VCS9612线路光差说明书

1、VCS9612数字式线路光纤差动保护装置一、概述VCS9612数字式线路光纤差动保护装置是以光纤电流差动保护、电流、电压保护及三相重合闸为基本配置的成套线路保护装置。适用于110KV以下电压等级的非直接接地系统或经电阻接地系统中的方向线路保护及测控，可在开关柜就地安装，也可组屏安装于控制室。1.1 装置系列主要特点 ² 装置采最新一代高性能32位浮点DSP，使产品的稳定性和运算速度得到充分保证² 采集模块采用16位的A/D转换器，各项测量计算指标轻松达到要求² 配置大容量的存储模块，可记录10个录波报告，记录的事件数不少于1000条，具有掉电保持功能²

2、高精度的时钟芯片，并配置有GPS硬件对时电路，便于全系统时钟同步² 配备高速双以太网络通信接口 ² 精心的电气设计，整机无可调节器件，实现了免调试概念设计² 高等级、高品质保证的元器件选用² 完善的自诊断功能² 防潮、防尘、抗振动的机箱设计 1.2 主要功能配置如下：Ø 相电流差动保护Ø 二段式相间电流保护元件Ø 三，二段式零序电流保护元件Ø 方向闭锁元件Ø 低电压闭锁元件Ø 重合闸元件Ø 合闸加速保护元件（前加速、后加速）Ø 过负荷元件Ø 低周元件

3、16; 低压元件Ø PT断线检测元件Ø CT断线检测元件二、技术参数2.1 额定参数额定直流电压：220V或110V（订货注明）2.1.2 额定交流数据：a)相电压 V b)线路抽取电压 100 V 或 Vc)交流电流 5A或1A（订货注明）d)额定频率 50Hz2.1.3 功率消耗：a)直流回路 正常工作时：不大于10W 动作时： 不大于15Wb)交流电压回路 每相不大于0.5VAc)交流电流回路 额定电流为5A时：每相不大于1VA 额定电流为1A时：每相不大于0.5VA2.1.4 状态量电平： 220V或110V（订货注明）2.2 主要技术性能采样回路精确工作范围电压：

4、0.5 V120V 电流：0.08In20In2.2.2接点容量信号回路接点载流容量 400VA信号回路接点断弧容量 60VA2.2.3跳合闸电流本装置跳合闸电流采用自适应模式，无需选择。各类元件精度电流元件： <±3%电压元件： <±3%检同期角度： <±1°时间元件： 0s-1s时，误差不超过25ms；1s以上时，误差不超过<±2.5；频率偏差： <±0.02Hz滑差定值： <±5%整组动作时间(包括继电器固有时间)速动段的固有动作时间：1.2倍整定值时测量，不大于30ms暂态超越 不

5、大于5%光纤规格：波长：1.310m传输模的数量：单模纤芯材料：石英光纤接口类型：FC2.2.7 模拟量测量回路精度装设专用测量子模件的测控装置：电流、电压：0.2级功率、电度：0.5级2.3 绝缘性能2.3.1绝缘电阻装置的带电部分和非带电部分及外壳之间以及电气上无联系的各电路之间用开路电压500V的兆欧表测量其绝缘电阻值，正常试验大气条件下，各等级的各回路绝缘电阻不小于100M。2.3.2介质强度在正常试验大气条件下，装置能承受频率为50Hz，电压2000V历时1分钟的工频耐压试验而无击穿闪络及元件损坏现象。试验过程中，任一被试回路施加电压时其余回路等电位互联接地。2.3.3冲击电压在正常

6、试验大气条件下，装置的电源输入回路、交流输入回路、输出触点回路对地，以及回路之间，能承受1.2/50µs的标准雷电波的短时冲击电压试验，开路试验电压5kV。2.3.4耐湿热性能装置能承受GB7261第21章规定的湿热试验。最高试验温度+40、最大湿度95，试验时间为48小时，每一周期历时24小时的交变湿热试验，在试验结束前2小时内根据的要求，测量各导电电路对外露非带电金属部分及外壳之间、电气上不联系的各回路之间的绝缘电阻不小于1.5M规定的介质强度试验电压幅值的75。2.4电磁兼容性能2.4.1静电放电抗干扰度通过GB/T 17626.21998标准、静电放电抗干扰4级试验。2.4.

7、2射频电磁场辐射抗干扰度通过GB/T 17626.31998标准、射频电磁场辐射抗干扰度3级试验。2.4.3电快速瞬变脉冲群抗扰度通过GB/T 17626.41998标准、电快速瞬变脉冲群抗扰度4级试验。2.4.4浪涌（冲击）抗扰度通过GB/T 17626.51999标准、浪涌（冲击）抗扰度3级试验。2.4.5射频场感应的传导骚扰度通过GB/T 17626.61998标准、射频场感应的传导骚扰度3级试验2.4.6工频磁场抗扰度通过GB/T 17626.81998标准、工频磁场抗扰度5级试验2.4.7脉冲磁场抗扰度通过GB/T 17626.91998标准、脉冲磁场抗扰度5级试验。2.4.8阻尼振

8、荡磁场抗扰度通过GB/T 17626.101998标准、阻尼振荡磁场抗扰度5级试验。2.4.9振荡波抗扰度通过GB/T 17626.121998标准、振荡波抗扰度4级试验。2.5机械性能2.5.1振动装置能承受GB7261中16.3规定的严酷等级为I级的振动耐久能力试验。2.5.2冲击装置能承受GB7261中17.5规定的严酷等级为I级的冲击耐久能力试验。2.5.3碰撞装置能承受GB7261第18章规定的严酷等级为I级的冲击耐久能力试验。2.6环境条件2.6.3环境温度：工作：-10+55。贮存：-25+85,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,装置能正常工作。a) 相

9、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度为25 且表面无凝露。最高温度为+40时,平均最大相对湿度不超过50%。b) 大气压力：86106kPa（相对海拔高度2km以下）三、保护功能说明3.1 方向元件3.1.1本装置的相间方向元件采用90°接线方式，按相起动，各相电流元件仅受表3-1中所示相应方向元件的控制。为消除死区，方向元件带有记忆功能。相间方向元件IUAIAUBCBIBUCACICUAB表3-1 方向元件的对应关系 本装置Arg(I/U)=-30°90°，边缘稍有模糊，误差<±5°。 图3-1 相间方向

10、元件动作区域3.1.2 本装置的零序方向元件动作区为Arg(3U0/3I0)=-180°-120°及120°180°，3U0为自产，外部3I0端子接线不需倒向。边缘误差角度<±5° 图3-2 零序方向元件动作区域3.2 低电压元件低电压元件在三个线电压中的任意一个低于低电压定值时动作，开放被闭锁保护元件。利用此元件，可以保证装置在电机反充电等非故障情况下不出现误动作。3.3 过电流元件装置实时计算并进行三段过流判别。为了躲开线路避雷器的放电时间，本装置中I段也设置了可以独立整定的延时时间。装置在执行三段过流判别时，各段判别逻辑一

11、致，其动作条件如下： 1) IF>Idn；Idn为n段电流定值，IF为相电流 2) T>Tdn ；Tdn 为n段延时定值 3) 相应于过流相的方向条件及低电压条件满足（若需要）Izd为n段电流定值，Ia,b,c为相电流,Uzd为低电压整定值，Uab,Ubc,uac为线电压3.4 零序过电流元件零序过电流元件的实现方式基本与过流元件相同，满足以下条件时出口跳闸：1)3I0>I0n ； I0n： 接地N段定值2)T>T0n ；T0n： 接地N段延时定值3)相应的方向条件满足（若需要）3.5 反时限元件反时限保护元件是动作时限与被保护线路中电流大小自然配合的保护元件，通过平移

12、动作曲线，可以非常方便地实现全线的配合。常见的反时限特性解析式大约分为三类，即标准反时限、非常反时限、极端反时限，本装置中反时限特性由整定值中反时限指数整定。各反时限特性公式如下：a.一般反时限(整定范围是0.0070.14)b.非常反时限(整定范围是0.67513.5)c.极端反时限(整定范围是480)其中：tp为时间系数，范围是（0.051）Ip为电流基准值I为故障电流t为跳闸时间 注意：整定值部分反时限时间为上面表达式中分子的乘积值，单位是秒.本装置相间电流及零序电流均带有定、反时限保护功能，通过设置控制字的相关位可选择定时限或反时限方式。当选择反时限方式后，自动退出定时限II、III段

13、过流及II、III段零流元件，相间电流III段和零序电流III段的功能压板分别变为相间电流反时限及零序电流反时限功能投退压板。3.6 加速本装置的加速回路包括手合加速及保护加速两种，加速功能设置了独立的投退压板。本装置的手合加速回路不需由外部手动合闸把手的触点来起动，此举主要是考虑到目前许多变电站采用综合自动化系统后，已取消了控制屏，在现场不再安装手动操作把手，或仅安装简易的操作把手。本装置的不对应启动重合闸回路也作了同样的考虑，祥见后述。手合加速回路的启动条件为：a) 断路器在分闸位置的时间超过30秒b) 断路器由分闸变为合闸，加速允许时间扩展3秒保护加速分为前加速或重合后加速方式，可由控制

14、字选择其中一种加速方式。本装置设置了独立的过流及零流加速段电流定值及相应的时间定值，与传统保护相比，此种做法使保护配置更趋灵活。本装置的过流加速段还可选择带低电压闭锁，但所有加速段均不考虑方向闭锁。3.7 三相重合闸3.7.1 启动回路a) 保护跳闸启动b) 开关位置不对应启动3.7.2 闭锁条件断路器合位时重合充电时间为15秒；充电过程中重合绿灯发闪光，充电满后发常绿光，不再闪烁。本系列的装置设置的重合闸“放电”条件有： a)控制回路断线后，重合闸延时10秒自动“放电”b)弹簧未储能端子高电位，重合闸延时2秒自动“放电”c)闭锁重合闸端子高电位，重合闸立即“放电”3.7.3 重合闸检同期重合

15、闸可以经检同期判别，检同期方式及同期电压相别选择同重合闸，可参见整定值。3.8 低频元件利用这一元件，可以实现分散式的频率控制，当系统频率低于整定频率时，此元件就能自动判定是否切除负荷。低频减载功能逻辑中设有一个滑差闭锁元件以区分故障情况、电机反充电和真正的有功缺额。考虑低频减载功能只在稳态时作用，故取AB相间电压进行计算，试验时仍需加三相平衡电压。当此电压（UAB）低于闭锁频率计算电压时，低周减载元件将自动退出。综上所述，低频减载元件的判据为： 1) 三相平衡电压，且Uab>VBF 2) df/dt<F/T 3) f<F 4) T>TF 5) 本线路有载，负荷电流&g

16、t;0.1In3.9 低压解列元件利用这一元件，可以实现低压控制，当系统电压低于整定电压时，此元件就能自动判定是否切除负荷。低压解列元件的判据为：(本功能通过控制字实现投退)1) 三相平衡电压，U相<VDY2)dV/dt<V/T3)T>Tudy4)负序线电压<5V5) 本线路有载(负荷电流>0.1In)3.10 过负荷元件过负荷元件监视三相的电流，其动作条件为： MAX(IF)>Ifh 时间延时到其中Ifh为过负荷电流定值。过负荷报警与跳闸的选择由控制字选定。3.11 PT断线检测在下面三个条件之一得到满足的时候，装置报发“PT断线”信息并点亮告警灯：1.

17、三相电压均小于8V，某相(a或c相)电流大于0.25A，判为三相失压。2. 三相电压和大于8V，最小线电压小于16V，判为两相或单相PT断线。3. 三相电压和大于8V，最大线电压与最小线电压差大于16V，判为两相或单相PT断线。装置在检测到PT断线后，可根据控制字选择，或者退出带方向元件、电压元件的各段保护，或者退出方向、电压元件。PT断线检测功能可以通过“模拟量求和自检”控制字投退。3.12 光纤电流差动光纤电流差动保护为相电流差动。主要保护区内的相间故障和小电阻接地系统单相金属性接地故障。动作方程： (1) (2)(3)式（2）是主判据，M和N表示线路的两侧。图42比例差动示意图 K1，K

18、2为比例制动系数，ICD初始动作电流。IINT为拐点电流。两侧采样同步使用软件同步方法。图4-2-3 同步示意图如上图，曲线为甲侧电流波形，曲线为甲侧感受到的乙侧的电流波形，曲线为乙侧实际的电流波形，t为数据传输延时。对差动保护而言，采用曲线和曲线的比较是不正确的，差动判据只能适用于曲线和曲线。因此当甲侧感受到乙侧电流曲线曲线时，必须将其根据传输延时进行移相，得到曲线。以下介绍这种数据对时过程。(1) 发送的数据为富氏算法计算得出的电流向量Ic+jIs。(2) 数据根据采样时刻的对齐过程图4-2-4数据发送接收及数据同步流程示意图中，甲为本侧，乙为对侧。设数据发送周期为T, M1、M2、N1、

19、N2为两侧发送数据时刻的序号（Tm1-Tm2=n*T，Tn1-Tn2=n*T）。t1、t2分别为两侧收到对侧数据时本侧量与最近一次数据发送时的时间差，对侧传至本侧上次序号M1和对侧上次t1,本侧最新一组数据的序号为M2，收到对侧数据时刻距本侧最近一次数据发送时刻的时间间隔t2，假定两侧发往对侧的延时相等。则可求得Ta=T（M2-M1+1）+t2-t1/2。Ta正是乙方N2数据对应甲方的时间，但甲方的数据采样时刻在Tb时刻(序号为S)，两侧时差（Ta-Tb）所对应的角度为。所谓同步调整就是将对侧N2序号的Ic+jIs向前移角度。使之与Tb时刻的本侧数据对齐，同步完成之后，可利用上述差动判据判定故

20、障。(3) 通信中断后的再同步从以上同步方法可知，如果通信中断，数据同步只需要3个点，而不需要用额外数据来调整算法和过程,这种同步方法有其独到的优点。四、整定值清单及说明序号定值名称范围单位备注1控制字一0000FFFF无参见控制字说明2控制字二0000FFFF无参见控制字说明3CT变比补偿系数0.02540无补偿两侧TA变比不一致4分相差动电流定值0.240A5比率制动系数K10.20.76比率制动系数K20.217拐点电流0.2100A8电流段定值0.2100.0A9电流段定值0.2100.0A10电流段定值0.2100.0A11电流段时间0.05.00S12电流段时间0.120.00S1

21、3电流段时间0.120.00S14零序段定值0.120.0A15零序段定值0.120.0A16零序段定值0.120.0A17零序段时间0.05.00S18零序段时间0.120.00S19零序段时间0.120.00S20电流加速段定值0.2100.0A21电流加速段时间0.05.00S22零序加速段定值0.120.0A23零序加速段时间05.00S24复压闭锁电压1.0120.0V25电流反时限基准0.2100.0A26电流反时限时间0.005127S27零序反时限基准0.120.0A28零序反时限时间0.005127S29反时限指数0.0110.0无置0.02，1，或230过负荷电流0.510

22、.0A31过负荷告警时间69000S32过负荷跳闸时间69000S33重合闸检同期定值1050度34重合闸时间0.220.0S35低周元件频率45.049.5Hz36低周元件时间0.120.0S37低周闭锁电压10120V38低周闭锁滑差0.520.0Hz/S39低压解列电压20.060.0V40低压解列时间0.120.0S41低压闭锁滑差10.060.0V/S42准同期电压差闭锁0.020V43频率差闭锁定值02.0Hz44准同期加速度闭锁05.0Hz/S45合闸导前时间02.0S46导前角度定值090度控制字1定义：位置1时的含义置0时的含义15备用备用14备用备用13备用备用12备用备用

23、11开关偷跳重合开关偷跳不重合10PTDX相关段退出（PT断线时带方向或电压闭锁的保护段退出运行）PTDX相关元件退出（PT断线时带方向或电压闭锁的保护段仅退出方向及电压）9选择前加速方式选择后加速方式8零序反时限带方向零序反时限不带方向7电流反时限带方向电流反时限不带方向6零序段带方向零序段不带方向5零序段带方向零序段不带方向4电流加速段经电压闭锁电流加速段不经电压闭锁3电流段经电压闭锁电流段不经电压闭锁2电流段经电压闭锁电流段不经电压闭锁1电流段带方向电流段不带方向0电流段带方向电流段不带方向控制字2定义：位置1时的含义置0时的含义15备用备用14备用备用13备用备用12备用备用11两项式

24、CT三项式CT10二次谐波闭锁退出二次谐波闭锁投入9CT断线闭锁退出CT断线闭锁投入T8开入12为复归开入开入12为普通开入7开入6为远方就地开入6 为普通开入6功率接入为线电压功率接入为相电压5功率采用两表法功率采用三表法4同期电压(Ux)相别选择321重合闸同期方式选择0重合闸检同期方式选择说明：位1位0重合闸同期方式00非同期方式01检同期方式10检无压方式11检同期及无压方式同期电压(Ux)选择说明：位4位3位2检同期方式000同期电压选择UA相001同期电压选择UB相010同期电压选择UC相011同期电压选择UAB相100同期电压选择UBC相101同期电压选择UCA相压板定义：序号压

25、板名称压板选项1电流差动投入/退出2电流段投入/退出3电流段投入/退出4零序段投入/退出5零序段投入/退出6电流加速段投入/退出7零序加速段投入/退出8电流反时限投入/退出9零序反时限投入/退出10过负荷告警投入/退出11过负荷跳闸投入/退出12重合闸投入/退出13低周解列投入/退出14低压解列投入/退出VCS9612保护告警事件信息一览表事件名称通信代码备注装置上电01HRAM错误02HROM错误03HAD错误04H定值无效05H开出异常06H网络1异常07H网络2异常08H保护启动09H过流段0AH过流段0BH零序段0CH零序段0DH重合闸0EH低周0FH过负荷10H电流加速段11H零序加

26、速段12H电流反时限13H零序反时限14H低压15H电流差动16HCT断线17HPT断线18H控制回路断线19H跳闸失败1AH合闸失败1BH差流越限1CH光纤通道异常1DH遥控跳闸出口1EH遥控合闸出口1FH遥控备用出口120H遥控备用出口221H未知事件22HVCS9612保护遥测量信息一览表遥测量名称通信代码备注Ua01HUb02HUc03HIa04HIb05HIc06HP07HQ08HCOS09HF0AHVCS9612保护遥信量信息一览表遥信量名称通信代码备注光纤通道异常01H弹簧未储能02H刀闸1位置03H刀闸2位置04H刀闸3位置05H闭锁重合闸06H开入607H开入708H开入80

27、9H开入90AH开入100BH开入110CH开入120EHHWJ0FHTWJ10HGPS11H开出反馈12H 五、装置背板端子图操作使用说明液晶显示画面1运行显示画面：装置上电后，人机对话系统进入正常显示画面：装置在正常显示画面中将轮流显示当前运行定值区号、日期及时间信息、电流及电压的有效值及相角等信息。2 主菜单画面在正常显示画面下按【确认】键进入主菜单，主菜单如下【主菜单】测量显示 采样显示 开入显示 事件报告 压板投退 定值整定 通讯设置 时间设定 开出传动 偏置调整 增益调整 版本信息进入主菜单后，可以用“”键、“”键、“”键或“”键选择相应的菜单项，按【确认】键进入相应的子菜单或执行

28、相应的操作，按【退出】键返回到前一画面。2.1 测量显示进入本菜单后MMI每隔3秒定时刷新各测量值的大小。【测量显示】Ua 0.001 VUb 0.005 VUc 0.004 VIa 0.003 AIb 0.010 AIc 0.009 AP 0.000 WQ 0.000 VarCOS 0.000用“”键和“”键 或者“”键和“”键翻行，可观察各测量量的大小。2.2采样显示进入本菜单后MMI每隔3秒定时刷新模拟量通道的有效值和相角。【采样显示】 Ua 0.008 V 0.000°Ub 0.003 V -0.009°Uc 0.007 V -1.681° Ia 0.00

29、3 A -13.6° Ib 0.010 A -9.9° Ic 0.009 A -16.3° Uab 0.005 V -7.10° Ubc 0.002 V 2.13° Uca 0.008 V -10.76° 用“”键和“”键 或者“”键和“”键翻行，可观察各模拟量通道的有效值和相角。2.3 开入显示进入本菜单后MMI每隔3秒定时刷新开入量状态。开入显示 弹簧未储能 （分） 刀闸1位置 （分） 刀闸2位置 （分） 刀闸3位置 （分） 闭锁重合闸 （分） 开入 6 （分）开入 7 （分） 开入 8 （分） 开入 9 （分）用“”键和“”键

30、或者“”键和“”键翻行查看。2.4事件报告如果系统中没有事故报告，MMI将会显示消息框，提示没有事故报告。报告显示没有事件报告!如果系统中有事故报告，将会显示事故报告浏览窗口，用“”键和“”键查看上一份或下一份报告，“”键和“”键查看当前报告的前一记录或下一记录事件报告编号：001 名称：过流段 类型：动作 10:36:12.375参数：无参数2.5压板投退进入本菜单后，用“”键和“”键 或者“”键和“”键翻行查看要查看的压板状态。用“”键和“”键选择压板的投入与退出状态，按【确认】键执行压板状态修改操作。压板投退电流段退出±电流段退出电流段退出零序段退出零序段退出零序段退出电流加速

31、段退出零序加速段退出电流反时限退出2.6 定值整定在设置内容菜单下选择定值整定，按【确认】键进入定值整定窗口：定值修改控制字1 0000控制字2 0000电流段定值100.0 A电流段定值100.0 A电流段定值100.0 A电流段时间5.000 S电流段时间20.00 S电流段时间20.00 S零序段定值20.00 A进入定值整定窗口后，可以用“”键、“”键、“”键或“”键选择修改位置，用“”键和“”键进行数值修改。压板控制字和控制字中有效位的内容，可揿“”键,并保持3秒左右，显示出控制字有效位内容的选择子菜单。在此子菜单中，可以方便的对控制字有效位进行投退。控制字1.电流段不带方向±电流段不带方向电流段不带方向电流段无压闭锁电流段无压闭锁电流段无压闭锁电流加速无压闭锁零序段不带方向零序段不带方向控制字2.非同期方式 ±检同期选UA功率采用三表发功率接入为相电压开入6为普通开入开入12为普通开入修改完毕后，按【确认】键确认操作。若要放弃修改，按【退出】键，系统将放弃