GFWKF型振荡解列装置说明书

1、GFWK-F型失步振荡解列柜 （华能苏州热电厂）使 用 说 明 书北京华瑞泰系统控制技术有限公司二OO六年九月目 录第一部分 GFWK-F型振荡解列装置柜一、概述1二、用途及主要功能2三、装置输入的模拟量及电气量测量方法4四、主要技术参数5第二部分 FWK-F型振荡解列装置一、用途及主要功能9二、失步解列的判别方法（工作原理）9三、装置的硬件配置231装置的硬件框图232装置的结构及正面布置233输出中间板（1SZ）244出口继电器板（12CKZ）255打印电源切换板（DYQH）276打印接口板（DYK）297装置的背板接线图29四、装置软件配置、面板操作及装置的回路自检291装置的软件结构3

2、02装置面板的显示及操作303装置的回路自检39第三部分 现场安装调试、运行与维护一、现场安装调试40二、现场运行与维护41第四部分 组屏设计图（共15页） 第一部分 GFWK-F型振荡解列装置柜一、概述华能苏州热电有限责任公司共有二台发电机，通过二回联络线（L1L2）并网运行，有三种运行方式：方式一（正常方式）：寒能线（L1线）、寒华线（L2线）运行，母联处于合闸状态。方式二（单回线方式）：L1（/L2）线检修，L2（/L1）线单线运行，母联处于合闸状态。方式三 110KV母（或母）检修，L1线、L2线均运行在母（/母）上，母联处于分闸状态。注：为避免形成电磁环，方式三时L1线、L2线应只和

3、对侧变电所的同一段母线相连。当电厂与主系统失去同步，发生失步振荡，振荡电流的幅值接近机端三相短路电流的幅值，并且系统在失步过程中某些地区，尤其是振荡中心附近的电压、频率将大幅度变化，对机组和用电负荷的安全威胁很大，甚至引起大面积停电事故。因此从电网运行角度及结合电厂的实际情况考虑，要求系统发生振荡事故时，在方式一、方式二情况下解列电厂相应的联络线，在方式三情况下则解列电厂一次送出断面，即双线均解列。为此装设一面GFWK-F型失步振荡解列装置柜，以保证系统和电厂的安全运行。考虑双重化配置的要求，所以柜上装设二套同型号（FWK-F）的失步振荡解列装置，并规定上、下装置对应的端子排分别单独排列在屏后

4、左、右侧。寒华线110KV母110KV母2PT寒能线L1L21PT#1G1T2T60MW#2G60MW图1 华能苏州热电厂系统接线图二、用途与主要功能 柜上二套装置功能完全相同，以下仅以介绍1装置为例。华能苏州热电厂安装一台GFWK-F型失步振荡解列装置柜，为实现双重化配置的要求，柜上装设两套FWK-F型振荡解列装置，按“二取一逻辑”执行，即任意一套装置动作时，均能实施解列。（一）振荡解列功能1. 每套装置测量两条联络线所对应的110kV母或母的三相电压、两条联络线的三相电流、有功功率、无功功率和相位角。当振荡中心落在预定的动作范围内，装置根据相位角振荡判据、振荡周期次数，有选择地切除相应的联

5、络线本侧开关，并另输出一付接点闭锁重合闸或备自投。2装置判保护区范围采用低电压定值ULS，在系统发生失步振荡事故时，当振荡中心落在预定的动作范围内装置能正确动作，当振荡中心不在预定的动作范围内则可靠地不误动。3装置具有振荡周期次数定值Ns(110)，可方便地与其他安装点装置配合。4装置具有振荡中心位置方向选择功能：正方向或无方向。利用相位角判断失步振荡具有方向性的特点，可以获得良好的选择性，有利于保护范围整定计算的配合。对电厂而言，若选择为无方向，则动作区范围可包括电厂升压变压器。5在选择为正方向情况下，当失步振荡中心落在装置安装处背后附近时，装置仍能可靠动作。6装置具有判失步振荡事故前功率方

6、向选择功能，例如：可选择有功功率从母线流向线路为允许解列的方向。7对于周期大于等于0.15s的失步振荡，装置能正确判断失步振荡周期次数并正确动作。8装置能正确判别加速失步（f1f2）、减速失步（f1f2）。9装置应在确认系统失步（失步振荡中心两侧电势角摆过180度）后动作。10装置不会在两侧电势角在180度附近时开断断路器，而是在两侧电势角为230360度内才断开断路器。11采用相位角原理可保证在系统发生各种故障、转换性故障、同步振荡等非失步振荡情况下不误动作。12装置采用3U0s、3I0闭锁措施可保证系统在非全相运行时，装置不误动作；在非全相消除后立即解除闭锁，确保系统仍处于失步振荡状态，装

7、置能正确动作。13失步解列采用相位角启动（相位角穿过90°或270°）、功率突变量dP启动，可保证快速和慢速失步振荡情况下均能可靠启动。14相位角判据的特点：（1）不受运行方式的影响。该判据已考虑了各种运行情况，还考虑了振荡中心位置的改变，因此实际应用时一般就不必再去关心运行方式的变化。例如，不必关心潮流大小或方向的改变，不必关心发电机组、变压器的停投。（2）输出线路短路或同步振荡时，相位角判据不会误检测。（3）整定简单，且运行中不需要改变。该判据使用的定值主要是判保护区范围的低电压定值ULS及振荡周期次数定值Ns，这些定值对于具体系统来说是很容易给定的，不必进行复杂的整定

8、计算，只需进行类似低电压保护的计算，投运前一次整定后运行中一般是不需要改变的，故运行维护简单。（4）用相位角判断失步振荡具有方向性，利用其方向性可以获得良好的选择性，有利于保护范围整定计算的配合。15装置能适应电厂双线并列和单线（或双线分列）方式，双线并列方式失步解列时应解列电厂一次送出断面（双线均解列）。（二）其他功能1. 每套装置的每一条线的失步振荡解列功能可通过控制字及功能投退压板予以投退。注：当控制字为“1”（投入），但功能压板退出时，闭锁（退出）解列功能，反之亦然；仅在控制字为“1”、功能压板亦投入时，才开放投入解列功能。2两套装置的解列功能为“或”逻辑，由二付并联的跳闸接点实现解列

9、作用，即均通过输出1跳闸接点解列L1线，或通过输出2跳闸接点解列L2线。注：每一付跳闸接点单独设有跳闸压板控制。3. 装置出口回路设有总闭锁措施，而且闭锁元件（或称启动元件）与动作输出元件完全独立，只有启动元件判出事故启动，其接点闭合后才给出口继电器提供电源，开放闭锁。4. 每套装置均能自动记录两次事故过程中电压、电流、功率、相位角的变化（事故记录和数据记录），便于事故分析和掌握事故时的动态过程。记录内容在断电后不会消失。5. 屏上配一个带汉字库的打印机，事故后自动打印出事故记录和数据记录。6. 装置配有RS485串行通讯口及以太网口各一个，通信规约为电力行业标准DL/T6087-5-103（

10、IEC60870-5-103）规约；10M/100M以太网接口，符合TCP/IP协议。当装置发生任何动作或异常状况时，可立即将事件记录、异常内容通过485接口或以太网口传至后台信息管理机。7. 装置具有与GPS系统实现秒脉冲或分脉冲静态接点对时的功能，对时误差小于1mS。为避免GPS装置静态接点长期在DC220V下翻转导通和截止容易损坏的缺点，本装置另专门配有对时所需的DC24V电源。8. 采用3U0S、3Ios、失压等多种闭锁措施，以防止由于短路故障、PT断线、CT断线、电压的异常情况可能引起的误动作，并发中央告警信号。9. 具有完善的自检措施及整组自试功能，使现场运行维护更为简单、方便。正

11、常运行自检发现异常后会闭锁出口并发中央告警信号，保证了装置的安全性。10. 主机板上具有滤除高次谐波的二阶带通滤波器，可有效防止冲击负荷、电气化铁路等谐波源的影响。11. 装置的电压电流定值、功率定值及时间定值均连续可调。此外，定值显示及设定修改方便、准确、直观，定值存放在EEPROM内，断电后定值不会消失。面板上设有定值允许设置开关，只有该开关拨在允许位置时才能写进新的定值；定值设置开关在“允许”位置时，装置不进行事故判断，定值修改完毕后必须及时将该开关拨回“禁止”位置；并且仅在设置开关拨回“禁止”位置时方可返回主菜单。12. 装置面板上的信号灯可准确反映出装置的运行、启动、动作、异常等情况

12、。13. 通过大面板上的9个按键，可以选择各种显示菜单、修改整定值、设定日期时间、召唤打印、结束打印、进行整组检查试验及动作信号的复归。14. 通过装置面板上的液晶显示屏以菜单方式显示时间、正常运行测量值、整定值、事件记录及数据记录等。自检发现异常或装置动作后，均会立即发出中央告警信号，并在当前显示菜单屏幕上显示异常的内容，或自动停止显示当前菜单，改为显示动作的内容。三、装置输入的模拟量及电气量测量方法1. 装置输入的模拟量装置测量两条联络线对应的110kV母或母的三相相电压: 1MUa、1MUb、1MUc、2MUa、2MUb、2Muc,两条联络线(寒华线、寒能线)的三相电流：1Ia、1Ib、

13、1Ic、2Ia、2Ib、2Ic。说明：每回联络线可能运行在母上，亦可能运行在母上，因此应由电厂切换箱（或保护屏）供给本屏、装置的交流电压。交流电流、交流电压、直流电压均通过屏后试验型端子后，再引入装置。交直流电压通过空气开关再和装置相连。该空气开关具有高分断能力，同时具有过流反时限脱扣性能和短路瞬时脱扣性能，用以防止短路事故损坏装置、外部PT或直流电源设备。2. 电气量测量方法2.1 电压、电流、功率的测量方法装置的微机部分对输入的交流电压MUa、MUb、MUc及交流电流Ia、Ib、Ic的瞬时值进行采样，采样周期为1.667ms（20 ms采样12点），然后按以下算法计算出电压、电流有效值、有

14、功及无功功率值。MUAK kMUBK k MUCK k MUK×(MUAKMUBKMUCK) k3U0 k(相当3U0MUAMUBMUC) IAK A3I0 A(相当3I0IAIBIC) P MW (三相对称时,P3MUAKIAKCos)Q MVAR(三相对称时,Q3MUAKIAKSin) 2.2 相位角的测量方法装置相位角的测量方法：先计算出有功功率P及无功Q，再用以下公式求出。这一测量方法具有良好的连续性及抗扰动性。相位角：tg = Q / P四、主要技术参数：1. 额定参数a交流电流：5A。CT变比在定值设置时，只需将CT一次侧额定电流值In 输入即可。b. 交流电压：相电压1

15、00/V。PT变比在定值设置时，只需将母线PT一次侧额定相电压值Un输入即可。变比正确设定后，装置显示的电压、电流、功率值为实际系统的一次值。c. 直流电源电压：220V，允许变化范围±20。2. 过载能力a交流电流回路：2倍额定电流，连续工作；10倍额定电流，允许10S；40倍额定电流，允许1S。b. 交流电压回路：1.2倍额定电压，连续工作。c. 直流电源回路：80120额定电压，连续工作。d. 交流电源回路：80120额定电压范围内，连续工作。3对直流逆变电源的要求： a. 将输入直流电源的正负极颠倒，装置应无损坏，并能正常工作。 b. 装置在各种负荷情况下，当在突然上电、突然

16、断电、电源拉弧、电源电压缓慢上升或缓慢下降，不应误动和误发信号。 c. 逆变电源在CPU用5V电源故障而其它输出正常的情况下，装置不应误动作。 d. 在通入工作电压和负荷电流的情况下，装置在直流电源回路出现各种异常情况时不应误动作，在拉合直流电源以及插拔熔丝发生重复击穿的火花时不应误动作。4. 整屏功率消耗 a交流电流回路：In=5A时，每相不大于1VA。b. 交流电压回路：额定相电压时，每相不大于1VA。c. 直流电源回路：正常工作时，不大于24W；出口动作时，不大于30W。5. 整定范围a. 电压整定范围： 低压20100Un。b. 功率定值整定范围：5100Pn。6. 测量精度a. 电压

17、有效值测量相对误差小于±1%。（电压20120%Un，频率4951Hz）b. 电流有效值测量相对误差小于±2%。（电流0.21.2In，频率4951Hz）c. 有功功率测量相对误差小于2%（电压20120%Un，电流0.21.2In，频率4951Hz）d. 相位角测量误差小于±2度。e. 动作延时时间误差小于0.02S（0.199.9秒范围内）7. 动作时间失步振荡判出时间：相位角原理判据一般需要0.660.7个振荡周期，解列出口的延时以振荡周期次数N进行整定，一般整定Ns=34。失步解列出口接点在振荡平息后（即解列后）延时6S返回。8. 事件记录及数据记录 装置

18、具有事件记录和数据记录功能，可存贮两次记录内容，该记录内容在断电后不丢失。8.1 装置可连续记录两次事件（当前事件记录和上次事件记录），内容包括发生的动作事件及发生时间。8.2 装置可连续记录两次事件的数据（当前数据记录和上次数据记录），记录时间长度为启动前-0.2秒至启动后30秒钟。数据记录在内存中步长为0.02秒一点，但在打印或阅读液晶屏的数据记录时，可在定值菜单中“数据阅读间隔”一项选择所需的时间间隔变化倍数，共有1、2、5、10四档，即数据记录有 0.02秒、0.04秒、0.1秒、0.2秒四种间隔供选择。9. 装置输入量9.1 模拟量见组屏图10、11页及前面三中的说明。9.2 输入开

19、关量（见组屏图15页）开入1：供接入自动对时GPS脉冲信号用。开入2：屏面上“L1线失步解列功能投入”压板1SLP（/3SLP），退出该压板则闭锁#1（/#2）装置的L1线失步解列功能。开入3：信号复归开关量，即装于屏面上手动复归按钮的常开接点，用来复归装置内部自保持信号继电器及动作后液晶屏所显示的动作内容。开入4：屏面上“L2线失步解列功能投入”压板2SLP（/4SLP），退出该压板则闭锁#1（/#2）装置的L2线失步解列功能。10. 装置输出量10.1 出口继电器及输出接点（见组屏图13页）每套装置有8个出口继电器，14CKJ继电器接于轮，用于解列L1线本侧开关；58CKJ继电器接于轮，用

20、于解列L2线本侧开关。1CKJ（5CKJ）出口继电器输出两对接点，一对接点作用于L1（L2）线的跳闸，另一对接点供L1（L2）线的重合闸装置放电用。出口跳闸接点及重合闸放电接点均允许接通5A。由于出口跳闸接点配置有电流自保持继电器，所以出口跳闸接点可以经保护装置的操作箱回路作用于断路器跳闸线圈，也可直接作用于断路器跳闸线圈。 10.2 中央信号输出接点（见组屏图14页）本装置输出两组信号。一组为本地中央信号，包括动作信号（磁保持）、PT断线信号、异常信号、直流电源消失信号各一对接点；另一组为远传（遥信）监视信号，也包括动作信号（磁保持）、PT断线信号、异常信号、直流电源消失信号各一对接点。动作

21、信号由运行人员手动复归，其余信号在该状态消除后自动复归。11. 介质强度和绝缘电阻a. 绝缘电阻：装置的带电部分和非金属部分及外壳之间，以及各独立回路之间，用1000V的摇表测量其绝缘电阻，绝缘电阻应大于10兆欧。b. 介质强度：在试验的标准大气压下，装置应能承受高电压2.5kV (峰值)，频率为50Hz，历时1分钟的工频耐压试验而无击穿、闪络及元器件损坏现象。 c. 抗冲击电压：符合IEC255-21-2标准。在试验的标准大气压下，装置的直流电源输入回路、交流输入回路、输出接点回路对地以及回路之间，应能承受1.2/50us的标准雷电波的短冲击电压试验，开路试验电压5 kV，装置应无绝缘损坏。

22、 d. 绝缘耐压标准：符合DL478及GB/T15145。12. 抗电磁干扰性能:a. 脉冲干扰性能：符合IEC255-22-3标准。要求能承受试验电源频率为100kHz及1MHz，共模2500V，差模1000V的衰减振荡波脉冲干扰检验。b. 快速瞬变干扰试验：符合IEC255-22-4IV级标准及符合国标GB/T139624-92要求。 c. 电磁兼容性能符合国标：GB6162及GB/T15145。13. 耐湿热性能及抗冲击、碰撞击性能：符合国标GB7261。14. 振动：装置应能承受GB7261规定的严酷等级为1级的振动耐久能力试验。15. 连续通电：装置调试后，出厂前应进行96小时连续通

23、电试验，各项参数和性能应满足要求。16. 使用环境条件海拔高度:1000m。 环境温度:控制室工作温度为-5+40。 地震烈度:8度，水平加速度为0.25g，垂直加速度为0.125g。 空气最大相对湿度:日平均相对湿度不超过95%，月平均相对湿度不超过90%。 贮存、运输极限环境温度：装置的贮存、运输及安装允许的环境温度为:-25+70，在不施加任何激励量的条件下，不出现不可逆变化。温度恢复后，装置性能满足各项绝缘要求。防护等级：IP4X。第二部分 FWK-F型振荡解列装置一、用途及主要功能1.振荡解列功能1每一套装置均测量二回联络线的三相电压（110kV母或母的三相电压）、三相电流、有功功率

24、、无功功率和相位角。当系统失去同步，发生振荡时，若振荡中心落在预定的动作范围内，装置根据相位角振荡判据，振荡周期次数，有选择地切除联络线本侧开关，使系统解列运行，防止事故进一步扩大。2.装置具有振荡中心位置方向选择功能：正方向或无方向。3.装置具有判失步振荡事故前功率方向选择功能，例如：可选择有功功率从母线流向线路为允许解列的方向。4.采用原理先进、可靠的相位角失步振荡判据，其优点：（1）不受运行方式的影响。该判据已考虑了各种运行情况，还考虑了振荡中心位置的改变，因此实际应用时一般就不必再去关心运行方式的变化。例如，不必关心潮流大小或方向的改变，不必关心发电机组、变压器的停投。（2）输出线路短

25、路时，相位角判据不会误检测。（3）整定简单，且运行中不需要改变。该判据使用的定值主要是判保护区范围的低电压定值ULS及振荡周期次数定值Ns，这些定值对于具体系统来说是很容易给定的，不必进行复杂的整定计算，只需进行类似低电压保护的计算，投运前一次整定后运行中一般是不需要改变的，故运行维护简单。（4）用相位角判断失步振荡具有方向性，利用其方向性可以获得良好的选择性，有利于保护范围整定计算的配合。5. 装置具有完善的自检措施及整组自试功能，使现场运行维护更为简单、方便。二、失步解列的判别方法（工作原理）1.概述同步运行的电力系统如果稳定裕度不够，在受到扰动后系统的某一部分将可能与主系统失去同步，发生

26、失步振荡。系统在失步过程中某些地区、尤其是振荡中心附近的电压、频率将大幅度变化，对用电负荷及发电机组的安全威胁很大，甚至引起大面积停电事故。为了防止系统稳定破坏，除在运行方式上进行合理安排以外，还应采取稳定控制措施，使系统在受到扰动时不失去同步。当系统一旦失步后，一般采取尽快在事先安排的解列点上将电网解列为两个部分，防止事故进一步扩大。考虑到一些电网在失步后通过在送端切机、受端切负荷的措施，系统能够再次拉入同步，因此失步解列又分为快速解列和延时解列两种。如果系统内多处安装有失步振荡解列装置，则解列装置之间还应有一个选择和配合的问题，一定要避免多处同时解列。本装置采用原理先进、有多年成功运行经验

27、的相位角失步振荡判据，不受电网运行方式的影响，不需要进行复杂的整定计算，各解列点之间配合方便，运行维护简单。尤其对环网结构或多回平行线，F型装置具有其它原理的解列装置无法相比的优越性。2.系统失步振荡过程中相位角的变化规律对于图2-1所示的两机等值系统，E1、E2为两侧等值电源的电势，f1、f2为等值电源的频率，M点为失步解列装置的安装点。当f1f2时，A侧为送端，反之f1f2时，A侧为受端。当E1E2时，无功从A流向B，反之E1E2时，无功从B流向A。F型装置定义潮流正方向从M流向B（从母线流向线路）。振荡中心在AB两点之间，定义振荡中心在MB之间时处于装置检测的正方向，振荡中心在AM之间时

28、处于装置检测的反方向。E1E2图2-1 两机等值系统图 经过仿真分析计算，可以得到以下各种工况时电压UM与电流I之间相位角的变化规律：2.1 振荡中心在装置安装处的正方向（即MB之间），M点处于送端（f1f2）（1）初始无功为送出方向时，M点相位角的变化如图2-2-a所示，0°180°，相位角每个周期在0°180°内从小往大变，达到最高点后迅速降到最低点。（2）当初始无功为零时，M点相位角的变化如图2-2-b所示，0°180°，每个周期从0°变到180°，相位角在达到180°后突变到0°。（3）

29、当初始无功为受进时，M点相位角的变化如图2-2-c所示，0°360°，每个周期从0°变到360°，相位角在180° 360°之间的变化时间很短暂。以上三种情况下相位角变化的共同点是每个周期都经过0°180°。 180°90°360°0°180°(a) E1E2180°90°360°0°180°(b) E1=E2360°270°180°90°0°360°180

30、°(c) E1E2图2-2 振荡中心在MB之间，M点处于送端（f1f2）2.2 振荡中心在MB之间，M点处于受端 （f1f2）M点初始无功Q0、Q0、Q0三种工况下相位角的变化分别如图2-3中a、b、c所示，三种工况的共同点是相位角每个周期都经过180° 0°。180°90°0°360°180°(a) E1E2180°90°360°0°180°(b) E1=E2360°270°(c) E1E290°360°0°180

31、°180°图2-3 振荡中心在MB之间，M点处于受端 (f1f2)2.3 振荡中心在AM之间，M点处于送端（f1f2）M点初始无功Q0、Q0、Q0三种工况下相位角的变化分别如图2-4中a、b、c所示，三种工况的共同点是相位角每个周期都经过360° 180°。 360°180°90°0°270°360°180°(a) E1E2180°270°360°180°360°(b) E1=E2180°180°270°3

32、60°360°(c) E1E2图2-4 振荡中心在AM之间，M点处于送端（f1f2）2.4 振荡中心在AM之间，M点处于受端 (f1f2)M点初始无功Q0、Q0、Q0三种工况下相位角的变化分别如图2-5中a、b、c所示，三种工况的共同点是相位角每个周期都经过180° 360°。360°180°180°270°360°90°0°(a) E1E2180°360°180°270°360°180°180°360°3

33、60°270°(b) E1=E2(c) E1E2图2-5 振荡中心在AM之间，M点处于受端（f1f2）2.5 振荡中心在M点，M点处于送端（f1f2）不论初始无功的方向如何, 变化轨迹基本是方波形状，在0°与180°两个状态之间来回翻转，见图2-6中a表示。2.6 振荡中心在M点，M点处于受端 (f1f2)不论初始无功的方向如何, 变化轨迹基本是方波形状，在180°与0°两个状态之间来回翻转，见图2-6中b表示。180°180°180°180°90°90°360°3

34、60°0°0°(a) M点处于送端（f1f2）(b) M点处于受端（f1f2）图2-6 M点处于振荡中心时相位角的变化2.7 结论：失步振荡时相位角的变化规律（1）振荡中心在装置安装处的正方向，当M点处于送端时，从0°到180°周期变化；当M点处于受端时，从180°到0°周期变化。（2）振荡中心在装置安装处的反方向，当M点处于送端时，从360°到180°周期变化；当M点处于受端时，从180°到360°周期变化。（3）装置安装点恰好在振荡中心附近时，在0°与180°两

35、个状态之间来回翻转。注：相位角在0° 360°范围内变化的情况出现在图2-2-c,图2-3-c，图2-4-a, 图2-5-a中,其中图2-2-c的M点处于有功为送出而无功为受进，而图2-5-a的M点处于有功为受进而无功为送出,这二种工况一般不会出现，更为重要的是不符上述规律出现的时间很短暂，因此可利用规律（1）（3）作为经历了一个振荡周期及振荡中心位置方向的判据。（4）在E1和E2摆开180°、即功角180°时，振荡电流I最大，且相位角穿越90°或270°，可利用此特点作为相位角起动判据。3.相位角失步振荡判据 首先把四个象限的角度划

36、分六个区：12为区，290°为区，90°3为区，34为区，4270°为区，270°1为区。系统正常情况下一般运行在区或区。根据上述失步振荡过程中在各种工况下相位角的变化规律，把作为正方向判断区（见图2-7-a），把作为反方向判断区（见图2-7-b），把作为振荡中心附近判断区（见图2-7-c）。BEFDCA（b）反方向判断区（a）正方向判断区（c）振荡中心判断区图2-7 相位角判断区划分 相位角失步振荡判据：振荡中心位 置相位角变化区间M点为送端（f1f2）M点为受端（f1f2）在MB之间（正方向）A： 0°90°180°B：

37、 180°90°0°在AM之间（反方向）C： 360°270°180°D： 180°270°360°M点 E： 0°180°0°F： 180°0°180°图2-8 相位角失步振荡判据（1）判断振荡中心在正方向A.正常运行在区时（送端），从区开始按顺序经过区、区、区，则判断振荡中心在正方向并认为经历了一个振荡周期。B.正常运行在区时（受端），从区开始按顺序经过区、区、区，则判断振荡中心在正方向并认为经历了一个振荡周期。（2）判断振荡中心在反方向C.

38、正常运行在区时（送端），从区开始按顺序经过区、区、区，则判断振荡中心在反方向并认为经历了一个振荡周期。D.正常运行在区时（受端），从区开始按顺序经过区、区、区，则判断振荡中心在反方向并认为经历了一个振荡周期。（3）判断振荡中心就在安装处附近振荡中心相位角变化规律如图2-6所示，此时将可能检测不到穿过、（或、）两个区，判据改为：E.正常运行在区时，从区开始突变到区再突变回到区，作为一个失步振荡周期。F.正常运行在区时，从区开始突变到区再突变回到区，作为一个失步振荡周期。G.为了判断装置安装地点是否处在振荡中心附近，再采用低电压辅助判据，当电压UM的电压包络线的最小值UML（有效值）20UN时，则

39、认为M点处在振荡中心附近（图2-9-b）。该判据固化在程序中，不必整定。uMtuMt0tt0UMUM20UNUML(a) 振荡中心00tt(b) 振荡中心附近图2-9 振荡中心处振荡电压波形同时满足E、G或F、G时，判为失步振荡，且振荡中心就在安装处附近。4.保护区范围内的判断及选择性配合 对于失步振荡解列装置来说其保护区是指系统发生失步振荡时，振荡中心落在该区范围内，装置应能动作，换言之，振荡中心不在预定的保护范围内装置应不动作。确定保护范围时，需要考虑的因素是： （1）是否与同一系统内其他解列装置相配合，如有其他解列装置，应划分各装置的保护区范围。 （2）一般应考虑保护本线路全长并包括正、

40、反方向相邻线路的一部分。4.1 判失步低电压定值ULS振荡中心处电压包络线的最低电压值为零，离振荡中心越远，电压包络线的最低电压值UL（有效值）就越高。对于一个具体的系统来说，振荡中心确定了，系统各点的UL值是可以计算出来的，因此设定振荡中心落在保护区的边界上，可以求出解列装置安装点（M点）处的UML值，考虑一定的可靠系数K，就可确定：判失步低电压定值ULSKUML，式中可靠系数K1，系考虑运行方式的某些可能变化。电压包络线最低电压出现在1/2振荡周期时刻（E1和E2反相,功角180°时），这个电压的检测在先，失步振荡周期的判断在后（相位角原理的判据一般需2/3个振荡周期），因此对N

41、1的快速解列而言，检测电压包络线最低电压的时间不会延缓对失步振荡周期的判断。4.2 振荡中心位置方向选择功能振荡中心方向:N（Y只允许正方向，N无方向），当选择Y时，振荡中心在安装点背后时， F型装置就不能动作。因此，2F装置可根据检查电压有效值的最低值及相位角判据的方向性来确定保护区的范围，这样将有利于保护范围的选择性配合。由于运行方式改变，网络结构变化，振荡中心位置总有些移动，所以2F装置另外又规定：当检测到电压包络线最低电压值小于20UN时，装置判为振荡中心落在安装点附近，此时没有方向性。即此时不受振荡中心方向选择功能的控制，即使其设置为Y，振荡中心落在安装点背后附近，失步解列仍能出口动

42、作。4.3 振荡周期次数NS的选定振荡周期次数NS是本判据的又一个重要参数，当经过NS个振荡周期时就发出解列命令。系统内几套解列装置保护区有重叠时，可用NS值的不同来配合以保证选择性，希望慢动的装置取较大的NS值，一般取NS34或更大；需快速解列时，NS选为12（不推荐NS1）；如果希望失步振荡后，通过采取措施（如送端切机，受端切负荷）使失步的系统再拉入同步，只有经过规定的振荡周期次数以后仍拉入不了同步时才进行解列，这种情况下NS可取510。注1：失步振荡判出时间。相位角原理的判据一般需2/3个振荡周期，解列出口的延时是以振荡周期次数NS进行整定的。最短NS1，解列出口的时间为0.60.7个振

43、荡周期，例如f150HZ，f248HZ，NS1时，振荡周期1/（5048）0.5秒，SB出口时间（0.60.7）×0.50.30.35秒。相同的NS时，快速振荡（f1和f2相差大时）出口快，慢速振荡（f1和f2相差很小）出口慢。解列出口接点在振荡平息后（即解列后）延时6S返回。注2：快速解列判据（2F5型）。某些电网希望在判出失步时尽快将电网解列，此时可采用“快速解列判据”：只要判出相位角按顺序穿到第三区时（对应功角摆过180°），就发出解列命令。为了保证动作的安全性，一般不推荐使用此判据，若特别需要时订货时应注明，才提供此功能。5.装置启动判据：相位角启动或功率突变量dP

44、启动 满足二个启动判据之一时，装置就判为允许启动，启动灯点亮。启动回路在振荡平息后（即解列后）延时6S返回。（1） 相位角启动判据：相位角穿过90°或270°，且此时三相电流均大于35额定电流。 越过90°或270°时，Cos正负变号，有功功率由正变负或由负变正，故又可称为“功率变号”启动。由于穿越90°或270°发生在功角180°、E1与E2反相时，此时振荡电流I最大，可保证三相电流均大于35额定电流；穿越0°（360°）时，亦会穿越90°或270°，此时电流I最小，故穿越0

45、6;时，不能启动失步解列。相位角启动判据已固化在程序中，无需进行设定。（2）功率突变量启动判据：PtPt-5sdPs,且5秒前的功率P-5sPos（功率突变量启动前5秒时刻的初始功率必须大于定值Pos）。装置一直在检测功率Pt值，功率突变量启动要求相差5秒的二个时刻内的功率差dP dPs,即要求5秒内功角摆开一定角度，亦即要求相位角差d足够大（P与Cos成正比）。对于（f1f2）差值较大的快速振荡而言，功率突变量判据先启动；对于小扰动引起的失步振荡，（f1f2）差值很小，dP不能启动，则只能等到E1与E2反相时由相位角启动判据来启动。短路故障或PT断线时，dP亦会启动，所以试验时常能看到启动灯

46、点亮。定值Pos为允许功率突变量启动的事故前功率定值，一般取为0.1倍额定功率值，用以防止联络线轻功率时误解列联络线。定值Pos不控制相位角启动判据，但相位角启动判据中“三相电流均大于0.35倍额定电流”的要求，亦可防止误切。装置一直在检测功率Pt值，因此P-5s是一个动态值而非初始工况功率（事故后E1和E2不同步，功率Pt值不断变化，但功率突变量启动时刻可能大于5秒），这样可保证本线路初始为轻负荷，在其它线路切除而功率转移到本线路时，装置仍能可靠起动，不会发生拒动现象。6.闭锁判据（1）当三相电压不平衡、PT回路异常及不对称短路，出现3Uo3Uos时，立即闭锁失步解列。（2）当三相电流不平衡

47、、CT回路异常及不对称短路，出现3Io3Ios时，立即闭锁失步解列。定值3Ios 整定时应躲开最大振荡电流下CT可能饱和产生的不平衡3Io值。由于CT断一相或断二相时，3Io等于相电流值，所以建议3Ios定值选取较大值（略小于最小负荷电流值）。注：由于PT、CT回路出现异常时，会闭锁失步解列，所以PT、CT回路断线引起异常时，应尽快查清断线原因，使PT、CT回路恢复正常。7.事故前潮流方向判据 根据系统需要，还可以选择装置启动前5秒时刻的潮流方向作为解列的条件。在装置内部，功率突变启动及相位角启动的判别在潮流方向判别之前，并且一旦dP/启动，装置会自动记忆住P-5s值（包括功率数值及功率的正负

48、号）。因此如果dP/启动前5秒时刻的潮流方向不满足允许解列的方向，则振荡过程中功率Pt值（包括功率方向）不断变化，装置亦不会误开放失步判断回路。判失步振荡的事故前功率方向选择判据为P0:Y, P0:N(Y该方向允许动作，N该方向不允许动作)。当P0: Y, P0: N时，有功功率从母线流向线路允许解列；当P0: N, P0: Y时，有功功率从线路流向母线允许解列；当P0: Y, P0: Y时，无方向要求；当P0: N, P0: N时，装置退出不能工作，等同退出振荡解列功能压板。8.相位角判据的优点（1）不受运行方式的影响。该判据已考虑了各种运行情况，还考虑了振荡中心位置的改变，因此实际应用时一

49、般就不必再去关心运行方式的变化。例如，不必关心潮流大小或方向的改变；不必关心发电机组、变压器的停投；不必关心环网是开环还是闭环运行。（2）输出线路短路时，相位角判据不会误检测。（3）整定简单，且运行中不需要改变。该判据使用的定值主要是判保护区范围的低电压定值ULS及振荡周期次数定值NS，这些定值对于具体系统来说是很容易给定的，不必进行复杂的整定计算，只需进行类似低电压保护的计算，投运前一次整定后运行中一般是不需要改变的，故运行维护简单。（4）用相位角判断失步振荡具有方向性，利用其方向性可以获得良好的选择性，有利于保护范围整定计算的配合。9.失步解列判别框图根据上述，装置同时满足下列条件时发出解

50、列联络线命令。（1）启动前5秒时刻的潮流方向和设置的方向一致。（2）装置处于启动状态（功率突变量启动或相位角启动） ·相位角启动：相位角穿过90°或270°，且此时三相电流均大于0.35倍额定电流。 ·功率突变量启动：PtPt-5sPs,且P-5sPos。（3）装置安装点处电压包络线的最低电压值UML符合动作条件：·振荡中心位置方向设置“N”时，出现低电压：UMLULS（判失步振荡保护范围） ·振荡中心位置方向设置“Y”时，当振荡中心在正方向，且UMLULS；当振荡中心在反方向，且UML20UN（判振荡中心失步）。（4）振荡周期次数N

51、NS。（5）3Uo3Uos（3Uos用来判PT回路异常及不对称短路）。（6）3Io3Ios（3Ios用来判CT回路异常及不对称短路）。根据上列动作条件，可画出失步解列判别框图一或框图二（两者画法不同）。 图2-10失步解列判别框图一 图2-11失步解列判别图二三、装置的硬件配置1. 装置的硬件框图一个单元处理机插件DCJ最多能对8个模拟输入量进行采样和计算，故交流信号12MUa、12MUb、12MUc、 12Ia、12Ib、12Ic经交流变换器(12YLH)变换隔离后送至二个单元处理机插件12DCJ进行采样和计算，然后再将计算后的数据传输给CPU。CKZSZ失步解列出口中央信号（动作、PT断线

52、、异常）DYK打印机CPU显示/键盘数据总线同步启动线1MUa1MUb1Ia1Ic1Ib1MUc1DCJ1YLH交流变换回路数据总线同步启动线2MUa2MUb2Ia2Ic2Ib2MUc交流变换回路2YLH2DCJ图2-12 硬件示意图2. 装置的结构及正面布置装置的正面布置见组屏图2、3页。装置由稳压电源插件（DY）、交流变换插件（12YLH）、主机插件（CPU）、单元处理机（12DCJ）、通信插件（TCJ）、输出中间继电器插件（1SZ）、出口继电器插件（12CKZ）、打印电源切换板（DYQH）和打印接口插件(DYK)组成。交流变换插件装有电压、电流变换器，将引入的电压、电流信号降低为12DC

53、J板可以采样的信号。2.1 键盘大面板上有九个按键，其中“ ”表示上移，“ ” 表示下移，“ ”表示左移，“ ”表示右移，“”表示加1，“”表示减1，“确认”表示对所选项进行确认，“返回”键表示返回主菜单，红色的“复位”键表示复位，在CPU运行出现程序紊乱、死机时按“复位”键则重新初始化。通常情况下，请不要随意按红色的“复位”键。另外，键盘左下方还有一只定值设置开关，当开关拨在“允许”档时，“运行”灯熄灭，装置不进行事故判断。2.2 大面板上指示信号灯（1）左侧四个指示灯分别表示主机CPU板运行、启动、动作、异常的状态。启动、动作及异常灯均不保持，该状态消失，信号灯也熄灭。其中异常包括PT断线、CT断线等所有异常。（2）右侧七个指示灯分别为启动、解列L1线、解列L2线、备用、动作、PT断线、异常。除解列L1线、解列L2线及动作灯保持到手动复归时外，其他灯均不保持，该