CSC-103C(D)数字式超高压线路保护装置说明书(电气化铁路版本）(0SF.451.043)_V1.

1、 4 csc-103c（d）数字式超高压线路保护装 置说明书 csc-103c（d）数字式超高压线路保护装 置说明书 编 制：赵志宏 魏会利 校 核：伍叶凯 标准化审查：郑 蔚 审 定：黄少锋 出 版 号：v1.05 文 件 代 号：0sf.451.043 出 版日 期：2007 年 8 月 版权所有：北京四方继保自动化股份有限公司 注：本公司保留对此说明书修改的权利。产品与说明书不符之处，请以实际产品为准。欢 迎您与我公司联系，我们将为您提供相应的服务。 技术支持 电话传真重 要 提 示 感谢您使用北京四方继保自动化股份有限公司的产品。

2、为了安全、 正确、高效地使用本装置，请您务必注意以下重要提示： 1) 本说明书仅适用于 csc-103c、csc-103d 数字式超高压线路保护装 置 v1.0*及以上版本的保护程序。 2) 请仔细阅读本说明书，并按照说明书的规定整定、调试和操作。 若有特殊定制，请以工程说明书、工程资料为准。 3) 为防止装置损坏，严禁带电插拔装置各插件、触摸印制电路板上 的芯片和器件。 4) 请使用合格的测试仪器和设备对装置进行试验和检测。 5) 装置如出现异常或需维修，请及时与本公司服务热线联系。 6) 本装置的出厂操作密码是：8888。 7) 此版说明书是在 v1.01 版说明书基础上作了如下改进： a

3、) 附录中增加了装置地址识别码版本的说明； b) 增加了具有扩展插件的装置端子图及说明； c) 增加部分端子定义的说明； d) 附录中增加了 cspc 调试软件使用简介； e) 增加对时钟定值整定的部分说明。 目 录 第一篇第一篇 装置的技术说明装置的技术说明.1 1 1 概述概述.1 1.1 适用范围.1 1.2 产品主要特点.1 1.3 装置执行的标准.3 2 2 技术条件技术条件.4 2.1 环境条件.4 2.2 电气绝缘性能.4 2.3 机械性能.4 2.4 电磁兼容性.5 2.5 安全性能.5 2.6 热性能（过载能力）.5 2.7 功率消耗.5 2.8 输出触点容量.6 2.9 装

4、置主要技术参数.6 3 3 装置硬件装置硬件.8 3.1 装置结构.8 3.2 装置功能组件概述.9 3.3 交流插件.10 3.4 cpu 插件.10 3.5 管理板.10 3.6 开入板.11 3.7 开出插件.11 3.8 电源插件.11 3.9 人机接口（mmi）.11 4 4 装置软件装置软件.12 4.1 保护程序整体结构.12 4.2 保护基本元件.12 4.3 检测功能和一些判别.18 4.4 纵联电流差动保护功能说明.21 4.5 差动保护逻辑框图.30 4.6 三段式距离保护功能说明.33 4.7 距离保护逻辑框图.34 4.8 零序保护功能说明.37 4.9 零序保护的逻

5、辑框图.39 4.10 综合重合闸.42 4.11 综合重合闸逻辑框图.44 第二篇第二篇 用户安装使用用户安装使用.47 5 5 开箱检查开箱检查.47 6 6 安装调试安装调试.47 6.1 安装.47 6.2 通电前的检查.47 6.3 装置通电检查.48 6.4 软件版本检查.51 6.5 打印功能检查.51 6.6 功能压板检查.51 6.7 开入量检查.52 6.8 开出传动.52 6.9 模拟量通道检查.55 6.10 光纤通道检查.56 6.11 保护整组试验.57 7 7 整定值及整定计算说明整定值及整定计算说明.60 7.1 定值清单.60 7.1.1 csc-103c 保

6、护定值.60 7.1.2 csc-103d 保护定值.63 7.1.3 定值说明.66 7.1.4 控制字说明.70 7.1.5 控制字的输入、显示及打印说明.73 7.2 通信参数.74 8 8 装置接线及端子说明装置接线及端子说明.75 8.1 电流、电压回路接线图.75 8.2 差动保护用做旁路保护的接线.75 8.3 csc-103c/103d 装置端子说明.76 9 9 人机接口及其操作人机接口及其操作.85 9.1 装置正面布置图.85 9.2 正常运行与显示.86 9.3 菜单结构.87 1010 运行及维护运行及维护.91 10.1 装置投运前检查.91 10.2 运行情况下注

7、意事项.91 10.3 设备更换软件或 cpu 后的操作.92 10.4 设备更换软件或 master 板后的操作 .92 10.5 设备更换开入或开出插件后的操作.92 10.6 设备更换交流插件后的操作.92 10.7 更换电源插件后的操作.92 10.8 几点说明.92 1111 保护报文汇总保护报文汇总.94 11.1 事件报告.94 11.2 告警报告.95 11.3 运行报文.97 1212 动作报告的格式和典型报告分析动作报告的格式和典型报告分析.98 12.1 保护动作报告及分析.98 12.2 故障录波报告调取及分析.99 1313 运输、储存运输、储存.103 1414 订

8、货须知订货须知.103 1515 附录附录 1 1： 字符和中文字符集字符和中文字符集.104 15.1 使用说明.104 15.2 ascii 16 进制字符表.104 15.3 中文字符表.105 1616 附录附录 2 2： cspccspc 调试软件使用简介调试软件使用简介.109 1717 附录附录 3 3：具有纵联保护地址功能版本的说明：具有纵联保护地址功能版本的说明.117 17.1 装置地址识别码.117 17.2 数据通信的帧格式.117 17.3 csc-103c 保护定值.117 17.4 csc-103d 保护整定值.121 17.5 定值整定说明.124 1818 附

9、图附图.125 附图 1 交流插件原理图.125 附图 2 cpu 简化原理图.126 附图 3 master 板简化原理图.127 附图 4 开入插件电原理图.128 附图 5 开出插件电原理图.129 附图 6 电源插件电原理图.130 附图 7-1 csc-103c 型装置背板端子图.131 附图 7-2 具有扩展插件的 csc-103c 型装置背板端子图.132 附图 8 csc-103d 型装置背板端子图 .133 csc-103c/103d 数字式超高压线路保护装置 说明书 -1 - 第一篇第一篇 装置的技术说明装置的技术说明 1 1 概述概述 1.1 适用范围 csc-103c/

10、103d 系列超高压线路保护装置(以下简称装置或产品)是适用于 220kv 及以上电压等级的数字式成套线路保护装置，其主要功能包括纵联电流差动保护、 三段式距离保护、四段式零序保护、综合重合闸等。装置侧重在应用于同杆并架双装置侧重在应用于同杆并架双 回线路时，设计了针对同杆并架双回线发生跨线故障时的选相元件，即使保护区内回线路时，设计了针对同杆并架双回线发生跨线故障时的选相元件，即使保护区内 发生跨线故障时，可以选相跳闸。发生跨线故障时，可以选相跳闸。装置也适用非同杆的各种接线方式，此时“同杆 运行方式”退出。 装置型号及功能配置如下表 1 所示。 表 1 主保护后备保护 装置型号纵联 电流差

11、动 三段式相间 和接地距离 四段式零序 零序反时限 综合 重合闸 备注 csc-103c 适用于双母线和一个半 断路器等各种接线方式 下的双回线 csc-103d 适用于双母线接线方式 下的双回线 1.2 产品主要特点 高性能硬件系统、强大灵活的通信功能和模块化软件设计是该新型保护装置的 主要特点。 1.2.1 高性能的硬件系统 a)a) 采用 dsp 和 mcu 合一的 32 位单片机，程序完全在片内运行，保持了总线不 出芯片的优点。同时高性能、高速的芯片满足了并行实时计算要求； b)b) 采用全新的前插拔组合结构，保持了前插拔维护方便的优点，兼有后插拔强 弱电分离、强电回路直接从插件上出线

12、的优点； c)c) 其内部总体结构为网络化设计，有利于提高硬件的可靠性、灵活性和可扩展 性，简化的硬件实现了“积木式”结构，例如增加开入、开出，只须增加插件 而不影响 cpu 插件； d)d) 大容量的故障录波，储存容量达 4mbyte,全过程记录故障，可以保存不少于 24 次录波，打印时可以选择数据或图形方式。完整的事件记录，可保存动作报 告、告警报告、启动报告和操作记录均不少于 2000 条，停电不丢失； e)e) 双 cpu 和双 a/d 采集，并实现了 a/d 的互检。 csc-103c/103d 数字式超高压线路保护装置 说明书 -2 - 1.2.2 软件设计思想 a)a) 软件设计

13、模块化，保护功能配置灵活，可满足不同用户的要求。 b)b) 各种保护原理的综合应用 充分利用各种突变量、稳态量保护原理的优点，完善振荡闭锁的算法，实现 在任何时候、任何故障情况都有全线快速保护。 c)c) 各种选相原理的综合应用 充分利用电流突变量选相、电压选相、零负序稳态量选相原理的优点，实现 在振荡闭锁、弱电源、复杂故障等情况下都能正确选相跳闸。 d)d) 振荡闭锁解决方案 采用零序和负序电流比较、r/t等判据，综合判断振荡闭锁期间的各种 故障，并可根据不同系统情况、不同振荡周期等运行工况，自适应调整其动作 门槛，保证了系统振荡时不失去快速保护功能。 e)e) 采用按相补偿方法 将“按相补

14、偿”方法应用于阻抗测量中，使接地阻抗继电器具备较好的选相 功能。结合按相补偿和快速滤波、快速计算等方法，构成了快速距离 i 段。 f)f) 具有同杆并架双回线跨线故障选相功能具有同杆并架双回线跨线故障选相功能 在距离保护和零序保护中，针对同杆双回线故障特点，不需引入另一回线的 电量，仅依据本回线保护安装处的电流、电压，实现跨线故障选相跳闸。 1.2.3 强大、灵活的通信功能 a)a) 装置可以提供两路高速的电以太网接口(可选光纤以太网接口)、两路 lonworks 网络接口和 rs-485 接口、串行打印接口，用户可以根据工程需要选 订。可采用 iec60870-5-103 规约或四方公司 c

15、sc-2000 规约，实现与变电站自 动化系统和保护信息管理系统的接口； 在装置的前面板上还提供一个用于调试分析的 rs-232 接口，便于外接 pc 机。 b)b) 可满足网络对时、脉冲对时、irig-b 码对时方式的要求。 c)c) 装置配置两个光纤通信接口，可实现一主一备两个通道的通信方式，满足常 规接线双通道冗余的要求； 专用光缆通信方式：2mbps 速率数据接口传输。 复用通信方式：2mbps 速率数据（e1）接口传输和 64kbps 速率数据（pcm）同 向接口传输两种方式可选。 1.2.4 人性化设计及友好界面 a)a) 大屏幕液晶显示屏,实时显示时间、电流、电压、功率、压板、定

16、值区、电 容电流、通道情况等信息； csc-103c/103d 数字式超高压线路保护装置 说明书 -3 - b)b) 汉化操作菜单简单易用，对运行人员和继保人员赋予不同权限，确保安全性。 装置提供四个快捷键，可以实现“一键化”操作，方便了现场运行人员的操作； c)c) 人性化、多功能的操作和故障分析软件,安装本公司故障分析软件的外接 pc 机通过装置面板的标准 rs-232 串口可对装置进行各种操作，并可接收装置的各 种信息并进行分析，如故障录波信息，使用本公司 pc 机分析软件 cspc 分析故 障和保护的动作行为，清晰显示保护动作全过程，使动作过程透明化。 d)d) 具有遥信对点功能，可以

17、对保护动作、告警、压板、开入、模拟上送录波等 量模拟对点，方便后台调试； e)e) 装置面板采用一体化设计、一次精密铸造成型的弧面结构。具有造型美观， 精度高，造价低，安装方便等特点。 1.2.5 实时自检硬件平台 通过装置的硬件在线检测和自检，可根本上杜绝因装置硬件损坏造成的不正确 动作，并可大大减轻装置定期检验的工作量。 a)a) 装置内部各模块采用智能化设计，增加了开入量、开出量、模拟量和电源的 在线自检，实现了装置各模块的全面实时自检； b)b) 继电器检测采用新方法，可以检测到继电器励磁回路线圈完好性，实现了继 电器状态的检测与异常告警； c)c) 开入状态经两路光隔同时采集后，才予

18、确认和判断； d)d) 对机箱内温度进行实时监测。 1.3 装置执行的标准 装置执行的标准为北京四方继保自动化股份有限公司企业标准： q/hdsfj009-2003csc-100 系列数字式超高压线路保护装置 。 csc-103c/103d 数字式超高压线路保护装置 说明书 -4 - 2 2 技术条件技术条件 2.1 环境条件 装置在以下环境条件下能正常工作： a)a) 工作环境温度：-1055。运输中短暂的贮存环境温度-2570， 在极限值下不施加激励量，装置不出现不可逆的变化，温度恢复后，装置应 能正常工作； b)b) 相对湿度：最湿月的月平均最大相对湿度为 90，同时该月的月平均最低 温

19、度为 25且表面无凝露； c)c) 大气压力：80kpa110kpa； d)d) 使用场所不得有火灾、爆炸、腐蚀等危及装置安全的危险和超出本说明书规 定的振动、冲击和碰撞。 2.2 电气绝缘性能 2.2.1 介质强度 装置能承受 gb/t14598.3-1993（eqv iec60255-5）规定的交流电压为 2kv（强 电回路）或 500v（弱电回路） 、频率为 50hz、历时 1min 的介质强度试验，而无击穿 和闪络现象。 2.2.2 绝缘电阻 用开路电压为 500v 的测试仪器测定装置的绝缘电阻值不小于 100m，符合 iec60255-5：2000 的规定。 2.2.3 冲击电压 装

20、置能承受 gb/t14598.3-1993（eqv iec60255-5） 规定的峰值为 5kv（强电回 路）或 1kv（弱电回路）的标准雷电波的冲击电压试验。 2.3 机械性能 2.3.1 振动 装置能承受 gb/t 11287（idt iec60255-21-1）规定的 i 级振动响应和振动耐 受试验。 2.3.2 冲击和碰撞 装置能承受 gb/t 14537（idt iec60255-21-2）规定的 i 级冲击响应和冲击耐 受试验，以及 i 级碰撞试验。 csc-103c/103d 数字式超高压线路保护装置 说明书 -5 - 2.4 电磁兼容性 2.4.1 脉冲群干扰 装置能承受 gb

21、/t 14598.13（eqv iec60255-22-1）规定的级 1mhz 和 100khz 脉冲群干扰试验（第一半波电压幅值共模为 2.5kv，差模为 1kv） 。 2.4.2 静电放电干扰 装置能承受 gb/t 14598.14（idt iec60255-22-2）规定的级（接触放电 6kv）静电放电干扰试验。 2.4.3 辐射电磁场干扰 装置能承受 gb/t 14598.9（idt iec60255-22-3）规定的级（10v/m）的辐射 电磁场干扰试验。 2.4.4 快速瞬变干扰 装置能承受 gb/t 14598.10（idt iec60255-22-4）规定的级（通信端口 2 k

22、v，其他端口 4kv）的快速瞬变干扰试验。 2.5 安全性能 装置符合 gb 16836 规定的外壳防护等级不低于 ip20、安全类别为 i 类。 2.6 热性能（过载能力） 装置的热性能（过载能力）满足 dl/t 478-2001 的规定，达到以下水平： a)a) 交流电流回路：在 2 倍额定电流下连续工作，20 倍额定电流下允许 10s，40 倍额定电流下允许 2s； b) 交流电压回路：un 为 100/v 时，2 倍额定电压下连续工作；线路抽取电3 压ux 为 100v 时，在 1.4 倍额定电压下连续工作。 2.7 功率消耗 装置的功率消耗满足 dl/t 478-2001 的规定，达

23、到以下水平： a)a) 直流电源回路：正常工作时，不大于 30 w；当保护动作时，不大于 40 w。 b)b) 交流电流回路：当in=5a 时，不大于 0.3va/相；当in=1a 时，不大于 0.1va/相。 c)c) 交流电压回路：在额定电压下不大于 0.3va/相。 csc-103c/103d 数字式超高压线路保护装置 说明书 -6 - 2.8 输出触点容量 2.8.1 出口触点容量： a)a) 工作容量：在电压不大于 250v，允许长期工作电流 5a，允许通过的瞬时冲 击容量为 1250va/150w； b)b) 断开容量：ac250v（dc30v）/5a。 2.8.2 其他触点容量：

24、 a)a) 工作容量：在电压不大于 250v，允许长期工作电流 3a，允许通过的瞬时冲 击容量为 62.5va/30w； b)b) 断开容量：ac250v（dc30v）/3a。 2.9 装置主要技术参数 2.9.1 额定参数 a)a) 交流电压un：100/v；线路抽取电压ux：100v 或 100/v；33 b)b) 交流电流in：5a ，1a（由用户订货时选定） ； c)c) 交流频率： 50hz； d)d) 直流电压： 220v，110v（由用户订货时选定） ； e)e) 开入输入直流电压：24v(默认)，也可以选择 220v 或 110v。 。 2.9.2 交流回路精确工作范围 a)a

25、) 相电压： 0.25v70v ； b)b) 检同期电压： 0.4v120v ； c)c) 电流： 0.08in30in。 2.9.3 差动元件 a)a) 整定范围： 0.1in2in；级差 0.01a； b)b) 整定值误差： 不大于2.5% 或0.02 in； c)c) 动作时间： 2 倍整定值时，不大于 20ms。 2.9.4 距离元件 a)a) 整定范围：0.0140(5a)；0.05200(1a)；级差 0.01； b)b) 距离 i 段的暂态超越：不大于4%； c)c) 距离 i 段动作时间： 近处故障不大于 15ms； 0.7 倍整定值以内时，不大于 20ms； d)d) 测距误

26、差（不包括装置外部原因造成的误差） 金属性短路故障电流大于 0.01 in 时，不大于2%，有较大过渡电阻时测距 误差将增大。 2.9.5 零序方向过流元件 csc-103c/103d 数字式超高压线路保护装置 说明书 -7 - a)a) 整定范围：0.1in 20in；级差 0.01a； b)b) 零序 i 段的暂态超越 ：不大于4%。 c)c) 零序电流 i 段的动作时间：1.2 倍整定值时，不大于 20ms； d)d) 零序功率方向元件的正方向动作区：18arg（3 0 /30） 180。 . i . u 2.9.6 综合重合闸 a)a) 检同期角度误差： 不大于3； b)b) 检同期有

27、压元件误差：0.7 un3%； c)c) 检无压元件误差： 0.3 un3%。 2.9.7 光纤接口 a)a) 光纤类型：单模； b)b) 光波长：1310nm(传输距离60km 为 1550nm)； c)c) 光接收灵敏度：-38dbm； d)d) 发送电平 传输距离40km 时： -8dbm； 传输距离 4060km 时： -4dbm； 传输距离60km 时： -3dbm； e)e) 光纤连接器类型：60km 以下为 fc 型 (60km 为 sc 型)。 2.9.8 通道延时 允许最大单向延时：18ms。 2.9.9 时间元件 a)a) 整定范围：0 s10 s，级差 0.01 s； b

28、)b) 整定误差：不大于1.5%或 20ms。 csc-103c/103d 数字式超高压线路保护装置 说明书 -8 - 3 3 装置硬件装置硬件 3.1 装置结构 装置采用符合 iec 60297-3 标准的高度为 4u、宽度为 19 英寸的机箱，整体面 板，带有锁紧的插拔式功能组件。装置整体嵌入式安装，后接线方式。装置电流/电 压连接器结构形式、尺寸相同,可扩展及可任意组合。装置安装开孔尺寸见下图 11，装置外形图如图 12。 quitset sio 图 11 csc-103 保护装置开孔尺寸图 图 12 csc-103 保护装置外形图 csc-103c/103d 数字式超高压线路保护装置

29、说明书 -9 - 3.2 装置功能组件概述 csc103c 型装置的插件配置见图 21，包括交流插件、保护 cpu 插件、启动 cpu 插件、管理板，开入插件，扩展插件（可选配） ，开出插件 1，开出插件 2，开 出插件 3，电源插件；d 型装置配置了 10 个插件，图 2-2，包括交流插件、保护 cpu 插件、启动 cpu 插件、管理板，开入插件 1，开入插件 2，开出插件 1，开出插件 2，开出插件 3，电源插件。 x1x10 为装置背后端子编号。 csc-103c 数字式超高压线路保护装置插件布置图 ac1cpu1cpu2 123 masteri1 45 o1o3o2 678 power

30、 9 交流管理 开入 开出 1开出 2 开出 3 电源 x1x3x4x6、x7x8x9x10x5 扩展 图 2-1 csc-103c 装置插件布置图 csc-103d 数字式超高压线路保护装置插件布置图 开入2交流cpu1cpu2 123 管理开入1 456 开出2开出1开出3 789 电源 10 x1x3x4x5x7x8x9x10 图 2-2 csc-103d 装置插件布置图 csc-103c/103d 数字式超高压线路保护装置 说明书 -10 - 3.3 交流插件 交流插件的作用是将系统电压互感器 tv 和电流互感器 ta 二次信号变换成保护 装置所需的弱电信号,同时起隔离和抗干扰作用。c

31、sc-103c/103d 保护装置交流插件 完全一样，背面接线端子为 x1，其电原理图如附图 1。d 型有 9 个（c 型 8 个，无 ux）模拟量输入变压器(tv 及 ta)，分别用于ua、ub、uc、ux、ia、ib、ic和 3i0的输 入变换。保护相电流变换器有两种类型：额定输入电流 5a，线性范围 500ma150a；额定输入电流 1a，线性范围 100ma30a；订货时请注明。请注意in 为非极性端，in为极性端。电压变化器固定为相电压额定值为 100/v。 3 3.4 cpu 插件 cpu 插件简化原理图见附图 2，由 mcu 与 dsp 合一的 32 位单片机组成，保持总 线不出

32、芯片的优点，程序完全在片内运行，内存 flash 为 1m 字节,ram 为 64k 字节； cpu 插件有两块，其软件相同、硬件不同，用地址设置来区别 cpu1 和 cpu2。在 cpu 的把手侧有 ad3、ad2、ad1、ad0 四组跳线插针（设置方法见第二篇“用户安装使用” ） ，跳线插针旁边标有“h” 、 “l” ，分别表示高电平和低电平，用来设置地址。cpu1 是保护 cpu 插件,并带光纤通信功能，它是装置的核心插件，主要完成采样、a/d 变 换计算、上送模拟量及开入量信息、保护动作原理判断、事故录波功能、软硬件自 检等。装置的光纤差动保护 cpu1 自带 64kbps、2mbps

33、 兼容的数据接口，需要根据 用户要求配置 1 个数据接口或 2 个数据接口；cpu2 是启动 cpu 插件，该插件完成保 护的启动闭锁功能等。 单通道 cpu1 板号与双通道 cpu1 板号有不同，双通道 cpu1 板可以完全兼容单通 道 cpu1 板。 在保护模拟量里面有ia和iar；ib和ibr 等模拟量，他们的区别是同一路模拟 量有两路 a/d 来采集以做备份和 a/d 自检，iar、ibr 等后缀带大写字母“r”的模 拟量起备用和自检的作用。 3.5 管理板 也叫做通信板（master） ，其简化原理图见附图 3，该插件是装置的管理和通信 插件，插件背版为 x3，是承接保护装置与外界通

34、信及交换信息的管理插件,如与面 板、pc 调试软件、监控后台、工程师站、远动、打印机等的联系，根据保护的配置 组织上送遥测、遥信、soe、事件报文和录波信息等。管理板可根据需要设置有 lon 网口、双以太网口和 rs485 口满足不同监控和远动系统的要求。另外，管理板上设 置有 gps 对时功能。可满足网络对时、脉冲对时、irig-b 码对时方式的要求。还配 csc-103c/103d 数字式超高压线路保护装置 说明书 -11 - 有串行打印口。 3.6 开入板 开入插件简化原理图见附图 4。 c 型开入板 1 的背板接线端子 x4，用来接入跳闸位置、各保护压板等开关量输 入信号和告警信号。

35、d 型开入板 1、2 的背板接线端子 x4、x5，用来接入跳闸位置、有关重合闸方式 控制的各压板、各开入量及输入等开关量信号。两块开入插件硬件不同。 每块开入板都有二组开入回路和相应的自检回路，装置能对各路开入回路进行 实时自检。第一组开入板固定采用 24v 直接引入；第二组开入既可以接 24v，也可 以接入 220v（或 110v） ，但用户在订货时需要注明，以便使用正确的开入插件型号。 一般来说，屏上的开入（如：保护投退压板、重合闸方式等）采用 24v；而由屏外 经过较长电缆引进来的开入，宜采用 220v（或 110v） 。 注：如需要接注：如需要接 220v220v 或或 110v110

36、v 开入，需更换插件，开入，需更换插件，c c 型换型换 x4x4，d d 型换型换 x5x5。 3.7 开出插件 开出插件简化原理图见附图 5。 c 型设置了 3 块开出插件,开出插件 1 是组合插件，其背板接线端子为 x6、x7， 插件 2、3 背板接线端子为 x8、x9；d 型装置设置三块插件，背板接线端子为 x7、x8、x9。插件主要输出跳闸等触点信号，直接从板子上引出，抗干扰性能好。 各开出触点定义参见装置背板端子说明。各开出板的硬件均不同。 3.8 电源插件 该插件适用于 c 型和 d 型装置，背板接线端子为 x10，采用了直流逆变电源插 件，如附图 6。插件输入直流 220v 或

37、 110v（订货时请注明） ，输出为保护装置所需 5 组电源。 （1）24v 两组：开入、开出板电源； （2）12v：模拟量用电源； （3）+ 5v：各 cpu 逻辑用电源。 3.9 人机接口（mmi） 固定在装置前面板上，设计有液晶显示屏、各按键、复归按钮及和 pc 机通信的 rs-232 串口。 csc-103c/103d 数字式超高压线路保护装置 说明书 -12 - 4 4 装置软件装置软件 4.1 保护程序整体结构 装置的软件采用模块化设计，不同型号中同样功能的设计完全相同，以下按软 件总体结构、各种保护功能元件及动作逻辑分别介绍。 保护 cpu 软件包括主程序、采样中断服务程序和故障

38、处理中断程序。 正常时运行主程序，主程序完成装置的硬件自检、投切压板、固化定值、上送 报告等功能。每隔一个采样间隔时间执行一次采样中断程序，进行电气量的采集、 录波、突变量启动判别等。故障处理中断也是每隔固定时间执行一次，完成保护功 能的逻辑和 tv 异常、ta 异常判别等。如果有异常，则发出相应的告警信号和报文。 对于一般性的异常告警(告警 ii)，发出信号提示运行人员注意检查处理；对于 危及保护安全性和可靠性的严重告警（告警 i） ，在发出告警信号的同时，立即闭锁 保护出口。 当电力系统发生故障时，在故障处理中断中完成相应保护功能，直到整组复归， 返回正常运行的主程序。 4.2 保护基本元

39、件 4.2.1 启动元件 启动元件主要用于监视故障、启动保护及开放出口继电器的正电源。启动元件 一旦动作后，要在保护整组复归时才返回。 保护的启动元件包括电流突变量启动、零序电流启动、静稳破坏的启动元件、 弱馈低电压启动元件、以及重合闸的启动元件（对于 d 型） 。任一启动元件启动后， 都将启动保护及开放出口继电器的正电源。 4.2.1.1 电流突变量启动元件 di1 电流差突变量启动元件，在大部分故障情况下均能灵敏地启动，是保护的主要启 动元件。其判据为： iiqd 或 3i0iqd 其中：i= | ik- - ik-t k-t| |-| | i k-tk-t - - ik-2tk-2t |

40、 |，指 ab、bc、ca 三种相 别，k 指采样的当前时刻某一点，t24 为一周采样点数， （k-t）即指 k 点在 1 周前的采用值， （k-2t）即从 k 点数 2 周前采用值。 3i0为零序电流突变量，iqd 为突变量起动定值。 当任一相间突变量或零序电流突变量连续 4 次超过启动门槛值时，保护启动。 csc-103c/103d 数字式超高压线路保护装置 说明书 -13 - 4.2.1.2 零序辅助启动元件 除突变量启动外，保护还设置了零序辅助启动，解决大过渡电阻(220kv 考虑 100，500kv 考虑 300)接地短路突变量启动元件灵敏度不够的问题。作为辅助启 动元件，带 30m

41、s 延时动作。判据为： 3i0 0.9*i0dz 其中：3i0 三倍的零序电流； i0dz 下列情况的最小值： (1)零序段定值； (2)零序反时限电流定值； (3)零序差动定值。 4.2.1.3 静稳失稳启动元件 为保证静稳失稳情况下保护的正确动作，保护还设置了静稳失稳启动元件。 判据为： (1)a、b、c 三相电流均大于静稳电流 ijw，且突变量启动元件未启动； (2)ab、bc、ca 三个相间阻抗，三个测量阻抗均落入阻抗范围内，且突变量启 动元件未启动。 以上任一条件满足且持续 30ms 后，判断为静稳破坏，随即，保护启动，程序转 入振荡闭锁模块，此时，保护会报告“阻抗元件启动” 、或“

42、静稳失稳启动”及“保 护启动” 。 4.2.1.4 弱馈启动元件 当被保护线路的一侧为弱电源或无电源时,其他启动元件不动,为此，装置设有弱 馈启动，即由“低电压差流”作为启动元件。 4.2.1.5 重合闸的启动元件 详见重合闸部分。 4.2.2 选相元件 选相元件可以判别故障的相别，利用各种选相原理判别不同故障情况以满足保 护选相跳闸的要求。 保护装置针对不同的情况，综合利用各种选相原理，在突变量起动后故障初期 时采用突变量选相元件。在故障后期，采用稳态序分量选相元件。电流突变量选相 和稳态序分量选相均不适用于弱电源、终端变故障小电流或无电流的情况，此时采 用低电压选相元件。本装置另设有跨线故

43、障选相元件。 4.2.2.1 电流突变量选相元件 电流突变量选相元件采用相间电流突变量iab、ibc和ica，通过对三个相间电 流的大小比较，得到故障相别。 csc-103c/103d 数字式超高压线路保护装置 说明书 -14 - 各种故障下相间电流的突变量iab、ibc和ica，的大小如下表 2 所示（表中 “”表示较大， “”表示很大， “”表示较小。 表 2 选相结果 电流突变量 abcabbccaabc iab i bc i ca 将iab、ibc和ica按大、中、小排序，按表 2 的关系得出选相结果。 4.2.2.2 稳态序分量选相元件 稳态序分量选相元件主要根据零序电流和负序电流的

44、角度关系，再加以相间故 障排除法进行选相。 根据理论分析，当发生 a 相接地或 bc 相间短路并经较小弧光电阻接地时，以i 0a 为基准，i 2a 位于-30+30区内，当 bc 两相短路接地电阻增大时，i 2a 越滞 后于i 0a 趋于 90，据i 2a/ i 0a 的角度关系划分为六个相区，如图 3。 i0a +30 0 -30 0 +90 -90 0 0 +150 -150 0 0 an,bcn abn cn,abn can bn,can bcn 图 3 稳态序分量选相区 （1）+30 -30 对应 an 或 bcn （2）+90 +30 对应 abn （3）+150 +90 对应 cn

45、 或 abn （4）-150 +150 对应 can （5）-90 -150 对应 bn 或 can （6）-30 -90 对应 bcn 在以上(2)、(4)、(6)单一故障类型的相区，直接确认为相应的相间故障，在 (1)、(3)、(5)有单相及相间两种故障类型的相区，由于两种故障类型的相别总是不 csc-103c/103d 数字式超高压线路保护装置 说明书 -15 - 相关的，通过计算相间阻抗，若相间阻抗大于相间阻抗整定值，则排除了相间故障 的可能性，判为相应的单相接地故障，否则判为相应的相间故障。 4.2.2.3 低电压选相元件 低电压选相元件主要是为了满足弱电源侧保护选相的要求，在电流突

46、变量选相 和零负序稳态序分量选相失败的情况下，且未出现 tv 断线时，投入低电压选相元件。 低电压选相的判据为： a)a) 任一相电压小于 0.5un，且其他两相电压都大于 0.8un，则判为第三相单相 故障； b)b) 相间电压低于 0.5un，判为相间故障。 4.2.2.4 跨线故障选相元件 跨线故障选相元件采用基于比较故障电压、故障相电流相位判别的电压电流综 合选相元件。该元件首先判别跨线相别，以相间电压最小或相电流最大的两相假定 为跨线故障相，然后，根据故障相电流相位的区别，再判别是跨线故障还是同一点 发生了相间故障。 4.2.3 距离元件 距离元件分为距离测量元件和距离方向元件。 4

47、.2.3.1 距离元件的动作特性 各段距离元件动作特性均为多边形特性，如图 4-1 所示。对于三段式相间距离 保护：rdz 取值为 rx；、段的 xdz 取值分别为 xx1、xx2 和 xx3。对于三段 式接地距离保护：rdz 取值为 rd；、段的 xdz 取值分别为 xd1、xd2 和 xd3。 其中，xdz 按保护范围整定；rdz 按躲事故过负荷情况下的负荷阻抗整定，可满 足长、短线路的不同要求，提高了短线路允许过渡电阻的能力，以及长线路避越负 荷阻抗的能力；选择的多边形上边下倾角（如图中的 7下倾角） ，可提高躲区外故 障情况下的防超越能力。 在重合或手合时，阻抗动作特性在图 41 的基

48、础上，再叠加上一个包括座标原 点的小矩形特性，如图 42，称为阻抗偏移特性动作区，以保证 tv 在线路侧时也 能可靠切除出口故障。在三相短路时，距离段也采用偏移特性。 csc-103c/103d 数字式超高压线路保护装置 说明书 -16 - 图 4-1 图 4-2 图 4 距离元件动作特性 小矩形动作区的 x、r 取值见表 3。 表 3 x取值 取xdz/2 与 (in=1a、5a)两者中的最小值 n 5 . 2 i r取值8 倍上述x取值与rdz/4 两者中小者的最小值 其中，xdz 是相应元件的电抗定值，rdz 是相应元件的电阻定值。 4.2.3.2 距离测量元件 保护中，距离测量元件以实

49、时电压、电流计算对应回路阻抗值，采用解微分方 程算法。 对单相接地阻抗有： ul +r (i +kr3i0)，= a；b； c； )3( 0 dt ikid x 对相间阻抗有：ul+ r i ，=ab；bc； ca； dt di 其中：kx=(x0-x1)/ (3x1)，kr=(r0-r1)/ ( 3r1)。 通过求解以上微分方程，可得保护安装处的测量故障电阻r和测量故障电抗 x=l=2fl。 4.2.3.3 距离方向元件 为了解决距离保护出口故障的死区问题，在距离保护中设置了专门的方向元件。 对于对称故障，采用记忆电压，即以故障前电压前移两周波后，同故障后电流比相 来判别故障方向。对于不对称

50、出口故障，采用负序方向来作为距离元件的方向。距 离元件的动作条件为：方向元件判为正方向，且计算阻抗在整定的四边形范围内。 4.2.4 零序方向元件 零序方向也设有正、反两个方向的方向元件，动作区见图 5。正向元件的整定值 可以整定，反向元件不需整定，灵敏度自动比正向元件高，电流门槛取为正方向的 0.625 倍。 零序正方向动作区为 18arg（3 0/30）180 . i . u 零序反方向动作区为-162arg（3 0/30）0 . i . u csc-103c/103d 数字式超高压线路保护装置 说明书 -17 - 18 81 81 3u0 lm 正方向 反方向 图 5 零序方向动作区 a

51、 a） 零序正方向元件的动作判据为： 位于零序正方向动作区， 3i03i0dz 其中：3i0dz指零序反时限电流定值set、零序段电流定值 01、02、03和04值。 b)b) 零序反方向元件的动作判据为： 位于零序反方向动作区，且 3i00.625*3i0dz 保护采用自产 3u0，即由软件将三个相电压相加而获得 3u0，供零序方向元件方 向判别用。用于判零序方向的 3u0固定门槛为 1v 有效值。 4.2.5 负序方向元件 动作区见图 6。 负序正方向动作区为 18arg （3 2/32）180 . i . u 负序反方向动作区为-162arg（3 2/32）0 . i . u 18 81

52、 81 lm 正方向 反方向 3u2 图 6 负序方向元件动作区 其动作判据为：位于负序正方向动作区，且 3i2 3i0dz 。在保护装置中，负 csc-103c/103d 数字式超高压线路保护装置 说明书 -18 - 序方向元件不设专门定值，采用零序定值 3i0dz作为负序方向元件的定值。 4.2.6 振荡闭锁开放元件 在电流突变量启动后的 150ms 之内，系统不会出现振荡情况，因此本保护装置 不考虑振荡闭锁，固定投入所有距离元件；在电流突变量启动后 150ms 之后，或经 静稳失稳及零序辅助启动后，距离元件需要经开放元件开放，以防止振荡过程中距 离保护元件误动作。 对于不对称故障和三相短

53、路，振荡闭锁开放元件是不同的。 4.2.6.1 不对称故障开放元件：利用零序和负序电流特征可区分是发生了故障还是 振荡。其开放判据为： | i 0|m1| i 1| 或i 2m2| i 1| 系统振荡时i 0 、i 2 接近零上式不能满足；振荡又发生区外故障时，通过 装置的电流较小，上式仍不能满足；振荡又发生区内故障时i 0 、 i 2将有较大 数值，上式能满足。其中m1 、m2的数值保证了在最不利系统条件下能有效的防 止振荡情况下发生区外故障时距离保护不误动，而对于区内的不对称故障能够 开放。为了防止区外故障切除时零序和负序电流不平衡输出引起保护的误动， 保护经短延时后动作。 4.2.6.2

54、 三相故障开放元件:阻抗变化率（dr/dt）检测元件,保护利用三相故障发生、 发展过程中所显现出来的一系列特征，如故障以后阻抗不变，而振荡时阻抗总在渐 变等，快速识别振荡闭锁中的三相对称故障。 4.3 检测功能和一些判别 4.3.1 自检功能 4.3.1.1 tv 断线检测 装置设有两种检测 tv 断线的判据，两种判据都带延时，且仅在线路正常运行， 起动元件不启动的情况下投入，一旦起动元件起动，tv 断线检测立即停止，等整组 复归后才恢复。 判据 a)a)为：三相电压之和不为零：7v（有效值） . cba uuu 该判据可以用于检测一相或二相断线。 判据 b)b)为：tv 在母线时，若ua、u

55、b 及 uc 任一相电压小于 8v，判为 tv 断线。 tv 在线路时，在任一相电流大于 0.04 倍额定电流或断路器在合 位（检跳闸位置开入）时，若ua、ub 及 uc 任一相电压小于 8v，判为 tv 断线。 csc-103c/103d 数字式超高压线路保护装置 说明书 -19 - 该判据 b)b)附加电流条件是防止 tv 在线路侧时，断路器合闸前误告警。设置断 路器在合位的条件是为了防止电流过小（例如对侧未合闸）时三相失压不能告警。 tv 断线后报“tv 断线告警” ，在 tv 断线条件下所有距离元件、负序方向元件、 带方向的零序保护也退出工作，纵联电流差动保护不受 tv 断线的影响，可

56、以继续工 作。装置将继续监视 tv 电压，一旦电压恢复正常，各元件将自动重新投入运行。 4.3.1.2 ta 断线检测 a)a) 装置的零序电流连续 12s 大于i04 定值，报“ta 断线告警”, 并闭锁零序 各段保护； b)b) 差动保护 ta 断线检测：断线侧的自产 3i0值连续 12s 大于 max0.9*min（i04 定值、零序反时限电流定值、零差定值） ，一次 240a ，而 断线相电流小于 0.06in(in 为二次侧额定电流)；计算出正常两侧的差电流连 续 12s 大于 0.15in 而断线相电流小于 0.06in 报“ta 断线告警” 。判出 ta 断线 后，可通过控制字选

57、择闭锁或不闭锁差动保护。 4.3.1.3 ta 饱和检测 采用模糊识别法对 ta 饱和进行检测,当判别出 ta 饱和后,自动抬高差动保护的 制动系数。 4.3.1.4 双 a/d 冗余检测 为了有效地防止硬件损坏情况下保护的误动作，装置采用了双 a/d 冗余设计， 通过对双 a/d 对比监视，实时监视模拟量采集回路的好坏，及时发现硬件损坏并闭 锁保护。 4.3.1.5 电压电流相序自检 在系统无异常时通过比较三相电流、电压的相位，判别相序是否接错，如果不 是正常相序，则报“三相相序不对应” 。 4.3.1.6 3i0 极性自检 通过比较自产 3i0 （+） 与外接 3i0 的幅值和相位，判别外

58、接 3i0 . a i . b ici . 的极性有无接反，若接反报“外接 3i0 接反” 。 4.3.1.7 电压 3 次谐波自检 当电压回路串入 3 次谐波时，用以上 tv 断线检测判据不能判断电压异常。如果 电压三次谐波过量，延时报“3 次谐波过量告警”，但不闭锁保护。 4.3.1.8 线路抽取电压断线检测 此功能仅 d 型保护中有。在重合闸投入三重或综重方式的情况下，如果无跳位 开入或线路有电流，表明开关处于合闸状态，那么，采用下列条件检测线路抽取电 压的完好性： a)a) 装置整定为重合闸检同期方式时，若开关两侧电压不满足整定的同期条件， 则经 14s 延时确认后，报告“检同期电压异

59、常”； csc-103c/103d 数字式超高压线路保护装置 说明书 -20 - b)b) 装置整定为重合闸检无压方式时，若即不满足检无压的条件，且又不满足 整定的检同期条件，则 14s 延时确认后报告“检同期电压异常”。 4.3.1.9 跳闸位置自检 若有跳位开入，且对应相有电流，延时 2s 确认后，报“跳位 a(b,c)开入异常” 。 4.3.1.10 过负荷告警 保护装置实时监测线路潮流情况。如果三相电流大于静稳失稳电流定值，持续 30s 后，报“过负荷告警”。 4.3.1.11 控制字设置不合理自检 在 csc-103d 型装置综合重合闸控制字中，如果非同期方式、检无压方式、检 同期三

60、种方式中，任意两种方式同时投入，则装置告警“重合闸控制字错”。 4.3.1.12 保护装置自检 a)a) cpu插件的自检。cpu插件在上电过程中对本身的存储器、模拟通道、程序区 等进行自检。在装置的运行过程中也对上述部分实时自检，当确认某一部分有 问题时，给出告警信息，同时闭锁保护；（硬件损坏，装置告警，复归后仍能 告警。有严重告警时，差动保护对侧保护会报“对侧保护退出”保护恢复正常 后对侧报“对侧保护恢复” ） ； b)b) 由于模拟通道的冗余配置，还对采样数据进行实时互校，当差别越过设定的 限度时，等同模拟通道故障； c)c) 各i/o插件进行上电和实时自检，自检的内容包括开入通道和开出