光纤分相纵差微机线路保护技术说明书

1、PRS-753-DBY光纤分相纵差成套保护装置技术使用说明书Ver 2.10长园深瑞继保自动化有限公司二一年二月PRS-753-DBY光纤分相纵差成套保护装置技术使用说明书Ver 2.00编写：俞伟国审核：陈远生批准：徐成斌长园深瑞继保自动化有限公司二一年二月本说明书适用于PRS-753-DBY系列,数字化变电站线路保护。适用于国网标准化装置V2.00及以上版本程序。本装置用户权限密码：800说明：PRS-753-DBY装置运用于220kV及以上系统的标准版本软件分类如下：序号软件版本备注1PRS-753-DBY适用于国网标准化保护，3/2接线方式，且集成过电压远跳功能。本说明书由长园深瑞继保

2、自动化有限公司编写并发布，并具有对相关产品的最终解释权。相关产品的后续升级可能会和本说明书有少许出入，说明书的升级也可能无法及时告知阁下，对此我们表示抱歉！请注意实际产品与本说明书描述的不符之处。更多产品信息，请访问互联网：技术支持电话：(0755) 3301-8612/8651传真：(0755) 3301-8889，3301-8664欢迎拨打免费客户服务电话：400-678-8099目录1.概述11.1.应用范围11.2.保护配置11.3.性能特点22.参数及指标32.1.机械及环境参数32.2.额定电气参数32.3.主要技术指标32.4.光纤接口42.5.通讯接口53.功能及原理63.1.

3、启动元件63.2.差动元件73.3.差动保护特性说明83.4.过电压保护123.5.收信跳闸功能133.6.选相元件143.7.距离继电器143.8.零序电流保护193.9.振荡闭锁203.10.TV断线检测和紧急状态保护213.11.合闸于故障保护223.12.非全相运行223.13.三相不一致保护233.14.重合闸243.15.跳闸逻辑和重合闸闭锁253.16.压板逻辑284.配置及定值294.1.装置定值294.2.定值整定说明335.数据及记录375.1.保护动作事件信息表375.2.故障起动信息表385.3.自检信息表385.4.闭锁信息表395.5.装置运行信息表395.6.开入

4、变位信息表395.7.装置操作信息表396.硬件说明416.1.整体结构416.2.信号接点416.3.虚端子42附录A装置使用说明44面板布置与显示44菜单界面操作说明45附录B装置调试与投运1调试资料准备1通电前检查1上电检查1整机调试1装置投入运行操作步骤2注意事项2附录C信号及记录通用说明3信号系统3事故分析与过程记录3【附图1】 PRS-753-DBY面板图和插件图1【附图2】 PRS-753-DBY端子排接线图2【附图3】 PRS-753-DBY外形及安装开孔尺寸图31. 概述1.1. 应用范围PRS-753-DBY装置为全数字式的超高压线路保护，主要适用于220kV及以上电压等级

5、的数字化变电站的需选相跳闸的输电线路保护。PRS-753-DBY装置以分相电流差动元件为全线速动的主保护，并配有零序电流差动元件的后备差动段。装置还集成了全套的距离及零序保护作后备保护。PRS-753-DBY后备保护包括三段式相间距离、三段式接地距离保护、两段零序电流保护、一段零序反时限保护，并配有灵活的自动重合闸功能。PRS-753-DBY装置内置光通信接口，以光的方式对外通信，传输保护用电流数据及开关量信息；同时，装置还可通过独立的外置光通信转换装置与电站PCM设备的复接，实现长距离线路的纵差保护。1.2. 保护配置PRS-753-DBY型光纤分相纵差成套保护装置具有如下保护和告警功能：&

6、#216; 突变量电流比率差动保护Ø 稳态量电流比率差动保护Ø 零序电流比率差动保护Ø 差流及零序差流越限告警Ø TA断线告警及闭锁差动保护和TA饱和Ø 远传和远跳功能Ø 电容电流和并联电抗器补偿Ø 快速距离保护Ø 三段式接地距离保护Ø 三段式相间距离保护Ø 两段零序电流保护Ø 一段零序过流反时限保护Ø TV断线紧急状态保护Ø 非全相运行状态保护Ø 合闸于故障保护Ø 一次重合闸功能Ø 三相不一致保护（可选）Ø TV断线告警&#

7、216; TWJ异常告警Ø 过电压保护Ø 远跳及就地判别功能1.3. 性能特点Ø 可完全满足数字变电站快速发展及应用需求，既可以与智能一次设备无缝接口，同时也兼容传统的一次设备，可灵活地用于部分或全部采用智能一次设备的变电站。Ø 过程层完全按照IEC61850-9数据传输协议，实现互感器数字信号接入与共享。Ø 间隔层可通过GOOSE实现信号闭锁互联。Ø 装置对外校时可采用IRIG-B码信号校时，或IEEE 1588同步时钟报文校时。Ø 站控层提供3个独立以太网接口，采用IEC61850通信协议，将保护动作事件、扰动数据等信息

8、上送站控层，实现数据传递和共享；同时保留传统的IEC 60870-5-103规约接口。Ø 采用完全独立的保护元件和闭锁元件，闭锁回路可靠。Ø 采用新型LVDS背板总线技术，数据交换快速、功耗低，抗干扰强，插件扩充灵活。Ø 依分时分段原理构成的分相电流纵差主保护动作快速，功能完备。故障分量比率差动不受负荷电流的影响，是差动的灵敏段；稳态量比率差动作为全线路差动保护的总后备；带延时的零序电流差动保护则用于对高阻接地故障提供保护。整套差动保护的配置能够很好地满足保护快速性、灵敏性及选择性的要求.Ø 由软件实现的实时电容电流及并联电抗器补偿功能，可根据具体情况选

9、择投退。对基于电流相量做判断的保护设置电容电流补偿功能，进一步提高保护灵敏度；同时，装置还可根据线路两端并联电抗器的投切状态对补偿电流做进一步的修正。Ø 主差保护具有对TA断线的自动检测和闭锁功能，可由控制字选择闭锁差动保护。整套装置的动作特性受线路两端不同TA特性的影响小，在穿越性故障下不会误动Ø 完善的事故分析功能：装置具有完善的记录，包括保护事件记录、启动记录、录波记录、保护投退记录、装置运行记录、装置操作记录、开入记录、自检记录和闭锁记录等。装置还具有保护逻辑透明化分析功能，对保护的主要动作逻辑行为有详细的记录，能动态再现保护动作流程。Ø 完美的人机界面：

10、键盘操作简单，采用菜单方式，仅有八个按键，易于学习掌握。人机对话中所有的菜单均为简体汉字，打印的报告也为简体汉字，使用方便。2. 参数及指标2.1. 机械及环境参数机箱结构尺寸：××（宽×高×深）正常工作温度：-1050极限工作温度：-2060贮存及运输：-2570相对湿度：5%95%大气压力：86106KPa2.2. 额定电气参数频率：50Hz直流工作电源：220V/110V，允许偏差：-20+15数字系统工作电压：+5V，允许偏差：±继电器回路工作电压：+24V，允许偏差：±2V功耗：交流电流回路每相不大于直流电源回路全装置不大于

11、30W保护回路过载能力：交流电流回路2倍额定电流，连续工作10倍额定电源，允许10s40倍额定电流，允许1s直流电源回路80115%额定电压，连续工作装置经受上述的过载电压/电流后，绝缘性能不下降。2.3. 主要技术指标2.3.1. 定值精度电流、电压、阻抗定值误差：3%距离继电器精工电压：距离继电器精工电流：30In时间继电器的动作精度误差：最大整定值的1%或40ms故障测距误差：线路全长的3%（金属性故障）检同期元件角度误差：±3°快速保护暂态超越：52.3.2. 动作时间差动保护全线跳闸时间：30ms（2倍定值）快速距离元件：30ms（70%整定值）距离保护段：30m

12、s（70%整定值）2.3.3. 输出接点容量装置出口和信号接点单接点时最大允许接通功率为150W或1250VA，单副节点最大允许长期接通电流5A，多副接点并联时接通功率和电流可以适当提高。2.3.4. 实时时钟掉电不停计时的实时时钟。该实时时钟具备万年历功能，能接收微机监控系统的校时。装置内部实时时钟在装置掉电时自动切换为由时钟芯片内部锂电池供电，在电池无短路及其它异常情况下，后备电池工作时间不少于10年。2.3.5. 电磁兼容静电放电抗扰度：GB/T 17626.4-2 IV级射频电磁场辐射抗扰度：GB/T 17626.4-3 III级（网络IV级）电快速瞬变脉冲群抗扰度：GB/T 1762

13、6.4-4 IV级浪涌（冲击）抗扰度：GB/T 17626.4-5 IV级射频场感应的传导骚扰抗扰度：GB/T 17626.4-6 III级工频磁场抗扰度：GB/T 17626.4-8 IV级脉冲磁场抗扰度：GB/T 17626.4-9 V级阻尼振荡磁场抗扰度：GB/T 17626.4-10 V级振荡波抗扰度：GB/T 17626.4-12 II级（信号端口）2.3.6. 绝缘试验绝缘试验符合：冲击电压试验符合：2.4. 光纤接口2.4.1. 本侧过程层光纤接口光纤参数：多模光纤，ST接口，光波长850nm(串口)/1310nm(网络)发送功率：15dbm接收灵敏度：30dbm与ETA间传送距

14、离：2km与二次设备间传送距离：2km2.4.2. 与对侧保护的光纤接口线路码速率：2MHz线路码型：CMI光纤参数：单模光纤，FC/PC接口，波长1310nm发送功率：9dbm接收灵敏度：40dbm允许最大时延：15ms推荐直连距离：60km（最大不超过100km）2.5. 通讯接口装置对外提供的通信接口有：三个TCP/IP以太网接口（100Base-TX 或100Base-FX），三个RS485接口，一个100MBase-TX (RJ45)调试口，一个串行打印口，一路GPS接口（差分输入或空接点输入，对秒脉冲、分脉冲及IRIG-B编码三种校时方式自适应）。通信规约采用IEC61850通信协

15、议，同时保留传统的IEC 60870-5-103规约接口。3. 功能及原理3.1. 启动元件装置的启动元件分为四部分：突变量启动、相过流启动、零序过流启动和差流启动。任一启动条件满足则确认保护启动。3.1.1. 电流突变量启动该元件测量相电流工频变化量的幅值，具体判据为式中：为浮动门槛，为“变化量启动电流定值”。当任一相电流突变量满足启动门槛时保护启动。3.1.2. 相过流启动相过流启动元件的动作判据为(3-2)如果负荷缓慢增加，三相电流始终保持对称，则元件可能不启动，此时当满足式(3-2)后延时20ms启动。为“振荡闭锁过流定值”。3.1.3. 零序过流启动为保证远距离故障或经大电阻故障时保

16、护可靠启动，设置零序过流启动元件。其动作判据为(3-3)式中：为“零序启动电流定值”。该式满足并持续30ms后，启动元件动作。3.1.4. 差流启动为保证在弱馈线路的弱馈侧和高阻接地故障的远故障侧，差动保护能可靠启动，设置差流启动元件。差流启动元件包括两个部分。第一部分是本侧低电压，且差流达到差流启动的门槛值置保护启动；第二部分是对侧存在一定的零负序电压，且差流达到差流启动的门槛值，置保护启动。3.1.5. 过电压及远跳保护启动元件1） 通道收信（且无通道故障）时，启动元件动作；2） 当控制字“过电压三取一方式”为“1”时，任一相过电压保护启动，否则三相均过电压时保护才启动。3.2. 差动元件

17、3.2.1. 突变量电流比率差动动作判据为 (3-6)式中：为“差动动作电流定值”，动作量、为经电容电流补偿后的被保护线路两侧的突变量电流（以下未带脚注，含义相同）。式中相量值为当前计算值对其二周波前计算结果的差分。由算法决定，突变量比差判据只在故障起始后的2周波（即40ms）内投入。在对区外故障进行较准确的电容电流补偿之后，可以降低电流门槛定值，进一步提高保护对内部高阻接地故障的灵敏度；电容电流补偿同时还增加了内部故障时的动作量。3.2.2. 稳态量电流差动稳态量电流比率差动判据如下 (3-7)式中：为“差动动作电流定值”；动作量、为经电容电流补偿后的被保护线路两侧的电流量。稳态量电流比率差

18、动保护的动作特性如图3-1所示。IrId制动区IdzK=0.6动作区图3-1 稳态差动保护动作特性图中坐标为差动电流，为制动电流；Idz为式(3-7)中的比差门槛定值，图中阴影区为保护动作区。3.2.3. 零序电流比率差动零序电流比率差动判据如下 (3-8)式中：为“差动动作电流定值”，动作量、为线路两端的零序电流。采用零序比率差动判据主要是为了反映重负荷下的高阻接地故障。由于零序电流是故障分量，因此具有较高的灵敏度。本判据固定经100ms延时动作，以躲过三相合闸不同时及TA暂态过程等因素的影响。零序比率差动动作选相跳闸。零差选相的依据是零差动作后，选出差流最大相为故障相。本装置的零序差动只有

19、在分相差动不动作的情况动作。3.3. 差动保护特性说明3.3.1. 电容电流和并联电抗器补偿3.3.1.1. 电容电流补偿 (3-9)式中：和分别为两侧计算的补偿电流量，其值由本侧计算的线路中点电压作用于线路全电容得到。式中负号是由于规定两侧电流的正方向都是由母线流向线路而产生的。3.3.1.2. 并联电抗器补偿当线路一端或两端接有并联补偿电抗器时，还应对相应侧装置的补偿电流进行修正。并联电抗器的投退由位置开入决定。考虑并联电抗器补偿之后补偿电流的计算公式为： (3-10)3.3.2. TA断线检查本装置TA断线判据不考虑单侧三相TA断线以及两侧TA同时断线，TA断线的判据为：式中：为“TA断

20、线零序电流门槛”值，取与“零序启动电流定值”中的小值。为“TA断线零序电压门槛”定值，固定取2V。式(3-11)判据满足即判为TA断线，延时4s发TA断线告警信号。TA断线闭锁突变量比率差动保护，并可由“TA断线闭锁差动”控制字决定是否瞬时稳态量电流比率差动和零序电流比率差动。3.3.3. TA饱和瞬时动作的特性使差动保护更多地受到短路暂态过程的影响，采用较大的制动系数将会降低保护的灵敏度。考虑到CT饱和的随机性，为既不降低内部故障时保护的灵敏度，又能克服CT饱和的不利影响，在判据中增加对外部故障引起CT饱和的检测算法。由于CT线性传变区的存在，在短路刚发生的很短时间内，CT是未饱和的，因此对

21、于区外严重故障，差流出现时刻和故障发生时刻之间存在较明显的时差，而对区内故障，二者是基本同时的，因此检验时差就可以判断CT饱和。装置在检测到CT饱和后对差动保护实施闭锁，同时，也考虑到饱和后故障可能发展到区内的情况，采用波形识别技术，能快速开放保护，以便区外转区内的故障情况能够正确动作。3.3.4. 对侧CT变比调节系数KCT装置自适应两侧使用不同CT变比。对侧CT变比的一次值由通讯获得。软件自动将对侧的电流折算到本侧CT变比时的值。3.3.5. 差流越限告警为防止装置交流输入和数据采集系统故障，当三相差流中的任一相差流大于“差动动作电流定值”的时间超过5秒，而突变量比差、稳态量比差均没有动作

22、时，发出“差流越限”告警信号。同样，对零差保护，也设有零序差流越限告警元件。当零序差流大于“差动动作电流定值”的时间超过5秒，而零序比差没有动作时，发出“零序差流越限”告警信号。3.3.6. 远跳和远传3.3.6.1. 远跳3.3.6.2. 远传同远跳信号一样，装置也借助数字通道分别传送2组远传开入量信息，接点的接通方式也类似；它们与远跳信号的区别之处只在于不同的接收处理上，即本侧装置在确认接收到的开关量信号为远传信号之后，并不作用于本装置的跳闸出口，而只是如实地将所收到的这些（对侧装置的）开入接点状态反映到本侧装置对应的开出接点上。3.3.7. 差动保护动作逻辑3.3.7.1. 动作逻辑说明

23、1) “主保护投退”硬压板固定投入，差动保护投入由差动保护软压板及控制字共同决定。2) 本保护板启动元件动作后开放另一保护板出口继电器的正电源，其输出信号在保护返回后延时返回。3) 有TA断线直接闭锁突变量比差，并可经“TA断线闭锁差动”控制字的投退决定是否闭锁稳态量比差和零序比差保护。4) 在A、B、C三相差动继电器不动作的前提下，零序差动继电器动作，经100ms延时选相跳闸。5) 主差保护在以下三种情况下不分相出口，任何故障跳三相：a) “三跳跳闸方式”投入；b) “三相重合闸”方式投入。c) “停用重合闸”方式。另外，在以下情况下，差动保护亦进入“三跳”逻辑，并闭锁重合闸：a) 有“闭锁

24、重合闸”开入；b) 非全相运行再故障，跳三相，并闭锁重合闸；c) 多相故障及转换性故障，跳三相，并（经“多相故障闭锁重合闸”控制字决定）闭锁重合闸；d) 手合故障时，跳三相，并闭锁重合闸；e) 收到“远跳”信号，且有启动元件动作时，跳三相，并闭锁重合闸。6) 差动动作标记3.3.7.2. 差动保护动作逻辑图图3-2 差动保护动作逻辑图3.3.8. 光通信部分3.3.8.1. 光通信模块光通信模块分为内置光纤接口和外置通信设备两种，两者的光接口特性相同。其使用方式如图2-3和图2-4所示。内置光纤接口完成由保护板至通道的电/光及光/电信号的转换；外置通讯设备EOC-700可以将2M/s的光信号转

25、换为2M/s的电信号，完成装置光纤设备的接口功能（外置通讯设备EOC-700详见EOC-700技术说明书）。保护CPU板内置光纤接口同左光纤通道图3-3 专用光纤方式保护CPU板内置光纤接口同左微波/光纤通道数字通信设备外置通信设备EOC-700图3-4 数字复接方式3.3.8.2. 通信接口3.3.8.3. 通信可靠性为保证通信可靠性，对通信状态的监视和处理主要包括以下几方面：1) 每帧数据进行CRC校验（由硬件实现）及代码和校验，错误则舍弃；2) 每秒进行错误帧统计，错误帧数大于一给定值时，认为通信异常，通信异常之后闭锁差动保护，一旦通信恢复，自动恢复保护；装置自动统计数据传输的误码率，当

26、其达到一给定值时，报自检信息“光纤通道异常”；3) 通信为恒速率，每秒钟收到的帧数为恒定，如果连续丢失帧数大于给定值，认为通道中断；通道中断时闭锁差动保护，一旦通信恢复，自动恢复保护；通道中断持续100ms报自检信息“光纤通道中断”；4) 对装置内同样经由数字通信通道传送的开关量信息，采用专门的互补校验处理以进一步提高其传送的可靠性。3.3.8.4. 通信时钟方式装置通信时钟可通过软件设置“主时钟”或“从时钟”；“内时钟（即主时钟）”或“外时钟（即从时钟）”。采用专用光纤通道时，两侧装置均应设置为“内时钟”。此时数据发送时采用装置内部的时钟，接收时钟从接收数据码流中提取。在保护装置通过EOC-

27、700装置复用SDH数字通信系统2Mbps（E1）接口时，两侧装置均应设置为“外时钟”。数据的发送时钟和接收时钟为同一时钟源，均是从接收码流中提取。3.4. 过电压保护3.4.1. 过电压跳闸当线路本端过电压，保护经“过电压保护动作时间”（定值）跳本端断路器。该功能可由控制字“过电压保护跳本侧”选择投退。过电压保护可反应任一相过电压动作（三取一方式），也可反应三相均过压动作（三取三方式），可由控制字“过电压三取一方式”整定选择（该控制字退出时默认为“三取三方式”）。3.4.2. 过电压启动远跳本端过电压元件动作，将启动远方跳闸装置，由对端收信直跳保护装置跳开对端断路器。过电压启动远跳功能可由控

28、制字“过电压远跳经跳位闭锁”选择是否经装置本端断路器跳位判断（判断本端断路器TWJ动作且三相无电流）。3.5. 收信跳闸功能3.5.1. 收信工作逻辑1) 收信工作逻辑远方跳闸保护，采用“一取一”方式：“一取一”方式，指通道收信则置收信动作标志。2) 通道异常判别和处理如果通道故障（“通道故障”有开入），则闭锁通道收信。当通道故障消失后延时200ms开放通道收信。通道持续收信超过4s，则认为通道异常，发告警信号的同时闭锁通道收信。当通道收信消失后延时200ms开放通道收信。3.5.2. 就地判据本装置的远方跳闸就地判据有：电流变化量、零负序电流、零负序电压、低电流、分相低有功、分相低功率因素。

29、各个判据均可由控制字决定其是否投入。1) 电流变化量电流变化量元件测量相电流工频变化量的幅值，其判据为式中：为“电流变化量定值”。当该判据满足时置电流突变量动作标志，并展宽2s。2) 零序电流当零序电流大于“零序电流定值”，经过30ms置零序电流动作标志，零序电流大于持续超过10s发告警信号，同时闭锁“零序电流”元件。3) 负序电流当负序电流大于“负序电流定值”，经过30ms置负序电流动作标志，负序电流大于持续超过10s发告警信号，同时闭锁“负序电流”元件。4) 零序电压当零序电流大于“零序电压定值”，经过30ms延时置零序电压动作标志。5) 负序电压当负序电流大于“负序电压定值”，经过30m

30、s延时置负序电压动作标志。6) 低电流当三相电流中任一相电流低于“低电流定值”时置低电流动作标志。7) 分相低有功当三相任一相有功功率低于“低有功功率”定值时，经过30ms延时置低功率动作标志。当PT断线时，低功率元件被闭锁。8) 分相低功率因数当三相中任一相的功率因数低于“低功率因数角”定值时，经过30ms延时置低功率因数动作标志。（计算功率因数时计算相电压和相电流之间的角度，并归算到0º90º。）当相电流低于，或者相电压低于8V时置该相的低功率因数元件动作；在PT断线的情况下将三相低功率因数元件全部闭锁。3.5.3. 动作时间当“远方跳闸不经故障判据”退出时，就地判别元

31、件动作标志与收信动作标志都存在，经过“远跳经故障判据时间”动作。当“远方跳闸不经故障判据”投入时，收信动作标志存在，经过“远跳不经故障判据时间”动作。3.6. 选相元件装置的主保护采用差动选相。装置后备保护的选相动作采用先选相再测量的方式实现，并采取用突变量距离的全面测量与稳态量选相测量相结合的方式：在故障开始后的第一周波投入各突变量距离继电器进行全面的选相测量，其后转入稳态量选相。用稳态量选相可以适应故障转换，使延时段保护也可按选相结果进行测量。稳态量选相采用多重判据，用电流选相与电压选相相结合，又都是将故障相与健全相相对比较，能自适应于用户整定，使用方便。稳态量选相逻辑如下：1) 判断是否

32、接地：若且时，判为接地故障，反之为不接地故障。2) 接地故障选相：利用I0和I2的相位关系，初步确定可能的故障类型；再根据电压的关系，确定是单相接地还是两相接地。3) 不接地故障选相：利用区分三相对称故障，并通过对线电压大小的排序确定两相故障的故障相。3.7. 距离继电器本装置分别设置了突变量距离继电器及三段式相间和接地距离继电器，各段保护均可由用户整定独立投退。3.7.1. 快速距离继电器快速距离继电器采用工频变化量距离继电器。工频变化量接地距离继电器的动作判据为 (3-12)工频变化量相间距离继电器的动作判据为 (3-13)式中：、为相和相间补偿电压；、为和的突变量；、为和在故障前的值，其

33、二次值近似为V、V；为“快速距离保护定值”。分析表明，工频变化量距离继电器有：1) 距离性；2) 方向性。其保护范围由整定阻抗决定。在阻抗平面上的动作特性如图3-5所示。图中（线路全长阻抗），圆和分别为正、反方向故障时的动作特性。ZzdZsmC1C2Rj XZsnMYN图3-5 工频变化量距离继电器动作特性本保护在故障后40ms内依次用6个工频变化量相和相间距离继电器进行测量，充分发挥工频变化量距离保护原理的优点，快速切除整定阻抗范围内的各种故障（包括在出口和背后母线上同时发生的复故障），在故障40ms后则用稳态量实现保护。装置的设计实现了工频变化量保护与稳态量保护、选相测量与不选相测量的完美

34、结合。3.7.2. 相间距离继电器3.7.2.1. 带记忆特性的姆欧继电器动作特性相间故障采用带记忆特性的姆欧继电器。带记忆特性的姆欧继电器的动作判据为(3-14)为故障前电压，对于相间故障是健全相电压，对于三相故障是记忆电压。式(3-14)在阻抗平面上的动作特性如图3-6所示，图中Zsm、Zsn分别为保护安装侧母线至本侧及对侧的系统阻抗。图中的圆C1和C2分别为继电器在正、反方向的动作特性。正方向短路时测量阻抗落于圆C1内，继电器能灵敏的动作；反方向短路时测量阻抗落于第III象限，不会落入反方向动作圆C2内，继电器肯定不会动作。因而健全相电压极化的姆欧继电器方向性十分明确。需要提及注意的是，

35、正、反方向故障时的动作特性必须以正、反方向故障为前提导出，图3-6中C1包含原点表明正向出口经或不经过渡电阻故障时都能正确动作，并不表示反方向故障时会误动。图3-6 相间距离元件动作特性3.7.2.2. 两相故障相间距离继电器两相故障相间距离继电器采用健全相电压极化的姆欧继电器。相间距离继电器在有些情况下，可能躲不开负荷阻抗。装置配置了“负荷限制电阻定值”，通过负荷线限制距离。参照图(3-7)，负荷线为与整定阻抗平行的一条直线，其与实轴的交点值为“负荷限制电阻定值”。(3-15)两相故障三段相间距离继电器在阻抗平面上的动作特性如图3-7所示。图3-7 两相相间三段距离元件动作特性3.7.2.3

36、. 三相故障相间距离继电器三相故障采用BC相参数进行测量，和两相故障不同的是极化电压用本相记忆电压，其动作判据为(3-16)式(3-16)在阻抗平面上的动作特性如前节图3-6。在记忆电压存在期间，其正、反方向的动作特性仍分别为图3-6中的圆C1和C2；但在记忆作用消失后，就是故障后母线实际的残压，因而动作特性变成图中的圆C3，此圆称为继电器的稳态特性，对正、反方向故障都适用。由图3-6可见，在记忆作用消失后，继电器对出口和母线上故障的方向判别将变得不明确。本装置采取给稳态特性设置电压死区的方式来解决这一问题：背后母线上故障时，残压不足以克服死区，继电器始终不会动作；正向出口故障时在记忆电压作用

37、下继电器立即动作；在继电器已动作的条件下，如果残压未发生变化，说明故障仍然存在，就将继电器的动作一直保持下去，这样在断路器拒动时可有效地启动断路器失灵保护。三相故障三段相间距离继电器的动作特性如图3-8所示（记忆电压存在期间，动作特性如图中实线圆；记忆电压消失后，动作特性如图中虚线圆）。装置检测到系统发生振荡时，自动将三相距离继电器III段反偏，包含原点，以对振荡中反方向出口发生三相故障起后备作用。图3-8 三相故障三段相间距离继电器动作特性以上图形及公式中：为“相间距离I段阻抗定值”，为“相间距离II段阻抗定值”，为“相间距离III段阻抗定值”。3.7.3. 接地距离继电器为了提高接地距离继

38、电器的动作特性，使其能覆盖较大的接地过渡电阻又不会发生超越，本装置采用了零序电抗继电器。零序电抗继电器的动作判据为(3-17)式中：k为“零序阻抗补偿系数”，其计算公式为 ，其中和分别为“线路零序阻抗值”和“线路正序阻抗值”定值，在实际应用中建议采用实测值对k值进行整定。本装置经过选相，保证在单相故障时，只有故障相才用零序电抗继电器测量，将两相短路接地故障划归相间故障，由相间距离继电器测量。式(3-17)在阻抗平面上的动作特性如图3-9所示，为经过整定阻抗矢量末端的直线。装置采用零序功率方向继电器来保证接地距离继电器的方向性，同时在零序电抗继电器的动作判据中将相位后移度，适当限制其动作区，提高

39、安全性。另外，装置还增设了姆欧继电器，以进一步解决接地距离继电器超范围误动作的问题。姆欧继电器（假设为A相）的动作判据为(3-18)极化电压的相位前移度，既扩大了继电器的动作特性对接地过渡电阻的覆盖能力，又使继电器能可靠地避免了超越。Ze1zdZe2zdZe3zdZsj XR = 0º = 30º综上所述，完整的三段接地距离继电器的动作特性如图3-9所示（图中实线圆为=0°，虚线圆为=30°）。图3-9 三段接地距离继电器动作特性以上图形及公式中：为“接地距离I段阻抗定值”，为“接地距离II段阻抗定值”，为“接地距离III段阻抗定值”。式(2-18)中角

40、度为“接地距离偏移角度定值”。3.8. 零序电流保护装置配置了如下的零序电流保护：l 两段定时限零序过流保护（零序过流II段、零序过流III段），其中零序过流II段保护固定带方向，零序过流III段保护的方向元件可由控制字“零序电流保护III段经方向”投退；l 一段零序反时限过流保护，固定经方向元件；l 单相重合闸时投入经100ms延时的零序过流加速段保护；三相重合闸或手合时，投入经100ms延时的零序过流加速段保护；l TV断线时自动投入可整定的零序过流保护，取消方向元件；l 线路非全相运行时的零序电流保护不考虑健全相再发生高阻接地故障的情况，当线路非全相运行时自动将零序过流III段动作时间缩

41、短0.5s并取消方向元件，作为线路非全相运行时不对称故障的总后备保护，取消零序电流保护的其他段；3.8.1. 零序过流方向元件零序过流保护其正方向判据为 (3-19)装置的零序电流和零序电压均由保护内部计算产生，即有。零序方向元件判别设有零序电压门槛，当才进行方向判断。3.8.2. 零序过流反时限保护零序过流反时限保护采用国际电工委员会IEC标准规定的一般反时限。一般反时限特性的标准方程为 (3-20)式中：为电流基准值，对应“零序反时限电流定值”，为时间常数，对应“零序反时限时间”定值，为零序反时限最小时间。3.9. 振荡闭锁本装置的振荡闭锁分为三个部分，任意一个动作即开放保护。3.9.1.

42、 瞬时开放保护在启动元件动作后起始的160ms 以内无条件开放保护，保证正常运行情况下突然发生事故能快速开放。如果在 160ms延时段内的距离元件已经动作，则说明确有故障，则允许该测量元件一直动作下去，直到故障被切除。3.9.2. 不对称故障开放元件不对称故障时，振荡闭锁回路可由对称分量元件开放，该元件的动作判据为 (2-21)其中：m的取值根据最不利的系统条件下振荡又区外故障时，振荡闭锁不开放为条件验算，并留有相当的裕度。3.9.3. 对称故障开放元件在启动元件开放160ms以后或系统振荡过程中，如发生三相故障，上述二项开放措施均不能开放保护。因此对对称故障设置专门的振荡判别元件，测量振荡中

43、心电压，其测量方法如下 (3-22)式中：为BC线电压，为线电压与线电流的补偿夹角线电压与线电流的夹角加上90°减去“线路正序阻抗角度”（定值），即有 (3-23)对称故障用判断两侧电势的相位差d，在d180º时，接近于0。在三相短路时不论故障点远近如何，等于或小于电弧的压降，约为额定电压的5%。装置在判断系统进入振荡时置振荡标志，在下降到接近5%时测量振荡的滑差，使得元件很准确地躲过振荡中0.05的时间，不开放保护。在振荡中发生故障时0.05保持不变，于是经小延时开放保护。由于躲过振荡所需的延时是根据对滑差实时测量的结果确定的，因此既能有效地闭锁保护，又使振荡中发生三相短

44、路时最大限度地降低了保护的延时。3.10. TV断线检测和紧急状态保护3.10.1. TV断线TV断线检测仅在线路正常运行、启动元件不启动的条件下投入判断，若启动元件已启动就不进行电压断线的检测，直到保护整组复归后重新投入。装置设有两种检测TV断线的判据，每种判据都带有延时。1) 单相或两相断线检查：保护不启动，延时1.3s报TV断线。2) 三相失压检查。三相失压区分TV是接在线路侧还是母线侧（对应“电压接线路TV”定值）。当TV接母线侧时（即“电压接线路TV”为0），只要，延时1.3s报TV断线。当TV接线路侧时（即“电压接线路TV”为1），只有开关在合位或任一相有流（）时且，延时1.3s报

45、TV断线。当TV断线信号发出后，无论TV接母线侧还是线路侧，TV断线信号在三相电压恢复正常并持续10s之后均可复归，此后恢复正常保护程序。当TV接线路侧时，TV断线信号还可以在线路开关断开后瞬时复归。3.10.2. 紧急状态保护当检测到电压断线后立即发出断线信号，差动保护一直投入，后备保护转为“紧急状态保护”。在TV断线情况下，将距离保护、零序保护退出，可选择投入紧急状态保护，同时继续监视TV电压，当电压恢复后，延时自动解除闭锁。紧急状态保护包括：1) TV断线相过流保护：无方向性的一段相过电流保护；2) TV断线零序过流保护：无方向性的一段零序过流保护。两保护共用同一时限定值（对应“TV断线

46、过流时间”），其各自的电流定值可独立整定，分别对应“TV断线相过流定值”、“TV断线零序过流定值”。3.10.3. 抽取电压断线当重合闸投入，如果有检同期或检无压方式投入，则由重合闸对抽取电压进行检测：当线路有流或者无三相跳位，母线（或线路）有电压，并检测到同期电压低于无压定值（40V），则报抽取电压TV断线；当检无压和检同期均不投入时，不进行抽取电压断线状态的检测。保护在检测到抽取电压TV断线后闭锁重合闸。3.11. 合闸于故障保护本装置设有合闸于故障保护，在手合或重合闸动作后、断路器由跳位变为合位的开始200ms时间内投入。合闸于故障保护包括“距离II段、III段加速”以及“零序过流后加速

47、段”。距离II段、III段加速统称合闸于故障距离段，零序过流后加速为合闸于故障零序段。l 手合时，距离III段（不受振荡闭锁控制）经25ms延时三相跳闸，零序过流后加速保护经100ms延时动作三跳；l 单相重合闸时，距离II段（受振荡闭锁控制）经25ms延时三相跳闸，零序过流后加速保护经100ms跳闸；l 三相重合时，距离II段（受振荡闭锁控制）经25ms延时三相跳闸，零序过流后加速保护经100ms延时动作三跳。3.12. 非全相运行3.12.1. 非全相运行状态的确定l 某相跳闸动作，且其对应相有流元件不动作，判该相已跳开；l 某相TWJ动作，且其对应相有流元件不动作，判该相已跳开。当判出任

48、一相跳开后，经延时置非全相状态。3.12.2. 非全相运行状态下的保护配置非全相状态包括单相非全相、两相非全相及三相非全相状态。1) 两相非全相状态下（即有两相正常运行，一相断开），保护投退情况如下：n 退出零序电流比率差动保护n 退出与断开相有关的相及相间工频变化量距离继电器n 保留健全相的突变量电流比率差动保护n 保留健全相的稳态量电流比率差动保护n 保留健全相的接地和相间工频变化量距离继电器n 保留健全相的接地和相间距离继电器（I/II段）n 自动将零序过流III段动作时间缩短0.5s并取消方向元件，作为线路非全相运行时不对称故障的总后备保护2) 三相非全相状态（即三相断开）下走正常流程

49、，有流或三相TWJ返回后开放合闸于故障保护200ms。3.12.3. 非全相运行再故障下保护的测量和振荡闭锁3.12.3.1. 非全相运行单相故障测量以BC两相运行为例说明两相非全相运行状态单相故障测量。当检测到非全相运行，测量。当落于B区时，选为B相故障；当落于C区时，选为C相故障，否则认为无故障。当选出故障相时，使用接地距离II段定值进行测量，延时150ms动作跳三相。根据和相位关系选相，可保证选相的正确性，又可以保证非全相振荡时，单相距离继电器不动作，振荡中再单相接地故障时能快速开放保护测量。因此，在非全相振荡时若发生单相故障则以选相区为非跳开相且距离继电器同时动作作为开放条件。3.12

50、.3.2. 非全相运行相间故障测量两相非全相运行时，若健全两相又发生相间故障，采用相间方向阻抗继电器（使用相间距离II段定值）进行测量。对非全相振荡相间故障的闭锁开放，采用测量振荡中心电压的方法躲开振荡，实现方法同3.7.3小节。3.13. 三相不一致保护装置具有三相不一致保护功能，当断路器某相断开，线路出现非全相时，可以经三相不一致保护回路延时跳开三相。三相不一致保护采用三个跳位TWJa、TWJb、TWJc的不一致状态启动，即有一相或两相跳位开入和无流判别同时成立时启动。三相不一致保护可采用零序电流或负序电流作为动作的辅助判据，由定值“不一致经零负序电流”选择投退，零序电流和负序电流设置一个

51、整定值（“不一致零负序电流定值”)。当有零序电流或负序电流时（即或），开放三相不一致保护，反之闭锁。零序电流和负序电流返回系数为0.95。A、B、C三相电流>时判为该相有流，返回系数为0.9。三相不一致保护采用单独出口，闭锁重合闸。三相不一致保护仅输出“后备保护动作”信号，不输出分相跳闸信号。装置检查开关位置状态，当线路有电流但对应TWJ动作或三相TWJ不一致，经10s延时报TWJ异常并闭锁三相不一致保护。图3-10 三相不一致保护逻辑图3.14. 重合闸装置重合闸设计为一次重合闸方式，用于单开关方式的线路（一般不用于一个半开关方式），可实现单相重合闸、三相重合闸、禁止重合闸和停用重合闸

52、。重合闸方式由装置控制字设定，其对应关系如表3-1。表3-1 重合闸控制字重合闸方式3.14.1. 整定方式3.14.2. 备注单相重合闸3.14.3. 0，13.14.4. 单相跳闸单相重合闸方式三相重合闸3.14.5. 0，13.14.6. 含有条件的特殊重合方式禁止重合闸3.14.7. 0，13.14.8. 仅放电，禁止本装置重合，不沟通三跳停用重合闸3.14.9. 0，13.14.10. 既放电，又闭锁重合闸，并沟通三跳在充电过程完成之后，重合闸可以由两种方式启动：开关位置不对应启动或保护跳闸启动。装置的重合闸逻辑如图3-10示。3.14.1. 重合闸充/放电重合闸逻辑中由一软件计数器

53、模拟重合闸的充/放电过程。表3-2重合闸充、放电及启动条件放电条件（“或”逻辑）1) 重合闸处于“禁止”方式2) 重合闸处于“停用”方式3) 重合闸处于“单重”方式时，断路器处于“三跳”位置4) 重合闸未启动且“合闸压力低”有开入（且持续400ms）5) “闭锁重合闸”有开入6) 检无压或检同期投入时，抽取电压TV断线7) 保护用工作电压TV断线8) 逻辑设定的放电条件（如：多相故障闭重等）充电条件（“与”逻辑）1) 不满足重合闸放电条件2) 保护未启动3) 跳位继电器返回（TWJ = 0）启动条件1) 重合闸已“充电”2) 断路器出现不对应状态或保护发出跳闸命令3) 跳开相无流重合闸充电时间为15s。在充电过程中，装置面板的允许重合信号灯闪烁，充电完