山西大学工程学院毕业设计

山西大学工程学院毕业设计（论文）题目500kV变电站继电保护设计系别电力工程系专业电气工程及其自动化班级姓名指导教师下达日期2014年2月24日设计时间自2014年2月24日至2014年6月7日

毕业设计（论文）任务书一、设计题目：1、题目名称500kV变电站继电保护的设计2、题目来源现场与教学结合二、目的和意义通过设计，使学生了解变压器保护、母线保护、高压线路保护的发展水平和发展趋势；掌握它们的设计、配置、选型和整定计算；熟悉它们在现场的使用情况，达到理论与实践相结合；同时，也使学生将各门专业课所学的知识能够融会贯通，达到学以致用之目的。三、原始资料1．500kV变电站电气一次主接线,见附图。2．主变压器：3×250MVA的自耦变压器；3．500kV、220kV各发电厂、变电站之间，均铺设有专用或复用光纤；4．各保护厂家说明书。四、设计说明书应包括的内容1．各主要元件保护的配置原则；2．所选保护的原理、特点说明；3．各保护之间的相互配合说明；4．对所选保护的评价；5．对本次设计的评价。五、设计应完成的图纸1．各保护屏屏面布置图；2．各保护屏压板图；3．保护配置图。六、主要参考资料1．电力系统继电保护原理贺家李编2．电力系统继电保护李骏年编3．继电保护和安全自动装置技术规程4．保护厂家有关说明书七、进度要求1、实习阶段第15周（06月02日）至第17周（06月22日）共3周2、设计阶段第01周（02月24日）至第14周（06月01日）共14周3、答辩日期第14周（2014年06月01日）八、其它要求附图：500kV变电站电气一次系统图500kV变电站继电保护设计摘要500kV变电站容量大,出线回路数多,电压高、电磁场强、电磁干扰严重,在电力系统中一般都是电力输送的枢纽变电站。其地位重要，变电站的事故或故障将直接影响主网的安全稳定运行。本次设计主要针对500kV变电站继电保护，包括各母线保护，线路保护，变压器保护以及断路器保护，其中母线保护和线路保护又分为了500kV，220kV各自的保护。根据《继电保护和安全自动装置技术规程》要求进行保护功能的配置，参照我国国电南京自动化股份有限公司和南瑞继保电气有限公司的保护产品，选取了本系统的保护装置并对其原理、特点进行了分析和评价。关键词：500kV变电站；母线保护；线路保护；断路器保护；变压器保护

Designof500kVSubstationSystemProtection

Abstract

500kVtransformersubstationcapacity,numberofwireloops,highvoltage,strongelectromagneticfields,electromagneticinterference,serioushubinthepowersystemistypicallytransmissionsubstations.Itsimportant,accidentorbreakdownofthesubstationwilldirectlyaffectthesafeandstableoperationoftheprimarynetwork.Thisdesignaimedprimarilyat500kVtransformersubstationrelayprotection,includingthoseofBusbarprotection,circuitprotection,transformerandcircuitbreakerprotection,busbarprotectionandcircuitprotectionisdividedinto500kV,220kVindividualprotection.Relayprotectionandautomaticsafetydeviceaccordingtotherequirementsofthetechnicalspecificationforprotectionconfiguration,refertoChinaguodianNanjingautomationcompanylimitedandNari-relayselectricprotectionproductsLtdhasselectedtheprotectiondeviceofthesystemanditsprincipleandcharacteristicsanalysisandevaluation.Keywords:500kVtransformersubstation;Busbarprotectioncircuitprotectionbreakerprotectiontransformerprotection

目录第一章概述 第一章概述1.1继电保护的基本原理1.1.1继电保护的基本原理继电保护是利用被保护线路或故障前后某些突变的物理量为信息量，当突变量达到一定值时，起动逻辑控制环节，发出相应的跳闸脉冲或信号。1、利用基本电气参数的区别。2、利用内部故障和外部故障时被保护原件两侧电流相位（或功率方向）的差别。3、对称分量是否出现。4、反应非电气量的保护。1.1.2继电保护装置的组成一般有测量元件、逻辑元件和执行元件三部分组成。执行逻辑测量被测物理量 跳闸或信号执行逻辑测量整定值测量元件测量元件的作用是，测量从被保护对象输入的有关物理量（如电流、电压、阻抗、功率方向等），并与已给定的整定值进行比较，根据比较结果给出“是”、“非”、“大于”、“不大于”等具有“0”或“1”性质的一组逻辑信号，从而判断保护是否应该起动。逻辑元件的作用根据测量部分输出量的大小、性质、输出的逻辑状态、出现的顺序或它们的组合，是半壶装置按一定的逻辑关系工作，最后确定是否应跳闸或发信号，并将有关命令传给执行元件。执行元件的作用根据逻辑元件传送的信号，最后完成保护装置所承担的任务。如：故障时跳闸；不正常运行时发信号；正常运行时不动作。1.2继电保护的分类主保护：反应被保护原件自身的故障并以尽可能短的延时，有选择性地切除故障的保护称为主保护。后备保护：当主保护拒动时起作用，从而动作于相应断路器以切除故障元件。近后备保护：当主保护拒动时，由本电力设备或线路的另一套保护来实现后备保护。远后备保护：当主保护或断路器拒动时，由相邻电力设备或线路的保护来实现后备保护。1.3继电保护的基本要求1、选择性选择性是指首先由故障设备或线路本身的保护切除故障，当故障设备或线路本身的保护或断路器拒动时，才允许由相邻设备保护、线路保护或断路器失灵保护切除故障。2、速动性是指保护装置应尽快地切除短路故障，其目的是提高系统稳定性，减轻故障设备和线路的损坏程度，缩小故障波及范围，提高自动重合闸和备用电源或备用设备自动投入的效果等。3、灵敏性是指在设备或线路的被保护范围内发生金属性短路时，保护装置应具有必要的灵敏系数，各类保护的最小灵敏系数在规程中有具体规定。4、可靠性是指保护该动作时应可靠动作。不该动作时应可靠不动作。可靠性是对继电保护装置性能的最根本的要求。

第二章保护的配置2.1母线保护2.1.1对220kV～500kV母线，应装设快速有选择地切除故障的母线保护：a.对一个半断路器接线，每组母线应装设两套母线保护；b.对双母线、双母线分段等接线，为防止母线保护因检修退出失去保护，母线发生故障会危及系统稳定和使事故扩大时，宜装设两套母线保护2.1.2对发电厂和变电所的35kV～110kV电压的母线，在下列情况下应装设专用的母线保护：a.110kV双母线；b.110kV单母线、重要发电厂或110kV以上重要变电所的35kV～66kV母线，需要快速切除母线上的故障时；2.1.3专用母线保护应考虑以下问题：a.保护应能正确反应母线保护区内的各种类型故障，并动作于跳闸；b.对各种类型区外故障，母线保护不应由于短路电流中的非周期分量引起电流互感器的暂态饱和而误动作；c.对构成环路的各类母线（如一个半断路器接线、双母线分段接线等），保护不应因母线故障时流出母线的短路电流影响而拒动；d.母线保护应能适应被保护母线的各种运行方式：1）应能在双母线分组或分段运行时，有选择性地切除故障母线；2）应能自动适应双母线连接元件运行位置的切换。切换过程中保护不应误动作，不应造成电流互感器的开路；切换过程中，母线发生故障，保护应能正确动作切除故障；切换过程中，区外发生故障，保护不应误动作；3）母线充电合闸于有故障的母线时，母线保护应能正确动作切除故障母线。e.双母线接线的母线保护，应设有电压闭锁元件。1）对数字式母线保护装置，可在起动出口继电器的逻辑中设置电压闭锁回路，而不在跳闸出口接点回路上串接电压闭锁触点；2）对非数字式母线保护装置，电压闭锁接点应分别与跳闸出口触点串接。母联或分段断路器的跳闸回路可不经电压闭锁触点控制。f.双母线的母线保护，应保证：1）母联与分段断路器的跳闸出口时间不应大于线路及变压器断路器的跳闸出口时间；2）能可靠切除母线或分段断路器与电流互感器之间的故障。g.母线保护仅实现三相跳闸出口；且应允许接于本母线的断路器失灵保护共用其跳闸出口回路。h.母线保护动作后，除一个半断路器接线外，对不带分支且有纵联保护的线路，应采取措施，使对侧断路器能速动跳闸。i.母线保护应允许使用不同变比的电流互感器。j.当交流电流回路不正常或断线时应闭锁母线差动保护，并发出告警信号，对一个半断路器接线可以只发告警信号不闭锁母线差动保护。k.闭锁元件起动、直流消失、装置异常、保护动作跳闸应发出信号。此外，应具有起动遥信及事件记录触点。2.1.4母线配置选择根据保护以上配置原则：500kV母线选用RCS-915E微机母线保护配置、国电南自SG-B750系列数字式母线保护装置；220kV母线选用RCS-915AB微机母线保护装置、国电南自SG-B750系列数字式母线保护装置。2.2线路保护根据《继电保护和安全自动装置技术规程》条例2.2.1220kV线路保护220kV线路保护应按加强主保护简化后备保护的基本原则配置和整定。a.加强主保护是指全线速动保护的双重化配置，同时，要求每一套全线速动保护的功能完整，对全线路内发生的各种类型故障，均能快速动作切除故障。对于要求实现单相重合闸的线路，每套全线速动保护应具有选相功能。当线路在正常运行中发生不大于100Ω电阻的单相接地故障时，全线速动保护应有尽可能强的选相能力，并能正确动作跳闸。b.简化后备保护是指主保护双重化配置，同时，在每一套全线速动保护的功能完整的条件下，带延时的相间和接地Ⅱ，Ⅲ段保护(包括相间和接地距离保护、零序电流保护)，允许与相邻线路和变压器的主保护配合，从而简化动作时间的配合整定。如双重化配置的主保护均有完善的距离后备保护，则可以不使用零序电流Ⅰ，Ⅱ段保护，仅保留用于切除经不大于100Ω电阻接地故障的一段定时限和/或反时限零序电流保护。c.线路主保护和后备保护的功能及作用能够快速有选择性地切除线路故障的全线速动保护以及不带时限的线路I段保护都是线路的主保护。每一套全线速动保护对全线路内发生的各种类型故障均有完整的保护功能，两套全线速动保护可以互为近后备保护。线路Ⅱ段保护是全线速动保护的近后备保护。通常情况下，在线路保护Ⅰ段范围外发生故障时，如其中一套全线速动保护拒动，应由另一套全线速动保护切除故障，特殊情况下，当两套全线速动保护均拒动时，如果可能，则由线路Ⅱ段保护切除故障，此时，允许相邻线路保护Ⅱ段失去选择性。线路Ⅲ段保护是本线路的延时近后备保护，同时尽可能作为相邻线路的远后备保护。对220kV线路，为了有选择性的快速切除故障，防止电网事故扩大，保证电网安全、优质、经济运行，一般情况下，应按下列要求装设两套全线速动保护，在旁路断路器代线路运行时，至少应保留一套全线速动保护运行。a．两套全线速动保护的交流电流、电压回路和直流电源彼此独立。对双母线接线，两套保护可合用交流电压回路；b．每一套全线速动保护对全线路内发生的各种类型故障，均能快速动作切除故障；c.对要求实现单相重合闸的线路，两套全线速动保护应具有选相功能；d.两套主保护应分别动作于断路器的一组跳闸线圈。e.两套全线速动保护分别使用独立的远方信号传输设备。f.具有全线速动保护的线路，其主保护的整组动作时间应为：对近端故障：≤20ms；对远端故障：≤30ms（不包括通道时间）。220kV线路的后备保护宜采用近后备方式。但某些线路，如能实现远后备，则宜采用远后备，或同时采用远、近结合的后备方式。对接地短路，应按下列规定之一装设后备保护。对220kV线路，当接地电阻不大于100Ω时，保护应能可靠地切除故障。a.宜装设阶段式接地距离保护并辅之用于切除经电阻接地故障的一段定时限和/或反时限零序电流保护。b.可装设阶段式接地距离保护，阶段式零序电流保护或反时限零序电流保护，根据具体情况使用。c.为快速切除中长线路出口短路故障，在保护配置中宜有专门反应近端接地故障的辅助保护功能。符合第4.6.2.1条规定时，除装设全线速动保护外，还应按本条的规定，装设接地后备保护和辅助保护。对相间短路，应按下列规定装设保护装置：a.宜装设阶段式相间距离保护；b.为快速切除中长线路出口短路故障，在保护配置中宜有专门反应近端相间故障的辅助保护功能。符合本规程第4.6.2.1条规定时，除装设全线速动保护外，还应按本条的规定，装设相间短路后备保护和辅助保护。2.2.2220kV线路保护配置选择根据以上母线保护配置原则220kV线路保护选用RCS-931系列超高压线路成套保护装置,PSL-602(A/C/D)数字式线路保护装置,PSL-631A数字式断路器保护装置,CZX-12R型操作继电气装置,GXC-01光纤信号传输装置2.2.3500kV线路保护330kV～500kV线路对继电保护的配置和对装置技术性能的要求，除按2.21条要求外，还应考虑下列问题：a.线路输送功率大，稳定问题严重，要求保护动作快，可靠性高及选择性好；b.线路采用大截面分裂导线、不完全换位及紧凑型线路所带来的影响；c.长线路、重负荷，电流互感器变比大，二次电流小对保护装置的影响；d.同杆并架双回线路发生跨线故障对两回线跳闸和重合闸的不同要求；e.采用大容量发电机、变压器所带来的影响；f.线路分布电容电流明显增大所带来的影响；g.系统装设串联电容补偿和并联电抗器等设备所带来的影响；h.交直流混合电网所带来的影响；i.采用带气隙的电流互感器和电容式电压互感器，对电流、电压传变过程所带来的影响；j.高频信号在长线路上传输时，衰耗较大及通道干扰电平较高所带来的影响以及采用光缆、微波迂回通道时所带来的影响。330kV～500kV线路，应按下列原则实现主保护双重化：a.设置两套完整、独立的全线速动主保护；b.两套全线速动保护的交流电流、电压回路，直流电源互相独立（对双母线接线，两套保护可合用交流电压回路）；c.每一套全线速动保护对全线路内发生的各种类型故障，均能快速动作切除故障；d.对要求实现单相重合闸的线路，两套全线速动保护应有选相功能，线路正常运行中发生接地电阻为单相接地故障时，保护应有尽可能强的选相能力，并能正确动作跳闸；e.每套全线速动保护应分别动作于断路器的一组跳闸线圈；f.每套全线速动保护应分别使用互相独立的远方信号传输设备；g.具有全线速动保护的线路，其主保护的整组动作时间应为：对近端故障：≤20ms对远端故障：≤30ms（不包括通道传输时间）。330kV～500kV线路，应按下列原则设置后备保护：a.采用近后备方式；b.后备保护应能反应线路的各种类型故障；c.接地后备保护应保证在接地电阻不大于下列数值时，有尽可能强的选相能力，并能正确动作跳闸；330kV线路：150Ω500kV线路：300Ωd.为快速切除中长线路出口故障，在保护配置中宜有专门反应近端故障的辅助保护功能。当330kV～500kV线路双重化的每套主保护装置都具有完善的后备保护时，可不再另设后备保护。只要其中一套主保护装置不具有后备保护时，则必须再设一套完整、独立的后备保护。330kV～500kV同杆并架线路发生跨线故障时，根据电网的具体情况，当发生跨线异名相瞬时故障允许双回线同时跳闸时，可装设与一般双侧电源线路相同的保护；对电网稳定影响较大的同杆并架线路，宜配置分相电流差动或其他具有跨线故障选相功能的全线速动保护，以减少同杆双回线路同时跳闸的可能性。根据一次系统过电压要求装设过电压保护，保护的整定值和跳闸方式由一次系统确定。过电压保护应测量保护安装处的电压，并作用于跳闸。当本侧断路器已断开而线路仍然过电压时，应通过发送远方跳闸信号跳线路对侧断路器。装有串联补偿电容的330kV～500kV线路和相邻线路，应按4.7.2条和4.7.3条的规定装设线路主保护和后备保护，并应考虑下述特点对保护的影响，采取必要的措施防止不正确动作：1、由于串联电容的影响可能引起故障电流、电压的反相；2、故障时串联电容保护间隙的击穿情况；3、电压互感器装设位置（在电容器的母线侧或线路侧）对保护装置工作的影响。2.2.4500kV线路保护配置选择根据以上母线保护配置原则500kV线路保护选用RCS-902A(B/C/D)型超高压线路成套保护装置,PSL-602A数字式线路保护装置以及CZX-22R操作继电器装置RCS-925A过压保护及故障启动装置,RCS-922A数字式短引线保护装置,RCS-917C型高压可控并联电抗器成套保护装置,SSR-530系列数字式远跳判别装置,FOX-41A型继电保护光纤通信接口装置,GXC-01光纤信号传输装置。2.3变压器保护根据《继电保护和安全自动装置技术规程》条例2.3.1对升压、降压、联络变压器的下列故障及异常运行状态，应按本条的规定装设相应的保护装置：a.绕组及其引出线的相间短路和中性点直接接地或经小电阻接地侧的接地短路；b.绕组的匝间短路；c.外部相间短路引起的过电流；d.中性点直接接地或经小电阻接地电力网中外部接地短路引起的过电流及中性点过电压；e.过负荷；f.过励磁；g.中性点非有效接地侧的单相接地故障；h.油面降低；i.变压器油温、绕组温度过高及油箱压力过高和冷却系统故障。2.3.2电压为220kV及以上的变压器装设数字式保护时，除非电量保护外，应采用双重化保护配置。当断路器具有两组跳闸线圈时，两套保护宜分别动作于断路器的一组跳闸线圈。2.3.3纵联差动保护应满足下列要求：a.应能躲过励磁涌流和外部短路产生的不平衡电流；b.在变压器过励磁时不应误动作；c.在电流回路断线时应发出断线信号，电流回路断线允许差动保护动作跳闸；d.在正常情况下，纵联差动保护的保护范围应包括变压器套管和引出线，如不能包括引出线时，应采取快速切除故障的辅助措施。在设备检修等特殊情况下，允许差动保护短时利用变压器套管电流互感器，此时套管和引线故障由后备保护动作切除；如电网安全稳定运行有要求时，应将纵联差动保护切至旁路断路器的电流互感器。2.3.4对自耦变压器和高、中压侧均直接接地的三绕组变压器，为满足选择性要求，可增设零序方向元件，方向宜指向各侧母线。普通变压器的零序过电流保护，宜接到变压器中性点引出线回路的电流互感器；零序方向过电流保护宜接到高、中压侧三相电流互感器的零序回路；自耦变压器的零序过电流保护应接到高、中压侧三相电流互感器的零序回路。对自耦变压器，为增加切除单相接地短路的可靠性，可在变压器中性点回路增设零序过电流保护。为提高切除自耦变压器内部单相接地短路故障的可靠性，可增设只接入高、中压侧和公共绕组回路电流互感器的星形接线电流分相差动保护或零序差动保护。2.3.5对于高压侧为330kV及以上的变压器，为防止由于频率降低和/或电压升高引起变压器磁密过高而损坏变压器，应装设过励磁保护。保护应具有定时限或反时限特性并与被保护变压器的过励磁特性相配合。定时限保护由两段组成，低定值动作于信号，高定值动作于跳闸。变压器非电气量保护不应启动失灵保护2.3.6变压器保护配置根据以上变压器保护配置原则选择RCS-978系列变压器成套保护装置、SG-T756数字式变压器保护装置、RCS-974A(AG)变压器非电量及辅助保护装置。2.4断路器失灵保护根据《继电保护和安全自动装置技术规程》条例2.4.1在220kV～500kV电力网中，以及110kV电力网的个别重要部分，应按下列原则装设一套断路器失灵保护：a.线路或电力设备的后备方式采用近后备方式；b.如断路器与电流互感器之间发生故障不能由该回路主保护切除形成保护死区，而其他线路或变压器后备保护切除又扩大停电范围，并引起严重后果时（必要时，可为该保护死区增设保护，以快速切除故障）；c.对220kV～500kV分相操作的断路器，可仅考虑断路器单相拒动的情况。2.4.2断路器失灵保护应符合下列要求：为提高动作可靠性，必须同时具备下列条件，断路器失灵保护方可起动：a.故障线路或电力设备能瞬时复归的出口继电器动作后不返回（故障切除后，起动失灵的保护返回时间应不大于30ms）；b.断路器未断开的判别元件动作后不返回。若主保护出口继电器返回时间不符合要求时，判别元件应双重化。失灵保护的判别元件一般应为相电流元件；发电机变压器组或变压器断路器失灵保护的判别元件应采用零序电流元件或负序电流元件。判别元件的动作时间和返回时间均不应大于20ms。2.4.3失灵保护动作时间应按下述原则整定：a.一个半断路器接线的失灵保护应瞬时再次动作于本断路器的两组跳闸线圈跳闸，再经一时限动作于断开其他相邻断路器。b.单、双母线的失灵保护，视系统保护配置的具体情况，可以较短时限动作于断开与拒动断路器相关的母联及分段断路器，再经一时限动作于断开与拒动断路器连接在同一母线上的所有有源支路的断路器；变压器断路器的失灵保护还应动作于断开变压器接有电源一侧的断路器。2.4.4失灵保护装设闭锁元件的原则是：a.一个半断路器接线的失灵保护不装设闭锁元件。b.有专用跳闸出口回路的单母线及双母线断路器失灵保护应装设闭锁元件。c.与母差保护共用跳闸出口回路灯失灵保护不装设独立的闭锁元件，应共用母差保护的闭锁元件，闭锁元件的灵敏度按失灵保护的要求整定；对数字式保护，闭锁元件的灵敏度宜按母线及线路的不同要求分别整定。e.设有闭锁元件的，闭锁原则同2.1.2e。f.发电机、变压器及高压电抗器断路器的失灵保护，为防止闭锁元件灵敏度不足应采取相应措施或不设闭锁回路。双母线的失灵保护应能自动适应连接元件运行位置的切换。2.4.5失灵保护动作跳闸应满足下列要求：a.对具有双跳闸线圈的相邻断路器，应同时动作于两组跳闸回路。b.对远方跳对侧断路器的，宜利用两个传输通道传送跳闸命令。c.应闭锁重合闸。2.4.6断路器失灵保护配置选择根据以上断路器保护配置原则：220kV侧断路器保护选择RCS-923A断路器失灵保护及辅助保护,PSL-631A数字式断路器保护装置,CZX-12R型操作继电气装置,FOX-41A型继电保护光纤通信接口装置；500kV侧断路器保护选择RCS-921A断路器失灵保护及重合闸2.5远方跳闸保护根据《继电保护和安全自动装置技术规程》条例2.5.1一般情况下220kV～500kV线路，下列故障应传送跳闸命令，使相关线路对侧断路器跳闸切除故障：a.一个半断路器接线的断路器失灵保护动作；b.高压侧无断路器的线路并联电抗器保护动作；c.线路过电压保护动作；d.线路变压器组的变压器保护动作；e.线路串联补偿电容器的保护动作且电容器旁路断路器拒动或电容器平台故障。2.5.2对采用近后备方式的，远方跳闸方式应双重化。2.5.3传输跳闸命令的通道，可结合工程具体情况选取：a.光缆通道；b.微波通道；c.电力线载波通道；d.控制电缆通道；e.其他混合通道。一般宜复用线路保护的通道来传送跳闸命令，有条件时，优先使用光缆通道。2.5.4为提高远方跳闸的安全性，防止误动作，对采用非数字通道的，执行端应设置故障判别元件。对采用数字通道的，执行端可不设置故障判别元件。可以作为就地故障判别元件起动量的有：低电流、过电流、负序电流、零序电流、低功率、负序电压、低电压、过电压等。就地故障判别元件应保证对其所保护的相邻线路或电力设备故障有足够的灵敏度。2.5.5远方跳闸保护的出口跳闸回路应独立于线路保护跳闸回路。2.2.6远方跳闸应闭锁重合闸。2.5.7远方跳闸保护配置选择根据以上保护配置原则：220kV线路保护方案选择FOX-41A型继电保护光纤通信接口装置,CZX-12R型操作继电气装置；500kV线路保护方案选择FOX-41A型继电保护光纤通信接口装置和RCS-925A过压保护及故障启动装置,SSR-530系列数字式远跳判别装置；CZX-22R操作继电气装置。2.6并联电抗器保护根据《继电保护和安全自动装置技术规程》条例并联电抗器保护2.6.1对油浸式并联电抗器的下列故障及异常运行方式，应装设相应的保护：a.线圈的单相接地和匝间短路及其引出线的相间短路和单相接地短路；b.油面降低；c.温度升高和冷却系统故障；d.过负荷。2.6.2当并联电抗器油箱内部产生大量瓦斯时，瓦斯保护应动作于跳闸；当产生轻微瓦斯或油面下降时，瓦斯保护应动作于信号。2.6.3对油浸式并联电抗器内部及其引出线的相间短路和单相接地短路，应按下列规定装设相应的保护：2.6.3.166kV及以下并联电抗器，应装设电流速断保护，瞬时动作于跳闸。2.6.3.2220～500kV并联电抗器，除非电量保护，保护应双重化配置。2.6.3.3纵联差动保护应瞬时动作于跳闸。2.6.3.4作为速断保护和差动保护的后备，应装设过电流保护，保护整定值按躲过最大负荷电流整定，保护带时限动作于跳闸。2.6.3.5220～500kV并联电抗器，应装设匝间短路保护，保护宜不带时限动作于跳闸。2.6.4对220～500kV并联电抗器，当电源电压可能升高并引起并联电抗器过负荷时，应装设过负荷保护，保护带时限动作于信号。2.6.5对于并联电抗器油温度升高和冷却系统故障，应装设动作于信号或带时限动作于跳闸的保护装置。2.6.6接于并联电抗器中性点的接地电抗器，应装设瓦斯保护。当产生大量瓦斯时，保护动作于跳闸；当产生轻微瓦斯或油面下降时，保护动作于信号。对三相不对称等原因引起的接地电抗器过负荷，宜装设过负荷保护，保护带时限动作于信号。2.6.7330～500kV线路并联电抗器的保护在无专用断路器时，其动作除断开线路的本侧断路器外还应起动远方跳闸装置，断开线路对侧断路器。2.6.8并联电抗器保护配置选择根据以上保护配置原则：500kV线路，选择两套RCS-917系列高压可控并联电抗器成套保护装置。

第三章保护的原理、特点3.1母线保护的原理、特点500kV母线保护采用了南瑞继保的RCS-915E微机母线保护配置、国电南自SG-B750系列数字式母线保护装置；220kV母线选用南瑞继保的RCS-915AB微机母线保护装置、国电南自的SG-B750系列数字式母线保护装置。3.1.1RCS-915E微机母线保护1应用范围RCS—915E型微机母线保护装置，主要适用于一个半断路器主接线方式，母线上允许所接的线路与元件数最多为9个。2保护配置RCS—915E型微机母线保护装置设有母线差动保护和断路器失灵保护功能。3保护原理说明(1)母线差动保护母线差动保护由分相式比率差动元件构成。1）起动元件a）电流工频变化量元件，当制动电流工频变化量大于门坎（由浮动门坎和固定门坎构成）时电流工频变化量元件动作，其判据为：△U>△UT+0.5IUN其中：△si为制动电流工频变化量瞬时值；0.5IN为固定门坎；△SIT是浮动门坎，随着变化量输出变化而逐步自动调整。b）差流元件，当任一相差动电流大于差流起动值时差流元件动作，其判据为：Id>Icdzd其中：Id为大差动相电流；Icdzd为差动电流起动定值。母线差动保护电流工频变化量元件或差流元件起动后展宽500ms。2）比率差动元件a）常规比率差动元件动作判据为：其中：K为比率制动系数；Ij为第j个连接元件的电流；Icdzd为差动电流起动定值。b）工频变化量比例差动元件为提高保护抗过渡电阻能力，减少保护性能受故障前系统功角关系的影响，本保护除采用由差流构成的常规比率差动元件外，还采用工频变化量电流构成了工频变化量比率差动元件，与制动系数固定为0.2的常规比率差动元件配合构成快速差动保护。其动作判据为：其中K′为工频变化量比例制动系数，固定取0.65；△Ij为第j个连接元件的工频变化量电流；△DIT为差动电流起动浮动门坎；DIcdzd为差流起动的固定门坎,由Icdzd得出。3）TA饱和检测元件为防止母线保护在母线近端发生区外故障时TA严重饱和的情况下发生误动，本装置根据TA饱和波形特点设置了两个TA饱和检测元件，用以判别差动电流是否由区外故障TA饱和引起，如果是则闭锁差动保护出口，否则开放保护出口。TA饱和检测元件一：采用新型的自适应阻抗加权抗饱和方法，即利用电流工频变化量起动元件自适应地开放加权算法。当发生母线区内故障时，工频变化量差动元件△BLCD与电流工频变化量元件△SI基本同时动作，而发生母线区外故障时，由于故障起始TA尚未进入饱和，△BLCD元件的动作滞后于电流工频变化量元件。利用△BLCD元件与电流工频变化量元件动作的相对时序关系的特点，我们得到了抗TA饱和的自适应阻抗加权判据。由于此判据充分利用了区外故障发生TA饱和时差流不同于区内故障时差流的特点，具有极强的抗TA饱和能力，而且区内故障和一般转换性故障（故障由母线区外转至区内）时的动作速度很快。TA饱和检测元件二：由谐波制动原理构成的TA饱和检测元件。这种原理利用了TA饱和时差流波形畸变和每周波存在线性传变区等特点，根据差流中谐波分量的波形特征检测TA是否发生饱和。以此原理实现的TA饱和检测元件同样具有很强抗TA饱和能力，而且在区外故障TA饱和后发生同名相转换性故障的极端情况下仍能快速切除母线故障。母差保护的工作框图如下所示。母差保护的工作框图△SI:电流工频变化量元件Icd:差流起动元件SW:母差保护投退控制字△BLCD:大差工频变化量比率差动元件BLCD':大差比率差动元件（K=0.2）YB:母差保护投入压板BLCD:大差比率差动元件3.1.2SGB750系列数字式母线保护1概述我公司针对110kV-750kV电力系统的特点，结合二十多年来在各电压等级母线保护领域内的理论研究成果及成功的现场运行实践经验，提出并采用一整套母线保护新判据，在全新的EDP-01嵌入式系统平台基础上开发研制成SGB750系列数字式母线保护装置。本装置技术性能优异，抗干扰能力强，功能齐全，界面友好，使用方便。2适用范围SGB750系列数字式母线保护装置适用于110kV～750kV各电压等级的各种接线方式的母线，最大主接线规模为24单元，对于中性点不接地系统A、C两相式的配置方式，最大可达36单元。可作为发电厂、变电站母线的成套保护装置。本装置符合国网标准化要求（Q/GDW175-2008《变压器、高压并联电抗器和母线保护及辅助装置标准化设计规范》）。3保护功能配置SGB750系列数字式母线保护装置具有多种保护功能，可根据母线接线要求选择配置：1)母线差动保护2)母联（分段）断路器失灵和盲区保护3)断路器失灵保护4)复合电压闭锁功能5)运行方式识别功能6)CT断线告警及闭锁功能7)母联（分段）充电过流保护（选配）8)母联（分段）非全相保护（选配）4原理特点1)采用比率制动差动保护原理，分设大差功能及各段母线小差功能，将整个双母线作为被保护组件的大差功能用于判别母线区内故障，仅将每段母线作为被保护组件的小差功能用于选择故障段母线。2)设置两套差动保护：常规的全电流差动保护和新型的电流变化量差动保护。技术成熟，抗过渡电阻的能力强，受故障前系统功角的影响小。3)采用瞬时值差电流算法，保护动作速度快，整组动作时间小于15ms。4)采用“差电流变化量起动”和“差电流起动”双起动原理，对系统发生的金属性或非金属故障、短路容量的差异所产生的不同故障特征，均能快速起动，并进入下一级保护判别。本装置的双起动原理的起动灵敏度高，自适应能力强，有效地解决了不同容量的系统在不同负荷条件下发生故障时，多数母线保护起动灵敏度不能完全适应的问题。5)采用新型抗CT饱和的“差电流动态追忆法”和“轨迹扫描法”措施，确保母线外部故障CT饱和时不误动，而区内故障或故障由区外转为区内时可靠动作。6)不同电压等级的电力系统具有不同的特点，线路的感抗、容抗、阻抗角不同，非周期分量和谐波分量的时间常数也不同，SGB750系列母线保护装置考虑了110～750kV各电压等级中最严重的情况，采取各种有效措施加以克服，抗御非周期分量和谐波分量的能力强，因而对各电压等级的母线具有最广泛的适应性。7)对于可能导致母线保护装置误动的小概率因素，例如，由于接入母线保护的各单元CT的特性不一致，在区外故障切除、不对称冲击负荷、系统解合环、并网、投切负荷等造成的不平衡差电流；CT断线造成的差电流；区外故障CT在2个周波以后再饱和造成的差电流等情况，SGB750系列母线保护装置从多方位采取预防为主的有效措施，确保不误动，整套装置的安全性很高。8)能自动适应母线的各种运行方式。例如在双母线上倒闸操作时不需退出保护，能根据隔离开关位置信息的改变，通过软件完成：运行方式的自动识别、各段母线小差保护计算的自动调整及出口跳闸命令的自动切换。9)内含补偿措施，允许母线上各连接单元CT的变比不一致，并由用户设定。10)设置独立于差动保护软件的复合电压闭锁功能，可靠防止差动保护的误动。11)设有CT断线报警功能：低值报警，高值闭锁差动保护，可靠防止CT断线引起差动保护的误动。12)针对数字化变电站，电子式互感器的技术特点.增加新型判据,解决由于网络通讯代替原来模拟采样及开入开出等带来的技术风险,防患于未然。3.1.3RCS—915A/B型微机母线保护装置1应用范围RCS—915A/B型微机母线保护装置，适用于各种电压等级的单母线、单母分段、双母线等各种主接线方式，母线上允许所接的线路与元件数最多为21个（包括母联），其中B型保护可满足有母联兼旁路运行方式主接线系统的要求。2保护配置RCS—915A/B型微机母线保护装置设有母线差动保护、母联充电保护、母联死区保护、母联失灵保护、母联过流保护、母联非全相保护（仅A型保护有）以及断路器失灵保护等功能。3工作原理(1)母线差动保护母线差动保护由分相式比率差动元件构成，TA极性要求支路TA同名端在母线侧，母联TA同名端在一母侧。差动回路包括母线大差回路和各段母线小差回路。母线大差是指除母联开关和分段开关外所有支路电流所构成的差动回路。某段母线的小差是指该段母线上所连接的所有支路（包括母联和分段开关）电流所构成的差动回路。母线大差比率差动用于判别母线区内和区外故障，小差比率差动用于故障母线的选择。（启动元件、比率差动元件同RCS-915E）1)故障母线选择元件差动保护根据母线上所有连接元件电流采样值计算出大差电流，构成大差比例差动元件，作为差动保护的区内故障判别元件。对于分段母线或双母线接线方式，根据各连接元件的刀闸位置开入计算出两条母线的小差电流，构成小差比率差动元件，作为故障母线选择元件。当双母线按单母方式运行不需进行故障母线的选择时可投入单母方式压板。当元件在倒闸过程中两条母线经刀闸双跨，则装置自动识别为单母运行方式。这两种情况都不进行故障母线的选择，当母线发生故障时将所有母线同时切除。母差保护另设一后备段，当抗饱和母差动作（下述TA饱和检测元件二检测为母线区内故障），且无母线跳闸，则经过250ms切除母线上所有的元件。另外，装置在比率差动连续动作500ms后将退出所有的抗饱和措施，仅保留比率差动元件（仍不返回则跳相应母线。这是为了防止在某些复杂故障情况下保护误闭锁导致拒动，在这种情况下母线保护动作跳开相应母线对于保护系统稳定和防止事故扩大都是有好处的。（而事实上真正发生区外故障时，TA的暂态饱和过程也不可能持续超过500ms）后将退出所有的抗饱和措施，仅保留比率差动元件若其动作仍不返回则跳相应母线。这是为了防止在某些复杂故障情况下保护误闭锁导致拒动，在这种情况下母线保护动作跳开相应母线对于保护系统稳定和防止事故扩大都是有好处的。（而事实上真正发生区外故障时，TA的暂态饱和过程也不可能持续超过500ms）2）TA饱和检测元件为防止母线保护在母线近端发生区外故障时TA严重饱和的情况下发生误动，本装置根据TA饱和波形特点设置了两个TA饱和检测元件，用以判别差动电流是否由区外故障TA饱和引起，如果是则闭锁差动保护出口，否则开放保护出口。3）电压闭锁元件其判据为Uφ≤Ubs3U0≥U0bsU2≥U2bs其中Uφ为相电压，3U0为三倍零序电压(自产),U2为负序相电压,Ubs为相电压闭锁值，U0bs和U2bs分别为零序、负序电压闭锁值。以上三个判据任一个动作时，电压闭锁元件开放。在动作于故障母线跳闸时必须经相应的母线电压闭锁元件闭锁。(2)母联充电保护当任一组母线检修后再投入之前，利用母联断路器对该母线进行充电试验时可投入母联充电保护，当被试验母线存在故障时，利用充电保护切除故障。母联充电保护有专门的起动元件。在母联充电保护投入时，当母联电流任一相大于母联充电保护整定值时，母联充电保护起动元件动作去控制母联充电保护部分。当母联断路器跳位继电器由“1”变为“0”或母联TWJ=1且由无电流变为有电流(大于0.04In)，或两母线变为均有电压状态，则开放充电保护300ms，同时根据控制字决定在此期间是否闭锁母差保护。在充电保护开放期间，若母联电流大于充电保护整定电流，则将母联开关切除。母联充电保护不经复合电压闭锁。(3)母联过流保护当利用母联断路器作为线路的临时保护时可投入母联过流保护。母联过流保护有专门的起动元件。在母联过流保护投入时，当母联电流任一相大于母联过流整定值，或母联零序电流大于零序过流整定值时，母联过流起动元件动作去控制母联过流保护部分。母联过流保护在任一相母联电流大于过流整定值，或母联零序电流大于零序过流整定值时，经整定延时跳母联开关，母联过流保护不经复合电压元件闭锁。(4)母联失灵与母联死区保护当保护向母联发跳令后，经整定延时母联电流仍然大于母联失灵电流定值时，母联失灵保护经两母线电压闭锁后切除两母线上所有连接元件。只有母差保护和母联充电保护才起动母联失灵保护。逻辑框图见下图母联失灵保护逻辑框图若母联开关和母联TA之间发生故障，断路器侧母线跳开后故障仍然存在，正好处于TA侧母线小差的死区，为提高保护动作速度，专设了母联死区保护。本装置的母联死区保护在差动保护发母线跳令后，母联开关已跳开而母联TA仍有电流，且大差比率差动元件及断路器侧小差比率差动元件不返回的情况下，延时100ms跳开另一条母线。为防止母联在跳位时发生死区故障将母线全切除，当两母线都有电压且母联在跳位时母联电流不计入小差。母联TWJ为三相常开接点（母联开关处跳闸位置时接点闭合）串联。(5)断路器失灵保护本装置的断路器失灵保护有两种方式可供选择。方式一：与线路的失灵起动装置配合，当母线所连接的某条线路断路器失灵时，该线路的失灵起动装置的失灵接点与电压切换接点串联提供给本装置，如图所示。本保护检测到此接点动作时，经过失灵保护电压闭锁，经跳母联时限跳开母联，经失灵时限切除该元件所在母线的各个连接元件。断路器失灵保护失灵方式一接点连接示意图方式二：由该连接元件的保护装置提供的保护跳闸接点起动，逻辑如下图。输入本装置的跳闸接点有两种：一种是分相跳闸接点(虚框1所示)，分别对应元件2、3、4、5、7、8、9、10、12、13、14、15、17、18、19、20的跳A、跳B、跳C，通常与线路保护连接，当失灵保护保护检测到此接点动作时，若该元件的对应相电流大于失灵相电流定值（可整定是否再经零序电流或负序电流闭锁），则经过失灵保护电压闭锁起动失灵保护；另一种是三跳接点(虚框2所示)，分别对应元件1、6、11、16的跳ABC，通常与元件保护连接，当失灵保护检测到此接点动作时，若该元件的任一相电流大于失灵相电流定值（可整定是否再经零序电流或负序电流闭锁），则经过失灵保护电压闭锁起动失灵保护。失灵保护起动后经跟跳延时再次动作于该线路断路器，经跳母联延时动作于母联，经失灵延时切除该元件所在母线的各个连接元件。3.2线路保护的原理、特点220kV线路保护选用RCS-931系列超高压线路成套保护装置和PSL-602(A/C/D)数字式线路保护装置；500kV线路保护选用RCS-931系列超高压线路成套保护装置、RCS-902A(B/C/D)型超高压线路成套保护装置和PSL-602A数字式线路保护装置以及CZX-22R操作继电器装置。3.2.1RCS-902A(B/C/D)型超高压线路成套保护装置1应用范围本装置为由微机实现的数字式超高压线路成套快速保护装置，可用作220kV及以上电压等级输电线路的主保护及后备保护。2保护配置RCS-902A（B、C、D）包括以纵联距离和零序方向元件为主体的快速主保护，由工频变化量距离元件构成的快速Ⅰ段保护。其中，RCS-902A由三段式相间和接地距离及二个延时段零序方向过流构成全套后备保护；RCS-902B由三段式相间和接地距离及四个延时段零序方向过流构成全套后备保护；RCS-902C设有分相命令，纵联保护的方向按相比较，适用于同杆并架双回线，后备保护配置同RCS-902A；RCS-902D以RCS-902A为基础，仅将零序Ⅲ段方向过流保护改为零序反时限方向过流保护。RCS-902A（B、C、D）保护有分相出口，配有自动重合闸功能,对单或双母线接线的开关实现单相重合、三相重合和综合重合闸。RCS-902XS适用于串联电容补偿的输电系统。3工作原理(1)保护程序结构保护程序结构框图如下图所示。保护程序结构框图主程序按固定的采样周期接受采样中断进入采样程序，在采样程序中进行模拟量采集与滤波，开关量的采集、装置硬件自检、交流电流断线和起动判据的计算，根据是否满足起动条件而进入正常运行程序或故障计算程序。硬件自检内容包括RAM、E2PROM、跳闸出口三极管等。正常运行程序中进行采样值自动零漂调整、及运行状态检查，运行状态检查包括交流电压断线、检查开关位置状态、变化量制动电压形成、重合闸充电、通道检查、准备手合判别等。不正常时发告警信号，信号分两种，一种是运行异常告警，这时不闭锁装置，提醒运行人员进行相应处理；另一种为闭锁告警信号，告警同时将装置闭锁，保护退出。故障计算程序中进行各种保护的算法计算，跳闸逻辑判断以及事件报告、故障报告及波形的整理。(2)装置总起动元件起动元件的主体以反应相间工频变化量的过流继电器实现，同时又配以反应全电流的零序过流继电器互相补充。反应工频变化量的起动元件采用浮动门坎，正常运行及系统振荡时变化量的不平衡输出均自动构成自适应式的门坎，浮动门坎始终略高于不平衡输出，在正常运行时由于不平衡分量很小，而装置有很高的灵敏度。当系统振荡时，自动降低灵敏度，不需要设置专门的振荡闭锁回路。因此，装置有很高的安全性，起动元件有很高的灵敏度而又不会频繁起动，测量元件则不会误测量。1)电流变化量起动2)零序过流元件起动当外接和自产零序电流均大于整定值时，零序起动元件动作并展宽7秒，去开放出口继电器正电源。3)位置不对应起动这一部分的起动由用户选择投入，条件满足总起动元件动作并展宽15秒，去开放出口继电器正电源。(3)保护起动元件保护起动元件与总起动元件相比，增加了一个电流变化量低定值起动元件，用以起动闭锁式方向保护的发信，其判据为：电流变化量低定值起动元件动作仍进入正常运行程序，当电流变化量高定值起动元件或零序过流元件动作进入故障测量程序。(4)工频变化量距离继电器电力系统发生短路故障时，其短路电流、电压可分解为故障前负荷状态的电流电压分量和故障分量，如下图的短路状态（A）可分解为图（B）、（C）二种状态下电流电压的迭加，反应工频变化量的继电器不受负荷状态的影响，因此，只要考虑图（C）的故障分量。工频变化量距离继电器测量工作电压的工频变化量的幅值，其动作方程为：对相间故障：对接地故障：ZZD为整定阻抗，一般取0.8～0.85倍线路阻抗；UZ为动作门坎，取故障前工作电压的记忆量。为保护区内外各点金属性短路时的电压分布，设故障前系统各点电压一致即各故障点故障前电压为ZU,则；对反应工频变化量的继电器，系统电势为零，因而仅需考虑故障点附加电势ΔEF。(5)反方向距离继电器该继电器仅在保护投退控制字‘弱电侧’＝1时才投入，它由三个接地距离继电器和三个相间距离继电器组成。在弱电侧，当距离方向和零序正反方向元件均不动作时，若反方向距离继电器动作，则判为反方向故障，若反方向距离继电器不动作，则不认为是反方向故障。(6)零序方向继电器零序正反方向元件（F0+、F0-）由零序功率P0决定，P0由3U0和3I0×ZD0的乘积获得(3U0、3I0为自产零序电压电流，ZD是幅值为1相角为78°的相量)，P0>0时F0-动作；P0<-1伏安（IN=5A）或P0<-0.2伏安（IN=1A）时F0+动作。纵联零序保护的正方向元件由零序方向比较过流元件和F0+的与门输出，而纵联零序保护的反方向元件由零序起动过流元件和F0-的与门输出。(7)距离继电器本装置设有三阶段式相间和接地距离继电器，继电器由正序电压极化，因而有较大的测量故障过渡电阻的能力；当用于短线路时，为了进一步扩大测量过渡电阻的能力，还可将Ⅰ、Ⅱ段阻抗特性向第Ⅰ象限偏移；接地距离继电器设有零序电抗特性，可防止接地故障时继电器超越。正序极化电压较高时，由正序电压极化的距离继电器有很好的方向性；当正序电压下降至10%以下时，进入三相低压程序，由正序电压记忆量极化，Ⅰ、Ⅱ段距离继电器在动作前设置正的门坎，保证母线三相故障时继电器不可能失去方向性；继电器动作后则改反门坎，保证正方向三相故障继电器动作后一直保持到故障切除。Ⅲ段距离继电器始终采用反门坎，因而三相短路Ⅲ段稳态特性包含原点，不存在电压死区。当用于长距离重负荷线路，常规距离继电器整定困难时，可引入负荷限制继电器，负荷限制继电器和距离继电器的交集为动作区，这有效地防止了重负荷时测量阻抗进入距离继电器而引起的误动。3.2.2PSL602数字式线路保护装置1保护配置及型号PSL602(ACD)型光纤电流差动保护装置以分相电流差动保护和零序电流差动保护作为全线速动主保护，以距离保护和零序方向电流保护作为后备保护。保护有分相出口，可用作220kV及以上电压等级的输电线路的主保护和后备保护。保护功能由数字式中央处理器CPU模件完成，其中一块CPU模件(CPU1)完成电流差动功能，另外一块CPU模件(CPU2)完成距离保护和零序电流保护功能PSL600系列数字式高压线路保护CPU模件硬件完全相同其出口回路完全独立。对于单断路器接线的线路保护装置中还增加了实现重合闸功能的CPU(CPU3)模件可根据需要实现单相重合三相重合综合重合闸功能或者退出.2性能特征(1)采用分相电流差动继电器和零序电流差动继电器作为线路全线速动保护零序电流差动具有两段段延时60ms选跳段延时150ms三跳。(2)备优异的抗CT1饱和和CT断线能力。(3)用光纤作为通道通讯介质保证通信的可靠性可采用专用光纤或复用光纤。(4)先进的数值同步技术保证两侧数据的一致性可适用两侧CT变比不一致的情况。(5)自动检测通道故障实时显示差流通道误码率通道故障时自动闭锁差动保护。(6)具有远方跳闸功能两路远传命令远传永跳功能防止再次重合于永久故障。(7)PSL602采用对侧启动加本侧电压低的启动条件可自适应弱电源线路不需要整定是否弱电源。(8)PSL603能够用于串联补偿电容线路可选零序反时限保护。(9)动作速度快线路近处故障动作时间小于10ms线路70处故障典型动作时间达到12ms线路远处故障小于25ms。(10)完善可靠的振荡闭锁功能能快速区分系统振荡与故障在振荡闭锁期间系统无论发生不对称性故障还是发生三相故障保护都能可靠快速地动作。(11)用电流电压复合选相方法在复杂故障和弱电源系统故障时也能够正确选相。(12)完善的自动重合闸功能可以实现单重检线路三相有压重合闸方式专用于大电厂侧以防止线路发生永久故障电厂侧重合于故障对电厂机组造成冲击。(13)采用新的母线PT断线判别方法三相失压不再判断开关是否在合位只要三相电压低就报PT三相失压可有效防止PT小开关未合时PT断线信号不报合线路开关虽然线路正常但距离手合加速动作重合闸增加了线路PT断线判别的功能需要用到线路PT而其断线时闭锁重合闸。(14)采用了多CPU共享AD的高精度模数转换自主专利技术解决了多CPU共享AD的难题提高了装置的模数转换精度简化了调试和维护的工作量。3.2.3RCS-931系列超高压线路成套保护装置1应用范围

本系列装置为由微机实现的数字式超高压线路成套快速保护装置，可用作220kV及以上电压等级输电线路的主保护及后备保护。

2

保护配置

RCS-931系列保护包括以分相电流差动和零序电流差动为主体的快速主保护，由工频变化量距离元件构成的快速Ⅰ段保护，由三段式相间和接地距离及多个零序方向过流构成的全套后备保护，RCS-931系列保护有分相出口，配有自动重合闸功能,

对单或双母线接线的开关实现单相重合、三相重合和综合重合闸。3

软件工作原理

(1)

保护程序结构

保护程序结构框图如下图所示。

主程序按固定的采样周期接受采样中断进入采样程序，在采样程序中进行模拟量采集与滤波，开关量的采集、装置硬件自检、交流电流断线和起动判据的计算，根据是否满足起动条件而进入正常运行程序或故障计算程序。硬件自检内容包括RAM、E2PROM、跳闸出口三极管等。

正常运行程序中进行采样值自动零漂调整、及运行状态检查，运行状态检查包括交流电压断线、检查开关位置状态、变化量制动电压形成、重合闸充电、通道检查、准备手合判别等。不正常时发告警信号，信号分两种，一种是运行异常告警，这时不闭锁装置，提醒运行人员进行相应处理；另一种为闭锁告警信号，告警同时将装置闭锁，保护退出。

故障计算程序中进行各种保护的算法计算，跳闸逻辑判断以及事件报告、故障报告及波形的整理。(2)

装置总起动元件

起动元件的主体以反应相间工频变化量的过流继电器实现，同时又配以反应全电流的零序过流继电器互相补充。反应工频变化量的起动元件采用浮动门坎，正常运行及系统振荡时变化量的不平衡输出均自动构成自适应式的门坎，浮动门坎始终略高于不平衡输出。在正常运行时由于不平衡分量很小，装置有很高的灵敏度，当系统振荡时，自动抬高浮动门坎而降低灵敏度，不需要设置专门的振荡闭锁回路。因此，起动元件有很高的灵敏度而又不会频繁起动，装置有很高的安全性

1)

电流变化量起动

△IΦΦMAX是相间电流的半波积分的最大值；△IZD为可整定的固定门坎；

△IT为浮动门坎，随着变化量的变化而自动调整，取1.25倍可保证门坎始终略高于不平衡输出。

该元件动作并展宽7秒，去开放出口继电器正电源。2)

零序过流元件起动

当外接和自产零序电流均大于整定值时，零序起动元件动作并展宽7秒，去开放出口继电器正电源。

3)位置不对应起动

这一部分的起动由用户选择投入，条件满足总起动元件动作并展宽15秒，去开放出口继电器正电源。

4)

纵联差动或远跳起动

发生区内三相故障，弱电源侧电流起动元件可能不动作，此时若收到对侧的差动保护允许信号，则判别差动继电器动作相关相、相间电压，若小于60％额定电压，则辅助电压起动元件动作，去开放出口继电器正电源7秒。

当本侧收到对侧的远跳信号且定值中“不经本侧起动控制”置“1”时，去开放出口继电器正电源500ms。5)

过流跳闸起动

对于RCS-931XL，“距离压板”投入并且“投过流跳闸”控制字置“1”，若其它起动元件不动作，但最大相电流大于“过流跳闸定值”，经“过流跳闸延时”，过流跳闸起动元件动作，去开放出口继电器正电源7秒。

最大相电流大于“过流跳闸定值”，经100ms延时，装置有开关变位报告”过流起动”；开关变位报告“过流起动”的主要作用是作为过流跳闸元件动作时间的参考。

装置由“过流动作”起动时，动作报告中“过流动作”的动作时间为1ms，无法直观看到“过流跳闸时间”延时。此时可参考“过流起动”变位报告的绝对时间。因最大相电流＞“过流跳闸定值”延时100ms报“过流起动”变位，最大相电流＞“过流跳闸定值”经“过流跳闸时间”延时动作，所以有：

过流跳闸延时＝过流起动动作绝对时间－过流起动变位的绝对时间+100ms。

(3)保护起动元件

保护起动元件与总起动元件一致(4)工频变化量距离继电器

电力系统发生短路故障时，其短路电流、电压可分解为故障前负荷状态的电流电压分量和故障分量，如下图的短路状态（A）可分解为图（B）、（C）二种状态下电流电压的迭加，反应工频变化量的继电器不受负荷状态的影响，因此，只要考虑图（C）的故障分量。

工频变化量距离继电器测量工作电压的工频变化量的幅值，其动作方程为：为整定阻抗，一般取0.8～0.85倍线路阻抗；

为动作门坎，取故障前工作电压的记忆量。短路系统图图为保护区内外各点金属性短路时的电压分布，设故障前系统各点电压一致，即各故障点故障前电压为,UZ则变化量的继电器，系统电势为零，因而仅需考虑|△EF1|=|△EF2|=|△F3|=UZ故障点附加电势△EF。

区内故障时，如图(B)，△UOP在本侧系统至△EF1的连线的延长线上，可见，△UOP＞△EF1，继电器动作。反方向故障时，如图(C)，△UOP在△EF2与对侧系统的连线上，显然，△UOP＜△EF2，继电器不动作。区外故障时，如图（D），△UOP在△EF3与本侧系统的连线上，△UOP＜△EF3，继电器不动作。(5)距离继电器

本装置设有三阶段式相间和接地距离继电器，继电器由正序电压极化，因而有较大的测量故障过渡电阻的能力；当用于短线路时，为了进一步扩大测量过渡电阻的能力，还可将Ⅰ、Ⅱ段阻抗特性向第Ⅰ象限偏移；接地距离继电器设有零序电抗特性，可防止接地故障时继电器超越正序极化电压较高时，由正序电压极化的距离继电器有很好的方向性；当正序电压下降至10%以下时，进入三相低压程序，由正序电压记忆量极化，Ⅰ、Ⅱ段距离继电器在动作前设置正的门坎，保证母线三相故障时继电器不可能失去方向性；继电器动作后则改为反门坎，保证正方向三相故障继电器动作后一直保持到故障切除。Ⅲ段距离继电器始终采用反门坎，因而三相短路Ⅲ段稳态特性包含原点，不存在电压死区。当用于长距离重负荷线路，常规距离继电器整定困难时，可引入负荷限制继电器，负荷限制继电器和距离继电器的交集为动作区，这有效地防止了重负荷时测量阻抗进入距离继电器而引起的误动。(6)重合闸

本装置重合闸为一次重合闸方式,可实现单相重合闸、三相重合闸或综合重合闸；可根据故障的严重程度引入闭锁重合闸的方式。重合闸的起动方式可以由保护动作起动或开关位置不对应起动方式；当与本公司其它产品一起使用有二套重合闸时，二套装置的重合闸可以同时投入,不会出现二次重合，与其它装置的重合闸配合时，可考虑用压板仅投入一套重合闸。三相重合时，可采用检线路无压重合闸或检同期重合闸，也可采用快速直接重合闸方式，检无压时，检查线路电压或母线电压小于30V；检同期时，检查线路电压和母线电压大于40V，且线路和母线电压间相位差在整定范围内。3.2.4CZX-22R操作继电器装置1装置的应用范围及特点CZX-22R2型操作继电器装置按超高压输电线路继电保护统一设计原则设计而成，该装置含有两组分相跳闸回路，一组分相合闸回路以及手合选线加速回路，可与11/2结线方式下的断路器配合使用。保护装置和其它有关设备均可通过操作继电器装置进行分合操作。本装置为一层4U机箱，结构为模件组合式，正面为整面板，背板出线采用接插连接方式，装置具有体积小，安全性高，使用灵活方便等特点。本装置采用了进口高阻抗、小功耗继电器，从而大大降低装置的功耗和发热状况；由于采用了密封继电器，还改善了装置的防潮等性能，从而提高了装置的安全性。本装置的跳合闸电流保持回路的保持电流值采用跳线方式进行整定，方便了生产和运用。在用于综合自动化变电站的场合，装置可根据用户的要求在远方分、合闸时提供KK合后接点。本装置除了CZX-22R原有的TJR、TJQ三相跳闸回路外又提供了第三组备用跳闸回路。2装置的构成与原理(1)重合闸及手动合闸回路该回路的构成如原理图所示，其工作原理如下所述：1)重合闸回路当重合闸装置送来的合闸接点闭合时，合闸正电源经接点送至n112，此时ZHJ、ZXJ继电器动作。ZHJ为重合闸重动继电器，动作后有三对常开接点闭合并被分别送到A、B、C三个分相合闸回路去启动断路器的合闸线圈。ZXJ为磁保持信号继电器，它动作后一方面起动一个发光二极管，表示重合闸回路起动；另一方面去起动有关信号回路。当按下复归按钮时，磁保持继电器复归线圈励磁，合闸信号复归。2)手动合闸和远方合闸回路当进行手动合闸或远方合闸时，KK把手或远方送来的合闸接点处于闭合位置，正电源送到n101、n102，此时1SHJ、21SHJ、22SHJ、23SHJ动作，同时KKJ第一组线圈励磁且自保持。1SHJ动作后，其三对常开接点分别去启动A、B、C三个分相合闸回路。21SHJ、22SHJ、23SHJ动作后，其接点有的去闭锁重合闸，有的去启动“手合选线加速”回路去加速故障线路保护，KKJ动作后给出KK合后接点。图中电阻与电容构成手动或远方合闸脉冲展宽回路。即当手动或远方合闸时，电容充电。当手合KK接点或远方合闸接点返回后，电容器向继电器放电，使其继续动作一段时间，该时间大于400ms，以保证当手合或远方合到故障线路上时保护可加速跳闸。手动合闸回路受开关压力降低回路控制，若压力降低禁止合闸时，3YJJ和22YJJ接点断开，此时禁止手动和远方合闸。(2)三相跳闸回路三相跳闸回路如图6.1所示，其工作原理如下所述：3.2.1三跳起动重合闸三跳起动重合闸接点分别通过该回路的n115端子（起动第一组跳圈）和n124端子（起动第二组跳圈）去起动11TJQ、12TJQ、13TJQ以及21TJQ、22TJQ、23TJQ。11TJQ、12TJQ、13TJQ动作后去起动第一组分相跳闸回路，21TJQ、22TJQ、23TJQ动作后去起动第二组分相跳闸回路。3.2.2三跳不起动重合闸接点分别通过n116（起动第一组跳圈）端子和n125端子（起动第二组跳闸线圈）起动11TJR、12TJR、13TJR以及21TJR、22TJR、23TJR。11TJR、12TJR、13TJR动作后1装置的应用范围CZX-22G型操作继电器装置按超高压输电线路继电保护统一设计原则和国网公司要求设计，该装置含有两组分相跳闸回路，一组分相合闸回路以及手合选线加速回路，可与3/2结线方式下的断路器配合使用。保护装置和其它有关设备均可通过操作继电器装置对断路器进行分合操作。去起动第一组分相跳闸回路，21TJR、22TJR、23TJR动作后去起动第二组分相跳闸回跳。该回路起动后，其有关接点还送给重合闸，去给重合闸放电，禁止重合。1)手动及远方跳闸回路手动跳闸接点通过n114去起动1STJ、STJa、STJb、STJc以及KKJ的第二组线圈，其中STJa、STJb、STJc分别去启动的两组跳闸回路。备用继电器三跳本装置设有保护三跳备用继电器回路(用于变压器非电量保护跳闸等)。三跳时分别通过n158(第一组)n159(第二组起动)11BJ、12BJ以及21BJ、22BJ，它们分别接在两组直流电源上，11BJ、12BJ去起动第一组分相跳闸回路，21BJ、22BJ去起动第二组分相跳闸回路。该备用继电器设定动作时间为0.3s的定时方波，防止在非电量跳闸信号不能及时返回的情况下BJ回路长期动作。(3)直流电源监视与切换该回路的构成如图6.1所示，工作原理叙述如下：CZX-22R2的两组分相跳闸回路具有独立的直流电源，并设有直流电源监视回路，当任意一组直流消失即可通过12JJ和2JJ报警。经11JJ切换后的直流电源供压力监视和备用继电器回路使用。(4)分相合闸回路1)合闸回路2)防跳回路(5)分相跳闸回路1)合位监视2)跳闸回路(6)跳合闸信号回路1)跳闸信号2)重合闸信号(7)压力闭锁回路1)气压异常禁止操作2)压力降低禁止重合闸3)压力降低禁止合闸4)压力降低禁止跳闸(8)手合选线加速回路(9)备用中间继电器(10)装置输出接点及功能

3.3变压器保护配置3.3.1RCS-978系列变压器成套保护装置1应用范围RCS-978系列数字式变压器保护适用于220kV及以上电压等级、需要提供双套主保护、双套后备保护的各种接线方式的变压器。适用于500kV及以上系统：自耦变，500kV侧3/2接线或双母线带旁路接线，220kV侧3/2接线或双母线带旁路接线，35kV侧单分支接线，8U结构。上图中表示的是此型保护所能够适应的最大的接线方式，但其接线方式并不一定符合实际应用。RCS保护配置情况异常运行保护对220kV～500kV母线，应装设快速有选择地切除故障的母专用母线保护应满足以下要求：2保护工作原理主程序按固定的采样周期接受采样中断进入采样程序，在采样程序中进行模拟量采集与滤波，开关量的采集、装置硬件自检、外部异常情况检查和起动判据的计算，根据是否满足起动条件而进入正常运行程序或故障计算程序。硬件自检内容包括RAM、E2PROM、跳闸出口三极管等。正常运行程序进行装置的自检，装置不正常时发告警信号，信号分两种，一种是运行异常告警，这时不闭锁装置，提醒运行人员进行相应处理；另一种为闭锁告警信号，告警同时将装置闭锁，保护退出。故障计算程序中进行各种保护的算法计算，跳闸逻辑判断。1)装置起动元件装置管理板设有不同的起动元件，起动后开放出口正电源，同时开放CPU板相应的保护元件。只有在管理板相应的起动元件动作，同时CPU板对应的保护元件动作后才能跳出口；否则无法跳闸。管理板的起动元件未动作，而CPU板对应的保护元件动作，装置会报警，不会出口跳闸。各起动