光纤纵联电流差动演示文稿

1、500kv变电运行高级技师光纤差动保护技术讲座 景敏慧 07.4.30讨论内容 1.光纤电流差动保护硬件简介 2.光纤电流差动保护基本原理 3.光纤电流差动保护电流数据采样同步 4.光纤电流差动保护逻辑框图分析 5.光纤电流差动保护运行与维护 6.光纤电流差动保护动作报告分析 7.光纤保护通道知识介绍 8.光纤保护通道异常处理 9.差动保护调试1.光纤电流差动保护硬件简介装置面板布置图装置面板布置图RCS-931A超高压线路成套快速保护装置确认信号复归跳 C跳 B跳 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指示灯说明 “运行”灯为绿色，

2、装置正常运行时点亮； “TV断线”灯为黄色，当发生电压回路断线时点亮； “充电”灯为黄色，当重合充电完成时点亮； “通道异常”灯为黄色，当通道故障时点亮； “跳A”、“跳B”、“跳C”、“重合闸”灯为红色，当保护动作出口点亮，在“信号复归”后熄灭；装置背视图装置背视图LPFDCACTXTXRXRXCPUCOMOPT1OUT2SIGOUT1OPT2TXRXOUT3组成装置的插件有：电源插件（DC）、交流插件（AC）、低通滤波器（LPF），CPU插件（CPU）、通信插件（COM）、24V光耦插件（OPT）、跳闸出口插件（OUT）、装置硬件总体方案装置硬件总体方案总起动（总起动（CPUCPU）、保护

3、动作（）、保护动作（DSPDSP）、装）、装置故障告警（置故障告警（BSJBSJ）的关系）的关系各种继电器（DSP）2.光纤电流差动保护基本原理RCS-931ARCS-931A总总起动元件起动元件电流变化量起动：电流变化量起动： 电流变化量起动元件动作并展宽秒电流变化量起动元件动作并展宽秒零序过流元件起动零序过流元件起动 ： 当外接和自产零序电流均大于整定值时，零序起动元件动作并展宽秒，当外接和自产零序电流均大于整定值时，零序起动元件动作并展宽秒，去开放出口继电器正电源。去开放出口继电器正电源。位置不对应起动位置不对应起动 ： 这一部分的起动由用户选择投入，条件满足总起动元件动作并展宽这一部分

4、的起动由用户选择投入，条件满足总起动元件动作并展宽15秒，秒，去开放出口继电器正电源。去开放出口继电器正电源。纵联差动或远跳起动纵联差动或远跳起动: 发生区内故障发生区内故障,弱电源侧电流元件可能不动作弱电源侧电流元件可能不动作,此时若收到对侧的差动保此时若收到对侧的差动保护允许信号护允许信号,依弱电侧差电流选相元件选动作相关相、相间电压，若小于依弱电侧差电流选相元件选动作相关相、相间电压，若小于60%额定电压，则此辅助电压起动元件动作，开放出口正电源额定电压，则此辅助电压起动元件动作，开放出口正电源7秒并发远方允许秒并发远方允许信号。信号。 当本侧收到对侧的远跳信号且定值中当本侧收到对侧的远

5、跳信号且定值中“不经本侧起控制不经本侧起控制”置置“1”时，时，去开放出口继电器正电源去开放出口继电器正电源500MS。输电线路电流纵差保护原理输电线路电流纵差保护原理 KNMCDIIIINMNMRIIIII| 线路内部短路忽略分布电容线路内部短路忽略分布电容电流、负荷电流、电流、负荷电流、TA误差误差动作电流动作电流:制动电流：制动电流：输电线路电流纵差保护原理输电线路电流纵差保护原理 动作电流：动作电流： 制动电流：制动电流：0IIIIIKKNMCDKKKNMRI2IIIII线路外部短路忽略分布电容电线路外部短路忽略分布电容电流、负荷电流、流、负荷电流、TA误差误差光纤电流纵差保护原理光纤

6、电流纵差保护原理自适应动作特性自适应动作特性NMCDIIINMRIIICDIRI75. 0cdqdI考考虑虑TA的非线性的非线性,有不平衡电流有不平衡电流,设置设置自适应动作特性自适应动作特性动作电流动作电流(差动电流差动电流)为：为：制动电流为：制动电流为：稳态相差动继电器稳态相差动继电器 段动作方程：段动作方程： 段动作方程：段动作方程： 延时延时40ms40ms动作动作CHHCDRCDIICBAIIII4,75.0CMCDRCDIICBAIIII5.1,75.0M稳态差动段稳态差动段输电线路电流纵差保护的主要问题输电线路电流纵差保护的主要问题1 1 电容电流是从线路流入大地的分布电流的总

7、合，因此它为动作电容电流是从线路流入大地的分布电流的总合，因此它为动作电流。电流。 解决方法：解决方法： 提高动作特性差电流起动门槛值提高动作特性差电流起动门槛值, ,为防止空充暂态电容电流引起为防止空充暂态电容电流引起误动误动, ,取取4Ic4Ic。 为防止空充暂态电容电流引起误动为防止空充暂态电容电流引起误动, ,特性延时特性延时40ms40ms动作动作, ,用时间换用时间换取灵敏度取灵敏度, ,门槛值取门槛值取1.5Ic 1.5Ic 。 电容电流的影响电容电流的影响输电线路电流纵差保护的主要问题输电线路电流纵差保护的主要问题2 负荷电流是穿越性的电流，它只产生制动电负荷电流是穿越性的电流

8、，它只产生制动电流而不产生动作电流流而不产生动作电流, , 为提高差动为提高差动I I 段动作灵敏段动作灵敏度采用工频变化量比率差动继电器度采用工频变化量比率差动继电器负荷电流对差动特性灵敏度有影响负荷电流对差动特性灵敏度有影响工频变化量分相差动继电器动作特性工频变化量分相差动继电器动作特性 动作电流：动作电流： 制动电流：制动电流： 取为定值单中取为定值单中差动电差动电流高定值流高定值 和和4 4倍实测倍实测电容电流中的最大值。电容电流中的最大值。 NMCDIIINMRIIIHI14CNXUCDIRI75. 0HI变化量差动输电线路电流纵差保护的主要问题输电线路电流纵差保护的主要问题3零序差

9、动继电器：零序差动继电器：动作电流：动作电流：制动电流：制动电流： 为零序电流起动值为零序电流起动值, ,灵敏。灵敏。零序差动继电器本身无选相零序差动继电器本身无选相功能，所以再另外用稳态分功能，所以再另外用稳态分相差动继电器选相。相差动继电器选相。000NMCDIII000NMRIII0QDI0CDI0RI75. 00QDI(3)提高高阻接地故障电流差动特性的灵敏度电流差动特性的灵敏度,增加经选取相的零序差动继电器增加经选取相的零序差动继电器 ： 零序差动电流，即为两侧零序电流相量和的幅值；零序差动电流，即为两侧零序电流相量和的幅值； ： 零序制动电流；即为两侧零序电流矢量差的幅值；零序制动

10、电流；即为两侧零序电流矢量差的幅值； ： 零序起动电流定值；零序起动电流定值； ： 、0.60.6倍实测电容电流和的大值；倍实测电容电流和的大值；由于由于 比电容电流比电容电流小，故动作电流要经电容电流补偿。小，故动作电流要经电容电流补偿。 ：经电容电流补偿后的相差动电流，经电容电流补偿后的相差动电流， 。0CDILCDBCRCDBCIIII15. 0两者构成两者构成与与门。经门。经100ms延时动作。延时动作。选相元件在正常程序运选相元件在正常程序运算算选相元件：选相元件：0RI0QDILILI0QDICDBCICCDCDBCIII零序差动高阻接地故障录波例07.01.18 13:40左右,

11、烽阳II回故障，两侧故录图熄烽变烽阳II回118134100录波图如下：开阳变烽阳II回118135357录波图如下：电容电流补偿后的相差动电流电容电流补偿后的相差动电流MNC21C21CXj2CXj2MCINCI001000102222CNCNNCMCMMNCMCCXUXUUXUXUUIIINU对侧电压可以用本侧电压减负荷电压估算电容电流计算等值电路图容抗整定出错提高选相差动特性门槛 或或 成立，说明可能整定的成立，说明可能整定的 值有错或收发路由不等。值有错或收发路由不等。 式中式中 为实测电容电流。为实测电容电流。 或或 成立，说明电容电流还比较大。成立，说明电容电流还比较大。 式中式中

12、 为为TATA二次额定电流。该式说明电容电流还比较大。二次额定电流。该式说明电容电流还比较大。 与式构成与式构成与与 门。满足条件，不进行电容电流的偿，门。满足条件，不进行电容电流的偿， 将起动电流门槛提高到将起动电流门槛提高到 来躲过电容电流的影响。来躲过电容电流的影响。CDCNIXU175. 0175. 0CNCDXUICDI1CXNCNIXU1 . 01NCDII1 . 0NIMI电容电流小可电容电流小可提高选相差动特性门槛 及及 两判据成立，不需进行电容电流两判据成立，不需进行电容电流 的补偿。但为了在空载电容电流作用下该继电器不误动，将的补偿。但为了在空载电容电流作用下该继电器不误动

13、，将始动作电流由始动作电流由 抬高到抬高到 。因为电容电流很小，该。因为电容电流很小，该 值不大，不会影响线路内部短路灵敏度。值不大，不会影响线路内部短路灵敏度。NCNIXU1 . 01NCDII1 . 0LIMI3.光纤电流差动保护电流数据采样同步 计算差动电流，必须选取两侧在同一个时刻的采样值进行计算。首先要做到同步采样,然后还要考虑传输时延的影响。RCS-931保护在处理这个问题时，首先测量传输时延,然后调整同步瑞的采样时刻，使之与参考瑞同步采样。在收到对侧数据后，寻找此数据采样时刻的本瑞数据进行差流计算。 完成该工作的前提条件是收/发两路由的传输时延要相等,且小于15ms。计算通道延时

14、Td： 从机上电后，向主机发送一帧测定通道延时的报文，同时以本侧装置的相对时钟为基准记录报文发送时刻tss；主机收到该报文后，以本侧装置的相对时钟为基准，记录该报文接收时刻tmr，等到下一个定时发送时刻tms，向从机回应一帧通道延时测试报文，同时将tms-tmr作为报文内容；从机在tsr 时刻收到主机的通道延时测试报文，并得到tms-tmr。由此可以计算得到通道延时Td：2)()(mrmssssrdttttT调整从机采样时刻完成采样同步 从机收到主机发送的电流报文，根据通道延时可以得到主机在什么时刻采样，同时根据本侧电流采样时刻，得到两侧装置的采样时刻误差T。如图所示。从机调整下一个采样时刻，

15、使T0。当T小于误差时，可认为两侧装置实现了采样同步。采样同步调整过程中采样同步调整过程中 装置刚上电时，或测得的两侧采样时间差超过规定值时，装置刚上电时，或测得的两侧采样时间差超过规定值时，启动一次同步过程。启动一次同步过程。 在同步过程中测量信号传输延时在同步过程中测量信号传输延时 ，并计算两侧采样时间，并计算两侧采样时间差差 。然后由从机将采样时刻作多次的小步幅调整，直。然后由从机将采样时刻作多次的小步幅调整，直到两侧采样同步为止。到两侧采样同步为止。 在同步过程中两侧电流纵联差动保护自动退出。但由于每在同步过程中两侧电流纵联差动保护自动退出。但由于每次仅作小步幅调整，所以其它保护仍旧能

16、正常工作，不必次仅作小步幅调整，所以其它保护仍旧能正常工作，不必退出。退出。 在正常运行中一直在测量两侧采样时间差在正常运行中一直在测量两侧采样时间差 。当测得的。当测得的 大于步幅调整的时间时，从机立即将采样时刻作小步幅调大于步幅调整的时间时，从机立即将采样时刻作小步幅调整。由于此时整。由于此时 的值很小，对保护没有影响，故作这种调的值很小，对保护没有影响，故作这种调整时电流纵差保护仍然是投入的。整时电流纵差保护仍然是投入的。TTdTTTA断线断线 TA断线瞬间，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动作，不会向本侧发差动保护动作信号，从而保证纵联差动不会误动。非断线侧经延

17、时后报“长期有差流”，与TA断线作同样处理。 TA断线时发生故障或系统扰动导致起动元件动作，若控制字“TA断线闭锁差动”整定为“1”，则闭锁电流差动保护；若控制字“TA断线闭锁差动”整定为“0”，且该相差流大于“TA断线差流定值”（整定值），仍开放电流差动保护。4.光纤电流差动保护逻辑框图分析起动并向对侧发送允许跳闸信号(详解)框图 -含弱电侧回馈允许信号弱馈启动功能（差流低电压启动）说明 当系统发生故障，弱电源侧电流起动元件可能不起动，此时若收到强侧发来的差动保护允许信号，且判别差流继电器动作(RCS-931差动继电器在正常程序中连续运算，即每个采样点均计算，该处用零差选相元件)或相关相、相

18、间电压，若小于65%额定电压，则辅助起动元件动作（也称低压差流起动元件低压差流起动元件） ，或零差动作且有零序电压，去开放出口继电器正电源7秒；同时向强侧发差动允许信号；强侧可以跳闸。强电侧跳闸时，向弱电侧发跳闸令，弱电侧经差流继电器选相跳闸。 当弱电侧在PT断线时，辅助电压起动元件功能退出，改由动作后，延时30ms向对侧发允许信号。强电侧相电流，弱电侧相电流。 整组传动试验时，弱电侧可加三相对称电压34-40V。差动投入条件差动投入条件(高阻接地近故障端就地开放零差高阻接地近故障端就地开放零差)高阻接地跳闸说明高阻接地跳闸说明 高阻接地近故障端，电流元件可起动，但远端不起动，不能发允许跳闸信

19、号，因此增加就地电压开放元件。电压开放条件为相电压不低于65%，3U0或3U2大于3V。替代对侧允许信号，但只开放零差。近故障侧经选相元件跳闸后，发分相跳令于对侧。 高阻接地的远故障侧，可能因故障电流过小而不能起动，当收到近故障端发来的选相跳闸后，并且满足：并且满足： 远故障侧可相继选相跳闸。LCDBCRBCCDBCIIII15. 0注注1：dIqd 是正常运行中一直计算的一个差流元件，但不做为 起动元件。比率制动系数0.15，起动值为IM或IL。注注2：图中TWJ的信号含TWJ=1和无流，该支路向对侧发允许信号就是说明书中的充电运行区内故障时的回馈允许信号。注注3：不论什么原因，只要一侧的R

20、CS-931装置跳闸，则向另一侧发跳令。其它保护动作也可以发分相跳令于对侧，收联跳令经选相零差无时延出口。如Z动作，对侧可以快跳。远跳和远传功能远跳和远传功能 RCS-931利用数字通道，不仅交换两侧电流数据，同时也交换开关量信息，实现一些辅助功能，其中包括远跳及远传。 由于数字通信采用了CRC校验，并且所传开关量又专门采用了字节互补校验及位互补校验，因此具有很高的可靠性。起动远跳令起动远跳令及及收远跳令受起动控制收远跳令受起动控制控制字跳闸控制字跳闸 装置开入接点626或719为远跳开入，起动远跳令起动远跳令。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

21、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。只有通过上述校验后，并且经过连续三次确认后，才认为收到的远跳信令是可靠的。收到经校验确认的远跳信号后，若整定控制字“远跳受本侧控制”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。母线保护动作、失灵保护动作接远跳开入母线保护动作、失灵保护动作接远跳开入 母线保护、失灵保护动作的接点可接入装置后端子的母线保护、失灵保护动作的接点可接入装置后端子的远远跳跳端

22、子。用以解决在断路器和端子。用以解决在断路器和TA之间发生短路时纵联之间发生短路时纵联差动保护不能动作的问题。发生这种短路时母线保护动作差动保护不能动作的问题。发生这种短路时母线保护动作跳本侧断路器同时向对侧发远跳信号，使对侧能快速跳闸。跳本侧断路器同时向对侧发远跳信号，使对侧能快速跳闸。远传功能远传功能 装置接点627、628或721、723为远传1、远传2的开入接点。同远跳一样，装置也借助数字通道分别传送远传1、远传2。区别只是在于接收侧收到远传信号后，并不作用于本装置的跳闸出口，而只是如实的将对侧装置的开入接点状态反映到对应的开出接点上。5.光纤电流差动保护运行与维护 1.保护配置保护配

23、置 RCS-931系列保护包括以分相电流差动和零序电流差动为主体的快速主保护，由工频变化量距离元件构成的快速段保护，由三段式相间和接地距离及多个零序方向过流构成的全套后备保护，RCS-931系列保护有分相出口，配有自动重合闸功能, 对单或双母线接线的开关实现单相重合、三相重合和综合重合闸。型型 号号配配 置置通信速率通信速率RCS-931A分相电流差动零序电流差动工频变化量距离三段式接地距离三段式相间距离自动重合闸2个延时段零序方向过流64kbit/sRCS-931AS适用于串补线路64kbit/sRCS-931AL过负荷告警过流跳闸64kbit/sRCS-931AM2048kbit/sRCS

24、-931AMM2048kbit/sRCS-931AMS适用于串补线路2048kbit/sRCS-931B4个延时段零序方向过流64kbit/sRCS-931BS适用于串补线路64kbit/sRCS-931BM2048kbit/sRCS-931BMM2048kbit/sRCS-931BMS适用于串补线路2048kbit/sRCS-931BML过负荷告警过流跳闸2048kbit/sRCS-931D1个延时段零序方向过流1个零序反时限方向过流64kbit/sRCS-931DS适用于串补线路64kbit/sRCS-931DM2048kbit/sRCS-931DMM2048kbit/sRCS-931DM

25、S适用于串补线路2048kbit/s面板标识及指示灯指示灯说明 “运行”灯为绿色，装置正常运行时点亮； “TV断线”灯为黄色，当发生电压回路断线时点亮； “充电”灯为黄色，当重合充电完成时点亮； “通道异常”灯为黄色，当通道故障时点亮； “跳A”、“跳B”、“跳C”、“重合闸”灯为红色，当保护动作出口点亮，在“信号复归”后熄灭；RCS-931RCS-931压板压板 投主保护（差动保护）投主保护（差动保护） 投距离保护投距离保护 投零序保护投零序保护 投闭重投闭重 （勾三压板）（勾三压板） 出口压板有：跳出口压板有：跳A A、B B、C C、重合闸、一般、重合闸、一般还有启动失灵、启动重合闸等还

26、有启动失灵、启动重合闸等RCS-931压板定值压板定值序号定 值 名 称定 值 范 围注1 投主保护压板0，12投距离保护压板0，13投零序保护压板0，1 4 投闭重三跳压板0，1与外部压板或关系与外部压板与关系与外部压板与关系与外部压板与关系保护运行时液晶显示说明保护运行时液晶显示说明电电号流压区值定01-01 11:22:33I=000.01AU=000.01V01实时时钟三相平均值重合充电标志装置上电后，正常运行时液晶屏幕将显示主画面，格式如下：本装置能存储128次动作报告，24次故障录波报告，当保护动作时，液晶屏幕自动显示最新一次保护动作报告，当一次动作报告中有多个动作元件时，所有动作

27、元件及测距结果将滚屏显示，格式如下：保护动作时液晶显示说明保护动作时液晶显示说明 本装置能存储128次装置自检报告，保护装置运行中，硬件自检出错或系统运行异常将立即显示自检报告，当一次自检报告中有多个出错信息时，所有自检信息将滚屏显示，格式如下： 按装置或屏上复归按钮可切换显示跳闸报告、自检报告和装置正常运行状态，除了以上几种自动切换显示方式外，保护还提供了若干命令菜单，供继电保护工程师调试保护和修改定值用。装置自检报告装置自检报告保护开关量变位报告报告保护装置运行中液晶屏幕在任一开关量发生变位时,将自动生成最新一次开关量变位动作时，液晶屏幕自动显示最新一次开关变位报告，格式如下：从显示任何报

28、告切为正常报告按去消键 装置异常信息含义及处理建议装置异常信息含义及处理建议序号自检出错信息含义处理建议1存储器出错RAM芯片损坏，闭锁保护通知厂家处理2程序出错FLASH内容被破坏，闭锁保护通知厂家处理3定值出错定值区内容被破坏，闭锁保护通知厂家处理4采样数据异常模拟输入通道出错，闭锁保护通知厂家处理5跳合出口异常出口三极管损坏，闭锁保护通知厂家处理6直流电源异常直流电源不正常，闭锁保护通知厂家处理7DSP定值出错DSP定值自检出错，闭锁保护通知厂家处理8该区定值无效装置参数中二次额定电流更改后，保护定值未重新整定将保护定值重新整定9光耦电源异常24V或220V光耦正电源失去，闭锁保护检查开

29、入板的隔离电源是否接好10零序长期起动零序起动超过10秒，发告警信号，不闭锁保护检查电流二次回路接线11突变量长起动突变量起动超过10秒，发告警信号，不闭锁保护检查电流二次回路接线12TV断线电压回路断线，发告警信号，闭锁部分保护检查电压二次回路接线13线路TV断线线路电压回路断线，发告警信号检查线路电压二次回路接线14同期TV断线同期电压回路断线，发告警信号检查线路电压二次回路接线15TA断线电流回路断线，发告警信号，不闭锁保护检查电流二次回路接线16TWJ异常TWJ=1且该相有电流，或三相长期不一致，发告警信号，不闭锁保护检查开关辅助接点17控制回路断线TWJ和HWJ都为0，重合闸放电检查

30、开关辅助接点18角差整定异常母线电压UA与线路电压UX的实际接线与固定角度差定值不符检查线路电压二次回路接线19长期有差流可能是TA断线，也可能是电流的数据采集通道有故障。可能收发路由传输时延不一致检查电流二次回路接线对装置采样回路进行检测联系通信人员落实路由长期有差流长期有差流的装置异常信号的装置异常信号1在在TATA断线时断线时, ,发发长期有差流长期有差流的装置异常信号。的装置异常信号。 差流元件动作差流元件动作. .该差流元件用选相用的稳态分相差动继电该差流元件用选相用的稳态分相差动继电 器，该继电器十分灵敏。器，该继电器十分灵敏。 差流元件的动作相或动作相间电压差流元件的动作相或动作

31、相间电压 上两条件上两条件与与门经门经1010秒延时发秒延时发长期有差流长期有差流信号。信号。 第一个条件说明有差电流，第二个条件说明系统无故第一个条件说明有差电流，第二个条件说明系统无故 障，满足这两个条件说明可能是障，满足这两个条件说明可能是TATA断线，也可能是电断线，也可能是电 流的数据采集通道有故障或收发路由传输延时不一致。流的数据采集通道有故障或收发路由传输延时不一致。UUNU65.0长期有差流长期有差流的装置异常信号的装置异常信号2 在在TATA断线侧断线侧: : 如果起动元件没有起动，在正常运行运行程序中有压如果起动元件没有起动，在正常运行运行程序中有压差流元件动作，差流元件动

32、作，1010秒后发秒后发长期有差流长期有差流信号。信号。 如果起动元件起动了，程序进入故障计算程序。在该如果起动元件起动了，程序进入故障计算程序。在该程序中，由于收不到对侧允许信号保护不会误动。起动元程序中，由于收不到对侧允许信号保护不会误动。起动元件连续件连续7 7秒不动作，返还正常运行程序。再经秒不动作，返还正常运行程序。再经1010秒后发秒后发长期有差流长期有差流信号。信号。 在在TATA未断线侧未断线侧: : 在正常运行程序中在正常运行程序中1010秒后也可发出秒后也可发出长期有差流长期有差流信号。信号。因此因此, ,一侧断线一侧断线, ,两侧均可发两侧均可发长期有差流长期有差流信号。信号。6.光纤电流差动保护动作报告分析9.差动实验差动实验1装置置试验位通道自环 1、 加入1.05倍Ih/2单相电流，保护选相单跳，动作时间30毫秒以内,此时为稳态一段差动继电器。Ih为“差动电流高定值”、“4Un/Xcl”中的高值 2、 加入1.05倍Im/2单相电流保，