RCS 931超高压线路保护

1、RCS-900,线路保护,远跳,远传,1,远传,2,开入,开入,RCS900,系列纵联,差动保护,RCS900系列,纵联差动保护,光,发,光,收,光,发,光,收,24V（104,远传1（627,M,N,远传2（628,光纤,64Kb/s,910,914,916,918,YC1-1,YC1-2,909,913,915,917,YC2-1,YC2-2,远传2,开出,远传1,开出,远跳,M,N,I,M,I,N,931,931,915,远,跳,光纤,如图示故障发生在,TA,和断路器之间，这,时对,931,来说是区外故障，差动保护不动,作，母差保护,915,动作跳本侧开关，同时,915,发远跳信号线,9

2、31,去跳对侧开关,M,N,I,M,I,N,931,931,925,远,传,光纤,925,收,信,跳,闸,远传,1,远传,2,M,侧,925,过电压保护判断出本侧过电压，跳,本侧开关，同时发远传信号给,931,931,把信号,传到对侧,931,对侧,931,收到信号后传到对侧,925,N,侧,925,再结合就地判据，跳,N,侧开关,软件原理部分,1,光纤电流纵差保护原理,2,工频变化量阻抗继电器,3,距离保护,4,零序方向过流保护,装置起动元件,电流变化量起动,是相间电流的半波积分的最大值,为可整定的固定门坎,为浮动门坎，随着变化量的变化而自动调整，取,1.25,倍可保证门坎始终略高于不平衡输

3、出,该元件动作并展宽,7,秒，去开放出口继电器正电源,零序过流元件起动,当外接和自产零序电流均大于整定值时，零序起动元件,动作并展宽,7,秒，去开放出口继电器正电源,ZD,T,MAX,I,I,I,25,1,MAX,I,ZD,I,T,I,电流差动保护,M,N,I,M,I,N,931,931,规定,TA,的正极性端指向母线侧,电流的参考方向以母线流向线路为,正方向,光纤电流纵差保护原理,动作电流,差动电流,为,制动电流为,差流元件动作方程,N,M,d,I,I,I,N,M,r,I,I,I,cdqd,d,I,I,r,d,I,I,75,0,I,d,I,r,0.75,cdqd,I,如图示：区内故障时，两侧

4、实际短路电,流都是由母线流向线路，和参考方向一,致，都是正值，差动电流就很大，满足,差动方程，差流元件动作,M,N,I,M,I,N,931,931,区内故障示意图,区外故障时，一侧电流由母线流向线路,为正值，另一侧电流由线路流向母线，为,负值，两电流大小相同，方向相反，所以,差动电流为零，差流元件不动作,区外故障示意图,M,N,I,M,I,N,931,931,I,K,输电线路电流纵差保护的主要问题,1,M,I,N,I,C,I,M,N,电容电流的影响,电容电流是从线路内部流出的电,流，因此它构成动作电流。所以线,路投运空载合闸、区外短路、和区,外短路切除时，由于高频分量电容,电流与工频电容电流叠

5、加使暂态电容电流增大很多，最,容易造成保护误动,解决方法,提高起动电流定值但这将降低内部短路的灵敏度,加一个短延时，使高频分量电容电流衰减。这将影响,快速性,必要时进行电容电流补偿,750V,线路,在软、硬件设计中滤除高频分量电流,差流元件分类,1,稳态,I,段差动继电器,2,稳态,II,段差动继电器,3,变化量相差动继电器,4,零序差动继电器,稳态,I,段差动继电器,C,B,A,I,I,I,I,H,CD,R,CD,75,0,动作方程,H,I,1,4,Xc,U,N,“差动电流高定值”（整定值）,4,倍实,测电容电流和,的大值,实测电容电流由正常运行时未经补偿的差,流获得,对于瞬时动作的差动保护

6、其起动值的取值要比理,论计算的和正常运行时实侧的电容电流值大若干倍,以保证空载合闸和区外短路切除时保护不会误动。但,起动电流定值的提高必将影响内部高阻接地短路的灵,敏度，所以一般的做法是设高、低两个定值的差动保,护,高定值的瞬时动作，定值躲空载合闸和区外短路,切除时的电容电流。低定值的差动保护带一短延时,其定值只躲正常运行时的电容电流，因为经过短延时,后高频的暂态分量电容电流已衰减,稳态,II,段差动继电器,动作方程,C,B,A,I,I,I,I,M,CD,R,CD,75,0,M,I,1,5,1,Xc,U,N,“差动电流低定值”,1.5,倍实测,电容电流和,的大值,稳态,段相差动继电器经,40m

7、s,延时动作,动作方程,工频变化量差动继电器,C,B,A,I,I,I,I,H,CD,R,CD,75,0,CD,I,N,M,CD,I,I,I,R,I,N,M,R,I,I,I,工频变化量差动电流,即为两侧电流变化量矢量和的幅值,工频变化量制动电流,即为两侧电流变化量标量和,工频变化量的物理解释,I=I,K,I,N,t,i,I,I,K,I,N,电流纵差保护的主要问题,2,TA,断线，差动保护会误动,M,N,I,M,I,N,931,931,TA,断侧,M,N,M,r,M,N,M,d,I,I,I,I,I,I,I,I,此时满足差动方程,引起差动保护误动,H,d,r,d,I,I,I,I,75,0,防止,TA

8、,断线误动的措施,防止,TA,断线误动的措施是,差动保护要发跳闸命令必须满足如下条件,本侧起动元件起动,或,I,0,I,0ZD,本侧,差流元件动作,收到对侧差动动作的允许信号,这样当一侧,TA,断线，由于电流有突变或者有零序电流,起动元件可能起动，差动继电器也可能动作。但对侧没有断线,起动元件没有起动，不能向本侧发差动动作的允许信号,所以本侧不误动,保护向对侧发允许信号条件,保护起动,差流元件动作,ZD,T,MAX,I,I,I,25,1,长期有差流信号,满足下述条件发长期有差流信号,差流元件动作,差流元件的动作相或动作相间的电压大于,0.6,倍的额,定电压,满足上两条件达,10,秒钟,第一个条

9、件证明有差动电流（动作电流），第二,个条件证明系统没有短路。于是经延时发告警信号,需要指出，在,TA,断线或装置内的某相电流数据采样,通道故障时都可满足上述条件。故发的是长期有,差流信号,当,TA,断线时无论是断线侧还是未断线侧，在主程序,中如果有压差流元件动作,10,秒后都可发出长期,有差流的告警信号,弱电侧电流纵差保护存在的问题,3,当有一侧是弱电源侧或无电源侧，在线路内部短路时,无电源侧起动元件可能不起动。例如无电源侧变压器,中性点不接地，短路前线路空载，短路后由于既无电,流突变量又无零序电流，起动元件不动作。起动元件,不动作，程序在正常运行程序。此时无电源侧不检查,差动继电器是否动作，

10、不会向对侧发允许信号。导致,电源侧电流纵差保护拒动,为解决该问题,931,保护中增加一个,低压差流起动元,件,E,T,1,T,2,M,N,低压差流起动元件,除两相电流差突变量起动元件、零序电流起动元件和不,对应起动元件外,931,保护再增加一个低压差流起动元,件,低压差流起动元件起动条件,差流元件动作。该差流元件就是选相用的稳态分,相差动继电器,TV,未断线时差流元件的动作相或动作相间电压,或在,TV,断线的情况下对侧电流,大于本侧电流的,4,倍并延时,30ms,收到对侧的允许信号,U,U,N,U,65,0,三相,同时差流元件也动作时发,允许信号的作用,4,在,N,侧断路器处于三相跳闸状态下线

11、路上发生短路,N,侧所有起动元件都不会起动，故而,N,侧无法向,M,侧,发允许信号，导致,M,侧电流纵差保护拒动,为此采取当三相,同时差流元件也动作,则发,允许信号的措施。这样当线路上发生短路时，对侧电,流纵差保护就可以动作,1,TWJ,1,TWJ,F,M,S,E,R,E,三相断开,N,差动联跳继电器,5,当线路上发生短路，本侧装置内任何保,护发出跳闸命令同时向另一侧发一个分相跳,闸命令。另一侧装置接收到对侧的分相跳闸,命令后，用本侧的高灵敏度的差动继电器作,为就地判据跳对应相，装置显示“差动保护,动作,通道运行说明,1,通道良好的判断方法,保护装置没有“通道异常”告警，装置面板上“通道,异常

12、灯”不亮,TDGJ,通道告警）接点不闭合,保护状态,通道状态”中有关通道状态统计的,计数应恒定不变化（长时间可能会有小的增加，以每,天增加不超过,10,个为宜）。几个统计分别为：失步次,数、误码总数、报文异常数、报文间超时数,必须满足以上两个条件才能判定保护装置所使用的光,纤通道通信良好，可以将差动保护投入运行,通道常见问题的处理方法,保护装置采用光纤传输信道已,经得到广泛的应用，由此带来的“通,道异常”告警也出现得比较频繁，尤,其是在复用通道时。根据多次现场处,理的情况，下面几个方面的问题出现,较多,通道常见问题的处理方法,1,尾纤头脏及接触不好,首先要检查光纤头是否清洁，尾纤头裸露在,空气

13、中导致积尘时，可以用棉球蘸无水酒精,擦拭。光纤连接时，一定要注意检查,FC,连接,头上的凸台和砝琅盘上的缺口对齐，然后旋,紧,FC,连接头。若凸台没有对上缺口就拧紧,会增加,10,20dB,的衰耗。当连接不可靠或光,纤头不清洁时，仍能收到对侧数据，但收信,裕度大大降低，当系统扰动或操作时，会导,致通道异常，故必须严格校验光纤连接的可,靠性,通道常见问题的处理方法,2,光电转换装置接,PCM,机的屏蔽双绞线使用不,规范,光电转换装置接至,PCM,机的屏蔽双绞线要求使,用四芯带屏蔽双绞线，且屏蔽层应可靠一点,接地，经常发现通信使用普通的音频线连接,若屏蔽双绞线接至配线架，需保证连接可靠,若直接接至

14、,PCM,机，最好不要采用,RJ45,水晶头,方式（接触不好的可能性大，在水晶头末端,随意动一下电缆，保护装置显示收到的误码,数会增加很多），可以采用凤凰端子拧接的,方式,通道常见问题的处理方法,3,光电转换装置不接地,光电转换装置随意放置，其接地不良好或,根本没有接地。导致平时能正常工作，而,一旦有故障或刀闸操作时，保护装置发通,道告警,4,通信电源纹波系数高,通讯电源一般采用,48V,电源，对纹波系,数,有,比,较,高,的,要,求,一,般,要,求,不,超,出,100mv,现场发现电源纹波比较大时，光,电转换过程会出现误码,通道常见问题的处理方法,5,复用通道的其它问题,通讯提供的复用通道中

15、，各种设备均有可能,出现问题，其中以,PCM,机出现问题的概率最,大（主要是时钟设置），其次就是光板有问,题的情况，一般通信设备出现问题后，挂误,码仪测试就能反映出来，要求挂误码仪自环,检测时间不小于,24,小时,6,各设备时钟设置问题,需要根据现场实际情况正确设置各个通讯设,备和保护装置的时钟方式,光纤及光纤连接注意事项,概述,1,光纤、尾纤是通过光砝琅盘进行连接。单模光纤的纤芯直径很细,约为,9m,为了保证光纤连接时衰减（损耗）最小，必须保证两,根光纤在对准时的同心度。而光砝琅盘内最内层是一瓷芯套管，这,是保证光纤连接精度的关键部件，为了使光纤插头的瓷芯能插入光,砝琅盘，瓷芯套管必须纵向开

16、槽，（开槽瓷芯套管保证了光纤既能,插入，又能保证一定的松紧度及连接的精度）由于瓷管本身很薄,在现场施工中由于操作人员对光器件使用不甚了解及野蛮操作,所以光砝琅内瓷芯碎裂时有发生。一但发生内瓷芯碎裂，光通信必,然中断。而且这类中断是很难查找到故障砝琅盘的。必须借助于专,用仪表（光功率计,ODTR,光衰耗器等）。尤其是当光接收端的,砝琅盘内瓷芯碎裂时，通过光功率的测量也无法发现，必须要通过,灵敏度检查才能发现问题。砝琅盘内瓷芯严重碎裂时，通过肉眼观,测就能发现碎裂、碎片。砝琅盘内瓷芯发生较轻的碎裂时，一般只,有裂纹，通过肉眼观测比较难发现，只有通过传输光功率测量才能,发现,2,必须说明：尽管瓷芯比

17、较脆弱，但在正确操作时是非常耐用的,又因为材料是陶瓷，非常耐磨而且光滑，所以光砝琅连续插拔数千,次乃至上万次都不会损坏，而且还能保证光纤的连接精度。,清洁处理,光纤在通过光砝琅盘连接时，光跳线（尾纤）的瓷芯端面必,须干净清洁。有时甚至在肉眼都看不到有脏物、灰尘时，由,于瓷芯端面未擦拭干净都会产生较大衰减，甚至达几十,dB,1,清洁：光纤在插入砝琅前，纤芯的瓷芯端面应用浸有无水,酒精的纱布擦干净，并用吹气球吹干（吹气球可用医用“洗,耳球”）。酒精必须是纯净的无水酒精，最好用分析纯或化,学纯,2,擦拭干净后的光纤端面在插入光砝琅的过程中不得碰到任,何物品,3,光纤和光砝琅在未连接时都必须用相应的保

18、护罩套好，以,保证脏物不进入光砝琅或污染光纤端面,4,光纤端面被弄脏后与另一端光器件连接时，可能会把脏物,转移到对端。在现场安装时这一后果有时是严重的，如被转,移对端是光端机的光接收端，由于脏物存在，接收到光信号,被衰减，但尚且能正常工作，当这种设备运行一段时间后,由于器件老化等原因，当光信号有所衰减就会出现故障，即,使原来系统的设计是留有足够的冗余度的,光纤与砝琅连接,光纤与砝琅在连接前必须经过上面第,2,步的处理,1,必须在眼睛可视的情况下，做光纤与光砝琅的连接，绝,不能仅凭手的感觉进行操作,2,光纤在插入光砝琅时，要保持在同一轴线上插入；并且,光纤上的凸出定位部分要对准砝琅的缺口,3,光

19、纤插入砝琅时一般都有一定阻力，可以把光纤一边往,里轻推，一边来回轻轻转动，直到插到位，最后拧紧。注,意：光纤插入砝琅过程中千万不能左右、上下晃动，这样,会使光砝琅内的陶瓷套管破裂,光纤、尾纤的盘绕与保护,1,尽量避免光纤弯曲、折叠，过大的曲折会使光纤,的纤芯折断。在必须弯曲时，必须保证弯曲半径必,须大于,3cm,直径大于,6cm,否则会增加光纤的衰,减,2,光缆、光纤、尾纤铺放、盘绕时只能采用圆弧型,弯曲，绝对不能弯折，不能使光缆、光纤、尾纤呈,锐角、直角、钝角弯折,3,对光缆、光纤、尾纤进行固定时，必须用软质材,料进行。如果用扎线扣固定时，千万不能将扎线扣,拉紧,通道联调实验,1,通道采用专

20、用光纤时“专用光纤,控制字整定为,1,采用,PCM,复用通道时“专用光纤,控制字整定为,0,主机方式”控制,字一侧置,1,另一侧置必需,0,1,通道检查试验,将两侧装置的光端机,CPU,插件内）经专用光纤或,PCM,机复接,相连，将保护定值控制字中“通道自环”置,0,若通道正常，两侧,装置的“通道异常,指示灯均不亮,以,M,侧为基准,M,侧,TA,变比系数”整定为,1,则,N,侧,TA,变比系,数”整定为,1200/1500=0.8,在,M,侧加入,1A,电流,N,侧显示,1/1,5/0.8=6.25A,在,N,侧加入,1A,电流,M,侧显示,1/5,0.8*1=0.16A,M,侧,1500/

21、1,N,侧,1200/5,通道联调实验,2,2,跳闸校验,a,将,N,侧开关分位,M,侧加入单相电流,Ih,M,侧,保护可选相动作,动作时间,30,毫秒左右,b,将,M,侧开关分位,N,侧加入单相电流,Ih,N,侧,保护可选相动作,动作时间,30,毫秒左右,通道联调实验,3,c,两侧开关均在合位,M,侧加入电流,Ih,要,有,5,伏零序电压，故障时间,140,毫秒以上，两侧,保护选相动作,M,侧动作时间,120,毫秒左右,N,侧,10,毫秒左右。实际,N,侧在,M,侧动完后才动,N,侧,试验方法相同,d,两侧开关均在合位,M,侧加入电流,Ih,N,侧加大于,33.5V,小于,35V,防止,PT

22、,断线）的三,相电压,M,侧保护可选相动作，动作时间,30,毫,秒左右,N,测保护亦能动作,通道联调实验解释,4,实验,1,2,检验装置在线路对侧开关为跳位的情,况下保护的跳闸逻辑，同时检测二次回路的正,确性,实验三检验的是当长线路一侧出口发生高阻接,地故障时，对侧保护感受不到故障发生，本侧,靠零序电压开放零序差动保护,实验四检验的是当,N,侧为弱馈时，差动保护的,动作逻辑,光纤距离保护系统接线图,光纤通道的连接,保护发信时，发信接点闭合,FOX,收到此接点转为光信,号发出,FOX,收到对侧光信号后，起动收信，收信接点闭合，送,给保护装置,RCS901,FOX40,发,信,收,信,线路保护,接

23、口装置,收,信,开,入,光纤,允许信号的纵联保护在,500kV,线路中应用较多。目前国产,的在,500kV,线路中应用的允许信号的纵联保护是超范围允,许式纵联保护,发允许信号条件,起动元件起动,元件动作,元件不动作,同时满足上述二个条件向对侧发允许信号,保护跳闸条件,起动元件起动,元件动作,元件不动作,收到对侧的允许信号,同时满足上述三个条件,8ms,后发跳闸命令,F,F,F,F,F,M,S,E,N,R,E,P,F,F,F,F,F,F,F,F,1,f,2,f,3,f,a) 保护原理图,动作,不动作,起动元件,T,8,0,F,F,FX,SX,1,f,2,f,1,2,通道,跳闸,b) 简略原理框图,图2-14 超范围允许式纵联方向保护原理及简略原理框图,收到三相断路器跳闸位置继电器,TWJ,动作信号以后该做些什么,在起动元件未起动、三相跳闸位置继电器又,都处在动作状态下时，如果收到对侧的信号立即,发信,100ms,向对侧提供允许信号,这是为了解决在图,2-6,中所示的当系统由,M,侧,给线路充电,N,侧断路器三相断开时，线路上发,生短路,M,侧纵联保护拒动问题,F,M,S,E,R,E,三相断开,图2-6 系统由