220kV线路母联保护.docx
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220kV线路母联保护
220kV线路母联保护
3、主要技术指标
a、额定数据
交流相电流和中性点零序电流：
5A或1A
频率：
50Hz或60Hz
直流工作电源：
220V/100V，允许偏差：
-20%~+15%、数字系统工作电压：
+5V，允许偏差：
±0.15V继电器回路工作电压：
土15V，允许偏差：
土2V
b、功耗
交流电流回路：
In=5A，每相不大于1VA
In=5A，每相不大于0.5VA
直流电源回路：
正常工作时，全装置不大于20W跳闸动作时，全装置不大于25W
c、保护回路过载能力
交流电流回路：
1.2倍额定电流，连续工作（大于1min）10倍额定电源，允许10s40倍额定电流，允许2s
直流电源回路：
80~115%额定电压，连续工作装置经受上述的过载电流后，绝缘性能不下降
d、定值精度电流定值误差：
不大于±0.5%。
延时动作段：
动作时间离散误差不大于40ms，各保护段返回时间不大于
30ms。
装置定值整定范围和步长见表6-1。
e、装置内部实时时钟在装置掉电时自动切换由时钟芯片内部锂电池供电，
在电池无短路及其它异常情况下，后备电池工作时间不少于10年，环境温度为
25C时，实时时钟误差每月不超过土1分钟。
f、允许环境温度：
正常工作温度：
-20C~+60C
贮存、运输极限环境温度；-40C~+70C
g、抗干扰性能
抗高频电气干扰性能符合国标GB6162的有关规定抗辐射电磁场干扰性能符合国标GB/T14598严酷等级为III级的规定抗快速瞬变干扰性能符合国标GB/T14598严酷等级为III级的规定装置能承受IEC-255-22-2规定的严酷等级为III级的静电放电试验
h、装置绝缘耐压、耐湿热、抗振动、抗冲击、抗磁撞性能符合国标GB7261-87的有关标准。
4、保护配置及保护原理
保护的逻辑框图详见附图3。
逻辑框图中定值代号d333见表6.1，数字
信号中的保护动作类型F333见表5.1。
数字信号是指保护动作时除事件弹出
显示外，还经通信口上送，中央信号见5.1节。
装置各段保护均可通过软压板整定分别投退，同时设有相应的投退硬压板，由装置开关量输入回路读入其状态。
只有在软压板和硬压板同时投入的情况下，该段保护才投入工作。
所有保护均使用同一跳闸出口接点（分相），装置各段保护、一段保护的各相元件以及各种条件除必要联系外均相互独立，在出口时综合起来。
装置设置分相跳闸出口，每相各两付出口接点，以满足某些变电站开关分相跳闸和及线圈跳闸的需要，如不需要分相跳闸，则只需接出某一相的跳闸出口接点至操作回路即可。
过量继电器的返回系数均为0.95，相电流元件一般采用三相三元件接线。
4.1相间过流保护
相间二段式过流保护主要针对相间故障，也能反应单相接地故障。
4.2零序过流保护中性点直接接地系统发生经过渡电阻接地时，当过渡电阻较大时过渡保护可能不动作，本装置提供的可分别投退的两段零序过渡保护均动作于跳闸。
本装置零序电流由三相电流计算得出，为满足某些情况下零序电流直接采样的需要，本装置交流采样回路保留零序电流采样通道，若零序电流需直接采样，需要定货时特别注明。
4.3母线充电保护当一段母线经母联开关对另一段母线充电时，若被充电母线存在故障，此时需由充电保护将母线断路器跳开，装置设置两段母线充电保护，以实现上述功能。
为实现母线充电保护功能，装置需引入母联开关手合接点或母联断路器双位置信号接点，由装置自动判别是手动充电还是自动充电，做为充电保护逻辑启动条件。
当充电手合接点连续闭合5ms，或母联开关双位置信号有变位，开始监测母联的CT电流，如任一相电流大于充电过流定值，经可以整定的延时，跳母联开关，若启动失灵投入，则同时启动失灵出口接点。
由于充电时，充电压板投入，且母联开关手合接点合后5ms,母联开关手合接点有时间要求：
手合接点闭合时间不应迟于开关主接点合闸时间，脉冲宽度不窄于25ms。
充电保护一旦投入自动展宽2s后退出，两段母线充电保护使用同一个展宽定值d199。
当母线不进行充电时，可以解开母线I、II段充电保护压板，保证充电保护不会投入。
4.4非全相保护
220KV及以上电压级的断路器，多为分相操作的断路器，常由于误操作或机械方面的原因，使三相不能同时合闸或跳闸，或在正常运行中突然一相跳闸，这种异常工况，一般不能靠较长延时的负序过流保护动作，而应靠延时的非全相运行保护动作跳开其他健全相。
母联非全相保护压板投入后，装置监视启动三相位置不一致保护接点，同时装置判别母联负序电流或零序电流是否越限，若负序或零序电流越限，则经可以整定的延时将母联断路器跳开。
4.5启动失灵
启动失灵压板投入且失灵启动保护投退定值d187=ON的情况下，装置母线充电保护动作的同时，启动失灵接点闭合，去启动母线保护或其它专用失灵保护设备，以达到失灵保护的功能。
5、辅助功能
5.1信号系统
装置具备详尽完备的信号接点。
装置特别提供两付装置异常信号接点、装置掉电、硬件故障或软件运行异常时，该接点闭合，同时出口继电器正电源断开。
装置异常信号接点对有人值班变电站应接入站内中央信号系统，对无人值班变电
站应作为遥信量送至远方控制中心，远方控制中心不应将通信中断作为保护装置退出工作的判据。
保护动作时装置显示详细动作内容并经通信口上传一一简称数字信号，详见5.2节事故分析，装置还在保护动作的同一时刻经可编程逻辑起动相应的中央信号继电器，发出接点信号，本说明书中的装置发出信号均指同时发出数字信号和中央信号，两种信号均掉电不丢失，数字信号和中央信号可以就地和通过通信由远方复归、就地复归由键盘功能键复归。
装置提供三个自保持中央信号继电器，每个继电器提供两付接点，一付接入站内中央信号系统，由于本装置具有远方复归功能，另一付可作为远动信号接点。
装置具有中央信号可编程功能，每段保护和辅助功能均可以独立改变其中央信号定义，有四种情况可选：
不发/发中央信号1/发中央信号2/发中央信号3,用户可根据实际情况改变各段保护的中央信号定义，整定退出的保护段不必考虑
其中央信号问题，装置出厂时三个中央信号的缺省定义和各段保护发出的中央信号缺省定义见表5.1。
表5.1保护动作信号及中央信号缺省定义
类型代码
动作内容
显示参数
中央信号缺省定义
启动录波
F025
相间1段过流保护动作
故障相、最大故障电流及相别
信号1
V
F026
相间11段过流保护动作
F004
零序1段过流保护动作
最大故障零序电流及相别
信号1
V
F056
零序11段过流保护动作
F120
充电保护1段动作
故障相、最大故障电流及相别
信号2
V
F133
充电保护11段动作
F090
非全相保护动作
最大故障零序电流31o或最大故障负序电流312
信号2
V
F088
断路器失灵启动
无
信号3
F099
采样通道故障
故障通道相应交流量名称
信号3
注：
1、F099-采样通道故障，由装置A/D自检环节发出。
本装置对所有输入交流量通道都进行检查，交流量名称为la、lb、lc、3lo
2、以上事件均带相应的返回事件，保护动作返回信息类型代码为动作类型代码加8000,例：
相间1段过流保护动作类型代码为F025,其保护动作返加信息类型代码为F8025,以此类推。
5.2事故分析
装置具有表5.2所示的5种记录，用于分析本装置和后续元件的保护动作行为，了解系统扰动及线路异常运行情况，掌握装置工况及操作记录。
前4种记录均采用先进先出的存储方式、装置中保存足够数量的最新记录，保护动作事件记录和故障录波记录则可以发给上位机，由上位机保存全部记录，故发生这两个记录时，上位机应尽快取走。
表5.2用于事故分析的5种记录
序号
记录内容
存储
查看地点
记录次数
时间分辨率
清除
情况
1
保护动作事件记录
2
EPROM
装置/上位机
32
5/3ms
在预设菜单中可清除
2
相电流越限记录
2
EPROM
装置
32
10ms
3
零序电流越限记录
2
EPROM
装置
32
10ms
4
故障录波记录
带后备电池RAM
装置/上位机
16
5/3ms
5
保护投退
装置运行
开入记录
2
EPROM
装置
见5.2.5
s
不可清除
存储于E2PROM的记录保证掉电可靠不丢失，存于带后备电池RAM的记
录在电池无短路、无强干扰等异常情况时也可以掉电不丢失。
查看地点“上位机”是指装置通过通信口将该记录送给上位机，由上位机予以显示。
装置带序号显示这些记录，1为最新记录，2为次最新记录，A，32（或16）为最早记录。
5.2.1保护动作事件记录
装置每段保护动作时均发出数字信号（见5.1节），并存于本记录。
数字信号/动作事件记录显示及上传均包括如下内容：
a、动作类型及其累计动作次数，见表5.1，该累计数最大为255次，可在清除事件记录时清零。
b、故障类型。
见表5.1中的显示内容。
c、保护起动至出口或延时到时段内装置记录到的最大故障电流值及其相
别，见表5.1中的显示内容。
d、动作发生时刻，即出口或延时到的时刻，由年至毫秒。
装置显示还包括该动作记录是否被复归及是否上传的状态。
根据保护动作
类型“FXXX”是否复归，显示“已复归（未复归）”，根据保护动作事件发生序号“（XX）”是否发给上位机，显示“已发送（未发送）”。
保护动作事件记录中提供的保护累计动作次数是按各保护段（即动作类型）
统计的，该数和出口时最大故障电流可作为断路器检修的参考。
5.2.2相电流越限记录
由于母线或线路的故障电流一般大于其负荷电流，故相电流越限门槛取相
同11段过流定值d057,并取0.95的返回系数。
不论装置是否投入相间11段过流保护，d057均必须整定以获得恰当的相电流越限记录；相间11段过流保护退出时，d057可以不必按过负荷要求而根据需要整定，如越限记录主要用于分析后续元件的保护动作行为时，d057可与后续元件的保护定值配合整定。
装置相电流越限判断是三相式的，永远投入，其记录包括以下内容。
a、越限发生时刻，由年至毫秒。
b、越限持续时间，最大计时为23小时，步长为10ms。
c、越限相别。
d、越限持续时间内最大相电流幅值及其相别。
5.2.3零序电流越限记录
母联零序11段电流保护一般为线路接地保护中最后的后备段，具有最小的定值，故零序电流越限记录门槛取其定值d063，并取0.95的返回系数。
不论装置是否投入零序11段电流保护，装置总执行该记录，以获得线路接地故障或扰动的详细记录，所以即使零序11段电流保护不投，d063也应该恰当整定，本记录包括如下内容：
a、越限发生时刻，由年至毫秒。
b、越限持续时间，最大计时为23小时，步长为10ms。
c、越限持续时间内最大零序电流幅值。
524故障录波记录
装置的故障录波记录主要用于分析装置的保护动作行为，故由装置中动作于出口的保护段控制录波的起动和返回，见表5.1。
这些保护中任一段一起动，
即开始录波，录波过程中若本次故障扰动引起其他保护段的起动，不再起动新的
录波；所有这些保护段均返回后一一对应本次故障扰动消失，一次录波过程完成。
整定退出的保护段在装置软件中将不调用，故这些保护段不控制录波的起动和返回。
装置对所有输入的交流量均进行录波，输入4个交流量la、Ib、Ic和
3Io（3Io备用），采样速率同保护，为1周波12点，装置可储存16次故障录波记录，每次记录对所有交流量通道最多可录0.4s（20个周波）的数据，包括以
下三部分数据。
a、录波起动（即保护起动）前2周波数据。
b、起动后数周波数据，最多15个周波，故障扰动持续时间越过0.4s时，录波起动后录15周波数据，然后，直到录C都分数据；小于0.4s时（记为t个周波），则录波起动后录（t-2-2-1）个周波数据，然后录C部分数据。
c、录波返回（即保护返回）后各2周波和1周波数据。
故障录波记录还包括录波（即保护）起动和返回的时刻，若保护出口，则还包括保护出口的时刻。
保护出口时刻指保护发出跳闸命令的时间，未包括出口
继电器的动作时间（不大于5ms），由保护动作事件记录可知道何种保护动作出口。
故障录波记录可由上位机取走，进行详细分析，为便于现场观察分析，装置特别提供完善的故障录波查看功能。
装置显示界面上可观察当前有效的录波记录次数、各次记录中上述的三个时间以及各交流通道的录波波形。
装置录波波形
显示可改变显示比例，能观察到每一时刻采样瞬时值的大小；装置同时显示各交流量有效值为1A时峰值所对应的数值，两者结合可获得录波波形的有效值一一也就是本次故障扰动中故障电流电压的二次侧有效值。
5.2.5保护投退一装置运行一开入量记录
该记录有三部分内容，见表5.3。
本记录不能被清除，所有时间均为由年至秒。
表5.3保护投退-装置运行-开入记录
保护投退记录
装置运行记录
开入记录
保护投入运行整定退出保护调试退出保护掉电退出保护装置上电装置掉电
1•保护投入运行2.整定退出保护3•配置退出保护
4•调试退出保护5•掉电退出保护6•装置上电
7•装置掉电8•就地信号复归9•远方信号复归
10.就地修改定值11.远方修改定值12.主控通讯：
断
13.主控通讯：
通14.交流量调试15.保护配置
16.保护事件记录清除17.装置复位记录清除
18.录波记录清除19.中信类型改变20.开出试验
21.相越限记录清清除22.零序越限记录清除
1.断路器合位
一变1/变0
2.断路器跳位
一变1/变0
3.充电保护手合接点输入一
变1/变0
4.-11.各段保护
硬压板投奶退投入/退出
a保护投退记录
装置除掉电外，在整定和调试两种工作状态下保护是退出的，本记录反映保护投退的历史和当前情况，本记录为先进先出的循环存贮器，容量为32次,
有6顶内容，记录最新32次保护投退情况。
注意不要频繁开关装置电源，除对装置硬件不利外，还会占满本记录，装置保护运行状态下开关电源或复位装置一次将增加四项记录：
装置掉电、装置上电、掉电退出保护和保护投入运行，装置的复位可按装置面板上的“复位”按钮实现。
b、装置运行记录
本记录有22个项目，每项仅记录装置最新发生的操作和运行工况时间，共中“配置退出保护”和“保护配置”两项无意义，该记录的序号为项目序号。
c、开入记录
本记录包括12个开入量，每个开入量均为先进先出的循环存贮器，容量为16次，记录最新16次的开关量变位情况。
本记录主要用于分析保护动作行为，故装置只有在保护运行状态下才记录开关量变位时间，保护退出状态下发生的开关量变位不记录。
&装置整定
装置有两种定值类型：
投退型（或开关型）和数值型。
用户可通过整定相应的投退型定值，选择所需的保护功能，整定为退出的保护功能程序中将不调用，对其他投入的保护功能无任何影响，相应的数值型定值可置为整定范围内任意值，建议置为出厂定值，装置出厂对投退型定值设为退出，数据型定值均置为整定范围内最大值。
本装置可存放九套定值，用于旁路元件切换。
装置出厂时仅整定一套定值存放于第一组、现场应将各装置的定值组号均设为“1”，如欲用其它组别（如旁路元件）的定值，应先进入“整定”菜单，整定该组各套定值后方可使用。
远方整定时，只能改变各装置当前定值组内各套定值，装置对下装的定值进行检测，如果发现定值越限或其它错误，将上送有关信息报文，并取消修正。
表6.1列出了装置的全部定值，表中定值代号除用于显示外，还用于通信识别，可作为助记符，带*者为投退型定值。
各保护段和相应出口一般按装置说明使用，也可以根据具体需要改变，用户应在定货时特别说明。
表6.1装置保护定值（1n=5A）
定值种类
定值编号
含义
整定范围及步长
出厂定值
控制字投退
*d053
相间过流1段保护投退
退出/投入
退出
*d054
相间过流11段保护投退
退出/投入
退出
*dO14
零序1段过流保护投退
退出/投入
退出
*d062
零序11段过流保护投退
退出/投入
退出
*d317
充电保护1段投退
退出/投入
退出
*d337
充电保护11段投退「
退出/投入
退出
*d187
充电保护自动失灵投退
退出/投入
退出
*d190
非全相保护投退
退出/投入
退出
相间1段过流保护
d055
相间过流1段保护定值
1.1~99.9A，0.1A
99.9A
d056
相间过流1段保护时限
0.10~8.99s，0.01s
8.99s
相间11段过流保护
d057
相间过流1段保护定值
1.1~99.9A，0.1A
99.9A
d058
相间过流11段保护时限
0.10~8.99s，0.01s
8.99s
零序1段过流保护
d004
零序1段过流保护定值
0.6~99.9A，0.1A
99.9A
d005
零序1段过流保护时限
0.10~9.99s，0.01s
9.99s
零序11段过流保护
d063
零序11段过流保护定值
0.6~99.9A，0.1A
99.9A
d064
零序11段过流保护时限
0.10~9.99s，0.01s
9.99s
母线充电保护
D283
充电保护1段定值
1.1~99.9A，0.1A
99.9A
D338
充电保护11段定值
1.1~99.9A，0.1A
99.9A
D199
充电保护时限
0.01~2.00s，0.01s
2s
非全相保护
D671
非全相保护负序电流定值
1.1~9.9A，0.1A
9.9A
D666
非全相保护零序电流定值
0.6~99.9A，0.1A
99.9A
D191
非全相保护时限
0.04~9.99s，0.01s
9.99s
第4节保护原理中对各保护段整定已作了一定说明，这里整理如下，以备参考。
无特殊说明者按有关规程整定。
a、相间过流出口延时可根据实际运行需要整定，相电流定值按被保护元件
末端故障有足够灵敏度整定，灵敏度＞1.3~1.5,其中相间11段必须躲过此时系统运行方式下流过母联的负荷电流。
b、零序电流取母联断路器31。
电流，零序电流定值按被保护元件末端故障时有足够的灵敏度整定，灵敏度＞1.3~15
c、充电保护电流取流过母联断路器的相电流，其定值按最小运行方式下被
充电母线故障时有足够的灵敏度来整定，灵敏度＞1.5。
充电出口延时定值，可根据实际运行需要整定。
若用母联断路器由一条母线向另一条空母线充电时，一般
可整定为0.01秒。
d、非全相保护负序电流定值应躲过正常运行时的最大负序电流，灵敏
度＞1.5。
非全相保护零序电流定值则按躲过最小运行方式下的零序电流整定，灵敏度＞1.3~1.5。
7、装置使用
装置面板上装有一块3203240点阵汉字液晶显示器，9个按键的小键盘及6个LED指示灯。
7.1键盘说明
a、TJ键：
用于增减数字、上下移动光标和移动显示信息。
这两个键移动显示信息的一项内容，如按行显示交流量时，上下移动一行；显示定值时，移动一组定值中的一个定值；显示保护动作事件时，移动上一个或下一个事件。
b、—键：
用于左右移动光标、移动显示信息和在装置处于正常轮流显示交流量状态时，关、开液晶显示背景光。
这两个键移动显示信息的一组内容，如显示定值时，移动一组定值显示。
c、确认键：
确认当前修改或执行当前选择。
d、ESC键：
退出某项菜单或取消某项修改。
e、复位键：
CPU复位，正常操作请勿按此键。
f、备用键：
预留将来扩展。
g、F1键：
预留将来扩展
装置面板上无复当按键，复归功能在菜单中实现。
7.2菜单操作与显示
7.2.1装置正常运行时显示
显示四部分内容：
主接线图、输入交流量巡检、时钟、状态条。
a、主接线图由一个独立的软件描绘，与具体工程的实际接线一一对应，基本可以满足各种工程的不同要求，实时显示各种开关和刀闸状态。
b、输入交流量巡检，刷新显示装置采集到的全部交流量。
c、时钟以秒计时，显示当前装置的时间。
d、状态行位于巡检状态界面的右下部。
如下图所示。
在巡检状态下，按“确认”键，将进入菜单界面。
新事件或各种异常自检信息都会在巡检时自动弹出显示。
例如定值出错，A/D采样出错，2.5V采样基
准电压异常，波形自检出错，起动继电器出错等。
如果定值或幅值调节系数自检出错，弹出出错信息框后，按“确认”键，将进入定值或调试菜单，其他情况下，由于硬件出错，装置停止运行，等待工程人员检修。
722装置的菜单界面
本装置采用中文下拉式菜单，通过菜单提示的信息，可完成装置的全部操作。
菜单的内容如下：
总共有六个主菜单：
查看、整定、预设、参数、调试和保护。
下拉菜单中的符号“：
”表示还有下一级下拉菜单，使用“确认”键或右键进入下一级菜单。
运行状态下右下角标记当前的工作状态：
保护退出或保护投入。
值得注
意的是，装置进入“整定”或“调试”菜单后，保护自动退出运行，在总菜单下把光标移到“保护”这一选项，按“确认”键就可以投入保护。
最下面的信息区介绍当前选项的有关信息。
下面对各个主菜单具体内容进行介绍。
7.2.2.1查看菜单
a、装置信息
装置信息包括软件编号、版本号、序列号、生产日期、制造厂家、装置复位次数、通信复位次数和目前运行的定值组别（1至9），装置复位和通信单元复位累计次数的范围为0~255,装置复位次数在预设菜单中清零（软件编号请参见第二节的有关说明）
b、交流量杳看
显示4个输入交流量：
la、Ib、lc、3lo。
每个交流量的显示占用一行，从左到右依次为：
交流量名称、交流量幅值、相角和该交流量的幅值调节系数（幅值调节系数的范围：
-64--+64）。
所有的输入交流量都有幅值调节系数，计算交流量没有调节系数。
交流量的相位基准设置不作为一个单独的菜单出现，在查看“交流量值查看”或调试交流量时，使用上下键选中对应的交流量，按“确认”键，该交流量就被设为相位基准，相角始终置为零。
C、记录查看
记录查看有6项内容：
相电流越限记录，零序电流越限记录，录波记录，保护投退记录，装置运行记录，开入记录。
最大记录次数各为32个、32个、16个、32个、22种、11个。
第一个记录为最新产生的记录，第二个次之…。
若无有效记录，则显示“无有效记录”。
每屏显示一个记录，按上下键或左右键均可切换到一个或下一个记录。
录波记录每次显示一个记录，一共显示3个交流量的波形（Ia、Ib、IC）。
每屏显示三个波形，按左右键可以左右移动选中的波形，按上下
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