国电南自PSL603G光纤电流差动保护装置.docx
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国电南自PSL603G光纤电流差动保护装置
一、PSL603G光纤电流差动保护装置
1.应用范围
本装置为由微机实现的数字式超高压线路成套快速保护装置，可用作220kV及以上电压等级输电线路的主保护及后备保护。
1、1保护配置
603G保护的核心部件是三个CPU（32位）模件，在装置中#3—#5插件位置，各CPU并行工作。
（每个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。
双处理器相互监视，确保装置工作的可靠性。
）
1、2保护配置及型号
PSL603G系列以分相电流差动和零序电流差动为主体的全线速动主保护，由波形识别原理构成的快速Ⅰ段保护，由三段式相间和接地距离保护及四段式零序方向电流保护构成的后备保护。
保护有分相出口，并配有自动重合闸功能，可以通过保护屏上的重合闸控制把手可方便地进行单重、综重、三重、停用选择。
为了适应不同的线路，增加了一些特殊功能，每个特殊功能都设有相应的功能代码。
通过不同组合实现不同保护功能的保护装置，现有如下几种：
表1.2.1功能代码
代码
功能
G（注9）
双A/D，双以太网（或三以太网），串行通讯接口；
A（注8）
不具备重合闸功能，用于3/2接线方式；
C（注5）
用于同杆并架线路，跨线故障时能选相跳闸；
D（注5）
M（注1）
定值中增加了“本侧编码”、“对侧编码”，以防止通道自环或交叉造成保护不正确动作；
以2048kbit/s速率传输的专用光纤通道；
以2048kbit/s速率复接PDH或SDH系统的2048kbit/s（E1）接口；
W（注6）
双通道接口功能；
I（注3）
零序反时限方向电流功能；
F（注2）
定值中增加了“本侧编码”、“对侧编码”，以防止通道自环或交叉造成保护不正确动作；
以1024kbit/s速率传输的专用光纤通道；
以64kbit/s速率复接PCM（G.703）同向接口；
S（注4）
串补线路功能；
N（注7）
双通道，不同原理纵联保护（纵联差动保护+纵联距离保护）；
1、3保护程序整体结构：
保护程序整体结构如图3.1.1所示。
图3.1.1保护程序整体结构
所有保护CPU程序主要包括主程序、采样中断程序和故障处理程序。
正常运行主程序。
每隔1ms采样间隔定时执行一次采样中断程序，采样中断程序中执行启动元件，如果启动元件没有动作，返回主程序。
如果启动元件动作，则进入故障处理程序（定时采样中断仍然执行），完成相应保护功能，整组复归时启动元件返回，程序又返回进入正常运行的主程序。
主程序中进行硬件自检、交流电压断线检查、定值校验、开关位置判断、人机对话模件和CPU模件运行是否正常相互检查等。
硬件自检包括ROM、RAM、EEPROM、开出光耦等。
采样中断程序中进行模拟量采集和相量计算、开关量的采集、交流电流断线判别、重合闸充电、数据同步、合闸加速判断和启动元件计算等。
故障处理程序中进行各种保护的算法计算、跳合闸判断和执行、事件记录、故障录波、保护所有元件的动作过程记录，最后进行故障报告的整理和记录所用定值。
1、4电流差动保护
采用分相电流差动和零序电流差动作为线路全线速动保护，零序电流差动具有两段，Ⅰ段延时100ms选跳，Ⅱ段延时250ms三跳。
只有在差动总投硬压板投入后，分相差动、零序差动硬压板投入才有效。
采用光纤作为通道通讯介质，可采用专用光纤或复用光纤。
通过以1024kbit/s或2048kbit/s速率传输的专用光纤通道、以64kbit/s速率复接PCM（G.703）同向接口、以2048kbit/s速率复接PDH或SDH系统的2048kbit/s（E1）接口，传送三相电流及其他数字信号，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。
自动检测通道故障，实时显示差流、通道误码率，通道故障时自动闭锁差动保护。
图3-5-11-3专用光纤通道连接图
图3-5-11-4复用PCM通道方式一侧连接图
1、4、1分相差动
动作判据如下
1）或者
2）
其中 ，为常数。
|
i
m+
i
n|
|
i
m-
i
n|
I
INT
I
CD
KBL1
KBL2
IINT/KBL1
比例差动示意图
KBL1，KBL2为差动比例系数系数，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）；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，原理同分相差动，零序差动比例系数保护内部固定为K0BL＝0.8。
Ib常数计算值为0.4IINT。
Ic为正常运行时计算得到的电容电流。
1、4、2零序差动
对于经高过渡电阻接地故障，采用零序差动继电器具有较高的灵敏度，原理同分相差动。
零序差动比例系数 ，保护内部固定为0.8。
零序电流差动具有两段，Ⅰ段延时100ms选相跳闸，Ⅱ段延时250ms三跳。
1、4、3电容电流补偿
对于高电压长距离输电线路，电容电流较大，为了提高经高过渡电阻故障时的灵敏度，要考虑电容电流的影响。
本保护装置计算正常时 作为电容补偿电流。
在进行差动继电器计算时，必须满足故障的 的条件。
1、4、4差动辅助启动元件
差动启动元件除了相电流突变量启动元件、零序电流辅助启动元件，还有以下两种辅助启动元件。
（1）低电压辅助启动元件
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，相电压小于52V或相间电压小于90V时本侧被对侧拉入故障处理。
（2）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。
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，错误帧数大于一定值时，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，闭锁差动保护，一旦通信恢复，自动恢复保护。
1、4、5差动保护跳闸逻辑
（1）差动保护可分相跳闸，区内单相故障时，单独将该相切除，保护发跳闸命令后250ms故障相仍有电流，补发三跳令；三跳令发出后250ms故障相仍有电流，补发永跳令。
（2）两相以上区内故障时，跳三相。
（3）控制字采用三相跳闸方式时任何故障均跳三相。
（4）零序电流差动具有两段，Ⅰ段延时100ms选相跳闸，Ⅱ段延时250ms三跳。
（5）功能控制字为“远跳经本地启动”时，启动后收到对侧远跳信号，三相跳闸并闭锁重合闸（永跳）。
功能控制字“远跳不经本地启动”时，收到对侧远跳信号后，直接三相跳闸并闭锁重合闸（永跳）。
1、4、6CT断线
CT断线瞬间，断线侧的启动元件和差动继电器可能动作，但对侧的启动元件不动作，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作。
非断线侧经延时后报“长期有差流”，与CT断线作同样处理。
1、5距离保护的动作特性
PSL603的距离保护设有三段相间距离保护和三段接地距离保护。
设有相间距离和接地距离压板。
阻抗采用四边形特性原理
图3-7-1阻抗Ⅰ、Ⅱ段动作特性 图3-7-2阻抗Ⅲ段动作特性
1、6零序保护
零序保护设置了四段全相运行时的零序保护，两段非全相运行时的不灵敏段零序保护。
设有零序Ⅰ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。
零序电压3U0由保护自动求和完成，即3U0＝Ua+Ub+Uc。
零序电压的门坎按浮动计算，再固定增加0.5V，所以零序电压的门坎最小值为0.5V。
零序方向元件动作范围：
其灵敏角在-110度，动作区共150度
当PT断线后，零序电流保护的方向元件将不能正常工作，所有带方向的零序电流段均不能动作，这样可以保证PT断线期间反向故障，带方向的零序电流保护不会误动。
1、7重合闸模件
本装置重合闸为一次重合闸方式，可实现单相重合闸、三相重合闸、综合重合闸、停用重合闸功能。
重合闸启动方式由本保护及其它保护跳闸启动或断路器位置不对应启动方式。
1、7、1重合闸方式
本装置的重合闸方式可以由开入量中的“重合闸方式1”和“重合闸方式2”选择为单重方式、综重方式、三重方式或重合闸停用，其对应关系如下表：
表3-11-1重合闸方式开入量定义
开入量
重合闸方式
重合闸方式1
重合闸方式2
0
0
单重
1
0
综重
0
1
三重
1
1
停用
其中0=开关量与24V断开，1=开关量与24V接通
1、单重方式：
系统单相故障跳单相，单相重合；多相故障跳三相，不重合。
2、综重方式：
系统单相故障跳单相，单相重合；多相故障跳三相，三相重合。
3、三重方式：
系统任意故障跳三相，三相重合。
4、停用方式：
重合闸退出。
重合闸由判断线路电流消失后开始计时，以确认断路器可靠跳开。
1、7、2沟通三跳
本装置设有沟通三跳逻辑，沟通三跳的条件为（或门条件）：
（1） 重合闸处于三重方式或停用方式；
（2） 重合闸充电未充满；
（3） 重合闸失去电源。
满足沟通三跳条件后，重合闸出口板上的两付沟通三跳接点闭合，和另一保护装置的BDJ串接，连到操作箱的三跳回路；同时若本保护发单跳命令则重合闸CPU补发三跳命令。
如果要考虑在重合闸CPU失电或损坏的情况，可以用本保护的BDJ和沟通三跳接串接，连到操作箱的三跳回路。
1、7、3关于两套重合闸配合的说明
本装置重合闸在检测到线路有流时（对应单重方式为启动重合闸相别，对于三重方式为任意一个相别有流），则认为其它重合闸重合，本装置重合闸返回并放电，所以本装置重合闸可以和其他能智能判出已重合的重合闸同时投入。
若使用另一台装置的重合闸，本装置重合闸需退出时（但保护不是三跳方式），应当并且只能退出本装置重合闸出口压板，重合闸方式仍然必须置在相应位置，否则重合闸可能会误沟通三跳。
1、8交流电压断线
1、8、1PT断线检查分为不对称断线识别和三相失压识别两种。
在保护未启动时进行，保护启动后只保持启动前的标志。
上述两个判据的任意一个满足，持续1.25秒后发PT断线信号，并报“PT断线”事件。
无论是PT不对称断线还是PT三相失压均视为PT断线。
PT断线时，距离保护退出，并退出静稳破坏启动元件。
零序电流保护的方向元件是否退出由控制字决定，不带方向元件的各段零序电流保护可以动作。
PT断线后若电压恢复正常0.5s后，装置PT断线信号灯自动复归，并报告相应的断线/失压消失事件，所有的保护也随之自动恢复正常。
1、8、2线路抽取电压断线
当重合闸投入且处于三重或综重方式，如果装置整定为重合闸检同期或检无压，则要用到线路抽取电压，当用作同期电压的那路线路抽取电压低于40V，且任一相有流或者开关在合位时，满足条件持续10s报“线路PT断线”。
当重合闸投入且处于单重方式，如果装置整定为单重检三相有压，则要用到线路抽取电压，当开关三相均在合闸位置，且任意一路线路抽取电压低于40V，持续10s报“线路PT断线”。
1、9交流电流异常判别
装置上电2小时之内，检查交流电流相序的正确性，判据：
（1）3I2>0.25In；
（2）3I2>4*3I1；（3）持续时间1min。
上述判据都满足时，报“CT反序”事件，发呼唤，不闭锁保护。
在最大相间电流差大于最大相电流的50%且最大电流相大于额定电流的25%时，延时10min报“负载不对称”。
发呼唤，不闭锁保护。
零序电流3I0大于零序电流启动定值，持续10s后报“CT不平衡”，并且闭锁零序电流启动元件。
当零序电流返回1s后，保护也立即恢复正常。
二、603G面板及液晶显示
1、1 PSL603G保护液晶显示说明
正常显示画面
主菜单
定值
事件
采样信息
设置
测试功能
其他
显示和打印
复制定值区
整定定值
删除定值
显示有效值
打印采样值
总报告
分报告
通信设置
MMI设置
其他设置
时间设置
液晶调节
开出传动
开入测试
交流测试
其它功能
版本信息
初始化
语言选择
出厂设置
显示画面总体结构示意图
主菜单
定值设置
事件测试功能
采样信息其他
定值显示、打印、整定、删除…
1、2菜单
标题栏
命令控件
状态栏
1、3正常显示画面
PSL603数字式保护定值区01
Iam1.0A0.000°Ian1.00A-180.0°
Ibm1.0A-120.°Ibn1.00A60.0°
Icm1.0A120.0°Icn1.00A-60.01°
Ica0.0A0.000°Iza2.05A-90.0°
Icb0.0A0.000°Izb2.05A-90.0°
Icc0.0A0.000°Izc2.05A-90.0°
1999-07-1014:
26:
17
按任意键进入主菜单
正常显示画面示意图1
PSL603数字式保护定值区01
分相差动投入●零序差动投入●
差动总投入○相间距离投入○
接地距离投入●零序I段投入●
零序II段投入○零序总投入○
单重方式
←┘主菜单1999-11-1811:
18:
18
正常显示画面示意图2
如图所示是PSL603G系列数字式保护中使用的两个典型的正常显示画面。
画面1显示本侧和对侧三相电流的有效值和角度以及差流和制动电流的值，画面2显示保护压板状态（●=投入，○=退出）。
装置轮流显示画面1和画面2的内容，此时，可以用“Q”键使装置停止显示自动切换，而停留在画面1或画面2（画面内容本身仍然继续刷新），继续按“Q”键则切换画面1和画面2。
如果需要对装置操作，按“←┘”键即可进入主菜单。
注：
对不同的保护装置，画面显示的模拟量数目和名称可能不同，如差动保护显示各侧电流、差流等，而距离保护显示电压、电流等。
事件报告
2000-02-1009:
52:
21.306ms
00000ms差动保护启动（差动保护）
00040ms差动保护C跳出口（差动保护）
00063ms故障类型双端测距
C相接地3.7Km（差动保护）
06014ms差动保护整组复归（差动保护）
＜＞翻页∧∨滚屏
标题栏
状态栏
开始时间
滚动条
事件
事件参数
事件来源
1、4事件显示画面
事件显示画面示意图
显示列表最多可以保留500行信息（包括事件和参数），超过500行自动删除最早的条目。
除非事件记录区刷新，否则删除的事件仍然可以复制。
注：
当出厂设置中内部控制字第1位置1时，保护装置将在故障发生时只显示预先设定地关键事件，对于如“保护启动”、“保护整组复归”及测距事件等不太重要的事件将不显示，但在报告复制中可将全部事件调出，供事故分析之用。
1、5事件报告操作
PSL600系列数字式保护中事件报告分为“总报告”和“分报告”两类。
所谓“总报告”即存放在人机对话模件中的事件报告记录，包括系统故障时保护启动所产生的事件报告、装置运行过程中的操作报告、装置发生异常时的事件报告等。
所谓“分报告”即存放在保护模件中的事件报告。
对事件报告的操作即对这两类报告的操作，包括复制以及显示或打印等。
1、6终止打印录波
在装置打印故障录波时，如果需要终止打印，可按住面板或屏上的信号复归按钮持续1秒，装置将进入下图所示对话框，选择“是”后按按“←┘”键即可中止当前录波打印。
2、面板信号显示及判断
2、1PSL600系列保护面板信号
“运行”灯：
正常运行时长亮；保护有启动时闪烁，在整组复归后长亮
“重合允许”灯：
满足充电条件后20S或12S长亮；有闭锁充电条件或重合动作时熄灭；充电过程中为闪烁状态
“保护动作”灯：
保护出口后灯亮保持，可复归
“重合动作”灯：
重合闸出口或开关偷跳重合动作后灯亮保持，可复归
“PT断线”灯：
保护启动前保护判断满足“不对称断线”、“三相失压”或“线路PT断线”条件时，灯亮并保持；在交流恢复正常后0.5秒后灯灭；不能复归
“告警”灯：
装置有异常告警时灯长亮并保持；信号不能复归（电保持继电器）
复归按钮：
复归“保护动作”和“重合动作”信号
2．2PSL600A系列保护面板信号
“运行”灯：
正常运行时长亮；保护有启动时闪烁，在整组复归后长亮
“跳A”灯：
保护A跳出口后灯长亮保持，可复归
“跳B”灯：
保护B跳出口后灯长亮保持，可复归
“跳C”灯：
保护C跳出口后灯长亮保持，可复归
“PT断线”灯：
保护启动前保护判断满足“不对称断线”、“三相失压”或“线路PT断线”条件时，灯亮并保持；在交流恢复正常后0.5秒后灯灭；不能复归
“告警”灯：
装置有异常告警时灯长亮并保持；信号不能复归（电保持继电器）
复归按钮：
复归“跳A”、“跳B”、“跳C”信号
3、运行注意要点：
1．正常运行时，603G保护、931保护均投入运行。
启用603保护的重合闸。
（931保护的重合闸合闸出口压板1LP4断开）603G保护和931保护动作后，由分相跳闸继电器及其分相跳闸压板经931或603G屏上的操作箱出口跳闸，同时由另外的接点分别起动603G保护的重合闸和断路器失灵保护。
931保护、603G保护动作后的跳闸接点分别经操作箱的两组跳闸回路作用于断路器的两组跳圈。
2．603G保护的重合闸停用时（CPU3），应将931保护“沟通三跳”（1LP21）压板合上，使931保护各段出口均三跳，同时应将603G和931屏上的重合闸方式开关置停用位置，并断开603G屏上的1LP6合闸出口压板。
（注：
931保护设有重合闸，但正常运行时只启用603G屏上重合闸，当603G屏上重合闸停用时，根据调度命令要求决定是否启用931保护的重合闸。
因此，正常931屏上除1LP4压板不投外，其他重合闸的投运条件均应满足）。
3．603G和931屏上分别装有操作直流电源和交流电压控制开关。
当603屏检修时；如分相操作箱装在931屏上（一般标准配置为分相操作箱装在931屏上），则931保护仍能运行，此时603G保护停用（603纵联差动保护两侧停用）及603G屏上的跳闸、启动失灵、起动重合闸压板断开。
931保护“沟通三跳”压板合上（按停用重合闸处理）。
当931屏中931保护检修时（操作箱仍在运行），603G保护仍可正常运行。
此时，931保护停用（931纵联差动保护两侧停用）及931屏上的跳闸、启动失灵、合闸压板断开。
4．当603G屏或931屏上断路器失灵保护启动装置异常时，应同时将603屏和931屏上启动失灵保护的跳闸接点回路及其对应的压板断开。
5．603G保护的投运、停用：
（1）正常运行时，603G保护装置信号正常，有关压板合上，全部保护装置投入运行。
（2）光纤接口装置、光纤通道出现告警异常时，两侧603G保护纵联差动保护应同时停用。
（3）当一侧装置中其保护插件（CPU1-CPU3），出现异常时，则将该侧异常的保护退出运行，并立即通知继电保护处理，省调调度员允许该侧603G保护（纵联差动保护、距离、另序、重合闸及断路器失灵启动）全部退出运行。
（操作箱仍在运行状态，接受931屏来的跳闸指令），同时发令另一侧603纵联差动保护陪停，距离、另序、重合闸、断路器失灵保护仍正常运行。
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