wxh803高压线路说明书培训讲学

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。wxh803高压线路说明书-前言感谢您使用许继电气股份有限公司研制生产的WXH-803数字式线路保护装置。WXH-803数字式线路保护装置完全符合ISO-9001产品质量标准。采用全汉化技术，调试、打印报告全汉化输出。提供友好的调试分析软件，非常便于事故分析。精心设计、生产的WXH-803数字式线路保护装置采用先进技术，适用于110500kV输电线路。该装置具有以下特点：采用6U高19英寸标准机箱，强、弱电回路分开设计，极大提高装置的抗干扰能力。保护采用32位机、6层印制板技术，保证装置的可靠性及运算速

2、度。每块保护CPU具有自己独立的16位A/D数据采集系统，任一保护数据采集系统损坏不影响其他保护。提供方便灵活的通讯接口。具有一个连接PC机调试的RS-232，一个串口打印RS-232，一个GPS对时RS-232，两个以RS-232/485或Lonworks与后台管理及相连的通讯接口。提供IEC870-5-103、Q/XJS11.050-1999及其它与各种自动化系统相连的通信规约。注意：装置后台调试软件PC800。EXE，离散分析软件Visual800。EXE，本装置所有操作密码9999。插拔保护插件及接口板必须带防静电手套或防静电手表。许继保护产品部编制：王强王尔寒桑仲庆胡叶宾路光辉审核：

3、李瑞生审定：朱景云目录1概述12技术指标22.1基本数据22.2主要技术性能指标32.3环境条件42.4直流电压波动范围53装置硬件53.1硬件结构53.2DSP-10保护插件63.3MMI-10接口63.4通信插件及光收发模块73.5交流输入插件(AC)73.6继电器插件73.7电源插件84保护原理及配置84.1装置主要元件84.2线路保护方案214.3辅助保护功能354.4其他特性354.5时间纪录364.6实时监视及测量364.7告警364.8通信364.9自检功能365定值及整定计算说明375.1分相电流差动保护375.2距离保护385.3零序电流保护405.4重合闸416保护报文输出

4、说明426.1事件报文426.2事故报文447报告打印及说明467.1事件报告467.2定值报告467.3保护动作报告477.4故障录波478人机接口操作说明488.1键盘与正常显示488.2菜单概况498.3一级菜单508.4系统设定508.5定值管理538.6报告管理558.7调试568.8信号复归578.9MMI复归579投运说明及注意事项579.1投运前的设置、检查579.2正常运行信号589.3中央信号589.4运行注意事项589.5装置异常告警及其处理5810装置安装及调试5910.1调试资料准备5910.2试验仪器准备5910.3试验通电检查及注意事项5910.4通道6210.5

5、带断路器整组传动试验6210.6保护极性校验6310.7投运“三取二”检查6311装置端子及组屏说明6312订货须知6613附录6714附图68附图1装置背板端子图附图2装置总原理图（4页）1概述WXH-803是适用于110kV500kV输电线路的成套数字式保护装置。该装置由分相电流差动保护及零序电流差动保护构成全线速动主保护，由三段式相间距离和接地距离以及六段零序电流方向保护构成后备保护。并配有自动重合闸。功能特点：采用32位DSP作为保护CPU，具有强大的浮点数据处理能力，极大的提高了保护的计算精度和运算速度。数据采集采用16位A/D，保护测量精度高。主后备保护有独立的A/D，A/D自动校

6、准，不需要零漂及刻度调整。采用每周波96点高速采样以及专门模拟和数字滤波器，使得保护具有极强的数据抗干扰和谐波抑制能力，有效的提高保护的测量精度。采用自主开发的快速变数据窗相量算法，将计算的最小数据窗缩短到1/4工频周期，使得保护具有天然的抗TA饱和能力，动作速度有了明显的提高。保护中采用长、短线路及双、单电源系统以及振荡的自适应对策。具有TA断线检测和TA饱和判别及自适应功能。自适应主从定位技术，不需用户整定。自适应于自愈环网或可变通道工作方式下的同步调整技术。设有用户可选的反时限零序电流保护保护动作事件可连续记录16次，每次可记录保护各种动作情况故障前2周、故障后6周采样数据，报告全汉化输

7、出，可体现保护动作的测量值与整定值，采样数据可波形输出也可采样值输出。采用80186芯片作为人机对话（MMI），LCD采用全汉化显示。硬件存储容量大，可存储多达100次保护事件报告记录。装置任何操作，如装置上电、修改定值等均有记录。保护采用64Kb/s高速数据通信接口，两侧通过专用光缆通信，也可以按G703-1.2.1规定通过64Kb/s数据同向接口与PCM设备复接，实现数据通信功能。线路两侧数据同步采样，两侧电流互感器（TA）变比可以不一致。具有RS-422/485或Lonworks总线网络。可直接同微机监控或保护管理机相连。具有完善、灵活的调试软件及离线分析软件，便于事故分析。机箱结构采用

8、6U结构，CPU板采用先进的表面贴装技术；装置强弱电回路、开入开出回路布局合理，提高了装置的抗干扰能力。表1-1WXH-803保护装置主要功能名称型号装置主要功能适用范围微机线路保护装置WXH-803装置采用分相电流差动保护作为全线速动主保护。线路两侧保护可以通过专用光缆相连，也可以与64Kb/s数据同向接口相连，实现PCM复接功能。具有三段式相间距离及接地距离保护。具有六段式零序电流保护或反时限零序电流保护。具有重合闸功能。具有基于双端系统的高精度测距系统。110500kV线路单断路器接线方式WXH-803A除不带重合闸功能外，其余性能同WXH-803，满足双断路器跳、合闸等回路的配合。22

9、0500kV线路双断路器如3/2接线方式2技术指标2.1基本数据2.1.1额定交流数据a.交流电压Un：相电压U：100/V线路抽取电压UXL：100/V或100V交流电流In：5A或1A频率：50Hz2.1.2额定直流电压：220V或110V2.1.3打印机工作电压：交流220V、50Hz2.1.4交流回路过载能力a.交流电压：1.2Un持续工作b.交流电流：2In持续工作40In1s2.1.5功率消耗a.交流电压回路每相不大于0.5VAb.交流电流回路：当In=5A时，每相不大于1VA当In=1A时，每相不大于0.5VAc.直流电压回路：正常运行时，不大于40W；动作时，不大于60W2.1

10、.6输出触点a.出口跳合闸触点：在电压不大于250V，电流不大于1A，时间常数L/R为5ms0.75ms的直流有感负荷电路中，触点断开容量为50W，长期允许通过电流不大于5A。b.出口信号及其它触点：在电压不大于250V，电流不大于0.5A，时间常数L/R为5ms0.75ms的直流有感负荷电路中，触点断开容量为20W，长期允许通过电流不大于3A。2.2主要技术性能指标2.2.1成套保护被保护线段范围内各种类型金属性故障整组动作时间（含继电器出口时间）不大于20ms。故障全过程均有快速保护。被保护线段范围内各种类型故障有正确选择性，能正确选相跳闸。适用于同杆并架双回线及串补线路等。设有TA二次回

11、路断线及TV二次回路断线闭锁，可靠不误动。在系统发生振荡时不会误动作，振荡中发生故障能正确快速动作。对500kV线路，接地电阻不大于300能可靠切除故障；对220kV线路，接地电阻不大于100能可靠切除故障。具有自动一次重合闸。2.2.2差动保护精确电流工作范围：0.04In20In，动作电流整定范围：0.1In4In；整定误差不超过2.5%或0.01IN。整组动作时间：区内故障各侧电流在4倍动作整定值时，动作时间不大于20ms（含继电器出口时间）被保护线路两侧加幅值相等的电流时，装置的不动作区角度范围不小于502.2.3距离保护a.相间距离保护测量阻抗元件具有圆特性，接地距离保护测量元件具有

12、多边形特性。b.整定范围：0.0150(In=5A)0.05250(In=1A)每段可分别整定，整定值误差不超过2.5%c.最大灵敏角为6085（线路阻抗角）d.精确工作电压：0.5V60Ve.精确工作电流范围：0.1In20Inf.段的暂态超越不大于5%g.、段延时时间元件：0.2s9.9s，整定值误差不超过1%20msh.段整组动作时间：在0.7倍整定阻抗内不大于25msi.测距误差不超过5%2.2.4零序电流(方向)保护a.整定范围：0.1In20In，整定值误差不超过5%b.零序功率方向元件的死区电压：不小于1V，不大于2Vc.零序功率方向元件动作范围：不大于180，不小于140d.延

13、时段时间元件：0.2s9.9s，误差不超过1%20mse.段整组动作时间：在2倍整定值的条件下，不大于20ms；在1.2倍整定值的条件下，不大于30ms。2.2.5综合重合闸a.具有单重、三重、综重及停用四种功能b.无压检定元件整定范围为：0.2Un0.7Unc.同期元件整定范围为：2060d.重合闸延时时间元件：0.3s9.9s，误差不超过1%一次重合闸时间间隔为15s2.2.6G70364KB/s接口（PCM接口箱，用于复用数字通道附件）a.同向64KB/sb.4线0.50.7mm双绞线式电缆c.阻抗：1205%d.速率：64KB/se.频偏：100PPMf.线编码：64KB/s同向线路编

14、码2.2.7光纤接口a.光纤类型：单模，特性符合CCITTRee.G652b.光波长：1310nm或1550nmc.光纤接收灵敏度：不小于-40dBmd.发送电平：-23dBme允许通道衰耗：-16dBm（裕量为6dB）f光纤连接器类型：FCg光纤接插件损耗1.1dB/个，熔接点损耗0.5dB/个2.2.8绝缘2.2.8.1绝缘电阻各带电的导电电路分别对地（即外壳或外露的非带电金属零件）之间，交流回路与直流回路之间，交流电流回路和交流电压回路之间，用开路电压为500V的测试仪器测试其绝缘电阻值应不小于100M。2.2.8.2介质强度各带电的导电电路分别对地（即外壳或外露的非带电金属零件）之间，

15、交流回路与直流回路之间，交流电流回路和交流电压回路之间，能承受50Hz、2kV(有效值)的交流电压，历时1min的检验无击穿或闪络现象。2.2.8.3冲击电压各带电的导电端子分别对地，交流回路与直流回路之间，交流电流回路和交流电压回路之间，能承受5kV(峰值)的标准雷电波冲击检验。2.2.9抗电气干扰2.2.9.1能承受GB/T14598.13-1998规定的频率为1MHz及100kHz衰减振荡波(第一个半波电压幅值共模为2.5kV、差模为1kV)脉冲群干扰检验。2.2.9.2能承受GB/T14598.14-1998规定的严酷等级为级的静电放电干扰检验。2.2.9.3能承受GB/T14598.

16、9-1995规定的严酷等级为级的辐射电磁场干扰检验。2.2.9.4能承受GB/T14598.10-1996规定的严酷等级为级的快速瞬变干扰检验。2.2.10机械性能2.2.10.1工作条件：能承受GB/T11287-2000规定的严酷等级为级的振动响应、GB/T14537-1993规定的严酷等级为级的冲击响应检验。2.2.10.2运输条件：能承受GB/T11287-2000规定的严酷等级为级振动耐久、GB/T14537-1993规定的严酷等级为级的冲击耐久及碰撞检验。2.3环境条件2.3.1环境温度：0+45，24h内平均不超过35。2.3.2储运：-25+70，在极限值下不加激励量，装置不出

17、现不可逆变化，温度恢复后装置应能正常工作。2.3.3相对湿度：最湿月的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%。2.3.4大气压力：80kPa110kPa(海拔高度相对1km及以下)。2.4直流电压波动范围:直流电压波动范围：80%110%额定直流。3装置硬件3.1硬件结构WXH-803线路保护装置采用6U高度，19英寸标准机箱。机箱采用整体面板及大背板结构，面板背后还有一块MMI板，用于人机对话和与保护CPU通信。背板出线双层布置，一层为箱体内部出线的弱电回路，一层为模拟量输入、开关量输入、信号触点、出口跳闸触点、

18、直流电源等强电回路。保护插件采用6层印制板，贴装工艺，集DSP系统、模数转换、开入开出等于一体。开关量的输入输出采用高可靠性的光电隔离器件。这些措施提高了装置的可靠性，增强了装置的抗干扰能力。装置的安装方式为嵌入式安装；结构型式为组合插件式结构；接线方式为后接线方式。装置总原理图可参见附图3。装置的外形尺寸如图3-1所示。图3-1外形尺寸装置的安装开孔尺寸如图3-2所示。图3-2安装开孔尺寸c装置的端子图如图3-3所示。详细端子定义参见附图2。U3N6N5N4N3N2N1T图3-3端子图N6-串口打印机N1,N2,N3,N4,N5-34线端子-交流电流U3-光收发模块.插件位置图如图3-所示。

19、1234567891011交差通距零重跳逻逻M电流动信离序合闸辑辑M源12I图3-4插件位置图e.装置面板图参见附图1f.重量装置的重量不大于10kg。3.2DSP-10保护插件（插件2，4，5，6）DSP-10模块是在分析和借鉴了国内外同类产品基础上，从技术和开发手段的先进性，软硬件资源的通用性，系统的可靠性等方面出发，开发研制的DSP型保护模块。作为基本的软硬件平台，在单块PCB板上完成了数据采集、I/O、保护及控制功能等，具有独立的A/D，每种保护数据采集系统损坏不影响其他保护。适用于多种继电保护装置。WXH-803的差动、距离、零序、重合闸选用单独的DSP-10保护插件，其中CPU1为

20、差动保护，CPU2为距离保护，CPU3为零序保护，CPU4为重合闸（可选）。采用32位浮点DSP技术，数据处理能力强。16位的A/D转换，数据采集精度高，测量范围大。256K16的数据存储区。16通道、16位分辨率的片内DMA控制的模拟输入(带扩展板可扩展至32路)。16通道数字量输入(带扩展板可扩展至64路)。16通道数字量输出(带扩展板可扩展至40路)。6层印制板，表面贴装工艺。3.3MMI-10接口（插件10）MMI-10接口模块是通用的人机接口功能模块，采用AM186ES/40M嵌入式微处理器、EL背光、128128图形液晶显示器，作为基本的软硬件平台，设有连接PC机的RS-232，连

21、接GPS对时RS-232，打印接口RS-232，两个RS-422（或RS-485、LonWork）网卡，适用于各种继电保护装置，其主要功能如下：完成继电保护装置的人机对话功能。管理各保护模块。处理、显示和发送各种保护报文。作为监控系统的智能终端。3.4通信插件及光收发模块本插件完成分相电流差动保护的数据发送、数据接收、同步计算、通道检测等功能。本插件接收光收发模块传来的64Kb/s的同步串行数据，先把它变为并行数据送至本插件的CPU，由CPU完成对数据的检错、同步计算后，将正确的带有同步信息的数据通过双口RAM送给差动CPU插件。发送数据时，本插件把差动CPU插件传来的采样数据变为64Kb/s

22、同步串行数据送至光收发模块，由光收发模块将串行数据信号转化成光信号，通过光纤向通道传送。装置正常运行时，每5ms发送一帧采样数据。光收发模块背在WXH-803装置箱体背后。通过RS-422差分口与通信插件相连。光收发模块根据不同的通道形式采用不同的工作方式，当保护装置工作在专用光缆通道方式下时，则由本侧光端机提供发送时钟，接收时钟从数据流中提取；当装置工作在复用通道方式下时，则接收、发送时钟为同一时钟，从数据流中提取。光收发模块的内部设有专用/复用切换开关。3.5交流输入插件(插件1)本插件将系统电压互感器、电流互感器二次侧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。3.6继电器

23、插件(插件7，8，9)3.6.1继电器跳闸逻辑板(插件7)本插件提供了两组跳闸出口继电器，可用于同时跳开两个断路器QF1及QF2，每组跳闸出口都包括了三个分相出口继电器及分别用于驱动操作继电器箱中TJQ和TJR的三跳和永跳继电器，其中三跳继电器由三个分相出口继电器的触点接成三取二回路驱动，各分相出口及三跳永跳继电器均由CPU插件开出光耦直接驱动（各保护CPU对应端子接成或门逻辑）。所有跳闸出口继电器线圈都经过由三个起动继电器触点接成的三取二回路，三个起动继电器分别由差动、距离和零序三个CPU驱动。插件上装有三取二闭锁投退控制继电器，可以通过逻辑插件上的短路环控制三取二闭锁的投退。本插件还提供了

24、两组断路器的起动失灵回路此外三个CPU驱动QDJ的回路还接有三个经二极管串接输出端，构成或门接至人机对话MMI插件。3.6.2逻辑继电器板(LOG1保护逻辑)(插件8)3.6.2.1本插件设有三个分相出口继电器CKJA3、CKCB3、CKJC3和三跳继电器CKJQ2永跳继电器CKJR2。用三个分相出口触点接成三取二回路后驱动三跳重动继电器3TZDJ。而用三个二级管构成的或门逻辑驱动跳闸重动继电器TZDJ及两个保护动作继电器TZDJ2及TZDJ3。利用这些继电器触点分别构成联锁切机（分单跳、三跳及永跳切机三个触点输出回路）、起动重合闸及远动信号。TZDJ2-2及TZDJ3-2用于连接其他保护（考

25、虑最多连本保护共三套保护），告知本保护动作。各保护驱动CKJR2的回路还接有二极管接至重合闸作为永跳闭锁重合开入。注意本装置考虑了两套起动重合闸回路，并且每套都分别提供了三跳起动重合闸（用3TZDJ）及单跳（用TZDJ，实际是单、三跳都动作，要求重合闸内部逻辑来判别）起动重合闸回路。注意这些触点都是保护的跳闸重动继电器，因而重合闸内部逻辑应在这些触点闭合时起动，而在返回时（表示故障已切除）开始计时。在单相重合闸过程中，如果三跳起动重合闸触点接通，应立即停止计时，并在此触点返回后再重新按三相重合闸要求计时。3.6.2.2保护动作信号包括三个分相动作信号继电器CXJA、CXJB、CXJC及一个重合

26、闸动作信号继电器ZHXJ。这四个继电器都是磁保持的，在失去直流电源时也不会返回，必须由保护屏面板上的信号复归按钮或通过操作MMI中信号复归菜单驱动复归继电器FJ，由其触点FJ-1使之反向磁化才能消磁复归。这四个继电器的一组触点连至装置面板上的本地信号灯，另一组CXJA、CXJB、CXJC触点经过二极管或门驱动保护动作中央信号继电器BDXJ，其触点引至中央信号回路。3.6.2.3告警信号本装置设计了两种告警方式：一种是各保护CPU自检发现有严重异常情况，必须立即切断本保护跳闸电源，这种情况称告警，它包括了分别由四个CPU驱动的GJ1、GJ2、GJ3和GJ4四个继电器。它们起动后一方面经过各自的常

27、开触点自保持，另一方面由其常闭触点切断本CPU插件的24伏跳闸正电源，此外还经过另一组常开触点构成或门驱动一个磁保持的告警信号继电器GJ，其触点GJ-1用以点亮面板上本地告警信号灯，GJ-2用于中央信号。另一种是不需要立即切断保护跳闸正24伏电源的异常情况，称告警，它由一个磁保持的继电器GJ5构成，其触点GJ5-1及GJ5-2分别用于发本地和中央信号，GJ5可以由各保护CPU驱动，也可以由MMI人机对话驱动。3.6.3逻辑继电器板2（重合闸逻辑）(插件9)3.6.3.1本插件中包括重合闸出口继电器ZHJ、重合闸后加速继电器JSJ、沟通三跳继电器GTST。重合闸逻辑在重合闸充电未满状态、重合闸停

28、用状态、三相重合闸方式、低气压、装置异常告警、装置失电状态时，都给出GTST开出触点，以配合保护动作。3.6.3.2在用于WXH-803/A时，本插件用作跳闸重动。3.7电源插件(插件11)本插件为直流逆变电源插件。输出5V，15V、内部24V及开入24V电源，供装置使用。4保护原理及配置4.1装置主要元件4.1.1起动元件a.相电流突变量起动元件DI1装置的差动、距离、零序三种保护插件均设有该起动元件，起动元件动作后，一方面驱动相应插件的起动继电器(QDJ)，开放跳闸回路；另一方面控制程序执行相应的故障处理程序。其判据为：Imax1.25IT+0.2In其中：0.2In为固定门槛。IT为浮动

29、门槛，随着变化量输出增大而逐步自动提高，取1.25倍可保证门槛电压始终略高于不平衡输出。Imax是取三相中最大一相电流的积分值。b.分相差流起动元件和零序差流起动元件差动保护设有分相差流起动元件，起动门槛取差动定值，用作差动保护稳态量辅助起动元件。差动保护还设有零序差流起动元件，起动门槛取零序差流定值，用于高阻接地时的稳态量辅助起动元件。c.转换性及非全相运行二次突变起动元件DI2距离保护在发单跳令后及非全相运行时设置了二次突变起动元件DI2DI2k1IT+k2I+k3In（1）DI2k1IT+k2Imax+k3In（2）IT为健全相相间记忆电流不平衡输出，I是健全相相间电流。Imax是最大故

30、障相电流。公式（1）在瞬时开放150ms以后投入，引入k2I是避免重合于振荡电流时，不平衡分量引起DI2动作。公式（2）在瞬时开放150ms以内投入，引入k2Imax是避免大电源门口故障时，健全相电流变化引起DI2动作。d.零序电流辅助起动元件I04为保证在单相经特大电阻接地时，距离、零序二种保护的起动继电器（QDJ）都应能动作，为此，本装置距离、零序在各保护的自检循环程序块中，设置了一个零序电流辅助起动元件，可以整定得很灵敏，动作后经60ms延时同样驱动相应插件的起动继电器（QDJ）。e.静稳破坏检测元件距离保护还设有静稳破坏BC相阻抗辅助起动及A相电流辅助起动。动作后同样驱动相应插件的起动

31、继电器（QDJ）。4.1.2选相元件分相电流差动保护本身具有选相功能，因此不考虑选相元件；后备保护（距离、零序）选相采用相电流差突变量选相、稳态量选相、弱电源选相相结合的方法。再辅助以综合选相判据，区分单相故障、两相接地故障、两相短路故障、三相短路故障。a.相电流差突变量选相在保护起动后50ms之内采用相电流差突变量选相。Imax7V(有效值)b.三相失压检测三相电压有效值均低于8V，且A相电流大于0.04In或在合位，附加电流条件是防止TV在线路侧时，断路器合闸前误告警。检测到TV断线后，驱动告警发出本地及中央告警信号，但不切断保护出口回路的+24V电源。在TV断线时，差动保护退出电容电流补

32、偿并自动按2IC抬高动作门槛；距离保护将被闭锁；零序保护带方向段退出或选择无方向。装置继续监视TV电压，一旦电压恢复正常，各保护恢复正常。重合闸同时对抽取电压Ux进行检查，在开关处于合位，且有电流流过，并检查到抽取电压低于无压定值时，报抽取电压TV断线。电流求和自检对每个采样点都检查三个电流之和是否同零序电流回路3I0的采样值相符，即IA+IB+IC=3I0，如果持续60ms电流差值（有效值）大于1.4In，则驱动告警发出本地及中央告警信号，并发出TA回路异常报告，切断保护出口回路的+24V电源。门槛值取得较高，是为了防止短路电流很大时由于测量误差而误闭锁保护。TA断线检查差动保护采用零序差流

33、来识别TA断线。当一侧TA断线时，由于负荷电流的存在，会使零序差流达到一个固定门坎，甚至会达到差动动作门坎。此时断线侧可能会突变量起动，但对侧不会突变量起动。而零序差动起动元件须经电压突变量或零序电压突变量元件开放，故对侧不会起动，此时将闭锁保护，在保护未起动或起动返回后经1秒延时后发出TA断线信号，并指出是线路哪一侧TA断线。断线侧装置发出告警II信号，呼唤值班员进行事故处理。当TA断线消失10秒后，差动保护重新投入。后备保护在判断出零序电流持续12秒大于I04定值时报TA回路异常并闭锁保护。4.1.4比例制动分相电流差动元件4.1.4.1动作特性本装置差动保护由故障分量差动、稳态量差动及零

34、序差动保护。差动保护采用每周波96点采样，由于高采样率，差动保护可以进行短窗相量算法实现快速动作，使典型动作时间小于20ms。故障分量差动保护灵敏度高，不受负荷电流的影响，具有很强的耐过渡电阻能力，对于大多数故障都能快速出口；稳态量差动及零序差动则作为故障分量差动保护的补充。比例制动特性动作方程如下：（3）（4）式中、为两侧电流，为制动系数，为动作门坎，对于各差动保护有其各自的取值。1）对故障分量差动，式中、分别对应于两侧相电流的故障分量、，K取0.75,取，式中为分相差动整定值，取，为额定电流。2）对稳态量差动，式中、分别对应于两侧相电流稳态量，K取0.6,取。3）对零序电流差动，式中、分别

35、对应于两侧零序电流、，K取0.75,取，为零序差动整定值。各保护动作特性如图4-2所示，图中为故障分量差动，为稳态量差动，为零序差动。，。图4-2差动保护稳态动作特性4.1.4.2反时限特性以上动作方程中及是针对整周波（20ms）模拟量而言，即采用全周傅氏算法时用。因为差动保护采用短窗（5ms）相量算法以提高动作速度，故障暂态过程中必须要采用与算法对应的高动作门槛及制动系数以保证高可靠性。故障分量差动及稳态量差动的暂态动作特性如图4-3所示。图4-3差动保护暂态动作特性4.1.4.3弱馈线路方案及TA饱和自适应对于公式（4），取，动作方程可转化为：（5）图4-4示出K取不同值时动作特性。阴影区

36、为动作区。图4-4差动保护比例制动特性由图可知大于1时，即使两侧电流同向，仍有拒动区，此时对于弱馈系统保护将拒动。因此取小于1（对故障分量及零序差动为，对稳态量为）以保证可靠动作。但在短线路情况下，区外大电流故障引起TA饱和时就可能误动。因此装置根据定值识别可能引起TA饱和的短线路，并采取特殊处理方案：从TA饱和特性（图4-5）分析，在故障初始5ms内不会发生严重TA饱和，本装置差动保护最快时段取故障后5ms数据，故对短线路取值可以小于1，任何情况下不会拒动。当5ms数据窗不动作时，自动抬高值，并投入TA饱和判别逻辑，通过波形畸变识别法判断出TA不饱和后，投入低值，否则一直投高值；当装置判断出

37、TA饱和时，退出零序电流差动，值取1.2。图4-5饱和时电流波形4.1.4.4弱馈线路起动逻辑对于单电源供电或一侧大电源一侧小电源系统，当发生故障时，无电源或弱电源侧相电流突变量起动元件灵敏度可能不够，不能满足差动保护双端同时起动才能出口的必要条件，因此可能拒动。对此，本保护投入起动回授逻辑，在收到对侧起动信号后，本侧判任一侧电压突变量条件满足时，回授信号使双端能够跳闸出口，同时本侧还有相应报文输出。4.1.4.5电容电流补偿方案对于高压长线路，电容电流不可忽略，若整定值按躲电容电流整定，这样经大过渡电阻接地故障时将失去灵敏度，因此需进行补偿，定值整定可不考虑电容电流的影响。本装置采用两端各补

38、偿一半的方法，向对侧传送的电流值是经过补偿后的电流值，不增加额外的工作量，以实时数据进行差动。以侧为例，其补偿公式如下：（6）式中、对应于侧测得的相电压及零序电压，、是对应于线路全长的正序、零序容抗。如果现场不投电容电流补偿（装置设有控制字），定值整定应按大于整定，为线路全长电容电流。4.1.4.6远方跳闸方案本保护设有远跳开入回路，当本侧远跳端有开入时，装置将远跳命令传给对侧差动保护。对侧差动保护在收到远跳命令后，控制字中投“远跳投入”且不投“远跳经本地闭锁”时，对侧三相永跳，并给出远跳报文；若对侧只投“远跳投入”控制字，则需经本地相电流突变量起动元件开放后三相永跳。4.1.5数字通信接口及

39、同步调整通信接口本装置差动保护两侧交换的是数字信号,通道采用专用光纤或复接PCM(微波或光纤通道)数据接口。考虑到复接通信设备一般是在通信机房，离保护间隔有一定距离，本装置在通信机房设有一个64kb/s同向数据接口与通用PCM设备相连，采用同步通讯方式，通信规约符合CCITT标准中关于G.703码型协议。保护间隔内的差动保护将数据通过光纤传送给64kb/s同向数据接口。专用、复用通信接口示意图如图4-6-1、4-6-2所示。图4-6-1专用方式连接示意图图4-6-2复用方式连接示意图专用方式下，发送数据采用内部时钟，即两侧装置发送时钟工作在“主主”方式下。接收时钟采用从接收数据流提取的时钟。复

40、用方式下，发送数据采用从接收数据流中提取的时钟，即两侧装置发送时钟工作在“从从”方式下。接收时钟仍采用从接收数据流提取的时钟。4.1.5.2误码监测差动保护接收到的每一帧数据都需经过长达16位的CRC检验，错误数据舍弃，并认为本帧数据误码。如果误码帧数达到一定值时，将给出通道异常告警报文信息，表示通道不可靠。通道误码严重或通道中断时，将给出通道异常告警中央信号，保护将被闭锁。通道恢复后，保护自动投入。4.1.5.3同步方式本保护采用采样同步方式，即同步后两侧同一序号模拟量同时采样。线路两端一侧设定为参考端（主端），一侧设定为同步调准端（从端）。主、从端的设定由软件自适应实现，不需用户整定。同步

41、信息随同模拟量成帧传给对侧。初次同步时，通过三次同步计算结果稳定确定同步完成，同步后仍然在每帧数据中交换同步信息，实时进行同步微调。考虑到适应自愈环网或可变通道的工作方式，两侧数据的传输延时可能不一致，带来同步角差，本保护采用自适应算法进行在线分析，发现收、发通道传输延时不一致时进行同步修正。严重至不能可靠工作时将会给出告警信息。主端（参考端）按自己的固定频率采样发送，从端（同步端）先按自己的固定频率采样发送，然后经过计算调整本侧的采样序号，使两侧达到同时同序号。整个调整过程中，主端保持自己的步点不变，从端调整完成后通知主端进入同步状态。调整过程如图4-7示：图4-7采样同步原理图图中所示间隔

42、为发送间隔。同步端在N1发送数据时带同步请求命令。主端收到该命令后反送含T1及序号N1信息的数据帧；当从端收到该帧数据时可计算出主端M1时刻对应于从端的时刻N：式中T除采样周期（ms）所得整数部分即为NJS。得到计算结果后找一个切入点N3，该点应与参考端发送时刻M2同时。因为已经算出两侧的同一时刻的序号差（NJS-M1），调整同步端的序号N3为M2，在下一次计算中可以得到NJS=M1，此时可认为两侧同步，并通知参考端同步完成。保护可以进行差动判据。之后每两周期（40ms）计算一次，发现NJS与M1有偏差后即进行调整，保证一直同步。4.1.6距离保护4.1.6.1接地综合阻抗元件接地距离保护采用

43、多边形特性的综合阻抗元件。接地综合阻抗元件由ZA、ZB、ZC三个阻抗元件，偏移阻抗元件、零序方向元件、电抗线和电阻线组成。a.阻抗元件根据电流电压方程U=X*j(I+KX*3I0)+K1(I+KR*3I0)+I0*R求解Z=jX+R=A、B、C零序电抗分量补偿系数零序电阻分量补偿系数线路正序电阻与正序电抗之比b.偏移阻抗元件偏移阻抗元件是在原多边形特性基础上加一个包括坐标原点的小矩形特性，以保证出口短路可靠切除故障。矩形的X、R取值，按500kV一次系统、每公里0.3、10公里线路长度考虑，220kV一次系统、每公里0.4、7公里线路长度考虑。X=R=min3TA/TV,0.9XD1TA为TA

44、变比TV为TV变比XD为接地距离段电抗分量定值c.零序方向元件零序方向元件属故障分量方向元件，其方向特性与阻抗元件方向特性相反，按线路阻抗角考虑，零序方向元件最大灵敏度角-110，保证接地距离的方向性。动作方程：d.电抗线电抗线是为了防止接地距离超越，计算X后下倾，接地距离的多边形特性如图4-8所示。图4-8接地综合阻抗元件的多边形特性e.电阻线电阻线倾斜，与R轴夹角为60。4.1.6.2相间综合阻抗元件相间距离保护采用圆特性的阻抗元件。相间阻抗元件由ZAB、ZBC、ZCA三个阻抗元件和全阻抗元件组成，相间阻抗元件是为保护二相、三相故障而设置。在故障发生40ms之内采用带记忆的正序电压作极化量

45、的姆欧继电器，记忆电压采用故障前三周电压。动作方程：式中：U1m|0|为故障前的正序电压；=AB、BC、CA1为方向特性向第一象限偏移角。ms之后取消记忆，采用正序电压作极化量，动作方程为若正序电压较低（15%Un），为三相短路，为保证正方向故障能动作，反方向故障不动作，设置了偏移特性。在、段距离继电器暂态动作后，增加一个全阻抗继电器，保证继电器动作后能保持到故障切除。在、段距离继电器暂态不动作时，去掉一个全阻抗继电器，保证母线及背后故障时不误动。对段及后加速则一直投入全阻抗继电器。全阻抗继电器为：|ZqI|U|Zq=min3TA/TV，0.9ZYZY为相间距离段定值图4-9a、段阻抗继电器暂

46、态特性图4-9b、段阻抗继电器稳态特性在单相故障跳开后，DI2元件又开放计算Z时，为消除断开相（TV在线路侧）引起正序电压频率偏差的影响，改用健全相电压作极化量，动作方程为：、段阻抗继电器暂态及稳态动作特性如图4-9所示。段阻抗继电器的动作特性：4.1.6.3距离保护振荡闭锁及故障开放元件a.短时开放保护相电流突变量起动元件DI1，能灵敏反映各种不对称和对称故障，利用DI1短时开放保护150ms，150ms以后系统可能已引起振荡，采用不对称故障开放及对称故障开放保护逻辑。零序电流辅助起动及静稳破坏检测起动后，直接采用不对称故障开放及对称故障开放保护逻辑。b.不对称故障判别元件不对称故障判别元件

47、的基本出发点就是检测三相不对称度。它的动作判据为：I2+I0mI1(7)式中I0、I1、I2为保护测量到的零、正、负序电流的幅值，系数m0.50.7。式(7)以为动作量，I1为制动量，m为制动系数，式中I1制动可以确保在振荡时不会动作。c.对称故障开放元件在起动元件开放150ms以后或系统振荡过程中，如发生三相故障，则上述开放措施均不能开放保护，本装置中另设置了专门的振荡判别元件，即判别测量振荡中心的电压：其中：1是线电流线电压的夹角，U为线电压。假定系统联系阻抗的阻抗角为90，则振荡时电流向量垂直于EM、EN连线，与振荡中心电压同相，如图4-10所示。图4-10系统电压相量图在系统正常运行或

48、系统振荡时，恰好反应振荡中心的电压。在三相短路时，设线路阻抗角为90时，是弧光电阻上的压降，三相短路时过渡电阻是弧光电阻，弧光电阻上压降小于5%Un。实际线路阻抗角不为90，因而可进行角度补偿，如图4-11所示。图4-11短路电流电压相量图图中为测量电压，=，因而反应当线路阻抗角为90时弧光电阻压降，实际的弧光压降为，与线路压降相加得到测量电压U。本装置引入补偿角，为正序阻抗角，得到=1+1，则UOS=，三相短路时，可见可反应弧光压降。在系统振荡时本装置保护集中计算UOS、振荡周期TS，根据计算结果实时自适应开放保护。选取-0.1UnUos0.25Un，当振荡中心电压为-0.1Un时，系统角为

49、191.5，振荡中心电压为-0.25Un时，系统角为151，按最大振荡周期TS=3s计，振荡中心在该区间停留时间为373ms；TS=1.5s时，振荡中心在该区间停留时间为141ms；TS=0.6s时，振荡中心在该区间停留时间为57ms。根据上述计算结果，当实时测量的振荡周期TS0.6s时，保护延时150ms开放；当0.6TS1.5s时，保护延时500ms开放。振荡中实时自适应开放保护，并留有足够的裕度，确保保护较快地可靠切除故障。d)非全相运行时的故障开放判据：非全相运行时，设置了二次突变起动元件DI2，当故障时该电流突然增大达一定幅值时开放距离保护。因而非全相运行发生相间故障时保护能快速动作

50、。4.1.7零序电流保护反时限特性（可选）零序电流保护除了定时限的段外，还可以由用户选择增加反时限特性，反时限曲线具有以下四种特性：一般反时限曲线特性：t=Tp如图4-17a所示非常反时限曲线特性：t=Tp如图4-17b所示极端反时限曲线特性：t=Tp如图4-17c所示长的反时限曲线特性：t=Tp如图4-17d所示t：跳闸时间（秒）I：被测电流IP：整定电流I/IP整定范围为：1.120TP：时间常数整定范围为：0.053.2各种反时限曲线特性：图4-12a一般反时限曲线图4-12b非常反时限曲线图4-12c极端反时限曲线图4-12d长的反时限曲线4.1.8手合判别满足下列任一条件，装置判为手

51、合，保护程序进入相应的手合逻辑：有手合开入；三跳位置持续存在时间大于20秒后消失且线路有电流；4.2线路保护方案4.2.1分相电流差动保护本保护由故障分量差动保护、稳态量差动保护和零序差动保护构成全线速动的主保护。正常时每隔5ms向对侧传送一帧信息，包括模拟量、保护投退情况、模拟量监视逻辑、远跳及远传信息等。起动后从故障时刻开始取5ms的数据窗，采用快速变数据窗相量算法，向对侧传输模拟量信息及校验码等。两端通过短窗完成一次差动判别，此时采用高门槛以躲过线路暂态过程，使线路保护达到最快的动作速度：典型动作时间为1718ms（含继电器动作时间）。此后数据窗延长至半周、全周。本保护故障后首先投故障分

52、量差动保护，其灵敏度高，可以满足500kV300/220kV100接地电阻的要求。如果故障分量差动不动作，则投入稳态量差动及零序差动保护。稳态量保护采用瞬时出口，零序差动保护采用延时100ms后出口。考虑到高阻接地故障选相跳闸的重要意义，零序差动保护在延时期间投入选相逻辑，出口时判稳态量差动最大相为故障相，基本判别公式为：。选相元件在100ms内持续投入，最后累计超过一定门槛后认为选相成功，如果选多相或选相失败则三跳出口。经过多次仿真及动模试验证明：在定值整定合适的情况下，故障分量差动及稳态量差动优先于零序差动出口。故零序差动仅作为故障缓慢爬升等特殊情况下的后备。考虑到振荡中心故障及高阻缓慢爬

53、升故障等一些可能性，本保护保留差流起动及零差起动等辅助起动元件，为可靠的与TA断线区分开，辅助起动元件必须与相电压或零序电压突变量元件配合才能起动成功。取，。保护因故障进入单跳后，退出零序差动及故障相差动。此时对母线TV方式已不能进行正确电容电流补偿，退出电容电流补偿。并通过信息位通知对侧同样退出电容电流补偿，按2IC提高健全相差动动作门槛。判断故障相跳闸成功后进入后加速逻辑。如果单跳失败，延时250ms发三跳令，进入三跳逻辑，如果仍是跳闸失败则发永跳令，5s后仍判断断路器未跳开则收跳令并发告警信号。在单跳后加速逻辑中，判故障相有流后，投入故障相的差动判据。此过程中健全相差动判据一直投入。再次

54、发生区内故障时发永跳令。如果发生转换性故障，例如单相接地转两相短路接地等，此时还未重合，则转发三跳令，使重合逻辑可能经三跳方式重合。保护进入三跳后，两侧同时退出电容电流补偿。判断跳闸成功后进入后加速逻辑。如果三跳失败，延时250ms发永跳令，5s后仍判断断路器未跳开则收跳令并发告警信号。在三跳后加速逻辑中，判任一相有流后，投入稳态量差动判据。再次发生区内故障时发永跳令。电容电流补偿的投入有利于提高灵敏度。故在正常情况下一直投入。在任何一侧跳开断路器时，两侧同时退出电容电流补偿并提高动作门槛至2IC。在单跳或三跳后判跳闸相或三相有流时，经短延时恢复电容电流补偿。本保护在TV断线及有单、三跳位开入

55、，其他保护跳闸开入等情况下退出电容电流补偿。如果控制字中未投电容电流补偿，则一直不进行补偿，现场定值整定要躲过2IC。差动保护不受系统振荡的影响，故障全过程一直投入，但故障分量差动只能短时投入。本保护设有远跳逻辑。一侧保护设有一路远跳及7路远传信号开入端子。当本侧远跳端有开入且投入“远眺投入”时，装置将远跳命令传给对侧差动保护。对侧差动保护在收到远跳命令后，控制字中投“远跳投入”且不投“远跳经本地闭锁”时，对侧三相永跳，并给出远跳报文；若对侧只投“远跳投入”控制字，则需经本地相电流突变量起动元件开放后三相永跳。若需其它复杂就地判别元件控制时可将远跳信号接入本地远传信号开入端子（共7路，建议用1

56、2路），对侧输出对应的12路远传信号开出供当地其他装置用。4.2.2分相电流差动保护逻辑框图(图4-13)4.2.2.1分相电流差动保护逻辑框图中各符号的意义TWJ：跳闸位置继电器DI：相电流突变量起动元件TA、TB、TC、TR：差动保护跳A、跳B、跳C、永跳KG2、KG4、KG6、KG7：保护定值整定的控制字，合上时为“1”KG2：相间永跳KG4：TABS投入KG6：远跳投入KG7：远跳经本地闭锁4.2.2.2跳闸逻辑a)跳闸出口回路采用三取二方式后开放。b)装置发告警，将断开出口回路的+24V电源，闭锁保护的出口回路。c)保护起动60ms内投入故障分量差动，60ms后退出。4.2.2.3告

57、警与整组复归a）TA断线时，零序差流将长时间存在；保护在不起动或整组复归后判无零序电压但零序差流持续1s大于定值I0dz时，报“TADX”（TA断线）。b）TA断线、电流求和自检错、定值与定值区错或元器件损坏时发告警。c）TV断线时延时1s发告警。图4-13纵差保护逻辑框图4.2.3距离保护装置设置了三段式相间距离保护及三段式接地距离保护。相间距离保护采用圆特性阻抗元件，接地距离保护采用四边形特性阻抗元件。a.转换性故障及非全相运行再故障本线路发生单相故障由本保护跳单相后或本保护未动而由本线路的其他保护动作使本线路进入非全相运行状态，此时由带浮动门槛的DI2元件起动。保护检测到单相动作时，DI

58、2又开放，此时计算健全相阻抗。如A相故障，计算ZB，ZC，ZBC，若任一阻抗在段范围内，则三相跳闸；若任一阻抗在段范围内，延时0.2s跳闸，在段范围内延时1.5s延时跳闸，保证区内转区外时不误切三相。b.手合故障及重合闸后加速在手合故障时设置了按阻抗段加速切除故障的功能，考虑到手合故障TV可能在线路侧，手合加速阻抗带偏移特性。重合后加速设置了可由控制字投退的加速段(JS2)或加速段（JS3），延时加速、段（YSJS）。在投入加速段(JS2)或加速段（JS3），若系统未发生振荡瞬时加速出口，若系统发生振荡按段延时出口。在投入延时加速、段（YSJS），段按0.5s加速，段按1s加速，段按1.5s加

59、速。控制字在未投入加速段(JS2)、加速段（JS3）和延时加速、段（YSJS）时，保护按段延时出口。c.距离保护在装置检测到TV断线时自动退出。4.2.3.1距离保护逻辑框图(如图4-14所示)图中各符号的意义（按英文字母顺序排列）：CTDX：TA回路异常DI1：相电流突变量起动元件DI2：非全相或转换性故障起动元件DT：单跳E：表示高电平I0：零序电流I04：零序电流辅助起动元件I2：负序电流IA：A相电流IJW：静稳检查电流I：相电流小JS：重合后加速JS2：重合后加速段JS3：重合后加速段JSD：延时加速、段KG1KG7：保护定值整定的控制字，合上时为“1”KG1：阻抗段经振荡闭锁KG2

60、：阻抗段经振荡闭锁KG3：阻抗段永跳KG4：阻抗段永跳KG5：阻抗加速段KG6：阻抗加速段KG7：阻抗延时加速三段KG8：相间永跳PTDX：TV断线QDJ3：起动继电器RST：整组复归SA、SB、SC：分别为距离保护选A、B、C相S：距离保护选相间或三相SH：手合ST：三跳S：选相结果TA、TB、TC、TR：距离保护跳A、B、C、永跳t2：接地距离段延时t3：接地距离段延时t2：相间距离段延时t3：相间距离段延时TWJ：跳闸位置继电器：对称故障开放元件XT：选跳YT：永跳ZA、ZB、ZC：分别为A、B、C相阻抗ZAB、ZBC、ZCA：分别为AB、BC、CA相间阻抗Z：接地距离段Z：接地距离段Z