集成了电压切换箱和三相操作箱，可适用于110KV电压等级的母线保护装置。1.2保护功能及配置表1 NZB6312 110KV数字式电流差动保护装置功能配置功能 NZB6312三段式相间距离 三段式接地距离 四段式零序保护 三相一次重

4、合闸 光纤电流差动 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 注：表示该保护装置中有此功能， *表示某功能可选。 本保护装置设有三个保护CPU模件，其中一个保护CPU独立完成电流差动保护功能，另两块保护CPU完成距离保护和电流保护功能、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。 装置本身自带光端机，采用专用光纤

5、通道时，无需任何外部转换装置。通过调节驱动回路电阻可实现输出光功率的调节（光发送最大-6dbm，光接收灵敏度-33dbm），以适应不同传输距离的要求。光通信接口板背负于差动保护CPU模件上，经光纤跳线引出装置，结构紧凑，便于安装，也减少了电气连接环节缩短了电气信号传输距离，提高了装置光通信部分的可靠性。1.3产品主要特点a）人性化 装置采用大屏幕全汉化液晶显示器，可显示15×8个汉字，显示信息多； 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

6、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界面的调试和专用分析软件，不但能完成人机对话的功能，还能对保护录波数据分析。 b）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

7、使用。 c）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（4kV±10）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。 d）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。 e）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； 可将数据在专用调试软件上分析保护内部各

8、元件动作过程。 f） 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； 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：-5+40；-1055(根据合同要求)；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，装置应能正常工作；b) 相对湿度：595。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

9、度为25且表面无凝露；c) 大气压力：86kPa106kPa；66kPa110kPa(根据合同要求)；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介质强度在正常试验大气压条件下，装置能承受频率为50Hz，电压2000V（信号输入端子为500V）历时1分钟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。2.2.2绝缘电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

10、不小于50M。 2.2.3冲击电压在正常试验大气压条件下，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，能承受1.2/50µs的标准雷电波的短时冲击电压试验，开路试验电压5kV。 2.2.4耐湿热性能 装置能承受GB7261第21章规定的湿热试验。 2.3机械性能2.3.1振动 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。 2.3.2冲击 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。 2.3.3碰撞 装置能承受GB7261第18章规定的严酷等级为I级的碰撞试验。2.4电磁兼容性能 2.4.1静电放电抗干扰度 通过GB

11、/T 17626.21998标准、静电放电抗干扰4级试验。 2.4.2 射频电磁场辐射抗干扰度 通过GB/T 17626.31998标准、射频电磁场辐射抗干扰度3级试验。 2.4.3 电快速瞬变脉冲群抗扰度 通过GB/T 17626.41998标准、电快速瞬变脉冲群抗扰度4级试验。 2.4.4 浪涌（冲击）抗扰度 通过GB/T 17626.5标准、浪涌（冲击）抗扰度3级试验。 2.4.5 射频场感应的传导骚扰度 通过GB/T 17626.61998标准、射频场感应的传导骚扰度3级试验 2.4.6 工频磁场抗扰度 通过GB/T 17626.81998标准、工频磁场抗扰度5级试验 2.4.7 脉冲

12、磁场抗扰度 通过GB/T 17626.91998标准、脉冲磁场抗扰度5级试验。 2.4.8 阻尼振荡磁场抗扰度 通过GB/T 17626.101998标准、阻尼振荡磁场抗扰度5级试验。 2.4.9 振荡波抗扰度 通过GB/T 17626.121998标准、振荡波抗扰度4级试验。 2.4.10 辐射发射限值试验 通过GB92541998标准、辐射发射限值A类试验。 2.5主要技术参数2.5.1 额定直流电压 220V或110V（订货注明） 2.5.2 额定交流数据 a) 相电压 V b) 线路抽取电压 100 V 或 V c) 交流电流 5A或1A（订货注明） d) 额定频率 50Hz e) 过

13、载能力 电流回路：2 倍额定电流，连续工作 10倍额定电流，允许10秒 40倍额定电流，允许1秒 电压回路：1.2倍额定电压，连续工作 2.5.3 功率消耗 a) 直流回路 正常时<40W，跳闸时<50W b) 交流电压回路 <0.3VA/相 c) 交流电流回路 In5A时，<0.3VA/相 In1A时，<0.1VA/相 2.5.4 接点容量 a)操作回路接点负载：5A（不断弧）； b)信号回路接点负载： 60VA。 2.5.5 状态量电平 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

14、） c) 各CPU输出状态量（光耦输出）允许电平 24V（18 V30V） 驱动能力 150mA 2.5.6 跳合闸电流 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） 2.6主要技术性能 2.6.1 采样回路精确工作范围 a) 电压： 0.2V70V b) 电流： 0.04In20In 2.6.2 模拟量测量精度 误差不大于±5 2.6.3 整组动作时间 a) 相间和接地距离 I 段的固有动作时间 0.7倍整定值时测量，不大于22ms b) 零序I段的固有动作时间 1.2倍整定值时测量，不大于22ms c)

15、 电流差动保护 不大于22ms 2.6.4 暂态超越 距离保护 I 段、零序保护 I 段和过流 I 段均不大于5% 2.6.5 最小整定阻抗 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） 注：不包括因装置外部原因造成的误差。 2.6.6 测距误差 金属性故障时，不大于±2%。 注：不包括因装置外部原因造成的误差。 3装置硬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

16、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。3.1装置结构本装置外形为19英寸4U标准机箱，采用整面板、背插式结构如图3-1-1和图3-1-2所示。图3-1-1 NZB6312 面板示意图图3-2-2 NZB6312 背板示意图 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。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2

17、4V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。3.2装置功能模件概述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

18、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，位于整面板后部），具体硬件模块图如图3-2所示。 图3-2 NZB6312硬件模块图 3.3 电压切换模件（VS）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：PT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，可以防止短时失去操作电源造成PT断线）。原理示意图如图3-3所示。3.4 交流变换模件

19、（AC）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，并起强弱电隔离作用。4个电流变换器（LH）分别变换Ia,Ib,Ic,3I0四路电流量，4个电压变换器（YH）分别变换Ua,Ub,Uc,Ux四路电压量，3U0量由保护自产。如图3-4所示。 、，分别为三相电流和零序电流输入，值得注意的是：虽然保护中零序方向、零序过流元件均采用自产的零序电流计算，但是零序电流起动元件仍由外部的输入零序电流计算，因此如果零序电流不接，则所有与零序电流相关的保护均不能动作，电流变换器的线性工作范围为40。图3

20、-3 切换模件原理图及端子接点图 图3-4 交流模件与系统接线图、为三相电压输入，额定电压为V,3U0由装置内部自产。为线路抽取电压输入，在重合闸方式检无压或检同期时，接在任意一个线路抽取电压输入都可，同期电压的额定值、相别和极性，重合闸能够自适应。 8X12端子为装置的机壳地，应将该端子接至接地铜排。交流插件中三相电流和零序电流输入，按额定电流可分为1A、5A两种，订货时请注明，投运前调试时注意检查。3.5模/数转换模件（A/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

21、、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共享数据采集系统的难题。如图3-5所示。图3-5A/D模件原理示意图3.6保护功能模件（CPU）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NZB6312装置，CPU1主要处理

22、距离保护、相继速动等功能，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。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

23、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。闭锁的继电器需掉电方能复归。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。如图3-6所示。

24、说明：图中HDLC通信模块仅差动CPU包含，其他保护功能CPU不包含。图3-6CPU模件原理示意图3.7人机对话模件（MMI）模件人机对话模件（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、RAM、FLASH RAM，EEPROM，状态量输入、输出，通信控制器件，时钟，大屏幕液晶显示器，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。图3-7MMI模件电原理示意图与各CPU的通信采用CAN网，速率为

25、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。当由本装置构成变电站自动化系统时，可采用以太网接口，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

26、RS422/485接口（用于与工程师站通信或集中打印）。通信规约采用IEC 60870-5-103规约。人机对话模件（MMI）电原理示意图见图3-7。3.8通信接口模件(COM)通信接口模件（COM）安装在7插件位置，主要有两种功能：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：配置接口方式说明配置1双以太网接口配置2RS232/485RS232/485/42

27、2本配置为基本配置其中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3.9电源模件（POWER）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，用于装置状态量输入使用。各电压等级电源相

28、互独立，不共地。电源模件原理示意图见图3-9。图3-9 电源模件原理示意图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。3.10信号模件（SIGNAL）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，其中保护动作、保护重合闸动作继电器为磁保持继电器，需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，需由人工复归或遥控复归才能复归，该信号接点并有失压继电器的常闭

29、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。图3-10 SIGNAL信号模件接点输出图3.11断路器位置模件（TWJHWJ） 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）、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。图3-11 TWJ、HWJ断路器位置模件接点输出原理图其端子输出如图3-11。3.12跳合闸出口模件(TRIP)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

30、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。图3-12 TRIP跳闸出口模件电原理及接点输出图3.13备用插件本装置设有两个备用插件位置，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：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。4保护原理NZB6312 110KV数字式电流差动保护装置具有光纤电流差动保护、距离保护、零序电流

31、保护和三相一次重合闸等功能。 NZB6312 110KV数字式电流差动保护装置以光纤电流差动保护作为全线速动的主保护，所以将差动保护原理独立加以说明。4.1差动保护 4.1.1 光纤电流差动保护原理 电流差动保护可通过标准64kb/s数字同向接口复接PCM终端，或用专用光缆作为通道，传送三相电流及其他数字信号，使用专用光纤作为通信媒质时采用了1Mbps的传送速率，极大地提高了保护的性能，并采用内置式光端机，不需外接任何光电转换设备即可独立完成“光电”转换过程。 差动继电器动作逻辑简单、可靠、动作速度快，在故障电流超过额定电流时，确保跳闸时间小于25ms；即使在经大接地电阻故障，故障电流小于额定

32、电流时，也能在30ms内正确动作，而零序电流差动大大提高了整个装置的灵敏度，增强了耐过渡电阻能力。 电流差动保护主要由差动CPU模件及通信接口组成。差动CPU模件完成采样数据读取、滤波，数据发送、接收，数据同步，故障判断、跳闸出口逻辑；通信接口完成与光纤的光电物理接口功能，另外专门加装的PCM复接接口装置则完成数据码型变换，时钟提取等同向接口功能。 4.1.1.1 启动元件 差动保护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、低电压启动元件和TWJ辅助启动元件。任一启动元件动作则保护启动。 (1) 相电流突变量启动元件 判据为：i>0.2In+1.25IT其中：为a,b,c三

33、种相别，T为20ms，In为额定电流 i| i(t)-2*i(t-T)+i(t-2T) |，为相电流突变量 ITmax(|I(tT)-2*I(t-2T)+I(t-3T)|)，为相电流不平衡量的最大值 当任一相电流突变量连续三次大于启动门坎时，保护启动。 (2) 零序电流辅助启动元件 用以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。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。 (3) 低电压启动元件 用于弱馈负荷侧的辅助启动元件，该元件在对侧启动而本侧不启动的情况下投入，相电压<52V

34、或相间电压<90V时本侧被对侧拉入故障处理。 (4) 利用TWJ的辅助启动元件 作为手合于故障时，一侧启动另一侧不启动时，未合侧保护装置的启动元件。 图4-1-1-1 分相电流差动保护启动元件逻辑框图 4.1.1.2 分相差动原理 动作判据如下：两式同时满足程序规定的次数时即跳闸。 其中 ，为常数。 图4-1-1-2 比例差动示意图 KBL1，KBL2为差动比例系数，其中KBL1保护内部固定为0.5、其中KBL2保护内部固定为0.7；ICD为整定值(差动启动电流定值，按大于4倍线路电容电流整定)；IINT为四倍额定电流(分相差动两线交点)；零序差动对高阻接地故障起辅助保护作用，原理同分相

35、差动，零序差动比例系数保护内部固定为K0BL0.8。Ib常数计算值为0.4IINT。 4.1.1.3 数据同步 采用数值同步方法可灵活快速同步，数据同步只需要3个点，而不需要额外数据调整算法和过程,这种同步方法有其独到的优点。 4.1.1.4 通信可靠性 光纤差动保护中通信可靠性是影响保护性能至关重要的因素，因此对通信进行了严密细致的监视，每帧数据进行CRC校验，错误舍弃，延时后进行数据重新同步；每一秒进行错误帧统计，错误帧数大于一给定值时，将上一秒认为通信异常，通信异常延续10S报通道失效；通信为恒速率，每秒钟收到的帧数为恒定，如果丢失帧数大于某给定值，报通道中断，以上两种情况发生后，闭锁保

36、护，一旦通信恢复，自动恢复保护。 4.1.1.5 跳闸逻辑 本保护三相出口，任一相故障，出口跳三相。 三跳令发出后250ms后三相仍有电流，补发永跳令，闭锁重合闸。 零序差动动作，而且A、B、C三相分相电流差动不动作，延时跳三相。 两侧差动都动作才确定为本相区内故障。 有合闸加速，任一相故障，发永跳令，并闭锁重合闸。 4.1.1.6 CT断线 NZB6312 分相电流差动保护中采用零序差流来识别CT断线，并且可以识别出断线相。由于NZB6312 采用电流突变量作为启动元件，负荷电流情况下的一侧CT断线只引起断线侧保护启动，而不会引起非断线侧启动，又由于NZB6312 采用两侧差动继电器同时动作

37、时才出口跳闸，因此保护不会误动作。在此情况下可以进行CT断线识别，判据如下： 其中 分别为本侧零序电流和对侧零序电流， 为差流最大相的相电流，IMK为预定的门坎值(10%In)，IWI为无电流门坎(4% In)。由以上判据识别出的断线相即为差流最大相。 本判据简单可靠，对于负荷电流大于IMK时的CT断线相能准确检出，此时非断线相差动继电器仍可正确动作。 4.1.1.7 CT饱和 自适应比率制动的全电流差动继电器是通过制动系数自适应调整使得差动保护在提高区外故障安全性的同时保证区内故障动作的可靠性。在电流严重畸变时，由于采用了大于1的制动系数，使得差动保护在区外故障不误动的前提下给区内故障留有足

38、够的动作范围。 4.1.1.8 手合故障处理 手动合闸时，差动定值自动抬高至额定电流In，以防止正常合闸时线路充电电流造成差动保护误动。 4.1.1.9 双端测距功能 采用双端电气量完成测距计算，大大提高了测距结果的精度。 测距基本原理： ，本侧母线电压；，本侧线路电流； ，对侧线路电流；，故障点流入大地电流； Z，单位线路阻抗；4.1.1.10 通信接口说明 线路差动保护采用光纤作为两侧数据交换的通道，本保护装置提供专用光纤通道和复用PCM通道两种通道方式给用户选择。当被保护的线路长度小于100Km时可使用专用光纤通道方式，否则需使用复用PCM通道方式，通过控制字可选择。 采用专用光纤通道方

39、式下时，装置间数据传输速率为1Mbps。通讯时，装置的时钟应采用内时钟方式，即两侧的装置发送时钟工作在“主主”方式，见图4-1-10-1，数据发送采用本机的内部时钟，接收时钟从接收数据码流中提取。 图4-1-10-1 专用光纤通道时钟方式示意图 采用PCM复接方式时，装置间数据传输速率为64Kbps，通讯时，两侧的发送时钟、接收时钟均由PCM系统的时钟决定，所以两侧保护装置均须整定为从时钟方式。 图4-1-10-2 PCM复接通道时钟方式示意图两侧PCM通信设备所复接的2M基群口，仅在PDH网中应按主从方式来整定，否则，由于两侧PCM设备的64Kb/s/2M终端口的时钟存在微小的差异，会使装置

40、在数据接收中出现定时滑码现象。复接PCM通信设备时，对通道的误码率要求参照电力规划设计院颁发的微波电路传输继电保护信息设计技术规定中有关条款。当采用专用光纤通道方式时，只需将光纤以“发收”方式直接连接好。装置内光电转换接口板上的LX-1跳线连在“1M”位置，LX-3跳线连在“1M”位置，LX-2跳线不连接，L4跳线在从装置连出的光纤不长于50kM时连接，长于50kM时取消。图4-1-10-3为专用光纤通道连接图。 图4-1-10-3 专用光纤通道连接图 当采用复用PCM通道方式时，需要在保护装置和复用PCM设备将增加复接接口设备GXC-64。复接接口和保护装置之间的以“发收”方式直接连接，图中

41、只是一侧的示意图，另一侧完全一样。装置内光电转换接口板上的LX-1跳线连在“64k”位置，LX-3跳线连在“64k”位置，LX-2跳线连在从位置即2和3连接，L4跳线连接。图4-1-10-4 为复用PCM通道方式一侧连接图。 图4-1-10-4 复用PCM通道方式一侧连接图 4.1.1.11 差动保护方框图 NZB6312 保护装置差动保护逻辑方框图 4.2启动元件 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(零序电流保护没有静稳破坏检测元件)。任一

42、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：i>0.2In+1.25IT 其中：为a,b,c三种相别，T为20ms，In为额定电流 i| i(t)-2*i(t-T)+i(t-2T) |，为相电流突变量 ITmax( | I(tT)-2*I(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(tT)、I(t2T)、I(t3T)分别为t-T时刻、t-2T时刻和t-3T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

43、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 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倍的额定电压。当该元件动作时，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。 4.3选相元件 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。 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

44、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三种方法综合判别。 4.4距离保护距离保护设有Zbc、Zca、Zab三个相间距离保护和Za、Zb、Zc三个接地距离保护。4.4.1接地距离接地距离由偏移阻抗元件ZPYf、零序电抗元件X0f和正序方向元件F1f组成(f=a,b,c)。阻抗元件采用经傅氏积分的微分方程算法。接地阻抗算法为：)，f=a,b,c其中：、分别为零序电抗补偿系数和零序电阻补偿系数。=/3 ， =1）接地距离偏移阻抗元件、段动作特性如图

45、4-4-1-1的黑实线所示，偏移阻抗段动作特性如图4-4-1-2的黑实线所示。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三段公用一个定值。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。X分量的偏移门坎取 即取的较小值。图4-4-1-1 阻抗、段动作特性 图4-4-1-2 阻抗、段动作特性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，这样，在保护各段范围内，具有相同的耐故障电阻能力。2）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U1=1/

46、3(Ua+a Ub+a2 Uc)，正序方向元件F1a的动作判据为动作特性如图4-4-1-1和图4-4-1-2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。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)：X0的动作特性如图4-4-1-1的

47、虚线X0所示。从图中可以看到X0的保护范围与ZPY一样。4.4.2相间距离相间距离由偏移阻抗元件ZPYff和正序方向元件F1ff组成(ff=bc,ca,ab)。相间阻抗算法为：ULffdIff/dt+RIff，ff=bc,ca,ab相间偏移阻抗、段动作特性如图4-4-1-1的黑实线所示，偏移阻抗段动作特性如图4-2的黑实线所示，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三段公用一个定值。相间偏移阻抗、的电阻分量为RZD的一半，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。X分量的偏移门坎取 即取的较小值

48、。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阻抗辅助元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4-4-3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、相继速动等元件中。图4-4-3 阻抗辅助元件动作特性4.4.4 振荡检测元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、

49、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

50、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4-4-4-1所示，其中ZM、ZN为两侧系统阻抗，ZL为线路阻抗。NMIENEMZNZLUZM图4-4-4-1 震荡系统设两侧电源为EN= EMejd,不难推导出M侧测量阻抗为ZZå/(1-ejd)-ZM其中Zå= ZM+ZN+ZL，为系统总阻抗。Zå根据阻抗定值自动调整不需要整定。对上式进行微分，考虑到d=2pt/Ts，得dZ/dt=j2p Zåejd/(1-ejd)2Ts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

51、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I0I2>mI1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

52、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。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。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； 图4-4-4-2 振荡闭锁逻辑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。4.4.5 距离保护逻辑 距离I、II、III段的出口逻辑分别如图4-4-5-1、4-4-5-2

53、、4-4-5-3所示。图4-4-5-1 距离段出口逻辑(相间距离无X0)图4-4-5-2 距离段出口逻辑(相间距离无X0)图4-4-5-3 距离III段出口逻辑图中，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的误返回。对于距离III段，还将F1固定，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。4.4.6双回线相继速动如图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的阻抗段可以利用这个特性加速动作。1234K2K1图4-4-6 双回线接线示意图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，或者段不动但阻抗辅