繼電保護原理9—線路保護

1、第九章 線路保護第一節(jié) 概述高壓線路保護裝置適用220kV及以上電壓等級輸電線路成套數(shù)字式保護裝置，主保護為縱聯(lián)保護，后備保護為距離保護及零序保護，可選擇配置自動重合閘。1. 縱聯(lián)保護電流電壓保護和距離保護原理用于輸電線路時，只需將線路一端的電流、電壓經(jīng)過互感器引入保護裝置，比較容易實現(xiàn)。但由于互感器傳變的誤差、線路參數(shù)值的不確定性以及繼電器本身的測量誤差等原因，保護裝置可能將被保護線路對端所連接的母線上的故障，或與母線連接的其它線路出口處故障，誤判斷為本線路末端的故障而將被保護線路切除。為了防止這種非選擇性動作，不得不將這種保護的無時限保護范圍縮短到小于線路全長。一般應(yīng)將保護的無時限I段的保

2、護范圍整定為線路全長的80%90%。對于其余的10%20%線路上的故障，只能按第II段的時限切除。為了保護故障切除后電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。這對于某些重要線路是不能允許的。在這種情況下，只能采用所謂的縱聯(lián)保護原理保護輸電線路，以實現(xiàn)線路全長范圍內(nèi)任何點故障的無時限切除。輸電線的縱聯(lián)保護，就是用某種通信通道（簡稱通道）將輸電線兩端或各端（對于多端線路）的保護裝置縱向連接起來，將各端的電氣量（電流、功率的方向等）傳送到對端，將各端的電氣量進行比較，以判斷故障在本線路范圍內(nèi)還是在線路范圍之外，從而決定是否切除被保護線路。因此上理論上這種縱聯(lián)保護具有絕對的選擇性。任何縱聯(lián)保護都是依靠通信通道傳送的某種信號

3、來判斷故障的位置是否在被保護線路內(nèi)。因此信號的性質(zhì)和功能在很大程度上決定了保護的性能。信號按其性質(zhì)可分為三種，即閉鎖信號、允許信號和跳閘信號。所謂閉鎖信號就是指：“收不到這種信號是保護動作跳閘的必要條件“。就是當線路發(fā)生故障時，由判定為外部故障的一端保護裝置發(fā)出閉鎖信號，將兩端的保護閉鎖。而當內(nèi)部故障時，兩端均不發(fā)、因而也收不到閉鎖信號，保護即可動作于跳閘。所謂允許信號是指：“收到這種信號是保護動作跳閘的必要條件”。因此當內(nèi)部故障時，兩端保護應(yīng)同時向?qū)Χ税l(fā)出允許信號，使保護裝置能夠動作于跳閘。而當外部故障時，則因接近故障點端判處故障在反方向而不發(fā)允許信號，對端保護不能跳閘，本段則因判出故障在反

4、方向也不能跳閘。所謂跳閘信號是指：“收到這種信號是保護動作與跳閘的充要條件”。實現(xiàn)這種保護時，實際上是利用裝設(shè)在每一端的瞬時電流速斷、距離I段或零序電流速斷等保護，當其保護范圍內(nèi)部故障而動作于跳閘的同時，還向?qū)Χ税l(fā)出跳閘信號，可以不經(jīng)過其他監(jiān)控元件而直接使對端的斷路器跳閘。縱聯(lián)保護的通道類型可分為電力載波（高頻）通道、導(dǎo)引線通道、微波通道、光纖通道。電力載波保護（又稱高頻保護），是利用高壓輸電線路用載波的方法傳送3050kHz的高頻信號以實現(xiàn)線縱聯(lián)保護。高頻通道可用一相導(dǎo)線和大地構(gòu)成，稱為“相地”通道，也可以兩相導(dǎo)線構(gòu)成，稱為“相相”通道。電力載波通道適用于輸電線路較長的線路。利用150mHz

5、到20gHz間的電磁波進行無線通訊稱為微波通訊。光纖通道是將電信號調(diào)制在激光信號上，通過光纖來傳輸。光導(dǎo)纖維是由高純度石英做成，可以傳輸激光。在激光光譜上波長在0.85mü、1.3mü、1.5mü左右的激光，在光纖中傳輸時光能衰耗較小，稱為三個工作窗。光纖包括單模、多模兩種。用于501002. 距離保護距離保護是指利用阻抗元件來反應(yīng)短路故障的保護裝置，阻抗元件的阻抗值是接入該元件的電壓與電流的比值：U/I=Z，也就是短路點至保護安裝處的阻抗值。因線路的阻抗值與距離成正比，所以叫距離保護或阻抗保護。距離保護一般都作成三段式，第I段的保護范圍一般為被保護線路全長的80

6、85，動作時間t1為保護裝置的固有動作時間。第段的保護范圍需與下一線路的保護定值相配合，一般為被保護線路的全長及下一線路全長的3040，其動作時限2要與下一線路距離保護第I段的動作時限相配合，一般為0.5s左右。第段為后備保護，其保護范圍較長，包括本線路和下一線路的全長乃至更遠，其動作時限按階梯原則整定。距離保護由啟動元件、距離元件、時間元件組成。啟動元件的主要作用是在發(fā)生故障的瞬間啟動整套保護，并和距離元件動作后組成與門。啟動出口回路動作于跳閘。距離元件的主要作用實際上是測量短路點到保護安裝地點之間的阻抗（亦即距離）。時間元件的主要作用是按照故障點到保護安裝地點的遠近，根據(jù)預(yù)訂的時限特性確定

7、動作的時限，一保證保護動作的選擇性。3. 零序保護在大短路電流接地系統(tǒng)中發(fā)生接地故障后，就有零序電流、零序電壓和零序功率出現(xiàn)，利用這些電氣量構(gòu)成保護接地短路的繼電保護裝置統(tǒng)稱為零序保護。 4. 重合閘當斷路器故障跳閘后，能夠自動地將斷路器重新合閘的裝置。第二節(jié) WXH-803A保護WXH-803A以縱聯(lián)差動保護為主保護，后備保護為距離保護及零序保護，可選擇配置自動重合閘；此外，裝置還配置有三相不一致保護。Ø WXH-803A/B1/R1：用于220kv及以上線路保護，配有差動保護、距離保護、零序保護、重合閘等功能。Ø WXH-803A/B1/R2：雙通道，用于廣東地區(qū)200

8、kv以上一個半開關(guān)的分開關(guān)接入線路保護，配有差動保護、距離保護、零序保護、重合閘等功能。Ø WXH-803A/B6/R1：國網(wǎng)版本專用，配有縱聯(lián)距離保護、距離保護、零序保護、重合閘等功能。Ø WXH-803A/B6/ZJ：浙江地區(qū)國網(wǎng)版本專用，配有差動保護、距離保護、零序保護、重合閘等功能。1. WXH-803A硬件介紹1.1 裝置整體結(jié)構(gòu)保護裝置采用新一代32位基于DSP的通用硬件平臺。整體大面板，全封閉機箱，硬件電路采用后插拔的插件式結(jié)構(gòu)，CPU電路板采用6層板，并采用表面貼裝技術(shù)，提高了裝置可靠性。裝置有兩個完全獨立的、相同的CPU板，并具有獨立的采樣、A/D變換、邏

9、輯計算及啟動功能。兩塊CPU板啟動經(jīng)二取二邏輯開放出口電源。另有一塊人機對話板，由一片DSP專門處理人機對話功能。人機對話擔負鍵盤操作和液晶顯示功能。正常時，液晶顯示當前時間、各側(cè)電流、電壓、差電流。人機對話中所有的菜單均為簡體漢字。通過本公司為保護提供的軟件，可對保護進行更為方便、詳盡的監(jiān)視與控制。模擬量變換由12塊交流變換插件完成，功能是將TA、TV二次電氣量轉(zhuǎn)換成小電壓信號。保護開入、信號、出口各由1塊對應(yīng)插件完成，接點不足時有預(yù)留的擴展位置。圖9-2-1 裝置機箱端子圖其中：1、2# 交流輸入；3# 采樣保持；4#、6# （主保護）DSP主板；5#、7# 光纖通訊插件；8# 開入插件；

10、9# 信號插件；A# 出口插件；B#、C#、D#、E#為備用插件；F# 通訊插件；G# 穩(wěn)壓電源。1.2 裝置插件介紹1.2.1 交流變換插件(1、2) 本插件將系統(tǒng)電壓互感器、電流互感器二次側(cè)信號變換成保護裝置所需的弱電信號，同時起隔離和抗干擾作用。圖9-2-2 交流輸入變換插件與系統(tǒng)接線圖如無特殊說明，2插件為主要采樣插件，1插件備用。、，分別為三相電流和零序電流輸入，、為三相電壓輸入；為重合閘中檢無壓、檢同期元件用的電壓輸入。 217，218端子為裝置的接地點，應(yīng)將該端子接至接地銅排。交流插件中三相電流和零序電流輸入，按額定電流可分為1A、5A兩種，訂貨時請注明，投運前注意檢查。 CPU

11、插件CPU插件是在分析和借鑒了國內(nèi)外同類產(chǎn)品基礎(chǔ)上，從技術(shù)和開發(fā)手段的先進性，軟硬件資源的通用性，系統(tǒng)的可靠性等方面出發(fā)，開發(fā)研制的DSP型保護插件。作為基本的軟硬件平臺，在單塊PCB板上完成數(shù)據(jù)采集、I/O、保護及控制功能等。 開入插件圖9-2-3 開入端子定義開入電源為直流220V或110V；其正電源連接到開入節(jié)點的公共端，負電源接到831832端子。807為是起動通道試驗輸入，用于閉鎖式手動起動通道交換，一般在屏上設(shè)置通道試驗按鈕，允許式該輸入不接。808、809端子為重合閘方式選擇開入，一般在屏上裝設(shè)重合閘的方式選擇切換開關(guān)，接點引入及方式如下：端子定義單重三重綜重停用808重合方式1

12、0101809重合方式20011注意：重合閘方式開關(guān)打在停用位置，僅表明本裝置的重合閘停用，保護仍是選相跳閘。810端子是溝三閉重輸入，其意義是：（1）溝三跳，即單相故障保護也三跳；（2）閉鎖重合閘。811、812、813端子分別為A、B、C三相的分相跳閘位置繼電器接點（TWJA、TWJB、TWJC）輸入，一般由操作箱提供。位置接點的作用是：（1）重合閘用（不對應(yīng)啟動重合閘、單重方式是否三相跳開）；（2）判別線路是否處于非全相運行； 815、816端子分別為其它保護動作單跳啟動重合閘、三跳啟動重合閘輸入。這兩個接點要求是瞬動接點，即保護動作返回而返回，單跳啟動重合閘可為三相跳閘的或門輸出，任一

13、相跳閘即動作；而三跳啟動重合閘則必須為三相跳閘的與門輸出。如果不用本裝置的重合閘或采用位置不對應(yīng)啟動重合閘，則不接這兩個輸入。818端子是壓力閉鎖重合閘輸入，僅作用于重合閘，不用本裝置的重合閘時，該端子可不接。825端子為檢修壓板，投入時可進行開出傳動試驗，同時裝置產(chǎn)生的監(jiān)控及繼保信息將不上送；827端子為縱聯(lián)保護的收信輸入。830端子對閉鎖式通道，為收發(fā)信機的3dB告警接點輸入，用于通道交換時監(jiān)視通道狀態(tài)；對允許式通道，830端子定義為導(dǎo)頻消失輸入，當不采用解除閉鎖方式時，該端子不接。 信號及出口插件901906端子為中央信號，當裝置異?；虮Ｗo動作時有相應(yīng)信號開出。其中，TV斷線信號為瞬動接

14、點，其余信號經(jīng)磁保持繼電器動作并保持，若要復(fù)位信號指示燈時，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。907910為裝置異常信號開出端子。911916為合閘開出端子，由重合閘功能模塊控制；917928為發(fā)信繼電器。當用于閉鎖式時，發(fā)信繼電器動作則啟動收發(fā)信機發(fā)信，發(fā)信繼電器返回收發(fā)信機應(yīng)停信；用于允許式時，發(fā)信繼電器動作則發(fā)允許命令。閉鎖式、允許式的選擇由定值中的整定控制字確定；裝置給出多組接點，一組與通道設(shè)備連接，其它接點可用于記錄等。圖9-2-4 保護信號及開出端子定義 出口插件 本插件主要提供保護的出口接點、信號接點及遙信接點。圖9-2-5 開出端子定義該插件輸出5組跳閘出口接

15、點、1組啟動切機接點和2組啟動重合閘接點，均為瞬動接點；一般而言，上述的跳合閘輸出接點是夠用的，如果不夠，則可在B插件處同A插件相同的開出插件，這樣可擴展一倍的輸出接點。 通訊插件通訊插件提供可用于就地打印的RS232C串口及與保護管理機、變電站自動化系統(tǒng)的雙通信接口(RS485，RS232，以太網(wǎng)口)等功能；其中RS485接口可以擴展為以太網(wǎng)口。具體定義如圖所示。GPS對時接口有脈沖接點、RS485串口和RS232串口，對MMI進行GPS對時；保護CPU的GPS對時接口在電源插件上。F01、F02為打印機電源控制接點，將打印機電源線中串入此接點，則正常時打印機不帶電，在有報文需要打印時，管理

16、機將該接點閉合，導(dǎo)通打印機交流電源。F04、F05為GPS對時脈沖接點，可進行脈沖對時（分脈沖或秒脈沖）或B碼對時。推薦使用，該接點進行GPS對時。F06、F07、F08為內(nèi)部LON網(wǎng)端子，通過將各裝置的LON網(wǎng)互聯(lián)，可實現(xiàn)多臺保護裝置共享一個管理機。 F09F17為RS485或RS232串口，另外配有兩個以太網(wǎng)接口，可實現(xiàn)與監(jiān)控系統(tǒng)、信息子站，故障錄波系統(tǒng)等不同系統(tǒng)、不同通信接口的相互連接。F21、F22為GPS對時RS485串口；F23，F(xiàn)24為打印機串口。F15、F20端子為各串口的公共地，各串口的屏蔽地需與此接點相連。圖9-2-6 通信插件通信接口定義 穩(wěn)壓電源插件 本插件為直流逆變電

17、源插件。直流220 V或110 V電壓輸入經(jīng)抗干擾濾波回路后，利用逆變原理輸出本裝置需要的三組直流電壓，即5 V、±15 V及24 V。電源插件具有失電告警功能。G01、G02為GPS對時脈沖接點，對保護CPU對時，可進行脈沖對時（分脈沖或秒脈沖）或B碼對時。G03、G04為內(nèi)部LON網(wǎng)端子，通過將各裝置的LON網(wǎng)互聯(lián)，可實現(xiàn)多臺保護裝置共享一個管理機。上述接點與通信管理機插件中的端子定義有重復(fù)，這主要是考慮到在實現(xiàn)多臺裝置共享管理機時，部分保護裝置可以不帶通信管理插件時的情況。G05、G06為強電復(fù)歸開入接點，可直接從外接進220 V或110 V對保護裝置進行復(fù)歸。G07G10為兩

18、組失電告警接點，保護正常運行時此接點斷開，保護裝置失電后，接點閉合。用于對保護裝置工作電源的監(jiān)視。G11為裝置工作電源正極性端， G13為裝置工作電源負極性端，該裝置可外接220V或110V直流工作電源。G15為裝置屏蔽地，應(yīng)將此接點直接連到接地銅排。圖9-2-7 電源插件端子定義2. 保護原理介紹本裝置的保護功能設(shè)計，基于許繼公司開發(fā)的可視化邏輯開發(fā)環(huán)境（VLD），同時采用分層、分模塊的設(shè)計思想，將保護功能實現(xiàn)按數(shù)據(jù)處理、元件計算、保護邏輯、出口邏輯等進行劃分；縱聯(lián)保護、距離保護的動作特性按故障特征采用多種特性自適應(yīng)變化實現(xiàn)嚴重故障快速動作，弱故障可靠動作；2.1 啟動元件在保護裝置中，啟動

19、元件主要用于系統(tǒng)故障檢測、開放故障處理邏輯及開放出口繼電器的正電源功能。啟動元件動作，在滿足復(fù)歸條件后返回。保護啟動元件包含相電流突變量啟動、零序電流啟動、靜穩(wěn)破壞啟動、差流啟動等啟動元件，任一啟動元件動作后開放故障處理邏輯。相電流突變量啟動元件通過實時檢測各相電流采樣的瞬時值的變化情況，來判斷被保護線路是否發(fā)生故障；該元件在大多數(shù)故障的情況下均能靈敏啟動，為保護的主要啟動元件。其判據(jù)為： （A、B、C）其中：為電流采樣值突變量，為電流突變量啟動定值。為浮動門檻，隨著變化量變化而自動調(diào)整，取1.25倍可保證門檻電流始終略高于不平衡輸出。零序電流啟動元件 主要用于在高阻接地故障情況下保護可靠啟動

20、，作為輔助啟動元件，元件本身帶30ms延時。其判據(jù)為：其中：為三倍零序電流，為零序電流啟動定值。靜穩(wěn)破壞啟動元件當“距離保護經(jīng)振蕩閉鎖”控制字投入時增設(shè)靜穩(wěn)破壞啟動元件，元件本身帶30ms延時。其判據(jù)為：正序電流大于靜穩(wěn)電流定值門檻，且突變量啟動元件未啟動。差流啟動元件(用于WXH-803A)差動保護設(shè)有分相差流啟動元件，用于一側(cè)為弱電源或高阻故障時的輔助啟動元件，由差流動作元件復(fù)合電壓啟動元件構(gòu)成；差流動作元件其判據(jù)為： （A、B、C）式中，為相量差動電流定值；復(fù)合電壓啟動元件其判據(jù)為：任一側(cè)或或。2.2 選相元件本裝置的選相元件用于距離保護及零序保護動作的選相跳閘，在光纖通道良好，兩端數(shù)據(jù)

21、正確下，選相元件將優(yōu)先選用基于雙端的差流選相；在無正確的兩側(cè)數(shù)據(jù)情況下采用單端量選相，單端量選相元件分為快速選相元件及延時選相元件，快速選相元件采用故障分量選相元件，延時選相元件采用穩(wěn)態(tài)量選相元件。2.2.1工作電壓突變量選相基于工作電壓突變量的選相元件不僅靈敏度高，且可以較好的解決跨線故障、短時轉(zhuǎn)換故障、弱饋故障、振蕩中故障等特殊情況的選相問題；具體方案為：求取UopA、UopB 、UopC 、UopAB 、UopBC 、UopCA其中： 利用突變量幅值的關(guān)系，在六個變化量中選出最大者，并利用各種故障類型的特征進一步判別，從而確定故障相。序電流復(fù)合選相基于序電流相位關(guān)系的序分量選區(qū)元件，是根

22、據(jù)單相接地故障及兩相接地故障等類型下零序、負序電流的相位關(guān)系進行判別，該元件選相靈敏度高、允許接地故障時過渡電阻較大、選相不受非全相運行的影響。圖 9-28 序分量選區(qū)當發(fā)生接地故障時，先利用零序電流I0與負序電流I2A的比相結(jié)果進行選相分區(qū)，根據(jù)的角度關(guān)系劃分三個區(qū)；-60° < < 60°對應(yīng)AN或BCN；60° < < 180°對應(yīng)BN或CAN；180° < < 300°對應(yīng)CN或ABN；落入選相區(qū)后，對相間阻抗進行判別，如相間阻抗大于整定阻抗，排除相間接地故障的可能性，判為相應(yīng)選相區(qū)的單相接

23、地故障。2.3 非全相運行2.3.1 非全相狀態(tài)識別當跳閘固定動作或跳閘位置繼電器TWJ動作且無流時置非全相狀態(tài)。 非全相運行狀態(tài)下，相關(guān)保護的投退非全相運行狀態(tài)，退出與斷開相相關(guān)的相、相間快速距離，同時將零序、段退出，保留零序段。 單相運行時切除三相當線路因任何原因切除兩相，由單相運行三跳元件切除三相，其判據(jù)為：當任一保護投入時，有兩相TWJ動作且另外一相有流，則延時200ms發(fā)單相運行三跳命令。2.4 數(shù)字通信接口及同步調(diào)整 通信接口1) 通道方式a) 采用專用光纖通道，傳輸速率2Mb/s；b) 采用復(fù)接PDH或SDH系統(tǒng)的數(shù)字接口，傳輸速率2Mb/s；2) 通道連接方式1) 復(fù)用方式圖

24、9-29 復(fù)用連接方式2) 專用方式圖 9-210 專用連接方式 雙通道工作方式差動保護提供雙通道工作方式，雙通道（CHA、CHB）并行工作，獨立收發(fā)數(shù)據(jù)。一通道中斷不影響另一通道工作，提高了通道的可靠性。雙通道工作方式時注意兩側(cè)保護雙通道不要混接，即M側(cè)裝置CHA通道的接收、發(fā)送接N側(cè)裝置CHA的發(fā)送、接收；M側(cè)裝置CHB通道接收、發(fā)送接N側(cè)裝置CHB的發(fā)送、接收。 通道信息和誤碼監(jiān)測通道狀態(tài)信息在瀏覽菜單中，運行人員查看。保護提供通道顯示信息如下：通道延時通道的時延TS兩側(cè)采樣時刻偏差秒誤碼率%當前1s內(nèi)的誤碼率嚴重誤碼秒數(shù)通道累計出現(xiàn)嚴重誤碼的秒數(shù)秒誤碼數(shù)當前1s內(nèi)的誤碼數(shù)丟幀數(shù)當前1s

25、內(nèi)通道的累計丟幀數(shù)誤碼秒數(shù)通道的累計產(chǎn)生誤碼的秒數(shù)通信模塊接收到的每一幀數(shù)據(jù)都需經(jīng)過CRC檢驗，舍棄或修復(fù)錯誤數(shù)據(jù)。如果通道誤碼率>0.02%，將給出通道異常告警報文信息，表示通道不可靠。通道誤碼嚴重或通道中斷時，將給出通道異常告警信號，差動保護將被閉鎖。通道恢復(fù)后，保護自動投入。提示：秒誤碼數(shù)與丟幀數(shù)是衡量通道當前狀況的重要指標。如果顯示秒誤碼數(shù)與丟幀數(shù)較大時，可以將通道直接使用尾纖自環(huán)然后觀察這兩個指標以判斷引起誤碼的原因。如果自環(huán)后誤碼與丟幀依然較大，則查看通道時鐘模式定值是否整定錯誤（應(yīng)為內(nèi)時鐘方式）或者光纖插件的法蘭盤是否有損壞處；如果自環(huán)后誤碼與丟幀數(shù)均降低至0，則可以確定引

26、起通道誤碼或丟幀原因在外部通道，再逐級查找。 同步調(diào)整高壓輸電線路兩端保護裝置上電時刻不同和采樣晶振偏差，再加上一端采樣數(shù)據(jù)傳送到另一端的時間延遲，因此，兩端電流量的采樣時刻通常不一致，不能直接進行差動計算。為使進行計算的兩端電流量的采樣時刻一致，需設(shè)定一端的采樣時刻為參考基準（主端），另一端參照基準調(diào)整自己的采樣時刻（從端），這樣將兩側(cè)保護采樣時刻調(diào)整一致的過程稱為同步調(diào)整。圖9-2-11 梯形圖本保護從端首先采用“梯形算法”，計算出兩側(cè)保護裝置的采樣偏差；再通過采樣序號調(diào)整，對齊兩端采樣序號；從端完成同步調(diào)整后，通知主端進入同步狀態(tài)，至此兩側(cè)完成同步調(diào)整過程。2.5 縱聯(lián)差動保護本裝置差動

27、元件針對線路保護區(qū)內(nèi)各種故障類型配置了分相穩(wěn)態(tài)量差動、分相故障分量差動及零序電流差動。穩(wěn)態(tài)量差動元件設(shè)置快速區(qū)元件及靈敏區(qū)元件，快速區(qū)元件采用短窗相量自適應(yīng)算法實現(xiàn)快速動作，使保護典型金屬性故障小于18ms；靈敏區(qū)采用全周付氏向量算法作為快速區(qū)的補充；故障分量差動不受負荷影響，對于區(qū)內(nèi)高阻故障及振蕩中故障性能優(yōu)越，元件本身采用全周付氏向量算法并略帶延時保證其可靠性。零序電流差動作為穩(wěn)態(tài)量差動及故障分量差動的后備，延時100ms動作，主要針對緩慢爬升高阻故障。 分相穩(wěn)態(tài)量差動元件 動作方程： （A、B、C）式中：動作電流，為兩側(cè)電流矢量和的幅值；制動電流，為兩側(cè)電流矢量差的幅值；為相量差動電流定

28、值，由用戶整定；整定時應(yīng)保證末端短路有足夠的靈敏度。整定值應(yīng)大于1.5倍本線路穩(wěn)態(tài)電容電流值。 分相故障分量差動元件 動作方程： （A、B、C）式中：動作電流，為兩側(cè)電流變化量矢量和的幅值；制動電流，為兩側(cè)電流矢量差的幅值；為相量差動電流定值。 零序電流差動元件動作方程： （A、B、C）式中：動作電流，為兩側(cè)零序電流矢量和的幅值；制動電流，為兩側(cè)零序電流矢量差的幅值；為零序差動電流定值，由用戶整定；零序差流動作整定值，按保證經(jīng)大過渡電阻接地時有足夠的靈敏度整定。該元件滿足條件后延時100ms動作。零序差動元件配合差流選相元件選擇差流最大相出口。圖 9-212 差動保護動作特性圖 9-2為差動保

29、護動作特性圖，各差動元件動作特性區(qū)別僅在于差動電流定值及制動系數(shù)的不同，圖中為相應(yīng)差動元件的動作定值門檻，Coef_K為相應(yīng)差動元件的比率制動系數(shù)。2.6 階段式距離元件裝置設(shè)置了三段式相間距離及三段式接地距離保護；相間距離保護由圓特性阻抗復(fù)合負荷線構(gòu)成，接地距離保護由多邊形特性阻抗元件構(gòu)成。 三段式接地距離由多邊形特性阻抗元件、零序電抗元件、零序功率方向元件復(fù)合構(gòu)成接地距離、段保護。1) 、段動作特性：a 接地距離多邊形特性 b零功方向元件特性圖 9-2-13零序電抗線：零序功率方向：注：在非全相過程中動作元件的特性不變，方向由工頻變化量方向代替；2) 段動作特性：a 接地距離多邊形特性 b

30、 零功方向元件特性圖 9-2-14零序功率方向：注：在非全相過程中動作元件的特性不變，無零序功率方向元件。3) 測量方程（X，R的測量） 其中： KZ為零序電流補償系數(shù)。 三段式相間距離相間距離、段保護采用由正序電壓極化的圓特性。 1. 、段動作特性： a 正方向故障的動作特性（帶記憶） b 正方向故障的動作特性（穩(wěn)態(tài)）圖 9-2-152. 段動作特性： a 正方向不對稱故障時動作特性 b 三相故障時動作特性（偏移阻抗）圖 9-2-16注：Zm1為背后系統(tǒng)正序阻抗，相間距離段固定反偏，偏移阻抗 Zp = min0.3，0.5ZD3，其中ZD3為相間阻抗段定值。正序極化電壓較高時，由正序電壓極化

31、的距離繼電器有很好的方向性；當正序電壓下降至20%以下時，由正序電壓記憶量極化。為保證正方向故障能可靠動作，反方向故障不動作，設(shè)置了偏移特性。在I、II段距離繼電器暫態(tài)動作后，改用反偏阻抗繼電器，保證繼電器動作后能保持到故障切除。在I、II段距離繼電器暫態(tài)不動作時，改用上拋阻抗繼電器，保證母線及背后故障時不誤動。對后加速則一直使用反偏阻抗繼電器。3. 動作方程、比相圓： 為偏移角；電抗線：段比相圓：式中：為極化電壓。全相時采用正序極化，非全相過程中改為健全相相間電壓極化；為工作電壓。9、 輔助元件2.7 輔助元件 TV斷線檢查TV斷線檢測僅在線路正常運行時投入，保護啟動后不進行TV斷線檢測。T

32、V斷線判據(jù)為：Ø 三相電壓相量和大于7V，即自產(chǎn)零序電壓大于7V，保護不啟動，延時1秒發(fā)TV斷線異常信號。Ø 三相電壓相量和小于8V，但正序電壓小于30V時，若采用母線TV則延時1秒發(fā)TV斷線異常信號；若采用線路TV，則當三相有流元件均動作或TWJ不動作時，延時1秒發(fā)TV斷線異常信號。裝置通過整定控制字來確定是采用母線TV還是線路TV。判別TV斷線后退出距離保護，同時自動投入TV斷線相過流和TV斷線零序過流保護，零序電流方向保護、段退出，若“零序段經(jīng)方向”則退出段零序方向過流，否則保留不經(jīng)方向元件控制的段零序過流。TV斷線恢復(fù)后保護延時2秒恢復(fù)正常，同時TV斷線異常信號返回

33、。當重合閘投入且處于三重或綜重方式，如果裝置整定為重合閘檢同期或檢無壓，開關(guān)在合閘位置時檢查輸入的抽取電壓小于0.85UXN經(jīng)10秒延時報抽取TV異常，閉鎖檢同期和檢無壓。如重合閘不投、不檢定同期或無壓時，抽取電壓可以不接入本裝置，裝置也不進行抽取電壓斷線判別。 TV反序檢查裝置設(shè)有TV反序檢測功能。 TV反序判據(jù)為：負序電壓（U2）大于四倍正序電壓（U1）且負序電壓（U2）大于12V。此判據(jù)帶1秒延時，報TV反序，驅(qū)動告警繼電器。 TA反序檢查裝置設(shè)有TA反序檢測功能。 TA反序判據(jù)為：負序電流（I2）大于四倍正序電流（I1）且負序電流（3I2）大于0.1In。此判據(jù)帶1秒延時, 報TA反序

34、，驅(qū)動告警繼電器。 電容電流補償電容電流補償用于精確評估當前系統(tǒng)差流量。電容電流的計算公式如下：式中為線路零序容納、為線路正序容納、為線路全長零序阻抗、為線路全長正序阻抗、為本側(cè)相電壓相量、為本側(cè)零序電壓相量、為本側(cè)相電流相量、為本側(cè)零序電流相量。根據(jù)上式計算出每一相的電容電流值，若需要補償，則采用本端全補償。補償公式如下：式中為本側(cè)補償后相電流相量，為對應(yīng)相電容電流相量，k為兩側(cè)并聯(lián)電抗器補償系數(shù)之和。 TA斷線由于差動保護的靈敏性，對TA二次回路的監(jiān)視應(yīng)更加嚴格，其中TA斷線可能引起誤動。當一側(cè)TA斷線時，本側(cè)可能會電流突變量啟動，但對側(cè)不會電流突變量啟動，且系統(tǒng)電壓不會發(fā)生變化。由于差動

35、保護經(jīng)過以下把關(guān)邏輯：兩側(cè)電流突變量同時啟動或一側(cè)電流突變量啟動時需有電壓變化量，因此差動保護不會開放而誤動作?；陔p端量的TA斷線判據(jù)只考慮系統(tǒng)不發(fā)生故障情況下單側(cè)TA斷線。TA斷線判據(jù)的邏輯圖如下： 圖 9-2-17 TA斷線邏輯框圖1) 圖中無流判別的電流門檻為0.04In，TA斷線邏輯中差流門檻為0.8倍相差定值和0.15In之間的小值，當裝置檢測到有差流存在且該相一側(cè)無流時，延時10秒報該側(cè)TA斷線；差流長期存在邏輯的差流門檻0.8倍相差定值，若檢測到有差流而該相兩側(cè)都有流，延時10秒報差流長期存在。2) TA斷線時，發(fā)生故障或系統(tǒng)擾動導(dǎo)致啟動元件動作，若“TA斷線閉鎖差動”整定為“

36、1”，則閉鎖該相電流差動保護；若整定為“0”，則仍開放電流差動保護。3) 對于后備保護仍需單獨設(shè)置TA斷線判據(jù)，即3I0啟動12S不返回且無零序電壓，則發(fā)TA斷線告警信號，且閉鎖3I0啟動保護功能，TA斷線后后備僅保留距離、段保護。注：1）、2）用于WXH-803A差動保護，3）用于后備保護。 TA飽和當發(fā)生區(qū)外故障時，TA可能會飽和，如不采取措施，差動保護可能會誤動，本裝置采用快速區(qū)內(nèi)外識別元件及TA飽和開放元件相結(jié)合，判出系統(tǒng)未發(fā)生飽和時開放差動保護。 遠跳、遠傳信號1） 保護裝置提供兩路遠傳功能，經(jīng)一側(cè)裝置的兩個強電開入端子，通過本側(cè)裝置的數(shù)字通道交換的雙端信息，利用應(yīng)用數(shù)據(jù)幀，并采用正

37、反碼校驗的機制向?qū)?cè)傳送；接收到對側(cè)的遠傳信號時裝置空接點回路開出。2） 保護裝置還設(shè)計了遠跳命令功能，可實現(xiàn)遠方跳閘功能；裝置設(shè)遠跳開入信號，可傳輸遠跳信號到對側(cè)，對側(cè)收到經(jīng)正反碼校驗的遠跳后，根據(jù)“遠跳信號經(jīng)啟動閉鎖”控制字，選擇是否經(jīng)本側(cè)裝置的啟動閉鎖進行跳閘命令的處理。3） 本側(cè)永跳后無流則閉鎖遠跳功能。3 保護邏輯框圖3.1 差動保護邏輯 圖 9-2-18 差動保護邏輯框圖上圖以A相為例。壓板投入包含軟壓板和硬壓板，兩個均投入時認為保護投入；通道數(shù)據(jù)異常包含誤碼高、連接錯誤（通道混聯(lián)和裝置混聯(lián)）、通道中斷、自環(huán)狀態(tài)與自環(huán)壓板不一致及兩側(cè)失步等情況；TA斷線時，若TA斷線閉鎖控制字投入

38、，則分相閉鎖差動保護，否則若滿足差動判據(jù)則出口； 3.2 距離保護邏輯 圖 9-2-19 距離保護邏輯框圖1) 全相及非全相時配置三段式相間距離及接地距離保護。2) 在手合故障時設(shè)置了按阻抗段加速切除故障的功能，考慮到手合故障TV可能在線路側(cè)，手合加速阻抗帶偏移特性。3) 線路重合時，重合于故障線路分為單重加速和三重加速。單重加速固定投入經(jīng)振蕩開放元件開放的加速接地段距離保護；三重于故障線路時可以選擇投入不經(jīng)振蕩閉鎖的瞬時加速距離II段或瞬時加速距離III段，在瞬時加速距離II段或瞬時加速距離III段均未投入時，還可由經(jīng)振蕩閉鎖元件開放的瞬時加速距離II段及帶延時的距離II段、距離III段切除

39、故障。4) 距離保護在系統(tǒng)未振蕩時一直投入突變量啟動元件瞬時開放距離保護，當保護識別出系統(tǒng)振蕩時則閉鎖突變量啟動元件，并由不對稱開放元件、對稱開放元件、非全相開放元件開放距離保護；5) 距離保護在手合時總是加速距離段；6) 距離加速僅受距離壓板控制，不經(jīng)各段控制投退。3.3 零序保護邏輯圖 9-2-20 零序保護邏輯框圖1) 全相時投入零序段、零序段、零序段、零序段和零序加速段，零序段、零序段固定帶方向，零序段、零序段是否經(jīng)方向控制可整定；2) 非全相時退出零序段、零序段、零序段，保留零序段，當投入控制字“零序段跳閘后加速”,零序段延時時間為max零序段延時500ms, 500ms；3) 合閘

40、后投入零序加速段，不經(jīng)方向，單重加速零序加速段延時60ms，手合及三重加速零序加速段延時100ms；4) 零序壓板或距離壓板投入時，TV斷線后自動投入零序過流及相過流，經(jīng)同一延時動作；5) TV斷線時零序電流方向保護、段退出，、段若不經(jīng)方向元件控制，則滿足電流門檻定值動作出口，否則退出零序、段保護；6) 零序段動作及TV斷線下保護動作時，三相跳閘并閉鎖重合。3.4 單相運行切除運行相邏輯 圖 9-2-21 單相運行切除運行相邏輯當線路因任何原因僅有一相在運行時，由單相運行三相跳閘保護切除運行相，判據(jù)為僅有兩相跳位且對應(yīng)相無流（<0.04In），而運行相電流大于0.08In時延時200ms

41、發(fā)三相跳閘命令。3.5 跳閘邏輯1) 快速距離I段、距離I段和II段、零序I段II段和III段動作時經(jīng)選相跳閘，如果選相無效而動作元件不返回，則距離I段、零序I段保護延時100ms三跳，延時段保護直接三跳。2) 保護跳閘經(jīng)有流保持，最短發(fā)40ms。3) 相間故障、發(fā)展性故障、距離III段直接跳三相。4) TV斷線時零序電流方向保護、段退出，、段若不經(jīng)方向元件控制，則滿足電流門檻定值動作出口（III段動作出口需要3U0>1V），否則退出零序、段保護；5) 有溝三閉重開入、重合閘投入時充電未滿或處于三重方式時，保護動作跳三相。圖 9-2-22 跳閘邏輯框圖3.6 重合閘邏輯圖 9-2-23

42、重合閘邏輯框圖圖 9-2-24 重合閘充電邏輯框圖1) 本裝置重合閘為一次重合閘方式, 可實現(xiàn)單相重合閘、三相重合閘或綜合重合閘；重合閘的啟動方式可以由保護動作啟動或開關(guān)位置不對應(yīng)啟動方式；當與其它公司帶有重合閘的保護裝置配合時，可以投入停用方式，此時重合閘不溝三；當投入閉重三跳軟壓板時重合閘溝三。2) 三相重合時，可采用無檢定、檢線路無壓重合閘或檢同期重合閘，也可選擇線路有壓轉(zhuǎn)檢同期重合閘方式。檢無壓時，檢查抽取電壓小于0.3倍UXN或母線電壓小于30V；投入抽取有壓轉(zhuǎn)檢同期重合閘方式或檢同期時，檢查抽取電壓大于0.7倍UXN和母線電壓大于40V，且線路和母線電壓間相位差在整定范圍內(nèi)。3)

43、閉鎖重合條件是為了線路兩套重合閘同時使用時不會出現(xiàn)多次重合。重合閘啟動過程中若對應(yīng)相有流則閉鎖重合出口。4) 充電條件：為避免多次重合閘，重合閘必須在“充電” 15s完成后，才可能啟動。當斷路器在合位，跳閘位置繼電器不動作，無閉鎖重合條件開始充電。5) 放電條件：永跳、單重方式時三跳、跳閘位置繼電器動作持續(xù)24s、充電未滿時啟動重合閘、外部閉鎖重合開入、停用方式、重合出口時均可放電。當合閘壓力不足時，若重合閘未啟動，延時200ms后放電，閉鎖重合閘；當合閘壓力不足時，在200ms內(nèi)若重合閘啟動，則閉鎖重合閘的放電回路。重合閘置單重方式，則三相跳閘后，重合閘放電不重合。6) 單相跳閘或任一跳位動

44、作啟動重合閘，在單相重合閘計時過程中，查詢有無三跳位置開入，若有則按三相跳閘啟動重合處理。7) 三相跳閘啟動重合計時開始：檢無壓方式投入時無壓開始重合計時，有壓時如投入有壓轉(zhuǎn)檢同期方式則同期開始重合計時；檢同期方式投入時同期開始重合計時； 8) 重合閘方式由外部切換把手或內(nèi)部切換把手決定。9) 在線路正常運行時重合閘自適應(yīng)判別抽取電壓的幅值、相位。4定值整定說明4.1 定值清單序號名稱整定范圍備注01通道控制字02本側(cè)裝置編碼06553503對側(cè)裝置編碼06553504A通道時鐘模式0105B通道時鐘模式0106公共控制字07差動控制字08距離控制字09零序控制字10重合閘控制字不選配重合閘功

45、能時無此項定值11突變量啟動值0.050.5A×In12零序輔助啟動值0.050.5A×In13TA變比30500014相量差動定值0.12A×In15零序差動定值0.12A×In16電容電流補償系數(shù)0117零序電抗補償系數(shù)01018零序電阻補償系數(shù)01019線路正序阻抗角5590°20相間阻抗偏移角030°21負荷電阻550/In22靜穩(wěn)電流0.52A×In23接地電抗段定值0.05125/In24接地電抗段定值0.05125/In25接地電抗III段定值0.05125/In26相間阻抗段定值0.05125/In27相間阻

46、抗段定值0.05125/In28相間阻抗III段定值0.05125/In29接地段時間0.0510s30相間段時間0.0510s31接地III段時間0.0510s32相間III段時間0.0510s33零序段電流定值0.120A×In34零序段電流定值0.120A×In35零序III段電流定值0.120A×In36零序段電流定值0.0520A×In37零序段時間0.0510s38零序III段時間0.0510s39零序段時間0.510s40TV斷線相過流定值0.120A×In41TV斷線零序過流定值0.120A×In42 TV斷線過流時間

47、0.110s43零序過流加速段定值0.120A×In44單重延時0.310s不選配重合閘功能時無此三項定值45三重延時0.310s46合閘同期角10°60°47線路正序容納0100S48線路零序容納0100S49線路正序電抗0.05300/In50線路零序電抗0.05300/In51線路正序電阻0.05300/In52線路零序電阻0.05300/In53線路長度1-600km公共控制字00多相故障永跳0-101TV在線路側(cè)0-1差動控制字00TA斷線閉鎖差動0-101投電容電流補償0-102遠跳經(jīng)本地啟動閉鎖0-1距離控制字00投快速距離段0-101投接地距離段0

48、-102投接地距離段0-103投接地距離段0-104投相間距離段0-105投相間距離段0-106投相間距離段0-107距離保護經(jīng)振蕩0-108加速距離段不經(jīng)振蕩0-109投三重加速距離段0-110距離段保護永跳0-111距離III段保護永跳0-1零序控制字00投零序段0-101投零序段0-102投零序段0-103投零序段0-104零序段經(jīng)方向0-105零序段經(jīng)方向0-106零序段跳閘后加速0-107零序段保護永跳0-108零序III段保護永跳0-1重合閘控制字00單相偷跳允許重合0-101三相偷跳允許重合0-102投檢同期方式0-103投檢無壓方式0-104投無檢定方式0-105投有壓轉(zhuǎn)檢同期

49、方式0-106內(nèi)重合把手有效0-107單重方式0-108三重方式0-109綜重方式0-110停用方式0-1通道控制字00投A通道0-101投B通道0-102投A通道誤碼統(tǒng)計0-103投B通道誤碼統(tǒng)計0-14.2 定值整定說明如無特殊說明，以下保護定值均按二次值整定。1) 突變量啟動定值：根據(jù)負荷電流變化的具體情況整定。一般推薦整定為0.2 In。對于負荷變化劇烈的線路（如電氣化鐵路、軋鋼、煉鋁等），可以適當提高定值以免裝置頻繁啟動，定值范圍為0.05In0.5In。2) 零序輔助啟動值：按躲過最大零序不平衡電流整定，定值范圍為0.05In0.5In。3) TA變比：按線路實際情況整定，如TA變

50、比為1250/5，則應(yīng)整定為250；當二次額定為5A時，TA變比整定不能超過3000，否則裝置計算對側(cè)電流值會有問題。4) 相量差動定值：整定時考慮最小方式下區(qū)內(nèi)故障差流值有足夠的靈敏度。整定值應(yīng)大于1.5倍線路全長電容電流，線路兩端應(yīng)按一次電流相同折算到二次整定。5) 零序差動定值：三倍零序差流動作整定值，按保證區(qū)內(nèi)經(jīng)大過渡電阻接地時有足夠的靈敏度整定。6) 電容電流補償系數(shù)：當線路有并聯(lián)電抗器時，根據(jù)實際的并聯(lián)電抗器補償度進行整定，取兩側(cè)并聯(lián)電抗器補償系數(shù)之和,計算公式如下：式中：KIC為電容電流補償系數(shù)，YDK1為電抗器正序電納，Y1為線路全長正序容納。當線路無并聯(lián)電抗器時，應(yīng)整定為零。

51、7) 零序電抗補償系數(shù)KX，零序電阻補償系數(shù)KR: 建議按線路實測參數(shù)，按下式分別整定： ， 其中X0和X1分別為線路的零序和正序電抗；R0和R1分別為線路的零序和正序電阻。 如無線路實測參數(shù)值，則將計算值減去0.05作為整定值。8) 線路正序阻抗角：按實際系統(tǒng)線路阻抗角整定9) 相間阻抗偏移角：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°，長度2km時取15°，長度<2km時取30°。10) 負荷電阻：按躲最小負荷阻抗的電阻分量整定。具體計算公式如下： 最小負荷阻抗的二次值計算公式: 其中：Zloa.min為最

52、小二次負荷阻抗，為最大一次負荷電流，為一次額定線電壓，TV、TA為電壓互感器、電流互感器的變比。 電阻定值整定公式：其中KK為可靠系數(shù)，通常取0.7-0.8，loa為負荷角(通常取30°), dz為線路阻抗角。11) 靜穩(wěn)電流：按躲過線路最大負荷電流整定。12) 接地電抗段定值：按全線路電抗的0.80.85倍整定，對于有互感的線路，應(yīng)適當減小。13) 相間阻抗段定值：按全線路阻抗的0.80.9倍整定。14) 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。15) 零序I段電流定值：按躲開線路末端接地故障的最大零序電流整定。16) 零序、段電流定值：按配合需要整定

53、，II段應(yīng)保證線路末端接地故障有足夠的靈敏度，段定值應(yīng)保證經(jīng)最大過渡電阻故障時有足夠的靈敏度。17) TV斷線相過流定值、TV斷線零序過流定值：僅在TV斷線時自動投入。18) 零序過流加速段定值：應(yīng)保證線路末端接地故障有足夠的靈敏度；19) 合閘同期角：檢同期合閘方式時母線電壓對線路電壓的允許角度差。20) 線路正序容納、線路零序容納（YC1、YC0）：該兩項定值反映輸電線路充電電容的大小。假設(shè)Y1、Y0為基于形等值電路的線路全長正序容納和零序容納，考慮到裝置輸入方便，YC1取Y1 × 103，YC0取Y0 × 103。正常運行時的全線相電容電流IC = U × Y1，U為相電壓有效值；當實際電路時，YC1、YC0不應(yīng)整定為零，以免影響差動保護的靈敏度。 以下為線路容納（YC1、YC0）的計算過程示例，供現(xiàn)場整定參考： 以220kV，100km線路為例，假設(shè)線路每公里正序電容值，同時線路電壓電流互感器變比為TV=2200，TA=600； 計算100km線路一次正序容納值 將一次計算值折算至二次側(cè)因為該值一般較小，因此整定時將其放大1000倍，作為輸入裝置的正序容納定值： YC0計算過程從略。21) 線路正序、零序電抗；線路正序、零序電阻：應(yīng)按線路實測參數(shù)折算到二次整定。22) 本側(cè)裝置編碼、