iPACS5911D(A型)高壓輸電線路成套保護裝置說明書

1、ipacs-5911d（a型）高壓輸電線路成套保護裝置技術(shù)說明書版本：v1.00江蘇金智科技股份有限公司 ipacs-5911d（a型）高壓輸電線路成套保護裝置技術(shù)說明書(v1.00)目 錄1 概述11.1 應(yīng)用范圍11.2 保護配置11.3 性能特征12 技術(shù)參數(shù)12.1 機械及環(huán)境參數(shù)12.2 額定電氣參數(shù)12.3 主要技術(shù)指標23保護工作原理43.1裝置告警43.2 手合判據(jù)53.3 起動元件53.4 距離保護53.5 過流保護143.6 不對稱相繼速動153.7 雙回線相繼速動153.8 低周保護163.9 跳閘邏輯173.10 重合閘邏輯184 硬件原理說明184.1 裝置面板布置1

2、84.2 結(jié)構(gòu)與安裝194.3 裝置接線端子204.4 各插件原理說明225 定值內(nèi)容與整定說明285.1 系統(tǒng)定值與整定說明285.2 保護定值與整定說明295.3 壓板定值325.4 通訊定值321 概述1.1 應(yīng)用范圍ipacs-5911d（a型）為由微機實現(xiàn)的數(shù)字式輸電線路成套快速保護裝置，可用作采用數(shù)字式互感器的110kv輸電線路的主保護及后備保護。本裝置配有四個100m光纖過程層接口，均可用于goose通訊和iec61850-9-2通訊接口，通訊規(guī)約為dl/t860（iec61850）系列規(guī)約。1.2 保護配置ipacs-5911d（a型）包括完整的三段相間和接地距離保護、四段零序

3、方向過流保護和低周保護；裝置配有三相一次重合閘功能、過負荷告警功能、頻率跟蹤采樣功能。1.3 性能特征l 采用傅氏算法，濾波效果好，計算精度高。l 電流變化量起動元件采用了具有自適應(yīng)能力的浮動門檻，有很高的靈敏度且不會頻繁起動。l 先進可靠的振蕩閉鎖功能，保證距離保護在系統(tǒng)振蕩加區(qū)外故障時能可靠閉鎖，而在振蕩加區(qū)內(nèi)故障時能可靠切除故障。l 裝置采用整體面板、全封閉機箱，強弱電嚴格分開，取消傳統(tǒng)背板配線方式，同時在軟件設(shè)計上也采取相應(yīng)的抗干擾措施，裝置的抗干擾能力大大提高，對外的電磁輻射也滿足相關(guān)標準。l 完善的事件報文處理，可保存最新128次動作報告，16次故障錄波報告。l comtrade格

4、式的故障錄波。l 友好的人機界面、漢字顯示、中文報告打印。l 靈活的后臺通信方式，配有冗余100m以太網(wǎng)（可選雙絞線、光纖)。l 支持電力行業(yè)標準dlt/860（iec61850）系列規(guī)約以及dl/t667-1999（iec60870-5-103標準）的通信規(guī)約。l 采用兩片高速數(shù)字信號處理芯片（dsp）并行工作，保證了高精度的快速運算。高性能的硬件保證了裝置在每一個采樣間隔對所有繼電器進行實時計算。l 電路板采用表面貼裝技術(shù)，減少了電路體積，減少發(fā)熱，提高了裝置可靠性。2 技術(shù)參數(shù)2.1 機械及環(huán)境參數(shù)機箱結(jié)構(gòu)尺寸：213mm×270mm×227mm；嵌入式安裝正常工作溫

5、度：-540極限工作溫度：-1055貯存及運輸： -25702.2 額定電氣參數(shù)直流電源：220v，110v 允許偏差: +15，-20功 耗： 直 流：正常時20w 跳閘時35w2.3 主要技術(shù)指標2.3.1 整組動作時間距離保護段：30ms2.3.2 起動元件電流變化量起動元件，整定范圍0.1in0.5in零序過流起動元件，整定范圍0.1in0.5in2.3.3 距離保護整定范圍： 0.0125(in=5a) 0.05125(in=1a) 距離元件定值誤差: 5精確工作電壓: 0.25v最小精確工作電流: 0.1in最大精確工作電流: 30in、段跳閘時間: 010s2.3.4 零序過流保

6、護整定范圍： 0.1in20in零序過流元件定值誤差: < 2.5% 或 ±0.01in 、段零序跳閘延遲時間：010s 2.3.5 過負荷告警整定范圍： 0.1in20in過負荷元件定值誤差: < 2.5% 或 ±0.01in 過負荷告警出口延遲時間：010s 2.3.6 低周保護整定范圍： 45hz50hz低周保護低頻定值誤差: 45hz50hz范圍內(nèi)±0.03hz 低周保護出口延遲時間：010s 2.3.7 暫態(tài)超越快速保護均不大于22.3.8 測距部分單端電源多相故障時允許誤差：±2.5 單相故障有較大過渡電阻時測距誤差將增大2.3.

7、9 自動重合閘檢同期元件角度誤差：±3°2.3.10 電磁兼容輻射電磁場干擾試驗符合gb/t 14598.9的規(guī)定快速瞬變干擾試驗符合gb/t 14598.10的規(guī)定靜電放電試驗符合gb/t 14598.14的規(guī)定脈沖群干擾試驗符合gb/t 14598.13的規(guī)定射頻場感應(yīng)的傳導(dǎo)騷擾抗擾度試驗符合gb/t 17626.6的規(guī)定工頻磁場抗擾度試驗符合gb/t 17626.8的規(guī)定脈沖磁場抗擾度試驗符合gb/t 17626.9的規(guī)定2.3.11 絕緣試驗絕緣試驗符合gb/t14598.3-93 6.0的規(guī)定沖擊電壓試驗符合gb/t14598.3-93 8.0的規(guī)定2.3.12

8、輸出接點容量信號接點容量：允許長期通過電流8a切斷電流0.3a（dc220v，v/r 1ms）其它輔助繼電器接點容量：允許長期通過電流5a切斷電流0.2a（dc220v，v/r 1ms）跳閘出口接點容量：允許長期通過電流8a切斷電流0.3a（dc220v，v/r 1ms），不帶電流保持2.3.13 通訊接口四個1000m光纖接口，均可用于goose通訊和iec61850-9-2通訊接口，通訊規(guī)約為dl/t860（iec61850）系列規(guī)約；四個100m以太網(wǎng)接口，其中兩個用于與后臺監(jiān)控系統(tǒng)相連，另外兩個用于與故障信息系統(tǒng)相連。通信規(guī)約可選擇為電力行業(yè)標準dl/t667-1999(idt iec

9、60870-5-103)規(guī)約或dl/t860（iec61850）系列規(guī)約；一個用于gps對時硬件對時接口，電平標準符合rs-422雙絞線接口，支持秒脈沖或irig-b；一個打印接口，rs-232方式，通信速率可整定。3保護工作原理3.1裝置告警3.1.1 開關(guān)位置異常線路有電流但跳閘位置繼電器（twj）動作，經(jīng)10秒延時報twj異常。3.1.2 控制回路斷線twj和合閘位置繼電器（hwj）均不動作，經(jīng)500ms延時報控制回路斷線?？刂苹芈窋嗑€則重合閘放電。3.1.3 ta斷線自產(chǎn)零序電流小于0.75倍的外接零序電流，或外接零序電流小于0.75倍的自產(chǎn)零序電流，延時200ms發(fā)ta斷線異常信號；

10、有自產(chǎn)零序電流而無零序電壓，則延時10秒發(fā)ta斷線異常信號。3.1.4 母線tv斷線三相電壓向量和大于8伏，保護不起動，延時1.25秒發(fā)母線tv斷線異常信號； 正序電壓小于33v時，當(dāng)任一相有流或twj不動作時, 延時1.25秒發(fā)母線tv斷線異常信號。母線tv斷線時：l 自動退出距離保護；l 自動投入受距離壓板的控制的兩段tv斷線相過流保護；l 零序過流元件不經(jīng)方向判別，可經(jīng)控制字選擇是否退出零序過流段；l 可經(jīng)控制字選擇是否閉鎖重合閘。三相電壓正常后, 經(jīng)10秒延時母線tv斷線信號復(fù)歸。 3.1.5 線路tv斷線重合閘投入，并且采用如下重合方式：l 檢同期；l 檢線路無壓母線有壓；l 檢母線

11、無壓線路有壓；l 檢線路無壓母線無壓要用到線路電壓，此時需檢查線路tv是否斷線。需要檢查線路tv是否斷線時，twj不動作或線路有流且線路電壓小于30v，經(jīng)10秒延時報線路tv異常。線路電壓正常后, 經(jīng)10秒延時線路tv斷線信號復(fù)歸。圖3.1.1線路tv斷線邏輯框圖如果不需要檢查線路tv是否斷線，線路電壓可以不接入本裝置 3.2 手合判據(jù)三相無電流，同時twj動作，則認為線路不在運行，開放準備手合于故障400ms；3.3 起動元件起動元件分為總起動元件和保護起動元件?？偲饎釉糜陂_放保護跳閘出口繼電器的正電源，保護起動元件用于啟動故障處理程序。兩個起動元件的起動判據(jù)基本相同，包括：電流變化量起

12、動元件、零序過流起動元件、重合閘起動元件、低周起動元件。低周起動繼電器可經(jīng)控制字選擇投退。3.3.1 電流變化量起動反應(yīng)工頻變化量的起動元件采用浮動門坎，正常運行及系統(tǒng)振蕩時變化量的不平衡輸出均自動構(gòu)成自適應(yīng)式的門坎，浮動門坎始終略高于不平衡輸出，在正常運行時由于不平衡分量很小，而裝置有很高的靈敏度。是相間電流的半波積分的最大值；為可整定的固定門坎；為浮動門坎，隨著變化量的變化而自動調(diào)整，取1.25倍可保證門坎始終略高于不平衡輸出。該元件動作并展寬秒，去開放出口繼電器正電源。3.3.2 零序過流起動當(dāng)外接和自產(chǎn)零序電流均大于整定值，且無交流電流斷線時，零序起動元件動作并展寬秒，去開放出口繼電器

13、正電源。3.3.3 低周起動當(dāng)?shù)椭鼙Ｗo投入，系統(tǒng)頻率低于整定值，且無低電壓閉鎖和滑差閉鎖時，低周起動元件動作并展寬秒，去開放出口繼電器正電源。3.3.4 重合閘起動當(dāng)滿足重合閘條件則展寬10分鐘，在此時間內(nèi)，若有重合閘動作則開放出口繼電器正電源500ms。3.4 距離保護距離繼電器包括三段階段式相間、接地距離繼電器、兩個作為遠后備的四邊形相間、接地距離繼電器。當(dāng)正序電壓高于10%un時，距離繼電器采用正序電壓作為極化電壓；當(dāng)正序電壓下降至10%un以下時，距離繼電器采用正序電壓記憶量作為極化電壓。用于短線路時，距離繼電器需要具備更強的測量過渡電阻的能力，為此可以通過設(shè)置將、段阻抗特性向第象限偏

14、移；接地距離繼電器由零序電抗繼電器把關(guān)，可以確保區(qū)外接地故障時一定不會超越，區(qū)內(nèi)故障不會拒動。 3.4.1 低壓距離繼電器不考慮tv斷線，實際系統(tǒng)只有兩種情況會使得正序電壓小于10%un：母線或線路出口三相短路，系統(tǒng)振蕩且振蕩中心在保護安裝處附近。當(dāng)系統(tǒng)正序電壓小于10%un時，可以確認系統(tǒng)發(fā)生振蕩或在保護安裝處附近發(fā)生三相短路故障。通過振蕩閉鎖回路可以防止系統(tǒng)振蕩時距離繼電器的誤測量問題，因此，低壓距離繼電器的任務(wù)是判定故障是否在保護范圍，并且只需考慮三相短路。三相短路時，因三個相阻抗和三個相間阻抗性能一樣，所以僅測量相阻抗。 工作電壓： 極化電壓： 其中： 、分別為相電壓、相電流為整定阻抗

15、為記憶故障前正序電壓 正方向故障時，故障系統(tǒng)圖如3.4.1 圖3.4.1 正方向故障系統(tǒng)圖 在記憶作用消失前： 因此， 繼電器的比相方程為： 則 設(shè)故障線母線電壓與系統(tǒng)電勢同相位=0，其暫態(tài)動作特性如圖3.4.2；圖3.4.2 正方向故障時動作特性測量阻抗在阻抗復(fù)數(shù)平面上的動作特性是以至連線為直徑的圓，動作特性包含原點表明正向出口經(jīng)或不經(jīng)過渡電阻故障時都能正確動作，并不表示反方向故障時會誤動作；反方向故障時的動作特性必須以反方向故障為前提導(dǎo)出。當(dāng)不為零時，將是以到連線為弦的圓，動作特性向第或第象限偏移。反方向故障時，故障系統(tǒng)圖如3.4.3 圖3.4.3 反方向故障的計算用圖 在記憶作用消失前：

16、 因此， 繼電器的比相方程為： 則 測量阻抗在阻抗復(fù)數(shù)平面上的動作特性是以與連線為直徑的圓，如圖3.4.4，當(dāng)在圓內(nèi)時動作，可見，繼電器有明確的方向性，不可能誤判方向。圖3.4.4 反方向故障時的動作特性 圖3.4.5 三相短路穩(wěn)態(tài)特性以上的結(jié)論是在記憶電壓消失以前，即繼電器的暫態(tài)特性，當(dāng)記憶電壓消失后，正方向故障時： 繼電器的比相方程為： 反方向故障時： 繼電器的比相方程為： 正方向故障時，測量阻抗在阻抗復(fù)數(shù)平面上的動作特性如圖3.4.5，反方向故障時，動作特性也如圖3.4.5。由于動作特性經(jīng)過原點，因此母線和出口故障時，繼電器處于動作邊界。為了保證母線故障，特別是經(jīng)弧光電阻三相故障時不會誤

17、動作，因此，對、段距離繼電器設(shè)置了門坎電壓，其幅值取最大弧光壓降。同時，當(dāng)、距離繼電器暫態(tài)動作后，將繼電器的門坎倒置，相當(dāng)于將特性圓包含原點，以保證繼電器動作后能保持到故障切除。為了保證段距離繼電器的后備性能，段距離元件的門坎電壓總是倒置的，其特性包含原點。3.4.2 接地距離繼電器3.4.2.1 接地距離繼電器四邊形接地距離繼電器主要用作線路末端變壓器后故障的后備保護。四邊形距離繼電器的動作特性如圖3.4.6中的abcd，為接地四邊形阻抗定值，為接地四邊形電阻定值。四邊形中ab段經(jīng)過原點且和垂直；bc段和平行，和r軸相交于點；cd段和垂直；da段經(jīng)過原點，和jx周的夾角為15°。四

18、邊形接地距離繼電器需整定：接地四邊形阻抗定值，接地四邊形電阻定值，接地四邊形延時。圖3.4.6四邊形距離繼電器的動作特性3.4.2.2 段接地距離繼電器工作電壓： 極化電壓： 采用當(dāng)前正序電壓，非記憶量，這是因為接地故障時，正序電壓主要由非故障相形成，基本保留了故障前的正序電壓相位，因此，段接地距離繼電器的特性與低壓時的暫態(tài)特性完全一致，見圖3.4.2、圖3.4.4，繼電器有很好的方向性。 3.4.2.3 、段接地距離繼電器由正序電壓極化的方向阻抗繼電器： 工作電壓： 極化電壓：、段極化電壓引入移相角1，其作用是在短線路應(yīng)用時，將方向阻抗特性向第象限偏移，以擴大允許故障過渡電阻的能力。其正方向

19、故障時的特性如圖3.4.7所示。1取值范圍為0°、15°、30°。 由圖3.4.7可見，該繼電器可測量很大的故障過渡電阻，但在對側(cè)電源助增下可能超越，因而引入了第二部分零序電抗繼電器以防止超越。圖3.4.7 正方向故障時繼電器特性 零序電抗繼電器 工作電壓： 極化電壓： 為模擬阻抗 比相方程為 正方向故障時： 則 上式為典型的零序電抗特性。如圖3.4.7中直線。 當(dāng)與同相位時，直線a平行于r軸，不同相時，直線的傾角恰好等于相對于的相角差。假定與過渡電阻上壓降同相位，則直線與過渡電阻上壓降所呈現(xiàn)的阻抗相平行，因此，零序電抗特性對過渡電阻有自適應(yīng)的特征。 實際的零序電

20、抗特性由于為78°而要下傾12°，所以當(dāng)實際系統(tǒng)中由于二側(cè)零序阻抗角不一致而使與過渡電阻上壓降有相位差時，繼電器仍不會超越。由帶偏移角1的方向阻抗繼電器和零序電抗繼電器二部分結(jié)合，同時動作時，、段距離繼電器動作，該距離繼電器有很好的方向性，能測量很大的故障過渡電阻且不會超越。 3.4.3 相間距離繼電器3.4.3.1 四邊形相間距離繼電器四邊形相間距離繼電器主要用作線路末端變壓器后故障的后備保護。四邊形相間距離繼電器的動作特性如圖3.4.6中的abcd，為相間四邊形阻抗定值，為相間四邊形電阻定值。四邊形中ab段經(jīng)過原點且和垂直；bc段和平行，和r軸相交于點；cd段和垂直；d

21、a段經(jīng)過原點，和jx周的夾角為15°。四邊形相間距離繼電器需整定：相間四邊形阻抗定值，相間四邊形電阻定值，相間四邊形延時。3.4.3.2 段相間距離繼電器工作電壓： 極化電壓： 繼電器的極化電壓采用正序電壓，不帶記憶。因相間故障其正序電壓基本保留了故障前電壓的相位；故障相的動作特性見圖3.4.2、圖3.4.4，繼電器有很好的方向性。三相短路時，由于極化電壓無記憶作用，其動作特性為一過原點的圓，如圖3.4.5。由于正序電壓較低時，由低壓距離繼電器測量，因此，這里既不存在死區(qū)也不存在母線故障失去方向性問題。3.4.3.3 、段相間距離繼電器 由正序電壓極化的方向阻抗繼電器：工作電壓： 極

22、化電壓： 這里，極化電壓與接地距離、段一樣，較段增加了一個偏移角2，其作用也同樣是為了在短線路使用時增加允許過渡電阻的能力。2的整定可按0°，15°，30°三檔選擇。 電抗繼電器：工作電壓： 極化電壓： 為模擬阻抗正方向故障時： 比相方程為： 當(dāng)阻抗角為90°時，該繼電器為與軸平行的電抗繼電器特性，實際的阻抗角為78°，因此，該電抗特性下傾12°，使送電端的保護受對側(cè)助增而過渡電阻呈容性時不致超越。以上方向阻抗與電抗繼電器二部分結(jié)合，增強了在短線上使用時允許過渡電阻的能力。3.4.4 振蕩閉鎖裝置的振蕩閉鎖分三個部分，任意一個元件動作

23、開放保護。3.4.4.1 起動開放元件起動元件開放瞬間，若按躲過最大負荷整定的正序過流元件不動作或動作時間尚不到10ms，則將振蕩閉鎖開放160ms。該元件在正常運行突然發(fā)生故障時立即開放160ms，當(dāng)系統(tǒng)振蕩時，正序過流元件動作，其后再有故障時，該元件已被閉鎖，另外當(dāng)區(qū)外故障或操作后160 ms再有故障時也被閉鎖。3.4.4.2 不對稱故障開放元件不對稱故障時，振蕩閉鎖回路還可由對稱分量元件開放，該元件的動作判據(jù)為： 以上判據(jù)成立的依據(jù)是： 系統(tǒng)振蕩或振蕩又區(qū)外故障時不開放 系統(tǒng)振蕩時，、接近于零，上式不開放是容易實現(xiàn)的。 振蕩同時區(qū)外故障時，相間和接地阻抗繼電器都會動作，這時上式也不應(yīng)開放

24、，這種情況考慮的前提是系統(tǒng)振蕩中心位于裝置的保護范圍內(nèi)。 對短線路，必須在系統(tǒng)角為180°時繼電器才可能動作，這時線路附近電壓很低，短路時的故障分量很小，因此，容易取值以滿足上式不開放。 對長線路，區(qū)外故障時，故障點故障前電壓較高，有較大的故障分量，因此，上式的不利條件是長線路在電源附近故障時，不過這時線路上零序電流分配系數(shù)較低，短路電流小于振蕩電流，因此，仍很容易以最不利的系統(tǒng)方式驗算的取值。 本裝置中的取值是根據(jù)最不利的系統(tǒng)條件下，振蕩又區(qū)外故障時振蕩閉鎖不開放為條件驗算，并留有相當(dāng)裕度的。 區(qū)內(nèi)不對稱故障時振閉開放 當(dāng)系統(tǒng)正常發(fā)生區(qū)內(nèi)不對稱相間或接地故障時，將有較大的零序或負序

25、分量，這時上式成立，振蕩閉鎖開放。 當(dāng)系統(tǒng)振蕩伴隨區(qū)內(nèi)故障時，如果短路時刻發(fā)生在系統(tǒng)電勢角未擺開時，振蕩閉鎖將立即開放。如果短路時刻發(fā)生在系統(tǒng)電勢角擺開狀態(tài)，則振蕩閉鎖將在系統(tǒng)角逐步減小時開放，也可能由一側(cè)瞬時開放跳閘后另一側(cè)相繼速跳。 因此，采用對稱分量元件開放振蕩閉鎖保證了在任何情況下，甚至系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)生振蕩的情況下，發(fā)生區(qū)內(nèi)故障時瞬時開放振蕩閉鎖以切除故障，振蕩或振蕩又區(qū)外故障時則可靠閉鎖保護。 3.4.4.2 對稱故障開放元件在起動元件開放160ms以后或系統(tǒng)振蕩過程中，如發(fā)生三相故障，則上述二項開放措施均不能開放振蕩閉鎖，本裝置中另設(shè)置了專門的振蕩判別元件，即測量振蕩中心電壓： 為正序

26、電壓，是正序電壓和電流之間的夾角。 由圖3.4.8，假定系統(tǒng)聯(lián)系阻抗的阻抗角為90°，則電流向量垂直于、連線，與振蕩中心電壓同相。在系統(tǒng)正常運行或系統(tǒng)振蕩時，恰好反應(yīng)振蕩中心的正序電壓；在三相短路時，為弧光電阻上的壓降，三相短路時過渡電阻是弧光電阻，弧光電阻上壓降小于5。圖3.4.8 系統(tǒng)電壓向量圖 圖3.4.9 短路電流電壓向量圖而實際系統(tǒng)線路阻抗角不為90°，因而需進行角度補償，如圖3.4.9所示。od為測量電壓，ob，因而ob反應(yīng)當(dāng)線路阻抗角為90°時弧光電阻壓降，實際的弧光壓降為oa，與線路壓降ad相加得到測量電壓。本裝置引入補償角，由，上式變?yōu)?，三相短?/p>

27、時，可見可反應(yīng)弧光壓降。本裝置采用的動作判據(jù)分二部分： 延時150ms開放 實際系統(tǒng)中，三相短路時故障電阻僅為弧光電阻，弧光電阻上壓降的幅值不大于5，因此，三相短路時，該幅值判據(jù)滿足，為了保證振蕩時不誤開放，其延時應(yīng)保證躲過振蕩中心電壓在該范圍內(nèi)的最長時間；振蕩中心電壓為0.08時，系統(tǒng)角為171°，振蕩中心電壓為0.03時，系統(tǒng)角為183.5°，按最大振蕩周期3"計，振蕩中心在該區(qū)間停留時間為104ms，裝置中取延時150ms已有足夠的裕度。 延時500ms開放。 該判據(jù)作為第一部分的后備，以保證任何三相故障情況下保護不可能拒動。振蕩中心電壓為0.25時，系統(tǒng)角

28、為151°，-0.1時，系統(tǒng)角為191.5°，按最大振蕩周期3"計，振蕩中心在該區(qū)間停留時間為337ms，裝置中取500ms已有足夠的裕度。 3.4.4 距離保護方框圖圖3.4.10 距離保護方框圖1. 保護起動時，如果按躲過最大負荷電流整定的振蕩閉鎖過流元件尚未動作或動作不到10ms，則開放振蕩閉鎖160ms，另外不對稱故障開放元件、對稱故障開放元件任一元件開放則開放振蕩閉鎖；用戶可選擇“投振蕩閉鎖”去閉鎖、段距離保護，否則距離保護、段不經(jīng)振蕩閉鎖而直接開放；2. 合閘于故障線路時加速跳閘可由二種方式：一是受振閉控制的段距離繼電器在合閘過程中加速跳閘，二是在合閘

29、時，還可選擇“投重合加速段距離”、“投重合加速段距離”、由不經(jīng)振蕩閉鎖的段或段距離繼電器加速跳閘。手合時總是加速段距離。3.5 過流保護圖3.5.1 過流保護方框圖1. 本裝置設(shè)置了四個帶延時段的零序方向過流保護，各段零序可由用戶選擇經(jīng)或不經(jīng)方向元件控制。在tv斷線時，零序段可由用戶選擇是否退出；四段零序過流保護均不經(jīng)方向元件控制。2. 所有零序電流保護都受起動過流元件控制，因此各零序電流保護定值應(yīng)大于零序起動電流定值?？v聯(lián)零序反方向的電流定值固定取零序起動過流定值，而縱聯(lián)零序正方向的電流定值取零序方向比較過流定值。3. 當(dāng)最小相電壓小于0.8un時，零序加速延時為100ms，當(dāng)最小相電壓大于

30、0.8un時，加速時間延時為200ms，其過流定值用零序過流加速段定值。4. tv斷線時，本裝置自動投入兩段相過流元件，兩個元件延時段可分別整定。3.6 不對稱相繼速動如圖3.6.1所示，帶負荷的線路發(fā)生不對稱故障，近故障的n側(cè)快速跳閘后導(dǎo)致遠故障的m側(cè)非故障相負荷電流消失。利用上述特征可以加速m側(cè)的距離段，實現(xiàn)不對稱故障時相繼速動。圖3.6.1 不對稱故障相繼速動保護動作示意圖如圖3.6.2所示，保護啟動后，首先經(jīng)20ms延時確認線路三相均有流，此后，一旦檢測到任一相負荷電流消失，段距離元件經(jīng)30ms延時，確認線路發(fā)生不對稱故障，保護動作切除故障。圖3.6.2 不對稱故障相繼速動保護方框圖3

31、.7 雙回線相繼速動如圖3.7.1所示，當(dāng)線路l1的n側(cè)出口故障瞬間，保護3的段距離元件起動；保護2跳閘后，保護3的段距離元件返回；保護1可以利用上述特性加速段距離元件。圖3.7.1 雙回線相繼速動保護動作示意圖裝置設(shè)有一個允許鄰線加速距離段的開出繼電器shx和一個鄰線允許本線加速距離段的開入端子，用作雙回線加速配合。如圖3.7.2所示，段距離元件動作或其它保護跳閘時，輸出shx信號。圖3.7.2 雙回線相繼速動保護發(fā)信示意圖 如圖3.7.3所示，距離段繼電器相繼速動的條件是：）距離段繼電器動作；）連續(xù)15ms收到鄰線來的shx信號，其后shx信號消失；）距離段繼電器經(jīng)80ms延時不返回。圖3

32、.7.3 雙回線相繼速動保護方框圖3.8 低周保護如圖3.8.1所示，當(dāng)三相均有流，系統(tǒng)頻率低于整定值，且無低電壓閉鎖和滑差閉鎖時，經(jīng)整定延時，低周保護動作。其中，低電壓以相間電壓為判據(jù)，任意兩相的相間電壓低于定值時閉鎖低周保護。圖3.8.1 低周保護方框圖3.9 跳閘邏輯圖3.9.1 跳閘邏輯方框圖1. 采用三相跳閘方式，任何故障跳三相。2. 嚴重故障如手合或合閘于故障線路跳閘時閉鎖重合閘，低周保護動作時閉鎖重合閘。3. tv斷線時跳閘可由用戶經(jīng)控制字“tv斷線閉鎖重合閘”選擇是否閉鎖重合閘；兩相及以上故障跳閘時可由用戶經(jīng)控制字“多相故障閉重”選擇是否閉鎖重合閘；零序段、段跳閘、距離段跳閘可

33、由用戶經(jīng)控制字“段及以上閉鎖重合閘”選擇是否閉鎖重合閘。3.10 重合閘邏輯圖3.10.1 重合閘邏輯方框圖1. 本裝置重合閘為三相一次重合閘方式。2. 三相電流全部消失時跳閘固定動作。3. 重合閘退出指定值中重合閘投入控制字置“0”。4. 重合閘充電在正常運行時進行，重合閘投入、無twj、無tv斷線或雖有tv斷線但控制字“tv斷線閉鎖重合閘”置“0”，經(jīng)10秒后充電完成。5. 重合閘由獨立的重合閘起動元件來起動。當(dāng)保護跳閘后或開關(guān)偷跳均可起動重合閘。6. 重合方式可選用檢線路無壓母線有壓重合閘、檢母線無壓線路有壓重合閘、檢線路無壓母線無壓重合閘、檢同期重合閘，也可選用不檢而直接重合閘方式。檢

34、線路無壓母線有壓時，檢查線路電壓小于30v且無線路電壓斷線，同時三相母線電壓均大于40v時，檢線路無壓母線有壓條件滿足，而不管線路電壓用的是相電壓還是相間電壓；檢母線無壓線路有壓時，檢查三相母線電壓均小于30v且無母線tv斷線，同時線路電壓大于40v時，檢母線無壓線路有壓條件滿足；檢線路無壓母線無壓時，檢查三相母線電壓均小于30v且無母線tv斷線，同時線路電壓小于30v且無線路電壓斷線時，檢線路無壓母線無壓條件滿足；檢同期時，檢查線路電壓和三相母線電壓均大于40v且線路電壓和母線電壓間的相位在整定范圍內(nèi)時，檢同期條件滿足。7. 重合閘條件滿足后，經(jīng)整定的重合閘延時，發(fā)重合閘脈沖150ms。4

35、硬件原理說明4.1 裝置面板布置圖4.1.1是裝置的正面面板布置圖。圖4.1.1 面板布置圖圖4.1.2是裝置的背面面板布置圖。圖4.1.2 端子布置圖（背視）4.2 結(jié)構(gòu)與安裝裝置采用1/2 4u機箱，用嵌入式安裝于屏上。機箱屏面開孔尺寸見圖4.2.1。頂視圖側(cè)面開孔圖圖4.2.1 機箱結(jié)構(gòu)圖及屏面開孔圖4.3 裝置接線端子圖4.3.1為端子定義圖。圖4.3.1 端子定義圖（背視）4.4 各插件原理說明組成裝置的插件有：電源插件（dc）、通信插件（com）、cpu插件（cpu）、開入開出插件（i/o）、顯示面板（lcd）。具體硬件模塊圖見圖4.4.1。圖4.4.1 硬件模塊圖起動cpu和保護

36、cpu通過獨立的光纖以太網(wǎng)接收mu數(shù)據(jù)。保護cpu進行保護相關(guān)的所有計算、邏輯判別和出口跳閘。起動cpu判斷保護啟動后，接收保護cpu的跳閘命令，構(gòu)成“與”門通過goose發(fā)送給智能控制單元（icu）實現(xiàn)對開關(guān)的控制，同時完成事件記錄、錄波等功能。起動cpu和保護cpu之間直接通過高速串口實時進行采樣數(shù)據(jù)交換。交換采樣數(shù)據(jù)主要有兩個用途：首先將對方的采用數(shù)據(jù)和本cpu的采樣數(shù)據(jù)進行實時比較，以監(jiān)視采樣回路是否異常；其次，為了達到既簡化保護程序，又盡量實現(xiàn)錄波數(shù)據(jù)的可靠性，計劃通過高速串口，將保護cpu的采樣數(shù)據(jù)傳給啟動cpu，由啟動cpu管理錄波數(shù)據(jù)。 arm負責(zé)調(diào)試、通信、打印、顯示等功能。

37、后臺調(diào)試軟件通過網(wǎng)絡(luò)或串口同arm通信，對兩片dsp的所有調(diào)試命令，包括數(shù)據(jù)區(qū)的讀寫，程序下載，均通過arm轉(zhuǎn)發(fā)完成。外部開入經(jīng)光隔、cpld，按不同的功能經(jīng)不同的延時，分別提供給保護dsp和啟動dsp。arm如果需要開入，通過dsp得到。24v出口電源由啟動dsp直接控制，除此之外的所有出口繼電器全部通過cpld輸出。4.4.1與電子互感器的連接裝置起動cpu和保護dsp分別通過光纖以太網(wǎng)和合并單元相連。如圖4.4.2所示：4.4.2與斷路器的連接圖4.4.2 保護裝置與斷路器的連接示意圖起動cpu通過雙口ram和保護cpu實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，接收保護cpu跳閘命令，和起動元件構(gòu)成“與”門，通過兩

38、個獨立的光纖以太網(wǎng)口實現(xiàn)對兩個獨立智能控制單元的控制。保護裝置通過goose網(wǎng)與智能控制單元（icu）連接，保護裝置的跳閘等命令輸出到icu，icu接收到跳閘命令后起動跳閘繼電器，跳閘繼電器動作后輸出接點給操作箱去跳斷路器。icu同時采集從斷路器/隔離開關(guān)、操作箱來的刀閘位置、跳合壓力等開入量，而后通過goose網(wǎng)傳送給保護裝置。4.4.3 電源插件(dc)從裝置的背面看，第一個插件為電源插件，如圖4.4.3所示：圖4.4.3 電源插件原理及輸入接線圖保護裝置的電源從116端子（直流電源220v/110v“”端）、118端子（直流電源220v/110v“”端）經(jīng)抗干擾盒、背板電源開關(guān)至內(nèi)部dc

39、/dc轉(zhuǎn)換器，輸出3.3v、5v、±12v、24v（繼電器電源）給保護裝置其它插件供電；另外經(jīng)101、103端子輸出一組24v光耦電源，其中101為光耦24v，103為光耦24v。120端子為電源地，和端子右下方機殼地連接后接入接地銅牌。輸入電源的額定電壓有直流220v和110v兩種，訂貨時請注明。4.4.4 cpu插件(cpu)該插件是裝置核心部分，包括：一個400mhz核心頻率的高速dsp、一個網(wǎng)絡(luò)功能強大的cpu、存儲器以及i/o擴展電路、4個獨立的光纖以太網(wǎng)接口，實現(xiàn)兩路獨立采樣和對兩個獨立智能控制單元的控制，分別用于裝置的起動和保護功能，兩部分電路完全冗余配置，確保裝置的可

40、靠性。4.4.5 通訊插件(com)通信插件的功能是完成與監(jiān)控計算機或rtu的連接通信插件設(shè)置了兩個用于向監(jiān)控計算機或rtu傳送報告的100m以太網(wǎng)接口，插件的背板端子及外部接線圖如圖4.4.4。時鐘同步端口用于裝置的硬對時，其電平接口符合rs422/485標準，該接口接收gps對時裝置發(fā)送的秒脈沖信號或irig-b對時信號。打印接口用于連接打印機，電平接口符合rs-232標準，打印口的波特率設(shè)置必須打印機的波特率設(shè)置一致。圖4.4.4 通信插件背板端子及外部接線圖4.4.6繼電器出口插件（out）本插件提供輸出空接點，如下圖所示：圖4.4.5 out插件接點輸出圖fxl為雙回線的相互閉鎖繼電

41、器，其輸出接點fxl-1、fxl-2均為常開接點。當(dāng)本線路段距離元件動作時接點閉合。gfh為過負荷報警繼電器，輸出接點gfh-1、gfh-2均為常開接點。4.4.7 輸入輸出插件(i/o) 圖4.4.6 光耦插件外部接線圖電源插件輸出的光耦24v電源，其正端（101端子）應(yīng)接至屏上開入公共端，其負端（103端子）應(yīng)與本板的24v光耦負（630端子）直接相連；另外光耦24v正應(yīng)與本板的24v光耦正（615端子）相連，以便讓保護監(jiān)視光耦開入電源是否正常。609、610分別為投跳閘出口和投重合閘出口輸入。當(dāng)開入為“0”時，對應(yīng)的動作信號不再通過goose報文下發(fā)至智能控制單元，只輸出本地節(jié)點信號。當(dāng)

42、開入為“1”時，既輸出本地節(jié)點信號，也通過goose報文下發(fā)到智能控制單元。62端子為閉鎖重合開入，為時保護閉鎖重合閘。627端子是打印輸入，用于手動起動打印最新一次動作報告，一般在屏上裝設(shè)打印按鈕。裝置通過整定控制字選擇自動打印或手動打印，當(dāng)設(shè)定為自動打印時，保護一有動作報告即向打印機輸出，當(dāng)設(shè)定為手動打印時，則需按屏上的打印按鈕打印。628端子是信號復(fù)歸輸入，用于復(fù)歸裝置的磁保持信號繼電器和液晶的報告顯示，一般在屏上裝設(shè)信號復(fù)歸按鈕。信號復(fù)歸也可以通過通信進行遠方復(fù)歸。629端子是投檢修態(tài)輸入，他的設(shè)置是為了防止在保護裝置進行試驗時，有關(guān)報告經(jīng)iec60870-5-103規(guī)約接口向監(jiān)控系統(tǒng)

43、發(fā)送相關(guān)信息，而干擾調(diào)度系統(tǒng)的正常運行，一般在屏上設(shè)置一投檢修態(tài)壓板，在裝置檢修時，將該壓板投上，在此期間進行試驗的動作報告不會通過通信口上送，但本地的顯示、打印不受影響；運行時應(yīng)將該壓板退出。601602為裝置故障告警常閉接點，裝置退出運行如裝置失電、內(nèi)部故障時均閉合。603604為裝置異常告警常開接點，裝置異常如tv斷線、twj異常、ct斷線等，仍有保護在運行時，發(fā)告警信號，接點閉合。605606、607608分別為跳閘和重合閘信號磁保持繼電器的輸出節(jié)點，保護跳閘時605606閉合并保持，重合閘時607608閉合并保持，需按信號復(fù)歸按鈕或由通信口發(fā)遠方信號復(fù)歸命令才返回。4.4.8 顯示面

44、板(lcd)顯示面板提供人機交互，負責(zé)顯示裝置運行信息，并通過按鍵進行人機交互，裝置配置320*240點陣的液晶顯示器，實時顯示裝置的運行狀態(tài)。5 定值內(nèi)容與整定說明裝置定值包括系統(tǒng)定值、保護定值、軟壓板定值和通訊定值。5.1 系統(tǒng)定值與整定說明序號定 值 名 稱定 值 范 圍整 定 值1定值區(qū)號0152系統(tǒng)頻率50,60hz3電壓一次額定值110kv4電壓二次額定值100v5電流一次額定值10065535a6電流二次額定值1,5a7廠站名稱8自動打印0,19可遠方修改定值0,11. 定值區(qū)號：保護定值有16套可供切換，裝置參數(shù)不分區(qū)，只有一套定值；2. 電壓一次額定值：為一次系統(tǒng)中電壓互感器

45、原邊的額定電壓值；3. 電壓二次額定值：為一次系統(tǒng)中電壓互感器副邊的額定電壓值；4. 電流一次額定值：為一次系統(tǒng)中電流互感器原邊的額定電流值；5. 電流二次額定值：為一次系統(tǒng)中電流互感器副邊的額定電流值；6. 廠站名稱：可整定廠站名稱，置將自動識別，例如“金”，內(nèi)碼bdf0，整定48624。此定值僅用于報文打印。7. 自動打?。罕Ｗo動作后需要自動打印動作報告時置為“1”，否則置為“0”；8. 可遠方修改定值：允許后臺修改裝置的定值和區(qū)號時置為“1”，否則置為“0”。軟壓板不受影響。5.2 保護定值與整定說明5.2.1 保護定值保護的所有定值均按二次值整定，定值范圍中in為1或5，分別對應(yīng)于二次

46、額定電流為1a或5a。序號定 值 名 稱定 值 范 圍整 定 值1電流變化量起動值0.10.5a ×in2零序起動電流0.10.5a ×in3零序補償系數(shù)024振蕩閉鎖過流0.82.2a ×in5接地距離段定值0.05125in6距離段時間010s7接地距離段定值0.05125in8接地距離段時間0.0110s9接地距離段定值0.05125in10接地距離段時間0.0110s11接地四邊形電抗定值0.05125in12接地四邊形電阻定值0.05125in13接地四邊形時間0.0110s14相間距離段定值0.05125in15相間距離段定值0.05125in16相間

47、距離段時間0.0110s17相間距離段定值0.05125in18相間距離段時間0.0110s19相間四邊形電抗定值0.05125in20相間四邊形電阻定值0.05125in21相間四邊形時間0.0110s22正序靈敏角45°89°23零序靈敏角45°89°24接地距離偏移角0°,15°, 30°25相間距離偏移角0°,15°, 30°26零序過流段定值0.120a ×in27零序過流段時間010s28零序過流段定值0.120a ×in29零序過流段時間0.0110s30零序過

48、流段定值0.120a ×in31零序過流段時間0.510s32零序過流段定值0.120a ×in33零序過流段時間0.510s34零序過流加速段0.120a ×in35相電流過負荷定值0.120a ×in36相電流過負荷時間010s37低周滑差閉鎖定值0.520hz/s38低周低壓閉鎖定值60100v39低周保護低頻定值4550hz40低周保護時間定值0.0110s41tv斷線過流段定值0.120a ×in42tv斷線過流段時間0.110s43tv斷線過流段定值0.120a ×in44tv斷線過流段時間0.110s45重合閘時間0.1

49、10s46同期合閘角0°90°47線路正序電抗0.01655.35in48線路正序電阻0.01655.35in49線路零序電抗0.01655.35in50線路零序電阻0.01655.35in51線路總長度0655.35km52線路編號065535ipacs-5911d（a型）運行方式控制字sw(n) 整定 “1”表示投入，“0”表示退出1投振蕩閉鎖 0，12投段接地距離0，13投段接地距離0，14投段接地距離0，15投接地四邊形距離0，16投段相間距離0，17投段相間距離0，18投段相間距離0，19投相間四邊形距離0，110重合加速段距離0，111重合加速段距離0，112雙

50、回線相繼速動0，113不對稱相繼速動0，114投段零序方向0，115投段零序方向0，116投段零序方向0，117投段零序方向0，118投相電流過負荷0，119投低周保護0，120投低周滑差閉鎖0，121投重合閘0，122投檢同期方式0，123檢線無壓母有壓 0，124檢母無壓線有壓 0，125檢線無壓母無壓 0，126投重合閘不檢0，127tv斷線留零段0，128tv斷線閉鎖重合0，129段及以上閉重0，130多相故障閉重0，15.2.2 保護定值整定說明1. 電流變化量起動值：按躲過正常負荷電流波動最大值整定，一般整定為0.2in。對于負荷變化劇烈的線路（如電氣化鐵路、軋鋼、煉鋁等），可以適

51、當(dāng)提高定值以免裝置頻繁起動，定值范圍為0.1in0.5in。2. 零序起動電流：按躲過最大零序不平衡電流整定，定值范圍為0.1in0.5in。3. 零序補償系數(shù)：，其中和分別為線路的零序和正序阻抗；建議采用實測值，如無實測值，則將計算值減去0.05作為整定值。4. 振蕩閉鎖過流：按躲過線路最大負荷電流整定。5. 接地距離段定值：按全線路阻抗的0.80.85倍整定，對于有互感的線路，應(yīng)適當(dāng)減小。6. 相間距離段定值：按全線路阻抗的0.80.9倍整定。7. 距離段時間：接地和相間距離段公用一個延時定值。8. 距離、段的阻抗和時間定值按段間配合的需要整定，對本線末端故障有靈敏度。9. 對于各段距離定

52、值，即使某一元件不投，仍應(yīng)按整定原則和配合關(guān)系整定，如四邊形電抗定值距離段定值距離段定值距離段定值，距離段定值對本線末端故障有靈敏度；10. 對于各零序過流定值，均應(yīng)大于零序起動電流定值，且零序過流段定值零序過流段定值零序過流段定值零序過流段定值；對于起動元件（電流變化量起動和零序電流起動），線路兩側(cè)宜按一次電流定值相同折算至二次整定。11. 正序靈敏角、零序靈敏角：分別按線路的正序、零序阻抗角整定。12. 接地距離偏移角：為擴大測量過渡電阻能力，接地距離、段的特性圓可向第一象限偏移，建議線路長度40km時取0°，10km時取15°，<10km時取30°。13. 相間距離偏移角：為擴大測量過渡電阻能力，相間距離、段的特性圓可向第一象限偏移，建議線路長度10km時取0°，2km時取15°，<