RCS978系列220KV说明书.doc

RCS-978型变压器成套保护装置220kV版技术说明书南京南瑞继保电气有限公司二一年十一月南京南瑞继保电气有限公司版权所有2001Ver 1.02001年11月 第3次印刷本公司保留对此说明书修改的权利，届时恕不另行通知。产品与说明书不符之处，以实际产品为准。更多产品信息，请访问互联网：技术支持： 025342990027057 02534299002705目 录1概述11.1 应用范围11.2 性能特征11.3 保护配置22. 装置的技术参数112.1 机械及环境参数112.2 额定电气参数112.3 主要技术指标113保护工作原理143.1 装置起动元件143.2 稳态比率差动保护163.3 励磁涌流判别原理173.4 TA饱和的识别方法173.5 差动速断保护183.6 差回路的异常情况判别183.7 过激磁的判别193.8 稳态比率差动的动作逻辑193.9 工频变化量比率差动203.10 零序比率差动保护与分侧比率差动保护213.11 复合电压闭锁方向过流243.12 零序方向过流保护263.13 间隙零序过流过压保护283.14 零序过压保护283.15 TA、TV异常判别原理293.16 其它异常判别294. 硬件原理说明304.1 硬件结构图304.2 装置面板布置314.3 装置接线端子314.4 结构与安装444.5 插件排列说明445.定值内容及整定说明455.1 装置参数定值单455.2 RCS-978E定值单455.3 RCS-978ED定值单535.4 RCS-978H定值单58附录A 差动保护整定计算651. 比率差动652. 零序比率差动68附录B 后备保护整定计算701. 复合电压闭锁方向过流702. 零序过流713. 变压器不接地运行时的后备保护724. 自耦变压器的中接点零序电流保护735阻抗保护73附录C 装置通讯说明(IEC 60870-5-103规约)751RCS978E的通讯规约752RCS978ED的通讯规约78附录D 装置使用说明811RCS-978E装置液晶显示说明812RCS-978E命令菜单使用说明833RCS-978ED装置液晶显示说明854RCS-978ED命令菜单使用说明855RCS-978H装置液晶显示说明866RCS-978H命令菜单使用说明87附录E 装置运行说明891装置正常运行状态892运行工况及说明893装置闭锁与报警894打印及显示信息说明89RCS-978系列变压器成套保护装置1概述1.1 应用范围RCS-978系列数字式变压器保护适用于500kv及以下电压等级，需要提供双套主保护、双套后备保护的各种接线方式的变压器。本说明书是978用于220Kv系统时的技术说明。1.2 性能特征 高性能的硬件，实时计算采用32位微处理器 双DSP的硬件结构，三个CPU并行工作，32位微处理器负责出口逻辑，两个DSP负责保护运算。高性能的硬件保证了装置在每一个采样间隔对所有继电器进行实时计算。 独立的起动元件启动 保护动作出口跳闸方式，杜绝保护装置硬件故障引起的误动。 强电磁兼容性整体面板、全封闭机箱，强弱电严格分开，取消传统背板配线方式，同时在软件设计上也采取相应的抗干扰措施，装置的抗干扰能力大大提高，对外的电磁辐射也满足相关标准。 双主、双后备保护的配置原则真正实现一台装置完成所有的主保护、后备保护功能。 程序模块化模块化的程序使保护配置灵活，功能调整方便。 独特的差动二次电流相位调整方法采用-Y变换调整变压器各侧TA二次电流相位，因此故障相、非故障相具有名特征，励磁涌流闭锁判据可以实现分相制动。 可选择的励磁涌流判别原理提供了二次谐波原理和波形识别原理两种方法识别励磁涌流，可经整定选择使用任一种原理，或同时使用两种原理。 高灵敏度的工频变化量差动保护利用工频故障分量构成的工频变化量比率差动保护，不受负荷电流影响，灵敏度高，抗TA饱和能力强。 可靠的比例差动保护采用初始带制动的比例差动特性，并有TA饱和判据。 实用的零序比率差动保护各侧零序电流由装置自产，TA二次零序电流由软件调整平衡，TA极性易校验。采用正序电流制动来避免TA三相不平衡和TA饱和对零序比率差动的影响。 可靠的差动回路TA异常判断功能结合电压量对差回路的异常情况进行判别，可以判断出TA多相断线，多侧断线，短路等复杂情况。 灵活、完善的后备保护配置后备保护的配置满足变压器的最大要求，配置方便灵活，跳闸出口采用跳闸矩阵整定，留有可以配置的备用接点，方便特殊应用。 汉化界面显示、报告、定值等相关的内容均为简体汉字。 调试维护方便装置易调试，利用我厂配套的HELP90A调试仪更进一步减少现场工作量。 强大的通讯功能四个与内部其它部分电气隔离的RS485通信口（两个可复用为光纤接口），一个同步时钟接口，另外有一个调试通信口和打印口。可共享网络打印机。通信规约采用电力行业标准DL/T667-1999（idt IEC60870-5-103）。 完善的事件记录功能可记录32次故障及动作时序，8次故障波形，32次开关量变位及32次自检结果。 主变录波器功能（可选）与保护录波相独立的主变录波器，录波格式为COMTRADE格式。故障录波与保护在硬件上完全独立，功能互不影响。 丰富的PC机辅助软件基于Windows 9X/Me/2000/NT的PC机软件，使装置更易于应用。1.3 保护配置RCS978装置中可提供一台变压器所需要的全部电量保护，主保护和后备保护可共用同一TA。这些保护包括： 稳态比率差动 差动速断 工频变化量比率差动 零序比率差动/分侧比率差动 复合电压闭锁方向过流（四套） 零序方向过流（两套） 零序过压（两套） 间隙零序过流（两套）后备保护可以根据需要灵活配置于各侧，括号内表明总的个数。另外还包括以下异常告警功能： 过负荷报警 起动冷却器 过载闭锁有载调压 零序电压报警 公共绕组零序电流报警 差流异常报警 零序差流异常报警 差动回路TA断线 TA异常报警和TV异常报警RCS978有多种型号，可适用于各种接线方式及保护配置，详述如下。1.3.1 RCS-978E 适用于220kV系统，三圈或自耦变，低压侧双分支, 8U结构。图中表示的是此型保护所能够适应的最大的接线方式，但其接线方式并不一定符合实际应用。下同。图RCS-978E在三圈变压器中的典型应用配置图RCS-978E在自耦变压器中的典型应用配置注意：实际使用时，建议一台装置使用套管TA，一台装置使用开关（外辅）TA。下同。RCS978E保护配置情况见下表（表示为异常报警功能，下同）：保护类型段数每段时限数备注主保护差动速断比例差动工频变化量比例差动零序/分侧比例差动220kV侧过流32I-III段可经复合电压闭锁， I-II段可经方向闭锁 零序过流32/I , 3/II , 2/IIII、II段可经方向和二次谐波闭锁间隙零序过流12间隙过流、零序过压可以“或”方式出口零序过压12过负荷21启动冷却器21闭锁有载调压11中压侧过流32I-III段可经复合电压闭锁， I-II段可经方向闭锁 零序过流32/I , 3/II , 2/IIII、II段可经方向和二次谐波闭锁间隙零序过流12间隙过流、零序过压可以“或”方式出口零序过压12过负荷21启动冷却器21闭锁有载调压11低压侧（两套）过流51IV可经复合电压闭锁，IIII可经方向闭锁零序过压11过负荷11零序过压11低压侧过流12可经复合电压闭锁过负荷11公共绕组过流11零序过流11可经过二次谐波闭锁过负荷11启动冷却器11零序电流报警111.3.2 RCS-978ED 适用于220kV系统，三圈变， 220kV侧1个半开关接线，中压侧双分支接线, 8U结构。图 RCS-978ED在三圈变压器中的典型应用配置RCS978ED保护配置情况见下表：保护类型段数每段时限数备注主保护差动速断比例差动工频变化量比例差动220kV侧过流32I-III段可经复合电压闭锁， I-II段可经方向闭锁 零序过流32/I , 3/II , 2/IIII、II段可经方向和谐波闭锁间隙零序过流12间隙过流、零序过压可以“或”方式出口零序过压12过负荷21启动冷却器21闭锁有载调压11中压侧过流32I-III段可经复合电压闭锁， I-II段可经方向闭锁 零序过流32/I , 3/II , 2/IIII、II段可经方向和谐波闭锁间隙零序过流12间隙过流、零序过压可以“或”方式出口零序过压12过负荷11启动冷却器21闭锁有载调压11低压侧过流51IV可经复合电压闭锁，IIII可经方向闭锁零序过压11过负荷11零序过压111.3.3 RCS-978H 适用于220kV系统，220kV侧桥接线，中、低压侧双分支，后备保护可用单独TA，10U结构。图 RCS-978H在三圈变压器中的典型应用配置RCS978H保护配置情况见下表：保护类型段数每段时限数备注主保护差动速断比例差动工频变化量比例差动220kV侧过流23/I , 2/II可经方向和复合电压闭锁零序过流23/I , 2/II可经方向和谐波闭锁间隙零序过流11间隙过流、零序过压可以“或”方式出口零序过压11过负荷21启动冷却器11闭锁有载调压11中压侧过流23/I , 2/II可经方向和复合电压闭锁零序过流23/I , 2/II可经方向和谐波闭锁间隙零序过流11间隙过流、零序过压可以“或”方式出口零序过压11过负荷21启动冷却器11闭锁有载调压11中压侧(两支路)过流41可经方向和复合电压闭锁零序过流22/I , 1/II可经方向和谐波闭锁过负荷11零序过压11低压侧过流51可经复合电压闭锁过负荷11零序过压11低压侧(两支路)过流41可经复合电压闭锁过负荷11零序过压112. 装置的技术参数2.1 机械及环境参数机箱结构尺寸：487mm285mm353.6mm（8U）487mm285mm442.0mm（10U）环境温度：正常工作温度： 040极限工作温度：-1050贮存及运输：-25702.2 额定电气参数频 率：50Hz/60Hz直流电源：220V, 110V，允许偏差+15% ，-20%交流电压：V，100V交流电流：1A，5A功耗交流电流： 1VA/相( In=5A) 0.5 VA/相( In=1A)交流电压： 0.5 VA/相直流：正常 50W跳闸 70W过载能力：电流回路：2倍额定电流，连续工作10倍额定电流，允许10s40倍额定电流，允许1s电压回路：1.5倍额定电压，连续工作2.3 主要技术指标 2.3.1 动作时间差动速断： 15 ms (1.5倍整定值)稳态比率差动： 30 ms (2倍整定值)工频变化量比率差动： 30 ms (2倍整定值)零序比率差动（或分侧差动）： 30 ms (2倍整定值) 2.3.2 起动元件定值整定范围Ie指变压器二次侧额定电流，In指TA二次侧额定电流。稳态比率差动起动元件：0.2Ie1.5Ie工频变化量比率差动起动元件：0.2Ie零序比率差动起动元件：0.1In1.5In分侧差动起动元件：0.1In1.5In后备保护相电流起动元件：0.5A20A( In=5A)0.1A4A( In=1A)后备保护零序电流起动元件：0.5A20A( In=5A)0.1A4A( In=1A)后备保护间隙零序电流起动元件：0.5A20A( In=5A)0.1A4A( In=1A)后备保护间隙零序过压起动元件：10V220V后备保护零序电压起动元件：2V150V后备保护工频变化量相间电流起动元件：0.2In 2.3.3 保护定值整定范围差动速断：2Ie14Ie稳态比率制动系数：0.20.75二次谐波制动系数：0.10.35三次谐波制动系数：0.10.35TA报警差流定值：0.1Ie1Ie零差比率制动系数：0.30.75分侧差动比率制动系数：0.30.75后备保护电流定值：0.5A150A( In=5A)0.1A30A( In=1A)后备保护阻抗定值：0.1100后备保护电压定值：2V100V间隙零序过压电压定值：10V220V间隙零序电流定值：0.5A150A( In=5A)0.1A30A( In=1A)后备保护零序电压定值：2V150V过激磁倍数定值：1.01.5过激磁时间定值：0.1S6000S2.3.4 定值误差电流定值误差：不超过 5%电压定值误差：不超过 5%阻抗定值误差：不超过 5%时间定值误差： 3%整定值+40ms过激磁倍数定值误差：不超过 1%谐波制动系数定值误差：不超过 5%制动系数定值误差：不超过 5%工频变化量电流定值误差：不超过 15%方向元件动作范围边界误差：不超过 32.3.5 记录容量故障录波内容和故障事件报告容量：保护起动记录起动前2个周波、起动后6个周波的所有电流电压波形。保护跳闸记录起动前2个周波、起动后6个周波，跳闸前2个周波、跳闸后6个周波，以及中间有扰动的16个周波的所有电流电压波形。保护装置可循环记录32次故障事件报告、8次波形数据。正常波形记录容量：正常时保护可记录5个周波所有电流电压波形，以供记录或校验极性。异常记录容量：可循环记录32次异常报警和装置自检报告。异常事件报告包括各种装置硬件自检出错报警、装置长期起动和不对应起动报警、差动电流异常报警、零差分差电流异常报警、各侧TA异常报警、各侧TV异常报警、各侧TA断线报警、各侧过负荷、零序过电压、起动风冷和过载闭锁调压等。开关量变位记录容量：可以循环记录32次开关量变位。开关量变位包括各种开入变位和管理板各起动元件变位等。2.3.6 通信接口四个与内部其它部分电气隔离的RS485通信接口，一个同步时钟接口。其中有两个通信接口可以复用为光纤接口；另外有一个调试通信接口和独立的打印接口；利用打印接口还可共享网络打印机；通信规约采用电力行业标准DL/T667-1999（IEC60870-5-103）。2.3.7 对时方式a、 外部空接点秒对时；b、 RS485方式的同步时钟秒对时；c、 监控系统绝对时间的对时报文。2.3.8 输出接点容量信号接点容量：允许长期通过电流8A 切断电流0.3A（DC220V，V/R 1ms）其它辅助继电器接点容量：允许长期通过电流5A切断电流0.2A（DC220V，V/R 1ms）跳闸出口接点容量：允许长期通过电流8A切断电流0.3A（DC220V，V/R 1ms），不带电流保持2.3.9 电磁兼容幅射电磁场干扰试验符合国标：GB/T14598.9的规定。快速瞬变干扰试验符合国标：GB/T14598.10的规定。静电放电试验符合国标：GB/T14598.14的规定。脉冲群干扰试验符合国标：GB/T14598.13的规定。射频场感应的传导骚扰抗扰度试验符合国标：GB/T 17626.6的规定。工频磁场抗扰度试验符合国标：GB/T 17626.8的规定。脉冲磁场抗扰度试验符合国标：GB/T 17626.9的规定。浪涌（冲击）抗扰度试验符合国标：GB/T 17626.5的规定。3保护工作原理 主程序按固定的采样周期接受采样中断进入采样程序，在采样程序中进行模拟量采集与滤波，开关量的采集、装置硬件自检、外部异常情况检查和起动判据的计算，根据是否满足起动条件而进入正常运行程序或故障计算程序。硬件自检内容包括RAM、E2PROM、跳闸出口三极管等。正常运行程序进行装置的自检，装置不正常时发告警信号，信号分两种，一种是运行异常告警，这时不闭锁装置，提醒运行人员进行相应处理；另一种为闭锁告警信号，告警同时将装置闭锁，保护退出。故障计算程序中进行各种保护的算法计算，跳闸逻辑判断。图3.1 保护程序结构框图3.1 装置起动元件装置管理板设有不同的起动元件，起动后开放出口正电源，同时开放CPU板相应的保护元件。只有在管理板相应的起动元件动作，同时CPU板对应的保护元件动作后才能跳闸出口；否则无法跳闸。管理板的起动元件未动作，而CPU板对应的保护元件动作，装置会报警，不会出口跳闸。各起动元件的原理如下：稳态差流起动 (3-1-1)三相差动电流最大值大于差动电流起动整定值动作。定值整定参见附录A。此起动元件用来开放稳态比率差动保护和差动速断保护。工频变化量差流起动 (3-1-2)其中：为浮动门坎，随着变化量输出增大而逐步自动提高，取1.25倍可保证门槛电压始终略高于不平衡输出。分别为变压器各侧电流的工频变化量。为差流的半周积分值。为固定门坎。工频变化量差流起动元件不受负荷电流影响，灵敏度很高，起动定值由装置内部设定，无需用户整定。此起动元件用来开放工频变化量比率差动保护。零序比率差动起动/分侧差动起动（自耦变）零序差电流大于零差电流起动整定值时动作或分侧差动三相差流的最大值大于分侧差动电流起动整定值时动作。定值整定参见附录A。此起动元件用来开放零序或分侧比率差动保护。相电流起动当三相电流最大值大于整定值时动作。此起动元件用来开放相应侧的过流保护。零序电流起动当零序电流大于整定值时动作。此起动元件用来开放相应侧的零序过流保护。零序电压起动当开口三角零序电压大于整定值动作。此起动元件用来开放相应侧的零序过压保护。间隙零序电流起动当间隙零序电流大于整定值时动作。此起动元件用来开放相应侧的间隙零序过流保护。工频变化量相间电流起动 (3-1-3)其中：为浮动门坎，随着变化量输出增大而逐步自动提高，取1.25倍可保证门槛电压始终略高于不平衡输出。为差流的半周积分值。为固定门坎。起动定值为0.2In，无需用户整定。此起动元件用来开放相应侧的阻抗保护。负序电流起动当负序电流大于0.2In时动作。此起动元件用来开放相应侧的阻抗保护。 注意：（1） 由于零序电流起动又分为自产零序电流起动和外接零序电流起动，故装置的零序电流起动定值分为外接零序电流起动定值和自产零序电流起动定值，详见定值单。（2） 上述各起动元件的整定定值应小于相应各保护跳闸段的整定值，但同时又要考虑躲过负荷电流等正常运行方式。3.2 稳态比率差动保护由于变比和联接组的不同，电力变压器在运行时，各侧电流大小及相位也不同。在构成继电器前必须消除这些影响。现在的数字式变压器保护装置，都利用数字的方法对变比与相移进行补偿。以下的说明的前提均为已消除了变压器各侧幅值和相位的差异，消除幅值和相位差异的方法具体方法参见附录B。稳态比例差动保护用来区分差流是由于内部故障还是不平衡输出（特别是外部故障时）引起。RCS-978采用了如下的稳态比率差动动作方程：(3-2-1) (3-2-2)其中为变压器额定电流，分别为变压器各侧电流，为稳态比率差动起动定值，为差动电流，为制动电流，为比率制动系数整定值（）,推荐整定为。 图3.2.1 稳态比率差动保护的动作特性稳态比率差动保护按相判别，满足以上条件时动作。式3-2-1所描述的比率差动保护经过TA饱和判别，TA断线判别(可选择)，励磁涌流判别后出口。它可以保证灵敏度，同时由于TA饱和判据的引入，区外故障引起的TA饱和不会造成误动。式3-2-2所描述的比率差动保护只经过TA断线判别(可选择)，励磁涌流判别即可出口。它利用其比率制动特性抗区外故障时TA的暂态和稳态饱和，而在区内故障TA饱和时能可靠正确动作。3.3 励磁涌流判别原理3.3.1利用谐波识别励磁涌流RCS-978系列变压器成套保护装置采用三相差动电流中二次谐波、三次谐波的含量来识别励磁涌流，判别方程如下： (3-3-1-1)其中、分别为每相差动电流中的二次谐波和三次谐波，为对应相的差流基波，、分别为二次谐波和三次谐波制动系数整定值。推荐整定为0.15，整定为0.2。当三相中某一相被判别为励磁涌流，只闭锁该相比率差动元件。3.3.2利用波形畸变识别励磁涌流故障时，差流基本上是工频正弦波。而励磁涌流时，有大量的谐波分量存在，波形发生畸变，间断，不对称。利用算法识别出这种畸变，即可识别出励磁涌流。故障时，有如下表达式成立： (3-3-2-1)其中S是差动电流的全周积分值，是“差动电流的瞬时值+差动电流半周前的瞬时值”的全周积分值，是某一固定常数，是门槛定值。的表达式如下：(3-3-2-2)式中是差电流的全周积分值，是某一比例常数。当三相中的某一相不满足以上方程，被判别为励磁涌流，只闭锁该相比率差动元件。装置设有涌流闭锁方式控制字供用户选择差动保护涌流闭锁原理。当涌流闭锁方式控制字为0时，装置利用谐波原理识别涌流；当涌流闭锁方式控制字为1时，装置利用波形判别原理识别涌流。3.4 TA饱和的识别方法为防止在变压器区外故障等状态下TA的暂态与稳态饱和所引起的稳态比率差动保护误动作，装置利用二次电流中的二次和三次谐波含量来判别TA是否饱和，所用的表达式如下： (3-4-1)其中为电流中的二次谐波，为电流中的三次谐波，为电流中的基波，和为某一比例常数。当与某相差动电流有关的电流满足以上表达式即认为此相差流为TA饱和引起，闭锁稳态比率差动保护。此判据在变压器处于运行状态才投入。3.5 差动速断保护当任一相差动电流大于差动速断整定值时瞬时动作跳开变压器各侧开关。3.6 差回路的异常情况判别装置将差回路的异常情况分为两种：未引起差动保护起动和引起差动保护起动。3.6.1未引起差动保护起动的差回路异常报警方法一：当任一相差流大于差流报警定值()的时间超过10秒时发出差流异常报警信号，不闭锁差动保护。差流报警定值应避开有载调压变压器分接头不在中间时产生的最大差流，或其他原因运行时可能产生的最大差流。方法二：当任一相差流满足下式的时间超过10秒时发出差流异常报警信号，不闭锁差动保护。差流报警起始定值应避开变压器的励磁电流。 (3-6-1-1) 注意：RCS978H采用方法二，其它采用方法一，因此在不同装置中含义不同。3.6.2引起差动保护起动的差回路异常报警差动保护起动后满足以下任一条件认为是故障情况，开放差动保护，否则认为是差回路TA异常造成的差动保护起动。i) 任一侧任一相间工频变化量电压元件起动；ii) 任一侧负序相电压大于6V；iii) 起动后任一侧任一相电流比起动前增加；iv) 起动后最大相电流大于1.1Ie。通过TA断线闭锁差动控制字，引起差动起动的差回路异常可只发报警信号，或额定负荷下闭锁差动保护，或任何情况下闭锁差动保护。当TA断线闭锁差动控制字整定为0时，比率差动、零序或分侧比率差动不经过TA断线和短路闭锁。当TA断线闭锁差动控制字 整定为1时，比率差动的式（3-2-1）和零序或分侧比率差动经过TA断线和短路闭锁，比率差动的式（3-2-2）不经过TA断线和短路闭锁；当TA断线闭锁差动控制字 整定为2时，比率差动、零序或分侧比率差动均经过TA断线和短路闭锁。工频变化量比率差动保护始终经过TA断线和短路闭锁。由于上述判据采用了电压量与电流量相结合的方法，使得差回路TA二次回路断线与短路判别更准确、更可靠。 注意：不论是异常报警是否引起差动保护起动，均说明差动回路存在问题，或定值存在问题，应该受到同等重视。例如：当差回路断线时，在轻负荷情况下不会引起差动起动，但会引起差流报警,如果此时及时处理，就可以避免负荷增加后或者区外故障引起的差动保护动作（在不闭锁情况下）。3.7 过激磁的判别由于在变压器过激磁时，变压器励磁电流将激增，可能引起差动保护误动作。因此应该判断出这种情况，闭锁差动保护。装置中采用差电流中五次谐波的含量作为对过激磁的判断。其判据如下： (3-7-1)其中、分别为每相差动电流中的基波和五次谐波，为五次谐波制动系数。当过激磁倍数大于1.4倍时，不再闭锁差动保护。过激磁功能可整定选择。3.8 稳态比率差动的动作逻辑图3.8.1稳态比率差动的逻辑框图注：稳态比率差动的整定计算参见附录A3.9 工频变化量比率差动工频变化量比率差动保护的动作方程如下： (3-9-1)其中：为浮动门坎，随着变化量输出增大而逐步自动提高。取1.25倍可保证门槛电压始终略高于不平衡输出，保证在系统振荡或频率偏移情况下，保护不误动。分别为变压器各侧电流的工频变化量。为差动电流的工频变化量。为固定门坎。为制动电流的工频变化量,取最大相制动。 注意：工频变化量比率差动保护的制动电流计算方法与稳态比率差动保护不同。图3.9.1 工频变化量比率差动保护的动作特性装置中依次按相判别，当满足以上条件时，工频变化量比率差动动作。工频变化量比率差动保护经过涌流判别元件、过激磁闭锁元件闭锁后出口。由于工频变化量比率差动的制动系数可取较高的数值，其本身的特性抗区外故障时TA的暂态和稳态饱和能力较强。工频变化量比率差动元件提高了装置在变压器正常运行时内部发生轻微匝间故障的灵敏度。工频变化量比率差动的逻辑框图如下：图3.9.2工频变化量比率差动的逻辑框图注：工频变化量比率差动勿需用户整定。3.10 零序比率差动保护与分侧比率差动保护3.10.1零序比率差动原理零序比率差动保护主要应用于自耦变压器，其动作方程如下： (3-10-1-1)其中、分别为I侧、II侧和公共绕组侧零序电流，为零序比率差动起动定值，为零序差动电流，为零序差动制动电流，为零序差动比率制动系数整定值，为TA二次额定电流。推荐整定为0.5。当满足以上条件时，零序比率差动动作。零差各侧零序电流通过装置自产得到，这样可避免各侧零序TA极性校验问题。若零序比率差动起动定值，则其拐点电流自动设定为，即动作方程如下： (3-10-1-2) 图3.10.1 零序比率差动保护的动作特性3.10.2 避免TA暂态特性不同导致的零序比率差动误动为避免由于TA暂态特性差异和TA饱和造成的区外三相短路故障时的 错误的差动回路零序电流对零序比率差动的影响，装置采用正序电流制动的闭锁判据和TA饱和判据来避免。正序电流制动的原理是，零差各侧的零序电流大于其正序电流的倍时，认为零序电流由故障造成。其表达式如下： (3-10-2-1)其中为某侧的零序电流，为对应侧的正序电流，是某一比例常数。3.10.3 分侧差动保护原理分侧差动保护也主要应用于自耦变压器，其动作方程如下： (3-10-3-1)其中、分别为I侧、II侧和公共绕组侧电流，为分侧差动起动定值，为分侧差动电流，为分侧差动制动电流，为分侧差动比率制动系数整定值，为TA二次额定电流。推荐整定为0.5。装置中依次按相判别，当满足以上条件时，分侧差动动作。分侧差动各侧TA二次电流由软件调整平衡。若分侧差动起动定值，则其拐点电流自动设定为，即动作方程如下： (3-10-3-2)图3.10.3 分侧比率差动保护的动作特性3.10.4 零序或分侧差流异常报警与TA断线闭锁（1） 未引起零序或分侧差动保护起动的差回路异常报警：当零序或分侧差流大于定值的时间超过10秒时发出零序或分侧差流异常报警信号，不闭锁零序差动或分侧差动保护。（2） 引起差动起动的差回路异常报警：判断方法同比率差动保护。可通过整定控制字选择，在TA二次回路断线和短路时不闭锁或闭锁零序或分侧差动保护（具体参见定值单）。3.10.5 零序或分侧比率差动的逻辑框图零序比率差动的逻辑框图：图 零序比率差动的逻辑框图 分侧差动的逻辑框图：图 分侧比率差动的逻辑框图 注：零序比率差动分侧差动的整定计算参见附录A。3.11 复合电压闭锁方向过流过流保护主要作为变压器相间故障的后备保护。通过整定控制字可选择各段过流是否经过复合电压闭锁，是否经过方向闭锁，是否投入，跳哪几侧开关。方向元件：方向元件采用正序电压，并带有记忆，近处三相短路时方向元件无死区。接线方式为零度接线方式。接入装置的TA极性如前面保护配置图所示，正极性端应在母线侧。装置后备保护分别设有控制字过流方向指向来控制过流保护各段的方向指向。当过流方向指向控制字为1时，表示方向指向变压器，灵敏角为45；当过流方向指向控制字为0时，方向指向系统，灵敏角为225。方向元件的动作特性如图6.11.1所示，阴影区为动作区。同时装置分别设有控制字过流经方向闭锁来控制过流保护各段是否经方向闭锁。当过流经方向闭锁控制字为1时，表示本段过流保护经过方向闭锁。a)方向指向变压器 b)方向指向系统图3.11.1相间方向元件动作特性 注意：以上所指的方向均是TA的正极性端在母线侧情况下，具体参见前面保护配置图，否则以上说明将与实际情况不符。复合电压元件：复合电压指相间电压低或负序电压高。对于变压器某侧复合电压元件可通过整定控制字选择是否引入其它侧的电压作为闭锁电压，例如对于I侧后备保护，装置分别设有控制字，如过流保护经II侧复压闭锁等，来控制过流保护是否经其II侧复合电压闭锁；当过流保护经II侧复压闭锁控制字整定为1时，表示I侧复压闭锁过流可经过II侧复合电压起动；当过流保护经II侧复压闭锁控制字整定为0时，表示I侧复压闭锁过流不经过II侧复合电压起动。各段过流保护均有过流经复压闭锁控制字，当过流经复压闭锁控制字为1时，表示本段过流保护经复合电压闭锁。TV异常对复合电压元件、方向元件的影响：装置设有整定控制字TV断线保护投退原则来控制TV断线时方向元件和复合电压元件的动作行为。若TV断线保护投退原则控制字为1，当判断出本侧TV异常时，方向元件和本侧复合电压元件不满足条件，但本侧过流保护可经其它侧复合电压闭锁（过流保护经过其他侧复合电压闭锁投入情况）；若TV断线保护投退原则控制字为0，当判断出本侧TV异常时，方向元件和复合电压元件都满足条件，这样复合电压闭锁方向过流保护就变为纯过流保护；不论TV断线保护投退原则控制字为0或1，都不会使本侧复合电压元件起动其它侧复压过流。本侧电压退出对复合电压元件、方向元件的影响：当本侧TV检修或旁路代路未切换TV时，为保证本侧复合电压闭锁方向过流的正确动作，需投入本侧电压退出压板或整定控制字，此时它对复合电压元件、方向元件有如下影响：i) 本侧复合电压元件不启动，但可由其它侧复合电压元件起动（过流保护经过其它侧复合电压闭锁投入情况）；ii) 本侧方向元件输出为正方向；iii) 不会使本侧复合电压元件起动其它侧过流元件（其它侧过流保护经过本侧复合电压闭锁投入情况）。 复合电压闭锁方向过流逻辑框图图3.11.2 复合电压闭锁方向过流逻辑框图3.12 零序方向过流保护零序过流保护，主要作为变压器中性点接地运行时接地故障后备保护。通过整定控制字可控制各段零序过流是否经方向闭锁，是否经零序电压闭锁，是否经谐波闭锁，是否投入，跳哪几侧开关。方向元件所采用的零序电流：装置设有零序方向判别用自产零序电流控制字来选择方向元件所采用的零序电流。若零序方向判别用自产零序电流控制字为1，方向元件所采用的零序电流是自产零序电流；若零序方向判别用自产零序电流控制字为0，方向元件所采用的零序电流为外接零序电流。方向元件：装置分别设有零序方向指向控制字来控制零序过流各段的方向指向。当零序方向指向控制字为1时，方向指向变压器，方向灵敏角为255；当零序方向指向控制字为0时，表示方向指向系统，方向灵敏角为75。方向元件的动作特性如图所示。同时装置分别设有零序过流经方向闭锁控制字来控制零序过流各段是否经方向闭锁。当零序过流经方向闭锁控制字为1时，本段零序过流保护经过方向闭锁。a)方向指向系统 b)方向指向变压器 图3.12.1零序方向元件动作特性 注意：方向元件所用零序电压固定为自产零序电压。以上所指的方向均是指零序电流外接套管TA的正极性端在母线侧（变压器中性点的零序电流TA的正极性端在变压器侧），具体参见前面保护配置图，否则以上说明将与实际情况不符。零序过流I段和II段所采用的零序电流：装置分别设有零序过流用自产零序电流控制字来选择零序过流各段所采用的零序电流。若零序过流用自产零序电流控制字为1时，本段零序过流所采用的零序电流为自产零序电流；若零序过流用自产零序电流控制字为0时，本段零序过流所采用的零序电流是外接零序电流。 注意：零序过流III段固定为外接零序电流。零序电压闭锁元件：装置设有零序过流经零序电压闭锁控制字来控制零序过流各段是否经零序电压闭锁。当零序过流经零序电压闭锁控制字为1时，表示本段零序过流保护经过零序电压闭锁。 注意：零序电压闭锁所用零序电压固定为自产零序电压。TV异常对零序电压闭锁元件、零序方向元件的影响：装置设有TV断线保护投退原则控制字来控制TV断线时零序方向元件和零序电压闭锁元件的动作行为。若TV断线保护投退原则控制字为1，当装置判断出本侧TV异常时，方向元件和零序电压闭锁元件不满足条件；若TV断线保护投退原则控制字为0，当装置判断出本侧TV异常时，方向元件和零序电压闭锁元件都满足条件，零序电压闭锁零序方向过流保护就变为纯零序过流保护。本侧电压退出对零序电压闭锁零序方向过流的影响：当本侧TV检修或旁路代路未切换TV时，为保证本侧零序电压闭锁零序方向过流的正确动作，需投入本侧电压退出压板或整定控制字，此时它对零序电压闭锁零序方向过流有如下影响：i) 零序电压闭锁元件开放；ii) 方向元件输出为正方向。零序过流各段经谐波制动闭锁：为防止变压器和应涌流对零序过流保护的影响，装置设有谐波制动闭锁措施。当谐波含量超过一定比例时，闭锁零序过流保护。装置分别设有零序过流经谐波制动闭锁控制字来控制零序过流各段是否经谐波制动闭锁。当零序过流经谐波制动闭锁控制字为1时，表示本段零序过流经谐波制动闭锁。零序过流保护逻辑框图图3.12.2 零序过流保护逻辑框图3.13 间隙零序过流过压保护装置设有一段两时限间隙零序过流保护和一段两时限零序过压保护，来作为变压器中性点经间隙接地运行时的接地故障后备保护。间隙零序过流保护、零序过压保护动作并展宽20ms后计时。考虑到在间隙击穿过程中，零序过流和零序过压可能交替出现，装置设有间隙保护方式控制字。当间隙保护方式控制字为1时，零序过压和零序过流元件动作后相互保持，此时间隙保护的动作时间整定值和跳闸控制字的整定值均以间隙零序过流保护的整定值为准。3.14 零序过压保护由于220kV500kV变压器低压侧常为不接地系统，装置设有一段零序过压保护作为变压器低压侧接地故障保护。3.15 TA、TV异常判别原理TV异常判别判据如下：(1)、正序电压小于30V，且任一相电流大于0.04In或开关在合位状态；(2)、负序电压大于8V。满足上述任一条件，同时保护起动元件未起动，延时10秒报该侧母线TV异常，并发出报警信号，在电压恢复正常后延时10秒恢复。在异常期间，根据整定控制字选择是退出经方向或电压闭锁的各段过流保护还是暂时取消方向和电压闭锁，以上各节均有详细说明。 注意：当某侧电压退出时，该侧TV异常判别功能自动解除。装置设有TA异常判别判据为：当负序电流大于0.06In后延时10秒报该侧TA异常，同时发出报警信号，在电流恢复正常后延时10秒恢复。3.16 其它异常判别装置各侧后备保护设有零序过压报警，过负荷报警，起动风冷，过载闭锁调压等异常保护。上述异常保护可分别通过控制字来控制其投退。起动风冷输出两付常开接点，过载闭锁调压动作后输出一付常开接点、一付常闭接点。4. 硬件原理说明4.1 硬件结构图整个装置的硬件结构如图：图4.1.1 硬件结构图装置的工作过程如下：电流、电压首先转换成小电压信号，分别进入CPU板和管理板，经过滤波，AD转换后，进入DSP。DSP1进行后备保护的运算，DSP2进行主保护的运算，结果传给32位CPU。32位CPU进行保护的逻辑运算及出口跳闸，同时完成事件记录、录波、打印、保护部分的后台通讯及与人机CPU的通讯。管理板工作过程类似，只是32位CPU判断保护启动后，只开放出口继电器正电源。另外，管理板还进行主变故障录波，录波数据可通过通讯口输出或打印输出。电源部分由一块电源插件构成，功能是将220V或110V直流变换成装置内部需要的电压，另外还有开关量输入功能，开关量输入经由220110V光耦。模拟量转换部分由23块AC插件构成，功能是将TV或TA二次侧电气量转换成小电压信号，交流插件中的电流变换器按额定电流可分为1A、5A两种，订货时请注明，投运前注意检查。CPU板和管理板是完全相同的两块插件，完成滤波，采样，保护的运算或起动功能。出口和开