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最新ISA351G技术说明书

ISA-351G技术说明书

ISA-351G馈线保护测控装置

ISA-351G为馈线保护测控一体化装置，实现馈线、变压器组、分段的保护、测控、操作等功能。

1.1基本配置

保护功能：

●带独立门槛的相电流越限记录元件

●可独立投退的三段式电流保护

●可选择极度、非常、一般动作特性的反时限过流保护

●可选择前加速或后加速的相电流加速保护

●可选择三相一次/二次自动重合闸（可投退检同期与检无压）

●带滑差/无滑差闭锁低周减载

●带电压滑差闭锁的低压减载

●带零序方向的零序过流保护，可兼容不同的接地方式

●过负荷保护

●可选择闭锁重合闸功能的控制回路断线告警

●可选择闭锁与电压有关保护的母线PT断线告警

●可投退可整定延时的外部开入保护

●带独立的操作回路和故障录波

●不接地系统的远方接地选线试跳功能（自动判别是否本线接地）

测控功能：

●3路通过操作回路采集的位置遥信

●8路遥信开入采集，可选择闭锁重合闸、外部跳闸开入、外部告警开入、外部复归、检修开入。

可选配脉冲输入功能。

●多路软遥信，包括事故总信号、重合闸充电标志、保护软压板位置。

●Ia、Ib、Ic、Ua、Ub、Uc、3I0、Uab、Ubc、Uca、3U0、Pa、Pb、Pc、P、Q、S、COSφ、Fr共19个遥测量

●遥控操作开关和软压板，并作遥控操作记录及统计

●大容量的事件记录、SOE记录、自检记录、瞬时闭锁保护记录

●高达11次的谐波分析功能

●具有和五防主机同规则的间隔五防闭锁遥控功能

1.2保护原理

1.2.1相电流越限记录元件

相电流越限记录元件设独立的越限门坎定值d797，并按相记录各相电流的越限情况，产生独立的相电流越限记录，包括各相的越限起始时刻、越限持续时间、越限的最大电流。

1）分相记录便于更详细、更全面地记录扰动过程。

2）该记录不用于告警，仅用于扰动分析。

3）装置界面提供相电流越限记录查看功能。

4）定值d797的整定应躲过最大负荷电流值（防止不必要的频繁记录），确保最小故障电流时有足够的灵敏度，一般整定比过流保护的电流定值略低即可。

1.2.2三段式过流保护

各段保护独立投退，电流及时间定值可独立整定，电流返回系数为0.95。

1）瞬时电流速断保护

图6-2-1瞬时电流速断保护逻辑图

2）限时电流速断保护

图6-2-2限时电流速断保护逻辑图

3）定时限过流保护

图6-2-3定时限过流保护逻辑图

1.2.3反时限过流保护

反时限过流保护提供一般反时限、非常反时限和极度反时限3种动作特性供选择。

3种动作特性如果同时投入，优先级排列从高到低为：

极度反时限>非常反时限>一般反时限。

1）一般反时限特性方程

2）非常反时限特性方程

3）极度反时限特性方程

式中：

Ip为启动电流定值（d150），Tp为时间常数定值（d151），动作时间t可计算得到。

电流返回系数为0.95。

图6-2-4反时限过流保护逻辑图

1.2.4相电流加速保护

本装置配置了独立的加速段保护，可通过控制字选择采用前加速还是后加速，两者同时投入时，后加速优先级高。

1）后加速保护

后加速段保护可作为充电保护使用。

后加速段有效时间为3s，即在断路器由跳位变合位的3s时间内无论手合或自动重合闸，后加速保护均有效。

后加速保护动作延时应躲过线路所带用户变压器的励磁涌流。

图6-2-5后加速保护逻辑图

2）前加速保护

前加速保护动作跳开断路器是无选择性的，其无选择性动作依赖于重合闸的纠正，因此只有当重合闸“充电”完毕，前加速保护才能投入工作。

重合闸动作后会“放电”，充电时间为20S，故前加速保护自动退出20S，以便其他保护段和后续线路的保护按时限配合能有选择性的动作。

前加速段在断路器已合上情况下才会动作，故不必考虑躲过用户变压器的励磁涌流，电流定值可按躲过最大负荷电流整定。

图6-2-6前加速保护逻辑图

1.2.5三相自动重合闸

1）本装置提供了三相一次重合闸和三相二次重合闸功能可供用户选择。

对于三相一次重合闸可选择同期检定和无压检定方式。

三相二次重合闸只设无压检定方式。

2）重合闸采用不对应启动方式；使用内部操作回路提供的断路器位置接点（TWJ、HWJ和HHJ）做判断；控制回路断线可选择闭锁重合闸。

3）重合闸充电时间为20s，重合闸的“充电”和“放电”条件见表6-2-1。

（当重合闸投入时，装置界面状态行中出现“电池”标志用于显示重合闸状态：

空心电池表示重合闸未充好电，中间带“1”的实心电池表示重合闸充电好且允许重合一次，中间带“2”的实心电池表示重合闸充电好且允许重合二次；重合闸不投入或保护退出运行时，不显示该标志。

）

4）为避免变压器出线近端发生故障，而线路开关跳开后重合在永久故障上对变压器绕组产生多次冲击，本装置设置“大电流闭锁重合闸”功能，该功能可通过控制字（d253）投退。

5）“闭锁重合闸”端子为外部闭锁信号，当定值d731为退出时该端子失效，可用于其他遥信。

6）重合闸的整个动作应在整组复归时间Tzzf内完成，在Tzzf到达后重合闸整组复归，所有计数器清零，并清除所有标志。

当出现“放电”条件和重合闸动作全部完成后也整组复归。

三相一次重合Tzzf=20s/120s（退/投同期检查），三相二次重合Tzzf=100s。

7）线路侧电压可接任意相电压和线电压，可通过界面设定线路电压相别。

表6-2-1重合闸的充/放电及启动条件

放电条件

（“或”逻辑）

1）“闭锁重合闸”有开入且定值d731为投入

2）断路器“合后”状态消失（HHJ=0）

3）控制回路断线（可投退）

4）低周、低压减载或过负荷保护动作于跳闸或不接地零序元件动作于跳闸

5）大电流闭锁启动（可投退）

充电条件

（“与”逻辑）

1）不满足重合闸放电条件

2）断路器在“合后”状态（HHJ=1）

3）断路器合位（TWJ=0，HWJ=1）

启动条件

1）重合闸已“充电”

2）断路器出现不对应状态（TWJ=1，HWJ=0，HHJ=1）

3）三相无流

图6-2-7三相一次重合闸逻辑图

对于三相二次重合闸，第一次跳闸后，经第一次合闸时限（d411）延时，会进行第一次重合闸。

重合后，若在二次重合闸闭锁时限（d203）内再次跳闸，则不再重合闸。

若没有再跳闸，则从合闸时开始计时，经过一次重合后全恢复时间（d412）后，重合闸复归，装置仍处于充电状态，可以进行下一轮二次重合闸。

如果在大于d203小于d412的时间内再跳，经二次重合闸时限（d201）后，第二次重合。

二次重合闸闭锁时间（d203）是指第一次重合闸后在“闭锁时间”内又发生故障导致开关再次跳闸，此时应闭锁第二次重合闸，而直接启动重合闸整组复归，清除所有标志。

因此整定时d412必须大于d203和d201，否则无法重合。

图6-2-8三相二次重合闸逻辑图

注：

同期检定的线路有压定值和同期公式中的Un在线路电压设定为相电压时取为40V，设定为线电压时取为70V。

1.2.6低周减载

1）本装置采用分散分布式低周减载方案，设滑差闭锁和无滑差闭锁两段，两段可独立投退，其频率定值及动作时限可单独整定。

2）当输入电压Uab小于20V，或测量频率超出45～55Hz有效范围，视为频率测量回路异常，闭锁低周减载。

3）由于频率测量取自母线电压Uab，故在逻辑中加入断路器合位判据。

4）两段低周减载均设有低电压闭锁和无流闭锁环节，其中低电压闭锁功能固定投入，无流闭锁环节可由控制字（d078）整定投退。

低电压闭锁门槛为20V。

无流闭锁定值按躲过最小负荷电流整定（建议取为0.2A）。

5）低周减载返回频率为：

整定值+0.05Hz。

6）低周减载的出口接点与保护跳闸接点相独立，设独立出口压板。

图6-2-9滑差闭锁低周减载逻辑图

1.2.7低压减载

1）低压减载设有断路器合位判据和可投退的无流闭锁环节，原理同低周减载。

2）低压减载设置了可投退的电压滑差闭锁元件。

3）为防止PT断线引起的低压减载误动，加有“线电压大于20V”和“负序电压小于7V”的判据。

4）低压减载为欠量继电器，电压返回系数取1.1。

5）低压减载的出口接点与保护跳闸接点相独立，设独立出口压板。

图6-2-10低压减载逻辑图

1.2.8接地保护（零序过流保护）

本装置的接地保护可满足不同接地系统的要求：

对于不接地系统，采用零序方向过流保护，动作于告警或跳闸，其中方向元件可投退；对于小电阻接地系统，采用零序过流保护和零序过流加速元件，动作于跳闸。

装置为此提供了两个零序电流的交流通道3Iol和3Iog，分别应用于不同的接地方式。

1）中性点不接地系统的零序过流保护

中性点不接地系统中某条线路发生单相接地时，非故障线流过其自身电容决定的零序电流，超前零序电压90°，方向由母线流向线路；故障线路流过母线上所有非故障线路的零序电流之和，方向由线路流向母线，落后零序电压90°。

零序过流保护的动作条件是

（6-2-1）

式中：

和

分别代表母线上所有线路和本线路的零序电流，上式左边即为故障线的故障电流。

式（6-2-1）中

为零序过流保护的整定值，应按躲过本线路电容电流整定，即有

（6-2-2）

式中：

k为安全系数，可取2（或更小）。

由式（6-2-1）和式（6-2-2）可得到在中性点不接地系统中，某条线路能够采用零序过流保护的条件是

（6-2-3）

式中：

和

分别为故障线自身的电容和母线上所有线路的电容之和。

若式（6-2-3）不能满足，不接地系统的零序过流保护需使用零序方向元件D0辅助判别，其动作方程为（括号内为最大误差范围）

（6-2-4）

零序方向元件D0正方向的动作区如下图所示。

【说明】：

1）零序方向元件投入时，若发生PT断线可由控制字（d108）选择闭锁零序方向过流保护。

2）由于零序电流互感器是套管型的，安装后应做极性试验。

系统正常情况无零序电压，

与

等电位，无法带电检查区分两者，因而必须认真检查二次接线。

如条件具备，建议进行人工单相接地试验。

注意长时间送入装置的

电流不得大于1A。

图6-2-11不接地系统零序过流保护逻辑图

2）小电阻接地系统的零序过流保护

小电阻接地系统的接地保护包括零序过流和零序过流后加速元件。

图6-2-12小电阻接地系统零序过流保护逻辑图

1.2.9不接地系统的远方接地选线试跳功能

不接地系统发生单相接地故障时系统零序电压上升，若带故障运行时间太长会导致单相接地故障发展为相间故障，影响到系统和设备的安全。

本装置装设有远方接地选线试跳功能。

接地选线试跳的跳/合闸出口接点为遥控跳/合闸出口接点，可有效闭锁重合闸功能，防止发出不必要的重合闸信号。

1）当装置接收到后台或远控发来的接地试跳命令后，自动判断当前系统是否有零序电压

（使用三相电压计算得到，单相接地时

应为173V）：

A）若当前

＜70V，确认系统不存在接地故障，返回“系统未接地”事件信息，且终止该试跳过程；

B）若当前

＞70V，确认系统确实存在接地故障，自动跳开本线路断路器，并判断

是否消失（小于40V）：

a）若

＜40V，返回“本线路接地”信息；

b）若

＞40V，返回“本线路未接地”信息。

2）无论是否本线路接地均在发出选线信息后发合闸命令。

3）选线结束后是否跳开接地线路由用户决定。

4）在本装置的接地选线试跳过程中，线路停电时间为2S。

1.2.10过负荷保护

过负荷保护可通过控制字选择告警或跳闸。

动作于跳闸的同时闭锁重合闸。

图6-2-13过负荷保护逻辑图

1.2.11控制回路断线告警

装置以开入量方式（闭合为1，断开为0）接入断路器双位置，除其他用途外，还用于控制回路异常情况检查。

控制回路断线检查延时10s告警。

由于重合闸使用断路器位置接点判断，在判断控制回路断线发生时可选择闭锁重合闸。

图6-2-14控制回路断线告警逻辑图

1.2.12母线PT断线告警

母线PT断线检查采用线电压下降和负序电压上升判据，延时10s告警。

若控制字d108=投入，则在母线PT断线告警判据中增加电流闭锁元件，即三相电流均小于0.2A时，母线PT断线告警元件退出；如果此时判据各条件满足，则闭锁与母线电压有关的保护元件。

图6-2-15母线PT断线告警及闭锁逻辑图

1.2.13外部非电量开入保护

装置设有外部跳闸开入保护和外部告警开入保护。

外部跳闸开入保护可由控制字（d414）选择是否跳闸，外部告警开入保护只动作于发信，两保护延时均可整定。

图6-2-16外部非电量开入保护逻辑图

1.3保护配置及整定说明

1.3.1保护元件配置

保护元件配置是根据用户的要求，在出厂前投入选配的元件。

具体保护元件见表6-3-1。

装置出厂后不得轻易更改保护元件配置，如果改动需重新整定定值和重新配置保护出口。

一旦保护元件配置为退出，则与此保护元件相关的定值和出口（如果该元件有出口要求）都变为不可见。

表6-3-1ISA-351G装置保护元件

元件名称

缺省配置

定值组别

元件名称

缺省配置

定值组别

相电流越限记录元件

投入

过流保护

滑差闭锁低周减载

投入

减载

瞬时电流速断保护

投入

过流保护

无滑差闭锁低周减载

退出

减载

限时电流速断保护

投入

过流保护

低压减载

投入

减载

定时限过流保护

投入

过流保护

外部跳闸开入保护

退出

非电量保护

反时限过流保护

退出

过流保护

外部告警开入保护

退出

非电量保护

相电流加速段保护

投入

过流保护

三相一次重合闸

投入

重合闸

过负荷保护

退出

过负荷保护

三相二次重合闸

退出

重合闸

零序过流跳闸保护

退出

零序保护

控制回路断线告警

投入

告警

零序过流加速保护

退出

零序保护

母线PT断线告警

投入

告警

不接地零序方向过流保护

投入

零序保护

不接地系统接地选线试跳

退出

注：

表中缺省配置为“投入”的保护元件为ISA-351G装置标配元件，“退出”的为选配元件。

1.3.2装置定值

装置有两种定值类型：

投退型（或开关型）和数值型。

数值型定值按位整定，可整定为整定范围内任意值。

无特殊说明的保护段按有关规程整定，有特殊说明的保护段应按其说明进行整定。

表6-3-2按保护元件列出了装置的全部定值。

该表也列出了ISA规约与103规约编号对照关系。

在ISA规约编号一栏内带“*”者为投退型定值，带“☆”号的为重复定值，重复定值不再分配103规约编号。

表6-3-2ISA-351G装置保护定值

保护元件

ISA规约

编号

103规约

编号

含义

整定范围及步长

出厂定值

电流越限记录

d797

0101H

相电流越限电流定值

0.2In~20In，0.01A

20In

瞬时电流速断

*d034

0201H

瞬时电流速断保护投退

退出/投入

退出

d019

0102H

瞬时电流速断保护定值

0.2In~20In，0.01A

20In

限时电流速断

*d010

0202H

限时电流速断保护投退

退出/投入

退出

d000

0103H

限时电流速断保护定值

0.1In~20In，0.01A

20In

d001

0104H

限时电流速断保护时限

0~99.99s，0.01s

99.99s

定时限过流

*d012

0203H

定时限过流保护投退

退出/投入

退出

d002

0105H

定时限过流保护定值

0.1In~20In，0.01A

20In

d003

0106H

定时限过流保护时限

0~99.99s，0.01s

99.99s

反时限过流

*d149

0204H

极度反时限过流投退

退出/投入

退出

*d475

0205H

非常反时限过流投退

退出/投入

退出

*d474

0206H

一般反时限过流投退

退出/投入

退出

d150

0107H

反时限过流保护起动定值

0.2In~20In，0.01A

20In

d151

0108H

反时限过流保护时间常数

0.001~9.999s，0.001s

9.999s

相电流加速

*d207

0207H

后加速保护投退

退出/投入

退出

*d208

0208H

前加速保护投退

退出/投入

退出

d209

0109H

加速段保护定值

0.2In~20In，0.01A

20In

d210

010AH

加速段保护时限

0~2.99s，0.01s

2.99s

过负荷

*d059

0209H

过负荷保护投退

退出/投入

退出

*d131

020AH

过负荷保护跳闸投退

退出/投入

退出

d060

010BH

过负荷电流定值

0.08In~20In，0.01A

20In

d061

010CH

过负荷时限定值

0.1~99.99s，0.01s

99.99s

零序过流

*d014

020BH

零序过流保护投退

退出/投入

退出

d004

010DH

零序过流定值

0.08In~20In，0.01A

20In

d005

010EH

零序过流时限定值

0~99.99s，0.01s

99.99s

零序过流加速段

*d238

020CH

零序过流后加速投退

退出/投入

退出

d239

010FH

零序过流后加速定值

0.08In~20In，0.01A

20In

d226

0110H

零序过流加速段时限

0~2.99s，0.01s

9.99s

不接地零序

方向过流

*d018

020DH

零序过流保护投退

退出/投入

退出

*d129

020EH

零序方向元件投退

退出/投入

退出

*d130

020FH

零序过流跳闸投退

退出/投入

退出

d008

0111H

零序过流告警定值

0.03~3.99A，0.01A

3.99A

d009

0112H

零序过流时限定值

0~99.99s，0.01s

99.99s

带滑差闭锁

低周减载

*d072

0210H

有滑差闭锁低周减载投退

退出/投入

退出

d070

0113H

有滑差锁低周减载定值

45~49.95Hz，0.01Hz

49.95Hz

d071

0114H

有滑差闭锁低周减载时限

0.1~99.99s，0.01s

99.99s

d215

0115H

低周减载滑差闭锁定值

0.5~9.99Hz/s，0.01Hz/s

9.99Hz/s

*d078

0211H

低周减载无流闭锁投退

退出/投入

退出

d077

0116H

低周减载无流闭锁定值

0.02In~1.2In，0.01A

1.2In

无滑差闭锁

低周减载

*d227

0212H

无滑差闭锁低周减载投退

退出/投入

退出

d228

0117H

无滑差闭锁低周减载定值

45~49.95Hz，0.01Hz

49.95Hz

d229

0118H

无滑差闭锁低周减载时限

0.1~99.99s，0.01s

99.99s

*d078☆

低周减载无流闭锁投退

退出/投入

退出

d077☆

低周减载无流闭锁定值

0.02In~1.2In，0.01A

1.2In

低压减载

*d211

0213H

低压减载投退

退出/投入

退出

d212

0119H

低压减载电压定值

25~99.99V，0.01V

99.99V

d213

011AH

低压减载时限

0.2~99.99s，0.01s

99.99s

*d420

0214H

低压减载无流闭锁投退

退出/投入

退出

d214

011BH

低压减载无流闭锁定值

0.02In~1.2In，0.01A

1.2In

*d439

0215H

电压滑差闭锁投退

退出/投入

退出

d438

011CH

电压滑差闭锁定值

0.5~99.9V/s，0.1V/s

99.9V/s

外部跳闸开入

保护

*d413

0216H

外部跳闸开入保护投退

退出/投入

退出

*d414

0217H

外部跳闸开入跳闸投退

退出/投入

退出

d415

011DH

外部跳闸开入保护时限

0~99.99s，0.01s

99.99s

外部告警开入

保护

*d421

0218H

外部告警开入保护投退

退出/投入

退出

d422

011EH

外部告警开入保护时限

0~199.9s，0.1s

199.9s

三相一次重合闸

*d016

0219H

不对应启动重合闸投退

退出/投入

退出

d007

011FH

重合闸无压检定时间

0.1~19.99s，0.01s

19.99s

*d104

021AH

重合闸无压检定投退

退出/投入

退出

d105

0120H

重合闸无压检定定值

10~99.99V，0.01V

99.99V

*d106

021BH

重合闸同期检定投退

退出/投入

退出

d107

0121H

重合闸同期检定角度

2°～90°，1°

90°

d423

0122H

重合闸同期检测时间

0~99.99s，0.01s

99.99s

*d253

021CH

大电流闭锁重合闸投退

退出/投入

退出

d254

0123H

大电流闭锁重合闸定值

0.2In~20In，0.01A

20In

*d731

021DH

闭锁重合闸开入投退

退出/投入

退出

三相二次重合闸

*d410

021EH

三相二次重合闸投退

退出/投入

退出

d411

0124H

第一次合闸延时定值

0.3~99.99s，0.01s

99.99s

d201

0125H

二次重合闸时限

0~199.9s，0.1s

199.9s

*d104☆

重合闸无压检定投退

退出/投入

退出

d105☆

重合闸无压检定定值

10~99.9V，0.1V

99.9V

d203

0126H

二次重合闸闭锁时间

0~199.9s，0.1s

199.9s

d412

0127H

一次重合后全恢复时间

0.5~199.9s，0.1s

199.9s

*d253☆

大电流闭锁重合闸投退

退出/投入

退出

d254☆

大电流闭锁重合闸定值

0.2In~20In，0.01A

20In

*d731☆

闭锁重合闸开入投退

退出/投入

退出

控制回路断线

告警

*d146

021FH

控制回路断线告警投退

退出/投入

退出

*d419

0220H

控回断线闭锁重合投退

退出/投入

退出

母线PT断线

告警

*d098

0221H

PT断线告警投退

退出/投入

退出

*d108

0222H

PT断线闭锁保护投退

退出/投入

退出

1.3.3出口配置

本装置各保护跳闸方式采用整定