RCS-931AB說明書.doc

南瑞繼保電氣有限公司版權(quán)所有 2002.03（v1.10） 本說明書和產(chǎn)品今后可能會有小的改動，請注意核對實際產(chǎn)品與說明書的版本 是否相符。 更多產(chǎn)品信息，請訪問互聯(lián)網(wǎng)： 公司地址： 南京市江寧開發(fā)區(qū)勝太路 99 號 聯(lián)系電話：郵政編碼： 211100 營銷熱線：營銷傳真： 025-5210051152100512 工程服務(wù)： 800-828-9967服務(wù)傳真： 025-5210077052127630 目 錄 1 概述概述.1 1.1 應(yīng)用范圍.1 1.2 保護配置.1 1.3 性能特征.1 2 技術(shù)參數(shù)技術(shù)參數(shù).2 2.1 機械及環(huán)境參數(shù)2 2.2 額定電氣參數(shù).2 2.3 主要技術(shù)指標.2 3 軟件工作原理軟件工作原理.5 3.1 保護程序結(jié)構(gòu).5 3.2 裝置總起動元件.5 3.3 保護起動元件.6 3.4 工頻變化量距離繼電器.6 3.5 電流差動繼電器.10 3.6 距離繼電器.15 3.7 選相元件.24 3.8 非全相運行.25 3.9 重合閘.26 3.10 正常運行程序.26 3.11 各保護方框圖.28 4 硬件原理說明硬件原理說明.37 4.1 裝置整體結(jié)構(gòu).37 4.2 裝置面板布置.38 4.3 裝置接線端子.38 4.4 輸出接點.39 4.5 結(jié)構(gòu)與安裝.40 4.6 各插件原理說明.40 5 定值內(nèi)容及整定說明定值內(nèi)容及整定說明.50 5.1 裝置參數(shù)及整定說明.50 5.2 保護定值及整定說明.51 5.3 壓板定值.58 5.4 ip 地址.錯誤！未定義書簽。錯誤！未定義書簽。 nari-relaysrcs-931a/b 型超高壓線路成套保護裝置 - 1 - rcs-931a/b 型 超高壓線路成套保護裝置 1 1 概述概述 1.11.1 應(yīng)用范圍應(yīng)用范圍 本裝置為由微機實現(xiàn)的數(shù)字式超高壓線路成套快速保護裝置，可用作 220kv 及以上電壓等級輸電線路的主保護及后備保護。 1.21.2 保護配置保護配置 rcs-931a/b 包括以分相電流差動和零序電流差動為主體的快速主保護，由 工頻變化量距離元件構(gòu)成的快速段保護，rcs-931a 由三段式相間和接地距離 及二個延時段零序方向過流構(gòu)成的全套后備保護, rcs-931b 由三段式相間和接 地距離及四個延時段零序方向過流構(gòu)成全套后備保護。rcs-931a/b 保護有分相 出口，配有自動重合閘功能, 對單或雙母線接線的開關(guān)實現(xiàn)單相重合、三相重 合和綜合重合閘。rcs-931brcs-931b 與 rcs-931arcs-931a 相比僅增加了兩段零序方向過流保護。 1.31.3 性能特征性能特征 設(shè)有分相電流差動和零序電流差動繼電器全線速跳功能。 64kb/s 高速數(shù)據(jù)通信接口，線路兩側(cè)數(shù)據(jù)同步采樣，兩側(cè)電流互感器變 比可以不一致。 利用雙端數(shù)據(jù)進行測距。 通道自動監(jiān)測，通信誤碼率在線顯示，通道故障自動閉鎖差動保護。 動作速度快，線路近處故障跳閘時間小于 10ms，線路中間故障跳閘時間 小于 15ms，線路遠處故障跳閘時間小于 25ms。 反應(yīng)工頻變化量的測量元件采用了具有自適應(yīng)能力的浮動門檻，對系統(tǒng) 不平衡和干擾具有極強的預(yù)防能力，因而測量元件能在保證安全性的基 礎(chǔ)上達到特高速，起動元件有很高的靈敏度而不會頻繁起動。 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。 靈活的自動重合閘方式。 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。 完善的事件報文處理，可保存最新 128 次動作報告，24 次故障錄波報告。 友好的人機界面、漢字顯示、中文報告打印。 靈活的后臺通信方式，配有 rs-485 通信接口(可選雙絞線、光纖)或以 太網(wǎng)。 支持電力行業(yè)標準 dl/t667-1999（iec60870-5-103 標準）的通信規(guī)約。 rcs-931a/b 型超高壓線路成套保護裝置nari-relays - 2 - 與 comtrade 兼容的故障錄波。 nari-relaysrcs-931a/b 型超高壓線路成套保護裝置 - 3 - 2 2 技術(shù)參數(shù)技術(shù)參數(shù) 2.12.1 機械及環(huán)境參數(shù)機械及環(huán)境參數(shù) 機箱結(jié)構(gòu)尺寸：482mm177mm291mm；嵌入式安裝 正常工作溫度：040 極限工作溫度：-1050 貯存及運輸：-2570 2.22.2 額定電氣參數(shù)額定電氣參數(shù) 直流電源：220v，110v 允許偏差：+15，-20 交流電壓：（額定電壓 un）v3100 交流電流：5a，1a （額定電流 in） 頻 率：50hz/60hz 過載能力：電流回路： 2 倍額定電流，連續(xù)工作 10 倍額定電流，允許 10s 40 倍額定電流，允許 1s 電壓回路：1.5 倍額定電壓，連續(xù)工作 功 耗：交流電流：1va/相（in=5a） 0.5va/相（in=1a） 交流電壓：0.5va/相 直 流：正常時35w 跳閘時50w 2.32.3 主要技術(shù)指標主要技術(shù)指標 .1 整組動作時間整組動作時間 工頻變化量距離元件：近處 310ms 末端20ms 差動保護全線路跳閘時間：25ms（差流1.5 倍差動電流高定值） 距離保護段：20ms .2 起動元件起動元件 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 0.1in0.5in .3 工頻變化量距離工頻變化量距離 動作速度：10ms（時） zop uu2 整定范圍：0.17.5（in=5a） 0.537.5（in=1a） rcs-931a/b 型超高壓線路成套保護裝置nari-relays - 4 - .4 距離保護距離保護 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：010s .5 零序過流保護零序過流保護 整定范圍：0.1in20in 零序過流元件定值誤差：5 后備段零序跳閘延遲時間：010s .6 暫態(tài)超越暫態(tài)超越 快速保護均不大于 2 .7 測距部分測距部分 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； .8 自動重合閘自動重合閘 檢同期元件角度誤差：3 .9 9 電磁兼容電磁兼容 幅射電磁場干擾試驗符合國標：gb/t 14598.9 的規(guī)定； 快速瞬變干擾試驗符合國標：gb/t 14598.10 的規(guī)定； 靜電放電試驗符合國標：gb/t 14598.14 的規(guī)定； 脈沖群干擾試驗符合國標：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國標：gb/t 17626.6 的規(guī)定； 工頻磁場抗擾度試驗符合國標：gb/t 17626.8 的規(guī)定； 脈沖磁場抗擾度試驗符合國標：gb/t 17626.9 的規(guī)定； 浪涌（沖擊）抗擾度試驗符合國標：gb/t 17626.5 的規(guī)定。 .10 絕緣試驗絕緣試驗 絕緣試驗符合國標：gb/t14598.3-93 6.0 的規(guī)定； 沖擊電壓試驗符合國標：gb/t14598.3-93 8.0 的規(guī)定。 nari-relaysrcs-931a/b 型超高壓線路成套保護裝置 - 5 - .11 輸出接點容量輸出接點容量 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 .12 通信接口通信接口 兩個 rs-485 通信接口 (可選光纖或雙絞線接口)，或光纖以太網(wǎng)接口，通 信規(guī)約可選擇為電力行業(yè)標準 dl/t667-1999(idt iec60870-5-103)規(guī)約或 lfp（v2.0）規(guī)約，通信速率可整定； 一個用于 gps 對時的 rs-485 雙絞線接口； 一個打印接口，可選 rs-485 或 rs-232 方式，通信速率可整定； 一個用于調(diào)試的 rs-232 接口（前面板）。 .13 光纖接口光纖接口 光纖接口位于 cpu 板背面，光接頭采用 fc/pc 型式；發(fā)送器件為 1310nm ingaasp/inp mqw-fp 激光二極管（簡稱 ld） ；光接收器件采用 ingaas 光電二極 管（簡稱 pin） 。發(fā)送功率分三檔，由跳線決定。若傳輸距離小于 50km，無需跳 線。 發(fā)送功率： 12 db、-9db、-6db（1.3um，單模光纖） 接收靈敏度：48db 傳輸距離： 100km rcs-931a/b 型超高壓線路成套保護裝置nari-relays - 6 - 3 3 軟件工作原理軟件工作原理 3.13.1 保護程序結(jié)構(gòu)保護程序結(jié)構(gòu) 保護程序結(jié)構(gòu)框圖如圖 3.1.1 所示。 主程序 采樣程序 起動？ 正常運行程序故障計算程序 ny 圖 3.1.1 保護程序結(jié)構(gòu)框圖 主程序按固定的采樣周期接受采樣中斷進入采樣程序，在采樣程序中進行模 擬量采集與濾波，開關(guān)量的采集、裝置硬件自檢、交流電流斷線和起動判據(jù)的 計算，根據(jù)是否滿足起動條件而進入正常運行程序或故障計算程序。硬件自檢 內(nèi)容包括 ram、e2prom、跳閘出口三極管等。 正常運行程序中進行采樣值自動零漂調(diào)整、及運行狀態(tài)檢查，運行狀態(tài)檢 查包括交流電壓斷線、檢查開關(guān)位置狀態(tài)、變化量制動電壓形成、重合閘充電、 通道檢查、準備手合判別等。不正常時發(fā)告警信號，信號分兩種，一種是運行 異常告警，這時不閉鎖裝置，提醒運行人員進行相應(yīng)處理；另一種為閉鎖告警 信號，告警同時將裝置閉鎖，保護退出。 故障計算程序中進行各種保護的算法計算，跳閘邏輯判斷以及事件報告、 故障報告及波形的整理。 3.23.2 裝置總起動元件裝置總起動元件 起動元件的主體以反應(yīng)相間工頻變化量的過流繼電器實現(xiàn)，同時又配以反 應(yīng)全電流的零序過流繼電器互相補充。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，裝置有 很高的靈敏度，當系統(tǒng)振蕩時，自動抬高浮動門坎而降低靈敏度，不需要設(shè)置 專門的振蕩閉鎖回路。因此，起動元件有很高的靈敏度而又不會頻繁起動，裝 置有很高的安全性 .1 電流變化量起動電流變化量起動 zdtmax iii 25 . 1 nari-relaysrcs-931a/b 型超高壓線路成套保護裝置 - 7 - 是相間電流的半波積分的最大值； max i 為可整定的固定門坎； zd i 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 t i 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。 .2 零序過流元件起動零序過流元件起動 當外接和自產(chǎn)零序電流均大于整定值時，零序起動元件動作并展寬秒， 去開放出口繼電器正電源。 .3 位置不對應(yīng)起動位置不對應(yīng)起動 這一部分的起動由用戶選擇投入，條件滿足總起動元件動作并展寬 15 秒， 去開放出口繼電器正電源。 .4 縱聯(lián)差動或遠跳起動縱聯(lián)差動或遠跳起動 發(fā)生區(qū)內(nèi)三相故障，弱電源側(cè)電流起動元件可能不動作，此時若收到對側(cè) 的差動保護允許信號，則判別差動繼電器動作相關(guān)相、相間電壓，若小于 60 額定電壓，則輔助電壓起動元件動作，去開放出口繼電器正電源秒。 當本側(cè)收到對側(cè)的遠跳信號且定值中“不經(jīng)本側(cè)起動控制”置“1”時，去 開放出口繼電器正電源 500ms。 3.33.3 保護起動元件保護起動元件 保護起動元件與總起動元件一致 3.43.4 工頻變化量距離繼電器工頻變化量距離繼電器 電力系統(tǒng)發(fā)生短路故障時，其短路電流、電壓可分解為故障前負荷狀態(tài)的 電流電壓分量和故障分量，如圖 3.4.1 的短路狀態(tài)（a）可分解為圖（b） 、 （c） 二種狀態(tài)下電流電壓的迭加，反應(yīng)工頻變化量的繼電器不受負荷狀態(tài)的影響， 因此，只要考慮圖（c）的故障分量。 工頻變化量距離繼電器測量工作電壓的工頻變化量的幅值，其動作方程為： zop uu 對相間故障： zdop ziuu cabcab, 對接地故障： zdop zikiuu 0 3 rcs-931a/b 型超高壓線路成套保護裝置nari-relays - 8 - cba, 為整定阻抗，一般取 0.80.85 倍線路阻抗； zd z 為動作門坎，取故障前工作電壓的記憶量。 z u nm i f u nm i f u nmf ( a ) ( b ) ( c ) m e f e 0f u n e 0f u n e 0 n e f e i m e 0 m e u 圖 3.4.1 短路系統(tǒng)圖 圖 3.4.2 為保護區(qū)內(nèi)外各點金屬性短路時的電壓分布，設(shè)故障前系統(tǒng)各點 電壓一致，即各故障點故障前電壓為,則；對反應(yīng) z u zfff uee 321 工頻變化量的繼電器，系統(tǒng)電勢為零，因而僅需考慮故障點附加電勢。 f e 區(qū)內(nèi)故障時，如圖 3.4.2（b），在本側(cè)系統(tǒng)至的連線的延長線 op u 1f e 上，可見，繼電器動作。 1fop eu 反方向故障時，如圖 3.4.2（c），在與對側(cè)系統(tǒng)的連線上，顯 op u 2f e 然，繼電器不動作。 2fop eu 區(qū)外故障時，如圖 3.4.2（d），在與本側(cè)系統(tǒng)的連線上， op u 3f e ，繼電器不動作。 3fop eu nari-relaysrcs-931a/b 型超高壓線路成套保護裝置 - 9 - f1 ( a ) f3 f2 u ( b ) ( c ) ( d ) 0 m e 1f e 0 n e u 3f e 2f e zd z i op u op u op u 3f e 1f e u u 2f e 圖 3.4.2 保護區(qū)內(nèi)外各點金屬性短路時的電壓分布圖 正方向經(jīng)過渡電阻故障時的動作特性可用解析法分析，如圖 3.4.3 所示： n i s z 0 n e0 m e k z g r zd z f e u i 圖 3.4.3 正方向經(jīng)過渡電阻故障計算用圖 以三相短路為例，設(shè) fz eu 由 ksf zzie zdszdop zziziuu 則 kszds zzizzi kszds zzzz 式中為測量阻抗，它在阻抗復(fù)數(shù)平面上的動作特性是以矢量為圓心， k z s z 以為半徑的圓，如圖 3.4.4 所示，當矢量末端落于圓內(nèi)時動作，可 zds zz k z rcs-931a/b 型超高壓線路成套保護裝置nari-relays - 10 - 見這種阻抗繼電器有大的允許過渡電阻能力。當過渡電阻受對側(cè)電源助增時， 由于一般與是同相位，過渡電阻上的壓降始終與同相位，過渡電阻始 n iii 終呈電阻性，與軸平行，因此，不存在由于對側(cè)電流助增所引起的超越問題。 zd z k z s z ks zz r jx zd z s z r jx k z 圖 3.4.4 正方向短路動作特性 圖 3.4.5 反方向短路動作特性 對反方向短路, 如圖 3.4.6 所示。 0 n e0 m e i k z g r zd z s z f e 圖 3.4.6 反方向故障計算用圖 仍假設(shè) fz eu 由 ksf zzie zdszdop zziziuu 則 kszds zzzz 測量阻抗在阻抗復(fù)數(shù)平面上的動作特性是以矢量為圓心，以 k z s z 為半徑的圓，如圖 3.4.5，動作圓在第一象限，而因為總是在第 zds zz k z 三象限，因此，阻抗元件有明確的方向性。 nari-relaysrcs-931a/b 型超高壓線路成套保護裝置 - 11 - 3.53.5 電流差動繼電器電流差動繼電器 電流差動繼電器由三部分組成：變化量相差動繼電器、穩(wěn)態(tài)相差動繼電器和 零序差動繼電器。 .1 變化量相差動繼電器變化量相差動繼電器 動作方程： cba ii ii hcd rcd , 75 . 0 為工頻變化量差動電流，即為兩側(cè)電流變化量矢 cd i nmcd iii 量和的幅值； 為工頻變化量制動電流；即為兩側(cè)電流變化量矢 r i nmr iii 量差的幅值； 為“分相差流高定值”（整定值）、4 倍實測電容電流和的大值； h i 1 4 xc un 實測電容電流由正常運行時未經(jīng)補償?shù)牟盍鳙@得； 為額定電壓； n u 為正序容抗整定值，當用于長線路時，為線路的實際正序容抗值；1xc1xc 當用于短線路時，由于電容電流和都較小，差動繼電器有較高的 1xc un 靈敏度，此時可通過適當減小或抬高“分相差流高定值”來降低靈1xc 敏度。 .2 穩(wěn)態(tài)穩(wěn)態(tài)段相差動繼電器段相差動繼電器 動作方程： cba ii ii hcd rcd , 75 . 0 為差動電流，即為兩側(cè)電流矢量和的幅值； cd i nmcd iii 為制動電流；即為兩側(cè)電流矢量差的幅值； r i nmr iii 定義同上。 h i rcs-931a/b 型超高壓線路成套保護裝置nari-relays - 12 - .3 穩(wěn)態(tài)穩(wěn)態(tài)段相差動繼電器段相差動繼電器 動作方程： cba ii ii mcd rcd , 75 . 0 為“分相差流高定值”、1.5 倍實測電容電流和的大值； m i 1 5 . 1 xc un 、定義同上。 cd i r i n u1xc 穩(wěn)態(tài)段相差動繼電器經(jīng) 40ms 延時動作。 .4 零序零序段差動繼電器段差動繼電器 對于經(jīng)高過渡電阻接地故障，采用零序差動繼電器具有較高的靈敏度，由零 序差動繼電器，通過低比率制動系數(shù)的穩(wěn)態(tài)差動元件選相，構(gòu)成零序段差動 繼電器，經(jīng) 100ms 延時動作。其動作方程： lcdbc rbccdbc qdcd rcd ii ii ii ii 15 . 0 75 . 0 00 00 為零序差動電流，即為兩側(cè)零序電流矢量和的幅值； 0cd i 000nmcd iii 為零序制動電流；即為兩側(cè)零序電流矢量差的幅值； 0r i 000nmr iii 為零序起動電流定值； 0qd i 為“分相差流低定值”、0.6 倍實測電容電流和的大值； l i 1 6 . 0 xc un 為經(jīng)電容電流補償后的差動電流，電容電流補償見 3.5.6； cdbc i 為經(jīng)電容電流補償后的制動電流，電容電流補償見 3.5.6； rbc i 、定義同上。 n u1xc .5 零序零序段差動繼電器段差動繼電器 動作方程： 00 00 75 . 0 qdcd rcd ii ii 、定義同上。 0cd i 0r i 0qd i nari-relaysrcs-931a/b 型超高壓線路成套保護裝置 - 13 - 零序段差動繼電器經(jīng) 250ms 延時動作跳三相。 .6 電容電流補償電容電流補償 對于較長的輸電線路，電容電流較大，為提高經(jīng)大過渡電阻故障時的靈敏度， 需進行電容電流補償。電容電流補償由下式計算而得： 0 0 1 0 0 0 1 0 2222 c n c nn c m c mm c x u x uu x u x uu i 、為本側(cè)、對側(cè)的相、零序電壓； m u n u 0m u 0n u 、為線路全長的正序和零序容抗； 1c x 0c x 按上式計算的電容電流對于正常運行和區(qū)外故障都能給予較好的補償。 .7 采樣同步采樣同步 兩側(cè)裝置一側(cè)作為同步端，另一側(cè)作為參考端。以同步方式交換兩側(cè)信息， 參考端采樣間隔固定，并在每一采樣間隔中固定向?qū)?cè)發(fā)送一幀信息。同步端 隨時調(diào)整采樣間隔，如果滿足同步條件，就向?qū)?cè)傳輸三相電流采樣值；否則， 啟動同步過程，直到滿足同步條件為止。 .8 tata 斷線斷線 ta 斷線瞬間，斷線側(cè)的起動元件和差動繼電器可能動作，但對側(cè)的起動元 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 ta 斷線作同樣處理。 ta 斷線時發(fā)生故障或系統(tǒng)擾動導(dǎo)致起動元件動作，若“ta 斷線閉鎖差動” 整定為“1” ，則閉鎖電流差動保護；若“ta 斷線閉鎖差動”整定為“0” ，且該 相差流大于“ta 斷線差流定值” ，仍開放電流差動保護。 .9 tata 飽和飽和 當發(fā)生區(qū)外故障時，ta 可能會暫態(tài)飽和，裝置中由于采用了較高的制動系 數(shù)和自適應(yīng)浮動制動門檻，從而保證了在較嚴重的飽和情況下不會誤動。 .10 通信接口通信接口 數(shù)字差動保護的關(guān)鍵是線路兩側(cè)差動保護之間電流數(shù)據(jù)的交換，本裝置中 的數(shù)據(jù)采用64kb/s高速數(shù)據(jù)通道、同步通信方式。采用64kb/s的傳輸速率，主 要是考慮差動保護的數(shù)據(jù)信息，可以復(fù)接數(shù)字通信(pcm微波或pcm光纖通信)設(shè) 備的64kb/s數(shù)字接口，從而實現(xiàn)遠距離傳送。當采用復(fù)接pcm通信設(shè)備時，數(shù)據(jù) 信號是從pcm的64kb/s同向接口實現(xiàn)復(fù)接（其“64kb/s同向接口”的有關(guān)技術(shù)指 標參見ccitt推薦標準：g703中的“64kb/s接口”）。不論采用專用光纖，亦或 復(fù)用pcm設(shè)備，本裝置的通信出入口都是采用光纖傳輸方式。 通信接口的原理如圖3.10.1，其功能是將傳送差動保護電流及開關(guān)量信息 rcs-931a/b 型超高壓線路成套保護裝置nari-relays - 14 - 的串行通信控制器（scc）收發(fā)的nrzi碼變換成64kb/s同向接口的線路碼型，經(jīng) 光電轉(zhuǎn)換后，由光纖通道來傳輸。 數(shù)據(jù)發(fā)送 64kb/s 從scc來 碼型變換 光纖發(fā)送 （主） 光纖 數(shù)據(jù)接收 64kb/s 去scc 碼型變換 光纖接收 （主） 光纖 時鐘提取 dpll 發(fā)時鐘 內(nèi)部時鐘 64khz晶振 圖3.10.1 通信接口框圖 發(fā)時鐘 收時鐘 rcs900 系列縱聯(lián) 差動保護 發(fā)時鐘 收時鐘 rcs900 系列縱聯(lián) 差動保護 內(nèi)部時鐘內(nèi)部時鐘 64kb/s 圖3.10.2 內(nèi)時鐘(主主)方式 由于裝置是采用64kb/s同步數(shù)據(jù)通信方式，就存在同步時鐘提取問題，若 通道是采用專用光纖通道，裝置的時鐘應(yīng)采用內(nèi)時鐘方式，即兩側(cè)的裝置發(fā)送 時鐘工作在“主主”方式，見圖3.10.2，數(shù)據(jù)發(fā)送采用本機的內(nèi)部時鐘，接 收時鐘從接收數(shù)據(jù)碼流中提取。若通道是通過64kb/s同向接口復(fù)接pcm通信設(shè)備， 則應(yīng)采用外部時鐘方式，即兩側(cè)裝置的發(fā)送時鐘工作在“從從”方式，見圖 3.10.3，數(shù)據(jù)發(fā)送時鐘和接收時鐘為同一時鐘源，均是從接收數(shù)據(jù)碼流中提取。 此時，兩側(cè)pcm通信設(shè)備所復(fù)接的2m基群口，僅在pdh網(wǎng)中應(yīng)按主從方式來整 定，否則，由于兩側(cè)pcm設(shè)備的64kb/s/2m終端口的時鐘存在微小的差異，會使 裝置在數(shù)據(jù)接收中出現(xiàn)定時滑碼現(xiàn)象。復(fù)接pcm通信設(shè)備時，對通道的誤碼率要 求參照電力規(guī)劃設(shè)計院頒發(fā)的dl/t 5062-1996微波電路傳輸繼電保護信息設(shè) 計技術(shù)規(guī)定中有關(guān)條款。 nari-relaysrcs-931a/b 型超高壓線路成套保護裝置 - 15 - 發(fā)時鐘 收時鐘 rcs900 系列縱聯(lián) 差動保護 內(nèi)部時鐘 64kb/s 收 發(fā) （主側(cè)） 64kb/s 發(fā)時鐘 收時鐘 rcs900 系列縱聯(lián) 差動保護 內(nèi)部時鐘 64kb/s 收 發(fā) （從側(cè)） 64kb/s pcm設(shè)備pcm設(shè)備 圖3.10.3 外時鐘(從從)方式 采用專用光纖光纜時，線路兩側(cè)的裝置通過光纖通道直接連接，見圖 3.10.4。 rcs900 系列縱聯(lián) 差動保護 rcs900 系列縱聯(lián) 差動保護 光 發(fā) 光 收 光 發(fā) 光 收 光纖 64kb/s 圖3.10.4 專用光纖方式連接 若通過數(shù)字接口復(fù)接pcm設(shè)備時，需在通信機房內(nèi)加裝一臺專用光電變換的 數(shù)字復(fù)接接口設(shè)備mux-64，見圖3.10.5。 rcs900 系列縱聯(lián) 差動保護 mux-64 光 發(fā) 光 收 光 發(fā) 光 收 光纖 64kb/s pcm設(shè)備 同向 接口 終端 圖3.10.5 數(shù)字復(fù)接方式連接 rcs-931a/b 型超高壓線路成套保護裝置nari-relays - 16 - 3.63.6 距離距離繼電器繼電器 本裝置設(shè)有三階段式相間和接地距離繼電器，繼電器由正序電壓極化，因 而有較大的測量故障過渡電阻的能力；當用于短線路時，為了進一步擴大測量 過渡電阻的能力，還可將、段阻抗特性向第象限偏移；接地距離繼電器 設(shè)有零序電抗特性，可防止接地故障時繼電器超越。 正序極化電壓較高時，由正序電壓極化的距離繼電器有很好的方向性；當 正序電壓下降至 10%以下時，進入三相低壓程序，由正序電壓記憶量極化， 、段距離繼電器在動作前設(shè)置正的門坎，保證母線三相故障時繼電器不可 能失去方向性；繼電器動作后則改為反門坎，保證正方向三相故障繼電器動作 后一直保持到故障切除。段距離繼電器始終采用反門坎，因而三相短路段 穩(wěn)態(tài)特性包含原點，不存在電壓死區(qū)。 當用于長距離重負荷線路，常規(guī)距離繼電器整定困難時，可引入負荷限制 繼電器，負荷限制繼電器和距離繼電器的交集為動作區(qū)，這有效地防止了重負 荷時測量阻抗進入距離繼電器而引起的誤動。 .1 低壓距離繼電器低壓距離繼電器 當正序電壓小于 10un 時，進入低壓距離程序，此時只可能有三相短路和 系統(tǒng)振蕩二種情況；系統(tǒng)振蕩由振蕩閉鎖回路區(qū)分，這里只需考慮三相短路。 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。 一般情況下各相阻抗一樣，但為了保證母線故障轉(zhuǎn)換至線路構(gòu)成三相故障 時仍能快速切除故障，所以對三相阻抗均進行計算，任一相動作跳閘時選為三 相故障。 低壓距離繼電器比較工作電壓和極化電壓的相位： 工作電壓： zdop ziuu 極化電壓： mp uu 1 這里： cba, 為工作電壓 op u 為極化電壓 p u 為整定阻抗 zd z 為記憶故障前正序電壓 m u 1 正方向故障時，故障系統(tǒng)圖如 3.6.1 nari-relaysrcs-931a/b 型超高壓線路成套保護裝置 - 17 - s z n e m e i k z g r 圖 3.6.1 正方向故障系統(tǒng)圖 k ziu 在記憶作用消失前： j mm eeu 1 izze ksm 因此， izzu zdkop j ksp eizzu 繼電器的比相方程為： 00 9090 p op u u arg 則 00 9090 j ks zdk ezz zz arg 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 3.6.2； zd z k z s z r jx 圖 3.6.2 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， k z zd z s z 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 不為零時，將是以到連線為弦的圓，動作特性向第或 zd z s z rcs-931a/b 型超高壓線路成套保護裝置nari-relays - 18 - 第象限偏移。 反方向故障時，故障系統(tǒng)圖如 3.6.3 s z n e m e i k z g r 圖 3.6.3 反方向故障的計算用圖 k ziu 在記憶作用消失前： j nm eeu 1 izze ksn 因此， izzu zdkop j ksp eizzu 繼電器的比相方程為： 00 9090 p op u u arg 則 00 90 90 j ks zdk ezz zz arg zd z s z r jx k z zd z k z r jx 圖 3.6.4 反方向故障時的動作特性 圖 3.6.5 三相短路穩(wěn)態(tài)特性 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， k z zd z s z 如圖 3.6.4，當在圓內(nèi)時動作，可見，繼電器有明確的方向性，不可能誤 k z nari-relaysrcs-931a/b 型超高壓線路成套保護裝置 - 19 - 判方向。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，當記憶電 壓消失后， 正方向故障時： km ziu 1 izzu zdkop kp ziu 00 9090 k zdk z zz arg 反方向故障時： km ziu 1 izzu zdkop kp ziu 00 9090 k zdk z zz arg 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 3.6.5，反 k z 方向故障時，動作特性也如圖 3.6.5。由于動作特性經(jīng)過原點，因此母線 k z 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、距離繼電器暫態(tài)動作后，將繼電器的門坎 倒置，相當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。 .2 接地距離繼電器接地距離繼電器 段接地距離繼電器 工作電壓： zdop zikiuu 0 3 極化電壓： 1 uup 采用當前正序電壓，非記憶量，這是因為接地故障時，正序電壓主要由 p u 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 3.6.2、圖 3.6.4，繼電器有很好 rcs-931a/b 型超高壓線路成套保護裝置nari-relays - 20 - 的方向性。 、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： zdop zikiuu 0 3 極化電壓： 1 1 j p euu 、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。其正方向故障時的特 性如圖 3.6.6 所示。1 取值范圍為 0、15、30。 由圖 3.6.6 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。 zd z s z r jx a 0 01 0 151 0 301 圖 3.6.6 正方向故障時繼電器特性 零序電抗繼電器 工作電壓： zdop zikiuu 0 3 極化電壓： dp ziu 0 為模擬阻抗。 d z 比相方程為 0 0 0 0 90 3 90 d zd zi zikiu arg 正方向故障時： k zikiu 0 3 則 0 0 0 0 90 3 90 d zdk zi zziki arg nari-relaysrcs-931a/b 型超高壓線路成套保護裝置 - 21 - 0 0 0 0 0 0 3 270 3 90 iki i argargzzzarg iki i argargz dzdkd 上式為典型的零序電抗特性。如圖 3.6.6 中直線。 當與同相位時，直線 a 平行于 r 軸，不同相時，直線的傾角恰好等于 0 i i 相對于的相角差。假定與過渡電阻上壓降同相位，則直線與 0 i 0 3iki 0 i 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。 實際的零序電抗特性由于為 78而要下傾 12，所以當實際系統(tǒng)中由于 d z 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 0 i 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 相間距離繼電器相間距離繼電器 段相間距離繼電器 工作電壓： zdop ziuu 極化電壓： 1 uup 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 3.6.2、圖 3.6.4，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 3.6.5。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。 、段距離繼電器 由正序電壓極化的方向阻抗繼電器： 工作電壓： zdop ziuu 極化電壓： 2 1 j p euu 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： rcs-931a/b 型超高壓線路成套保護裝置nari-relays - 22 - 工作電壓： zdop ziuu 極化電壓： dp ziu 為模擬阻抗。 d z 正方向故障時： zdkop ziziu 比相方程為： 00 9090 d zdk z zz arg dzdkd argzzzargargz 00 27090 當阻抗角為 90時，該繼電器為與軸平行的電抗繼電器特性，實際的 d z 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 d z 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。 .4 負荷限制繼電器負荷限制繼電器 為保證距離繼電器躲開負荷測量阻抗，本裝置設(shè)置了接地、相間負荷限制繼 電器，其特性如下圖所示，繼電器兩邊的斜率與正序靈敏角一致，為負荷 zd r 限制電阻定值，直線 a 和直線 b 之間為動作區(qū)。當用于短線路不需要負荷限制 繼電器時，用戶可將控制字“投負荷限制距離”置“0” 。 zd z r jx zd r a b zd r 圖 3.6.7 負荷限制繼電器特性 nari-relaysrcs-931a/b 型超高壓線路成套保護裝置 - 23 - .5 振蕩閉鎖振蕩閉鎖 裝置的振蕩閉鎖分四個部分，任意一個動作開放保護。 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，另外當區(qū)外故障或操作后 160 ms 再有故障時也被閉鎖。 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： 120 imii 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。 0 i 2 i 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，這種情況考慮的前題是系統(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 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，并留有相當裕度的。 區(qū)內(nèi)不對稱故障時振閉開放 當系統(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分 量，這時上式成立，振蕩閉鎖開放。 當系統(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。 rcs-931a/b 型超高壓線路成套保護裝置nari-relays - 24 - 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： cosuuos 為正序電壓，是正序電壓和電流之間的夾角。u 由圖 3.6.8，假定系統(tǒng)聯(lián)系阻抗的阻抗角為 90，則電流向量垂直于、 m e 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 n ecosu 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cosu 路時過渡電阻是弧光電阻，弧光電阻上壓降小于 5。 n u m e n e i u os u 1 d u o a b c i l 圖 3.6.8 系統(tǒng)電壓向量圖 圖 3.6.9 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 3.6.9 所示。 od 為測量電壓，ob，因而 ob 反應(yīng)當線路阻抗角為 90時弧光電阻壓cosu 降，實際的弧光壓降為 oa，與線路壓降 ad 相加得到測量電壓。u 本裝置引入補償角，由，上式變?yōu)椋?l 0 901 1 cosuuos 三相短路時，可見可反應(yīng)弧光壓降。oaocuos 1 cosu 本裝置采用的動作判據(jù)分二部分： 延時 150ms 開放 nosn uuu08 . 0 03 . 0 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 n u 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， n u n u 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 nari-relaysrcs-931a/b 型超高壓線路成套保護裝置 - 25 - 150ms 已有足夠的裕度。 延時 500ms 開放。 nosn uuu25 . 0 1 . 0 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)角為 151，-0.1時，系統(tǒng)角為 191.5， n u n u 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。 非全相運行時的振蕩閉鎖判據(jù) 非全相振蕩時，距離繼電器可能動作，但選相區(qū)為跳開相。非全相再單相 故障時，距離繼電器動作的同時選相區(qū)進入故障相，因此，可以以選相區(qū)不在 跳開相作為開放條件。 另外，非全相運行時，測量非故障二相電流之差的工頻變化量，當該電流 突然增大達一定幅值時開放非全相運行振蕩閉鎖。因而非全相運行發(fā)生相間故 障時能快速開放。 以上二種情況均不能開放時，由第 部分作為后備。 3.73.7 選相元件選相元件 本裝置采用工作電壓變化量選相元件、差動選相元件和與比相的選相 0 i a i2 元件進行選相。 .1 縱聯(lián)差動選相元件縱聯(lián)差動選相元件 工頻變化量和穩(wěn)態(tài)差動繼電器動作時，動作相選為故障相； .2 工作電壓變化量選相元件工作電壓變化量選相元件 保護有六個測量選相元件，即： 、 opa u opb u opc u opab u opbc u opca u 先比較三個相工作電壓變化量，取最大相，與另兩相的相間工作 maxop u 電壓變化量比較，大于一定的倍數(shù)即判為最大相單相故障；若不滿足則 op u 判為多相故障，取中最大的為多相故障的測量相。 op u rcs-931a/b 型超高壓線路成套保護裝置nari-relays - 26 - .3 與與比相的選相元件比相的選相元件 0 i a i2 選