PSL603G數(shù)字式線路保護裝置技術(shù)說明資料講解

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。PSL603G數(shù)字式線路保護裝置技術(shù)說明-PSL603G數(shù)字式線路保護裝置技術(shù)說明概述1.1應(yīng)用范圍本裝置為微機實現(xiàn)的數(shù)字式超高壓成套快速保護裝置，可用作220KV及以上電壓等級輸電線路的主保護及后備保護。1.2保護配置PSL603G系列以及分相電流差動和零序電流差動為主體的全線速動保護，由波形識別原理構(gòu)成的快速段保護；由三段式相間和接地距離保護及零序方向電流保護構(gòu)成的后備保護。保護有分相出口，并配有自動重合閘功能，對單或雙母線接線的斷路器實現(xiàn)單項重合、三相重合、綜合重合閘功能。2.保護原理說明2.1保

2、護程序整體結(jié)構(gòu)如下圖所有保護CPU程序主要包括主程序、采樣中斷程序和故障處理程序。正常運行主程序，每隔1ms采樣間隔定時執(zhí)行一次采樣中斷程序，采樣中斷程序中執(zhí)行啟動元件，如果啟動元件沒有動作，返回主程序；如動作則進入故障處理程序（此時定時采樣中斷仍然執(zhí)行），完成相應(yīng)保護功能。整組復(fù)歸時啟動元件返回，程序進入正常運行的主程序。主程序中進行硬件自檢（包括ROM、RAM、EEPROM、開出光耦等）、交流電壓斷線檢查、定值校驗、開關(guān)位置判斷、人機對話模件和CPU模件運行是否正常相互檢查等。采樣中斷程序中進行模擬量采集和向量計算、開關(guān)量的采集、交流電流斷線判別、重合閘充電、數(shù)據(jù)同步、合閘加速判斷和啟動元

3、件計算等。故障處理程序中進行各種保護的算法計算、跳合閘判斷和執(zhí)行、事件記錄、故障錄波、保護元件的動作過程記錄，最后進行故障報告的整理和記錄所用定值。2.2啟動元件和整組復(fù)歸2.2.1啟動元件保護啟動元件用于啟動故障處理程序及開放保護跳閘出口繼電器的負電源。各個保護模塊以相電流突變量為主要的啟動元件，啟動門坎由突變量啟動定值加上浮動門坎。在系統(tǒng)振蕩時自動抬高突變量啟動元件的門坎。零序電流啟動元件、靜穩(wěn)破壞檢測元件為輔助啟動元件，延時30ms動作以確保相電流突變元件的優(yōu)先動作。1）相電流突變量啟動突變元件當相電流不平衡量的最大值當任一相電流突變量連續(xù)三次大于門坎時，保護啟動。2）零序電流輔助啟動電

4、流為防止遠距離故障或經(jīng)大電阻故障時相電流突變量啟動元件靈敏度不夠而設(shè)置的。該元件在零序電流大于啟動門坎并保持30ms后動作。3）靜穩(wěn)破壞檢測元件為了檢測系統(tǒng)正常運行狀態(tài)下發(fā)生靜態(tài)穩(wěn)定破壞而引起的系統(tǒng)振蕩而設(shè)置。2.2.2啟動繼電器的閉鎖措施交流模擬量分別引入兩個AD模件，由獨立的數(shù)據(jù)采集回路進行轉(zhuǎn)換。其中一塊AD模件的數(shù)據(jù)送給保護，完成保護功能；另一塊AD模件以“邏輯與”的方式和保護模塊的啟動回路構(gòu)成啟動繼電器開放回路。只有兩個AD模件同時啟動，保護才能出口，這樣增強保護的可靠性性。2.2.3整組復(fù)歸各保護模件啟動后就發(fā)出“禁止整組復(fù)歸”的信號。如本保護所有的啟動元件和故障測量元件都返回，并且

5、持續(xù)6s，本保護模件就收回“禁止整組復(fù)歸”的信號。保護收到任一個模件“禁止整組復(fù)歸”的信號就保持原先的啟動狀態(tài)，直到所有模件都收回“禁止整組復(fù)歸”的信號時才能整組復(fù)歸。2.3選相元件選相元件是區(qū)分故障相別，以滿足距離保護和零序保護分相跳閘的要求。分相電流差動元件的動作相即為故障相，不需另設(shè)選相元件。在后備距離保護中為了在特殊系統(tǒng)（如若電源）和轉(zhuǎn)換性故障等復(fù)雜故障下能夠正確選相并有足夠的靈敏度，采用電壓電流復(fù)合突變量和復(fù)合序分量兩種選相原理相結(jié)合的方法。在故障開始時采用快速和高靈敏的突變量選相方法，以后采用穩(wěn)定的序分量選相方法。2.4振蕩閉鎖的開放元件電流差動保護不受系統(tǒng)振蕩影響。在相電流突變量

6、啟動150ms內(nèi)，距離保護短時開放。在突變量啟動150ms后或零序電流輔助啟動、靜穩(wěn)破壞啟動后，保護程序進入振蕩閉鎖。在振蕩閉鎖期間，距離、段要在振蕩閉鎖開放元件動作后才投入。振蕩閉鎖的開放元件要滿足以下幾點要求：系統(tǒng)不振蕩時開放；系統(tǒng)純振蕩時不開放；系統(tǒng)振蕩又發(fā)生區(qū)內(nèi)故障時能夠可靠、快速開放；系統(tǒng)振蕩又發(fā)生區(qū)外故障時，在距離保護會誤動期間不開放。對于不可能出現(xiàn)系統(tǒng)振蕩的線路，可由控制字退出振蕩閉鎖的功能，以提高保護的動作速度。2.5電流差動保護電流差動繼電器動作邏輯簡單、可靠、動作速度快，在故障電流超過額定電流時，確保跳閘時間小于25ms；即使在經(jīng)大電阻故障，故障電流小于額定電流時，也能在3

7、0ms內(nèi)正確動作。而零序電流差動大大提高整個裝置的靈敏度，增加耐過度電阻能力。另外，電流差動保護可以借助光纖通道傳輸兩路遠傳及一路遠跳信號，利用兩側(cè)電氣量進行雙端測距等。電流差動保護主要由差動CPU模件及通信接口組成。差動CPU模件完成采集數(shù)據(jù)讀取、濾波，數(shù)據(jù)發(fā)送、接受、數(shù)據(jù)同步，故障判斷、跳閘出口邏輯；通信接口完成與光纖得光電物理接口功能，另外專門加裝得PCM復(fù)接接口裝置則完成數(shù)據(jù)碼型變換，時鐘提取等同向接口功能。電流差動保護由兩部分組成：分相電流差動、零序差動。分相差動零序差動對于經(jīng)高電阻接地故障，采用零序差動繼電器具有較高的靈敏度，原理同分相差動。有兩段保護，段延時100ms選相跳閘，段

8、延時250ms三跳。電容電流補償對于高電壓長距離輸電線路，電容電流較大，為提高經(jīng)高過渡電阻故障時的靈敏度，要考慮電容電流的影響。差動輔助啟動元件a）低電壓輔助啟動元件，用于弱饋負荷側(cè)的輔助啟動元件，該元件在對側(cè)啟動而本側(cè)不啟動的情況下投入，相電流小于52V或相間電壓小于90V時本側(cè)被對側(cè)拉入故障處理。b）利用TWJ的輔助啟動元件，作為手合于故障時，一側(cè)啟動另一側(cè)不啟動時，未合側(cè)保護裝置的啟動元件。數(shù)據(jù)同步，可以靈活快速同步，數(shù)據(jù)同步只需3個點，而不需額外數(shù)據(jù)調(diào)整算法和過程。兩側(cè)裝置采樣同步的前提條件為通道單相最大傳輸延時16ms。CT斷線CT斷線瞬間，斷線側(cè)的啟動元件和差動繼電器可能動作，但對

9、側(cè)的啟動元件不動作，不會向本側(cè)發(fā)差動保護動作信號，從而保證縱聯(lián)差動不會誤動。非斷線側(cè)經(jīng)延時后報“長期有差流”，與CT斷線同樣處理。PSL603G型CT斷線閉鎖方案CT斷線時發(fā)生故障或系統(tǒng)擾動導(dǎo)致啟動元件動作，若定值中控制字“CT斷線閉鎖保護”則閉鎖電流差動元件；若定值中控制字“CT斷線不閉鎖保護”且斷線相差流大于“分相差動電流定值”，仍開放電流差動保護。CT飽和采用了自適應(yīng)比率制動的全電流差動繼電器，通過制動系數(shù)自適應(yīng)調(diào)整使得差動保護在提高區(qū)外故障時安全性的同時保證區(qū)內(nèi)故障時動作的可靠性。在電流嚴重畸變時，由于采用了較高的制動系數(shù)，使得差動保護在區(qū)外故障不誤懂的前提下給區(qū)內(nèi)故障留有足夠的動作范

10、圍。手合故障處理手動合閘時，差動定值自動抬高門檻至In，防止正常合閘時線路充電電流造成差動保護誤動。如線路上有故障時，差動動作值達不到門檻時，可以由距離手合加速動作。雙側(cè)測距功能采用雙端電氣量完成測距計算，大大提高了測距結(jié)果的精度。遠跳、遠傳功能本裝置利用數(shù)字通道，不僅交換兩側(cè)電流數(shù)據(jù)，同時也交換開關(guān)量信息，實現(xiàn)一些輔助功能。包括遠跳、遠傳。通信接口說明數(shù)字保護的關(guān)鍵時線路兩側(cè)差動保護之間電流數(shù)據(jù)的交換，本裝置以1024或2048kbit/s速率傳輸?shù)膶Ｓ霉饫w通、以64kbit/s速率復(fù)接PCM同向接口，以2048kbit/s速率復(fù)接PDH或SDH系統(tǒng)的2048kbit/s（E1）接口三種通道

11、方式。差動保護跳閘邏輯差動保護可分相差動，區(qū)內(nèi)單相故障時，單獨將該相切除，保護發(fā)跳閘令后250ms故障相仍有電流，補發(fā)三跳令；三跳令發(fā)出后250ms故障相仍有電流，補發(fā)永跳令。兩相以上區(qū)內(nèi)故障時，跳三相。控制字采用三相跳閘方式時任何故障均跳三相。零序電流差動具有兩段，段延時100ms選相跳閘，段延時250ms三跳。功能控制字為“遠跳經(jīng)本地啟動”時，啟動后收到對側(cè)遠跳信號，三相跳閘并閉鎖重合閘（永跳）。功能控制字為“遠跳不經(jīng)本地啟動”時，收到對側(cè)遠跳信號，直接三相跳閘并閉鎖重合閘（永跳）。差動總投入、分相差動投入、零序差動投入指示屏上“硬壓板”投入。只有在差動總投硬壓板投入后，分相差動、零序差動

12、硬壓板才有效。2.6波形比較法快速距離保護對于基于工頻量的保護，都要采用某種算法（或錄波器）來濾除故障暫態(tài)過程中的非周期分量和諧波分量。數(shù)據(jù)窗的長度越長，濾波效果越好，但保護的動作速度也越慢。本裝置設(shè)置的快速距離段保護，采用了基于波形識別原理的快速算法，能夠通過故障電流的波形時時估計噪聲的水平，并據(jù)此自動調(diào)整動作門檻。大大提高保護的動作速度。2.7距離保護距離保護設(shè)有Zab、Zbc、Zca三個相間距離保護和Za、Zb、Zc三個接地距離保護，還設(shè)有輔助阻抗元件，共24個阻抗繼電器。在全相運行時24個繼電器同時投入；非全相時只投入健全相的阻抗繼電器。2.7.1接地距離接地距離由偏移阻抗元件Zpy、

13、零序電抗元件Xo和正序方向元件F1組成。2.7.2相間距離相間距離偏移阻抗元件Zpy和正序方向元件F1組成。2.7.3距離保護邏輯接地距離段保護區(qū)內(nèi)短路故障時，Z段動作后經(jīng)T2延時（一般整定為0）由或門H4、H2至選相元件控制的回路跳閘；跳閘脈沖由跳閘相過流元件自保持，直到跳閘相電流元件返回才收回跳閘脈沖。相間故障動作后經(jīng)T3延時（一般整定為0）由或門H7、H18、H19進行三相跳閘。當選相元件拒動時，H2的輸出經(jīng)Y19、H23、選相拒動時間延時元件T8（150ms）、H24、H19進行三相跳閘；因故單相運行時，同時經(jīng)T8延時實現(xiàn)三相跳閘。段保護區(qū)內(nèi)短路故障時，接地距離和相間故障的動作情況與段

14、保護區(qū)內(nèi)故障時相同。非全相運行過程中，健全相發(fā)生短路故障時，振蕩閉鎖元件開放，保護區(qū)內(nèi)發(fā)生接地或相間短路故障時，三相跳閘。手合或重合于故障線路，進行永跳。2.8零序電流保護本裝置零序保護設(shè)有四段、加速段，均由控制字選擇是否帶方向性，還設(shè)有控制字投退的一段PT斷線時投入的零序保護（該段不受壓板控制）。設(shè)有零序段、零序段和零序總投入壓板。零序總投入壓板退出時，零序保護各段都退出。零序段、零序段可由控制字設(shè)定為不靈敏段或靈敏段。在非全相和重合閘時，設(shè)定為不靈敏段或段自動投入，設(shè)定靈敏段段或段自動退出。在全相運行時只投入靈敏段段或段。零序段及加速段若需單獨退出，可將該段的電流定值及時間定值整定到最大值

15、。在非全相運行自動退出。零序段電流定值也作為零序電流啟動定值，若需退出零序段，可將時間定值整定為100s。要將零序段電流整定和其他保護模件的零序電流啟動定值相同，以便各保護模件由相同的零序電流啟動靈敏度。零序段在非全相運行不退出。零序電壓3Uo由保護自動求和完成，即3UoUa+Ub+Uc零序電壓的門檻按浮動計算，在固定增加0.5V。零序各段是否帶有方向可由控制字選擇投退。線路PT時，在非全相運行和合閘加速期間，自產(chǎn)3Uo已不單純是故障形成，零序功率方向元件退出，按規(guī)程規(guī)定零序電流保護自動不帶方向。當PT斷線后，零序電流保護的方向元件不能正常工作，零序保護是否還帶有方向性由“PT斷線零序方向投退

16、”控制字選擇。如果選擇PT斷線零序方向投入，則PT斷線時所有帶方向性的零序電流段均不能動作，這樣可以保證PT斷線期間反向故障，帶方向的零序電流保護不會誤動。2.9零序反時限保護反時限元件是動作時限與被保護線路中電流大小自然配合的保護元件，通過平移動作曲線，可以非常方便地實現(xiàn)全線的配合。常見的反時限特性解析式大約分為三類：標準、非常、極端反時限。本裝置中反時限特性由整定值中的反時限指數(shù)整定。2.10非全相運行2.10.1單相跳開形成的非全相運行1、單相TWJ持續(xù)動作50ms或者單相跳閘反饋開入量動作，并且對應(yīng)的相無流元件動作對應(yīng)相判為跳開相。2、兩個健全相電流差動保護及后備距離保護投入，和健全相

17、間的后備距離保護投入。3、對健全相求正序電壓作為距離方向元件的極化電壓。4、測量健全相間電流的突變量，作為非全相運行振蕩閉鎖開放元件。5、斷開相又有負荷電流，則開放斷開相的合閘加速保護3s。2.10.2三相斷開狀態(tài)1、三相TWJ均持續(xù)動作50ms或者三項跳閘反饋開入量均動作，并且三相無電流時，置三相斷開狀態(tài)。2、有電流或三相TWJ返回后開放合閘于故障保護3s，恢復(fù)全相運行。2.11合閘于故障線路保護1、重合和手合加速脈沖固定為3s。2、在重合加速脈沖期間，距離保護可以瞬間加速不經(jīng)振蕩閉鎖的帶偏移特性的阻抗段或段，偏移特性的電阻分量為距離保護電阻定值的一半。3、在手合加速脈沖期間，距離保護瞬間加

18、速帶偏移特性的阻抗段，電阻分量為距離保護電阻定值的一半。零序加速段按整定的電流定值和時間定值整定。4、在重合、手合后，距離保護、段仍能按各段的時間定值動作。2.12重合閘模件本裝置重合閘為一次重合閘方式，可以實現(xiàn)單相重合閘、三相重合閘、綜合重合閘、停用功能。重合閘的啟動方式由本保護及其它保護的跳閘啟動或斷路器位置不對應(yīng)啟動2.12.1重合閘方式單重：系統(tǒng)單相故障跳單相，單相重合閘；多相故障跳三相，不重合。綜重：系統(tǒng)單相故障跳單相，單相重合閘；多相故障跳三相，三相重合。三重：系統(tǒng)任意故障跳三相，三相重合。停用：重合閘退出。通過與保護的配合，還可以實現(xiàn)條件三重方式：系統(tǒng)單相故障跳三相，三相重合。多

19、相故障跳三相，不重合；縱聯(lián)差動保護和后備保護及零序保護定值中的控制字“相間故障永跳”和“三相故障永跳”投入，重合閘為三重方式。2.12.2啟動重合閘本裝置的重合閘可以由以下方式啟動1、保護跳閘啟動（1）單相跳閘啟動（包括本保護單跳和外部引入的單跳啟動開入）如果此時出現(xiàn)兩相及以上的TWJ開入或兩相及以上的跳閘命令，將閉鎖單重。保護單跳啟動重合閘的條件為與門。（保護發(fā)單項跳閘信號；跳閘相無電流且無跳令；不滿足三相啟動條件；重合閘處于單重或綜重方式）（2）保護三相跳閘啟動重合閘（包括本保護三跳和外部引入的三跳啟動開入）保護三跳啟動重合閘的條件為與門。（保護發(fā)三跳信號、三相無流、重合閘處于三重或綜重）

20、2、斷路器位置不對應(yīng)啟動啟動重合閘斷路器位置不對應(yīng)啟動重合閘的條件為與門。（功能控制字“開關(guān)偷跳重合投入、單項或三相跳位繼電器持續(xù)動作且斷開相無流，與重合閘方式對應(yīng)、合后繼電器開入動作）2.12.3重合閘放電條件為了避免多次重合，必須在“充電”準備完成后才能啟動合閘回路。本裝置重合閘邏輯中設(shè)有一軟件計數(shù)器，模擬重合閘的充放功能。重合閘“放電”條件。（或門條件）a、“充電”未滿時，有跳閘位置繼電器TWJ動作或有保護啟動重合閘信號開入立即“放電”。b、有三相跳位開入后200ms內(nèi)重合閘仍未啟動“放電”。c、重合閘啟動前壓力不足，經(jīng)延續(xù)400ms后“放電”。d、重合閘停用方式時“放電”。e、單重方式

21、，如果三相跳閘位置繼電器均動作或收到三跳命令或本保護裝置三跳，則重合閘“放電”。f、收到外部閉鎖重合閘信號時立即“放電”。G、合閘脈沖發(fā)出的同時“放電”。H、如果現(xiàn)場運用重合閘的兩套保護裝置中的重合閘同時投入運行，以使重合閘也實現(xiàn)雙重化。有一套動作后，另一套立即閉鎖。重合閘“充電”條件。（與門條件）不滿足重合閘放電條件；b.保護未啟動；c.跳閘位置繼電器返回。重合閘充電時間為20秒或12秒（可選擇），充電過程中裝置面板的“重合閘允許”信號燈閃爍，1秒閃爍一次，充電結(jié)束后該信號燈亮，放電以后該信號燈滅。3.同期/無壓鑒定本裝置重合閘同期/無壓鑒定四種：檢無壓、檢同期、檢無壓方式時在有壓時自動轉(zhuǎn)檢

22、同期、非同期（不撿同期、無壓）4.溝通三跳（條件為或門）1）重合閘處于三重方式或停用方式。2）重合閘充電未充滿。3）重合閘失去電源。滿足溝通三跳條件后，重合閘出口板上的兩付溝通三跳接點閉合，和另一條保護裝置的BDJ串聯(lián)，連到操作箱的三跳回路；同時若本保護發(fā)單跳命令則重合閘CPU補發(fā)三跳命令。正常運行程序交流電壓斷線PT斷線檢查分為不對稱斷線識別和三相失壓識別兩種。在保護未啟動時進行，保護啟動后只保持啟動前的標志。PT斷線時，距離保護退出，并退出靜穩(wěn)破壞啟動元件。零序電流保護的方向元件是否退出由控制字決定，不帶方向的各段零序電流保護可以動作。PT斷線后若電壓恢復(fù)正常0.5s后，裝置PT斷線信號自

23、動復(fù)歸，并報告相應(yīng)的斷線/失壓消失事件，所有保護也自動恢復(fù)正常。3.各插件原理說明組成插件：交流模件（AC），保護模件（CPU1、CPU2、COU3），COM模件，電源模件，跳閘出口模件（TRIP1、TRIP2），信號模件（SIGNAL），重合閘出口模件（TRIP3），遠傳出口模件（DTRIR），人機對話模件（MMI）。3.1交流模件輸入量：三相電流和零序電流。三相電壓。AD模件(名稱AD+)模數(shù)轉(zhuǎn)換A/D模件主要是完成對交流模擬量的數(shù)字轉(zhuǎn)換。本裝置A/D回路采樣頻率為1000HZ，具有濾波回路可濾除高次諧波以減少對保護的影響。本裝置有兩套A/D回路構(gòu)成雙AD模件。其中一塊AD模件采用16位精

24、度AD，由DSP管理數(shù)據(jù)采集，將數(shù)據(jù)送給保護CPU完成保護邏輯運算。另一塊AD模件本身具有CPU等模塊，完成交流模擬量的轉(zhuǎn)換、運算及啟動元件判斷等功能，以“邏輯與”的方式和保護CPU模件的啟動回路構(gòu)成啟動繼電器開放回路。只有兩塊AD同時動作，保護才有出口，增強保護的可靠性。保護模件（CPU1、CPU2、COU3）保護模件完成保護算法處理功能，采用國內(nèi)32位高性能設(shè)計，在輔助完善的自檢功能，為保護運算提供可靠、高速度的支持。CPU1：為縱聯(lián)差動模件（內(nèi)置光端機）。CPU2：為距離保護模件。（與CPU3的CPU完全一致）CPU3：為重合閘模件。COM模件COM模件完成公共的開入量接入、打印和接入監(jiān)控系統(tǒng)的功能。提供兩個RS-485口，兩個以太網(wǎng)口，一個打印機口。電源模件（POWER）直流經(jīng)濾波器、背板電源開關(guān)至內(nèi)部電源模塊，輸出+5V、+24V給保護其他插件供電；跳閘出口模件（TRIP1、TRIP2）TRIP1、TRIP2兩個模件的硬件完全一致，提供繼電器動作空接點，且均為瞬時動作返回接點。TQ：為保護三跳輸出，TR：保護永跳輸出閉鎖重合閘。信號模件（SIGNAL）提供保護動作信號給中央控制信號。遠傳出口模件（DTRIR）用于完成對側(cè)輸入開關(guān)量狀態(tài)、通道告警、CT斷線、過負荷、過電壓信號輸出。人機對話模件（MMI）處理人機對話部分，完成液晶顯示、鍵盤操