1、 ISA-311GA/B 微机线路成套保护装置 技 术 说 明 书 Ver 2.12 二 八 年 八 月 ISA-311GA/B 微机线路成套保护装置 技 术 说 明 书 Ver 2.12 二 八年八月 编写： 俞伟国 张广嘉 审核： 侯 林 陈远生 批准： 徐成斌 本说明书 适用于 ISA-311GA/B软件 V2.12及以上 版本 。 本 装置用户权限密码： 700 。 本说明书由 长园深瑞继保自动化有限公司 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
2、 不 符 之处 。 更多产品信息，请访问互联网： http:/ 技术支持电话： (0755) 3301-8624/8685 传真： (0755) 3301-8664， 3301-8889 欢迎拨打免费客户服务电话： 400-678-8099 ISA-311GA/B 微机线路成套保护装置I 目 录 1 装置概述 1 1.1 应用范围 1 1.2 保护配置 1 1.3 主要性能特点 2 2 技术参数 3 2.1 机械及环境参数 3 2.2 额定电气参数 3 2.3 主要技术指标 3 2.4 通讯接口 5 2.5 纵联保护通道说明 5 3 保护原理 6 3.1 起动元件 6 3.2 选相元件 6 3
3、.3 距离继电器 7 3.4 零序电流保护 12 3.5 弱馈线保护 12 3.6 不对称故障相继速动保护 13 3.7 双回线相继速动保护（横联保护） 14 3.8 振荡闭锁 15 3.9 TV 断线检测和紧急状态保护 15 3.10 合闸于故障保护 16 3.11 纵联保护 17 3.12 重合闸 20 3.13 低周减载 23 3.14 低压减载 23 3.15 过负荷保护 24 3.16 其它异常告警 24 3.17 保护功能与压板对应表 25 4 辅助功能 26 4.1 信号系统 26 4.2 事故分析与过程记录 26 5 定值及整定说明 33 ISA-311GA/B 微机线路成套保
4、护装置 II 5.1 保护元件配置 33 5.2 数值型定值 33 5.3 投退型定值 34 5.4 软压板定值 35 5.5 选配元件定值 36 5.6 定值整定说明 37 6 装置测控功能说明 42 6.1 遥测量 42 6.2 遥信量 42 6.3 遥控量 44 7 硬件说明 45 7.1 装置整体结构（硬件原理图） 45 7.2 出口接点 46 7.3 输入开关量 46 7.4 信号接点 47 7.5 装置接线与安装 47 8 订货须知 50 8.1 基本订货参数 50 8.2 装置型号说明 50 附录 A 装置使用 . 51 A.1 面板布置与显示 51 A.2 菜单界面操作说明 5
5、3 附录 B 装置调试与投运 . 69 B.1 调试资料准备 . 69 B.2 通电前检查 . 69 B.3 上电检查 . 69 B.4 整机调试 . 69 B.5 装置投入运行操作步骤 . 70 B.6 注意事项 . 70 附录 C 保护装置通讯说明（ IEC60870-5-103 规约） . 73 C.1 定值和交流量 . 73 ISA-311GA/B 微机线路成套保护装置III C.2 保护动作事件 . 73 C.3 自检信息 . 74 C.4 保护开关量 . 76 C.5 软压板遥控、遥信点表 . 76 C.6 故障录波实际通道序号表（ ACC） . 77 附录 D 失灵起动功能说明
6、78 【附图 1】 装置端子排接线图 79 【附图 2】 装置操作板（ WB741B）原理接线图 . 80 【附图 3】 装置电压切换板（ WB751B）原理接线图 . 81 【附图 4】 装置前视后视图 82 【附图 5】 装置外形及机柜安装开孔尺寸图 83 ISA-311GA/B 微机线路成套保护装置第 1 页 1 装置概述 1.1 应用范围 ISA-311GA/B 微机线路成套保护装置为微机实现的数字式高压线路快速保护装置，适用于110kV 及以下电压等级、中性点直接接地、故障时三相跳闸能够满足系统稳定性要求的线路。 ISA-311GA/B 线路保护装置的型号分类如下： ISA-311G
7、AA 包括完整的距离和零序保护，用于无特殊要求的 110kV 高压输电线路。 ISA-311GAJ 在 ISA-311GAA 的基础上增加了纵联距离及纵联零序保护，用于要求全线速动的 110kV 高压输电线路，与专用收 发信机配合，通过高频载波实现纵联保护。 ISA-311GAP 在 ISA-311GAA 的基础上增加了纵联距离及纵联零序保护，用于要求全线速动的 110kV 高压输电线路，装置内置光端机，通过光纤通道实现纵联保护。 ISA-311GB（ A， J， P） 在 GA 型的基础上增加了测控功能。 以上装置均设有三相一次重合闸功能，自带跳合闸操作回路以及交流电压切换回路。 1.2 保
8、护配置 ISA-311GA/B 装置提供了丰富的保护元件，可根据用户需求进行配置。 纵联距离保护 纵联零序保护 突变量距离继电器 四段相间距 离 三段接地距离 四段零序方向过流 零序反时限过流 弱馈线保护 不对称故障相继 速动保护 双回线相继速动保护 合闸于故障保护 电压断线检测和紧急状态保护 振荡闭锁 三相一次自动重合闸 检同期手合 滑差 /无滑差闭锁低周减载 低压减载 过负荷保护 控制回路断线告警 ISA-311GA/B 微机线路成套保护装置 第 2 页 TA 异常告警 角差异常告警 TWJ 异常告警 1.3 主要 性能特点 采用 32 位浮点 DSP 和 16 位高精度 A/D 采样，运
9、算与逻辑功能强大。 单元化设计、模块化结构，可扩充性强。 大屏幕汉字 彩色 液晶显示、直观友好的界面菜单、完备的过程记录 ， 信息详细直观，操作调试方便。 以高可靠性工业级器件为主体，采用自动监测、补偿技术提高硬件电路稳定性、可靠性。 封闭、加强型单元机箱，多层屏蔽等抗振动、 抗 强干扰设计。 装置包含由超范围距离方向和零序方向元件构成的全线速动纵联保护 ， 动作速度快，全线速 断时间小于 30ms。 装置的 两个 CPU 板 具 有独立的起动元件，两个起动元件均动作时整套保护装置才能出口， 保护安全性高。 不受振荡影响 ， 在系统振荡（无故障）时可靠不误动，在振荡中又发生故障时仍能保持保护动
10、作的快速性与选择性。 不受弱馈侧安装 的 影响，具备在弱电源侧的正确保护功能。 在手动和自动合闸时 有合闸于故障保护快速切除全线各种故障。 在 TV 断线时可投入可靠的紧急状态保护，确保装置性能。 完善的事故分析功能，包括 保护 动作 事件记录、 故障 起动记录、 故障 录波记录、装置运行记录、开入 变位 记录 ， 及 装置 自检记录和闭锁记录等 ， 可再现故障情况及故障时保护装置的动作行为。（装置 可保存最新 的 128 次 动作 事件记录和 32 次录波 记录 。 ） 灵活的后台通信方式 ： 三 个 TCP/IP 以太网接口，两个 RS485 接口 ， 两个 CANBUS 接口， 一个串行
11、打印口 ， 一个 GPS 脉冲接入口（差分输入或空接点输入，对秒、分脉冲和 IRIG-B 串行编码三种校 时方式自适应） 。 支持 电力行业标准 IEC60870-5-103 规约。 以太网口还支持 IEC61850规约。 ISA-311GA/B 微机线路成套保护装置第 3 页 2 技术参数 2.1 机械及环境参数 机箱结构尺寸： 482.6mm 177mm 278mm（宽 高 深） 正常工作温度： -5 45 极限工作温度： -10 55 贮存及运输： -25 70 相对湿度： 5% 95% 大气压力： 86 106KPa 耐震能力 ： 水平加速度： 0.3g；垂直加速度： 0.15g 2.
12、2 额定电气参数 频率： 50Hz 交流电流： 5A 或 1A（额定电流 IN） 交流电压： 57.7V（额定电 压 UN） 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： 0.15V 继电器回路工作电压： +24V， 允许偏差： 2V 功耗： 交流电压回路： 每相不大于 0.5VA 交流电流回路 ： 每相不大于 0.5VA 直流电源回路： 正常工作时，不大于 20W 保护动作时 ， 不大于 25W 保护回路过载能 力： 交流电压回路： 1.2 倍额定电压，连续工作 交流电流回路： 2 倍额定电流，连续工作 10 倍额定电源，
13、允许 10s 40 倍额定电流，允许 1s 直流电源回路： 80 115% 额定电压，连续工作 装置经受上述的过载电 流 /电 压 后，绝缘性能不下降。 2.3 主要技术指标 2.3.1 定值精度 1) 电流定值误差 ： 3 % 2) 电 压 定值误差 ： 3 % 3) 阻抗 定值误差 ： 3 % ISA-311GA/B 微机线路成套保护装置 第 4 页 4) 整组动作时间 工频变化量距离元件 ： 5 10ms（近处）； 20ms（末端） 纵联保护全线动作时间： 30ms 距离保护 I 段： 30ms 5) 时间 定值的动作精度 误差 : 最大整定值的 1%或 40ms 6) 各段保护 返回时
14、间误差： 30ms 7) 告警延时误差： 60ms 8) 距离保护 精确工作电压： 0.5V 精确工作电流： 0.1In（最小） ； 40In（最大） 9) 低周保护 低周保护低频定值误差： 0.01Hz 频率滑差定值误差： 0.1Hz/s 10) 三相一次重合闸 检同期元件角度误差： 3 检同期有压元件： 40V 5% V 或 70V 5% V 检无压元件： 30V 5% V 或 50V 5% V 延时误差： 40ms 11) 遥测量计量等级 电流、电压、频率： 0.2 级 其他： 0.5 级 遥信量分辨率： 小于 1ms 信号输入方式： 无源接 点 装置定值整定范围 及 步长见 定值 表。
15、 2.3.2 输出接点容量 装置出口和信号接点单接点最大允许接通功率为 150W 或 1250VA，最大允许长期接通电流 5A，多 付 接点并联时接通功率和电流可以适当提高。 接点 断开容量不小于 50W。 2.3.3 时钟和校时 装置内部实时时钟在装置掉电时，可自动切换为内部锂电池供电，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。环境温度为 25时，实时时钟误差每月不超过 1 分钟。 2.3.4 电磁兼容 静电放电性能符合： GB/T14598.14-1998（ 级） 快速瞬变干扰性能符合： GB/T14598.10-2007（ 级） 浪涌（冲击）抗扰度性能符合： GB
16、/T14598.18-2007（ 级 ） 高频电气干扰（ 1MHz脉冲群）性能符合： GB/T14598.13-1998（ 级） 辐射电磁场干扰性能符合： GB/T14598.9-2002（ 级） ISA-311GA/B 微机线路成套保护装置第 5 页 2.3.5 绝缘试验 绝缘试验符合： GB/T14598.3-93 6.0 冲击电压试验符合： GB/T14598.3-93 8.0 2.4 通讯接口 装置具有 可选择 的 网络 通讯 方式： CAN 网、 485 网 或 以太网 ， 通信 速率可整定 。 装置还提供一个串行打印口和一个 GPS 脉冲接入口（差分输入或空接点输入 ，对秒、分脉冲
17、和 IRIG-B 串行编码三种校时方式自适应 ）。 支持电力行业标准 IEC60870-5-103 规约。 以太网口还支持 IEC61850 规约。 2.5 纵联保护通道说明 装置的纵联保护能同各种通道通信设备（继电保护专用收发信机及复用载波机等）接口。发、停信控制采用一副接 点，不发信即为停信。当用于专用闭锁式时，通道逻辑由保护装置实现，收发信机的停信和发信完全由保护控制。对于闭锁式，为了防止通道上的干扰，保护中设置了两级延时确认，一是保护必须在收到高频信号 8ms 后才允许停信；二是保护停信后要连续 8ms 收不到高频信号才能动作出口。当用于允许式时，必须连续 8ms 收到对侧的允许信号才
18、能动作出口。 装置的纵联保护 的收发信 还可以 通过 光纤通道 实现 ，用于允许式保护。 保护装置与 光纤通道 相连实现方案 有两种，一是采用接点方式， 同时 外配光纤接口装置 ，保护装置收发信节点与光纤接口装置相连实现收发 信功能 ；二是增加内置光纤接口板， 直接与光纤通道相连。 ISA-311GA/B 微机线路成套保护装置 第 6 页 3 保护原理 3.1 起动 元件 装置的两个 CPU 板具有独立（相同）的起动元件，两个起动元件均动作时整套保护装置才能出口，有效保证了整套保护装置的安全性。 装置的起动元件分为 五 部分： 电流 突变量起动、零序过流起动 、 相过流起动 、低周 起动 及低
19、压起动 。任一起动条件满足则确认保护起动。 1) 电流 突变量 起动 电流突变量起动元件 采用相电流的变化量作判断，其 动作 判据为 CBAIII s e tT ,25.1 (3-1) 式中： TI 为浮动门槛， setI 为 “ 电流突变量起动定值 ” 。当任一相电流突变量满足起动门槛 时保护起动。 在恒定负荷状态下， I =0，因此 I 可以在三相短路电流较小（小于负荷电流）的情况下起动。 2) 零序过 流 起动 为保证 远距离故障或经大电阻故障时 保护可靠起动，设置零序过流起动元件。其动作判据为 setII 003 (3-2) 式中： setI0 为“零序电流起动定值”。该式满足并 持续
20、 30ms 后，起动元件动作。 3) 相 过流 起动 相过流起动元件的动作判据为 nII 2.1 (3-3) 如果负荷缓慢增加，三相电流始终保持对称，则前面两个起动元件 可能都不起动，此时当满足式（ 3-3）后延时起动。 4) 低周 起动 当低周保护投入，系统频率低于整定值，且无低电压闭锁和滑差闭锁时，低周起动元件动作并展宽 7 秒打开起动继电器。 5) 低压 起动 当低压保护投入，系统电压低于整定值，三个线电压均大于 20V，且无电压滑差闭锁和电压不平衡时，低压起动元件动作并展宽 7 秒打开起动继电器。 3.2 选相元件 本装置保护的计算采用突变量选相与稳态量选相测量相结合的方式。 突变量选
21、相快速可靠，只在保护起动后 30ms 内投入； 稳态量选相采用多重判据，用电流选相与电压选相相结合，都是将故障相与健全相相对比 较，能自适应于系统运行方式的变化，提高了灵敏度；并且用稳态量选相可适应ISA-311GA/B 微机线路成套保护装置第 7 页 故障转换，使延时段保护也可按选相结果进行测量。 3.2.1 突变量选相 突变量选相比较电压电流复合突变量 ZxIUU / （ 其中 Zx 为一设定的阻抗常数）的幅值。 1) 由于 该 补偿电压中没有零序分量，使选相变得明确 ； 2) 由于 ZxIUU / 中包含了电压突变量和电流突变量，提高了选相的灵敏度 。 3.2.2 稳态量选相 稳态量选相
22、逻辑如下： 1) 判断是否接地：若 setUU 003 且 setII 003 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： 无振荡 时 利用 12 5.0 II 区分三相对称故障， 有振荡 时 利用 12 125.0 II 区分三相对称故障， 然后 通过对线电压大小的排序确定两相故障的故障相。 3.3 距离继电器 本装置分别设置了 突变量距离继电器及 四段相间 距离 继电器和三段接地距离继电器，各段保护均可由用户整定独立投退。 3.3.1 突变量距离继
23、电器 突变量接地距离继电器的动作判据为 CBAIKIZUU UU zd ,00 (3-4) 突变量相间距离继电器的动作判据为 CABCABIZUUUUzd ,0 (3-5) 式中： U 、 U 为相和相间补偿电压； U 、 U 为 U 和 U 的突变量；0U、0U为 U和 U 在故障前的值，其二次值近 似为 7.570 UV、 1000 UV； zdZ 为突变量距离继电器的整定阻抗。 分析表明，突变量距离继电器有： 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 3-1 所示。图中 LZNM （线路全长阻抗）， zdZYM ，圆 1C 和 2C 分别为正、反
24、方向故障时的动作特性 ，图中 Zsm、 Zsn分别为正反方向故障时 的 系统阻抗 。 ISA-311GA/B 微机线路成套保护装置 第 8 页 图 3-1 突变量距离继电器动作特性 本保护在故障后 40ms 内依次用 6 个突变量相和相间距离继电器进行测量，充分发挥突变量保护原理的优点，快速切除线路 40% 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 退出突变量距离保护 。装置的设计实现了突变量保护与稳态量保护、选相测量与不选相测量的完美结合。 3.3.2 四段相间距离 3.3.2.1 相间距离 I、 II、 III 段 1) 两相故障 假设选相结果为
25、 BC 相间（接地或不接地）故障，姆欧继电器的动作判据为 90a r g2 7 01 BCzdpBCA IZU Uj (3-6) 式（ 3-6）在阻抗平面上的动作特性如图 3-2 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，继电器肯定不会动作，方向性十分明确。 需要提及注意的是， 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 3-2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
26、正确动作，并不表示反方向故障时会误动。 2) 三相故障 三相故障仍采用 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 90a r g2 7 010BCzdpBCBC IZU U (3-7) ISA-311GA/B 微机线路成套保护装置第 9 页 在记忆电压存在期间，其正、反方向的动作特性仍分别为图 3-2 中的圆 C1 和 C2；但在记忆作用消失后 ，0BCU就是故障后母线实际的残压，因而 正反方向 动作 特性圆 C1,C2 均 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 3-2 可见，在记忆作用消失后，继电器对出口和母线上故障
27、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。 图 3-2 相间 距离元件（姆欧继电器）动作特性 3.3.2.2 相间距离 IV 段（对侧 Y/变后备保护） 相间距离 第 IV 段主要是作为对侧 Y/降压变压器低压侧故障的远后备保护。中 、 低压系统降压变压器的阻抗往往大于线路阻抗，在变压器低压侧故障时由于对侧母线上电源的助增作用，使线路第 III 段距离继电器的灵敏度
28、不足；同时，又由于 Y/变压器高、低压 侧 相位的差异（转角 30）使得对低压侧两相短路故障，在高压侧应当用相阻抗而不是相间阻抗继电器测量才能正确反应距离 ，而此时又没有零序电流出现，给选相测量带来一定困难 。 本装置采用 一个 负序距离继电器和一个抛球特性相间距离继电器 相结合的方式 圆满地解决了此问题。 相间距离 IV 段动作，闭锁重合闸。 1) 两相故障 负序距离继电器用来保护变压器低压侧不对 称故障，动作判据为 141242 IZUIZU zdpzdp (3-8) 式中： zdpZ4 为 相间距离 IV 段 阻抗定值 ， TcLzdp ZkZZ 2.14 ， LZ 和 TZ 分别为线路
29、和降压变的阻抗 （见图 3-3） ， ck 为对侧电源的最大助增系数。 此继电器的优点有： a) 以负序分量为动作量，不反应负荷； b) 反应负序分量，不受 Y/转角影响； c) 一个继电器反应各种相别的两相短路； Zp1zd Zsm C3 C1 C2 R j X Zsn ISA-311GA/B 微机线路成套保护装置 第 10 页 d) 对两相短路的灵敏度可以比装置 起动 元件更灵敏，但是不反应三 相短路。 2) 三 相故障 抛球特性的相间距离继电器用来保护变压器低压侧三相短路故障，动作判据为 90a r g27042BCzdpBCBCzdpBC IZU IZU (3-9) 降压变压器低压侧故
30、障时常伴随变电站直流电源消失，因此线路保护的远后备作用十分重要。若由于远后备灵敏度不足或错误测量，将导致变电站设备的严重烧损，损失惨重。采用本装置专设的相间距离第段（对侧 Y/变后备保护）将有效的保护此类故障，所以本保护也可称为变电站故障的远后备保护。 综上所述， 完整的四段 相间距离继电器的动作特性如图 3-4 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） 。 图 3-3 为被保护线路接线示意图。对应图 3-3， 图 3-4 中 的 AB 段代表本线路、 BC 段代表相邻线路 ， BD 段代表对侧降压变的分支 。 图 3-4 中及 以上 各 公式中
31、： zdpZ1 为“相间距离 I 段阻抗定值”， zdpZ2 为“相间距离 II 段阻抗定值”， zdpZ3 为“相间距离 III 段阻抗定值” ， zdpZ4 为 “ 相间距离 IV 段阻抗定值 ” 。 Z TDCBAZ LZ s图 3-3 被保护线路接线示意图 1 j XRABCDI 段I I 段I I I 段I V 段 （ 三 相 故 障 ）I V 段 （ 两 相 故 障 ）Z p 1 z dZ p 2 z dZ p 3 z dZ p 4 z d图 3-4 四段相间距离 继电器 动作特性 ISA-311GA/B 微机线路成套保护装置第 11 页 3.3.3 三段接地距离 为了提高接地距离
32、继电器的动作特性，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 180)3(a r g360 0 01I IkIZU zde (3-10) 式中： k 为“零序阻抗补偿系数”，其计算公式为 1103LLL Z ZZk ，其中 0LZ 和 1LZ 分别为“线路零序阻抗二次值”和“线路正序阻抗二次值”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（ 3-10）在阻抗平面上的动作特性如图 3-5 所示，为经过
33、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 0I 相位后移 度，适当限制其动作区，提高安全性。 。 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 903a r g270 01 IkIZU Uj AzdeA CB (3-11) 极化电压的相位前移 度，其作用是在短线路应用时，将方向阻抗特性向第 I 象限偏移，以扩大允许故障过渡电阻的能力。零序电抗继电器与姆欧继电器的配合使用，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
34、。（ 取值范围为 0 、 15、 30，被保护线路越短 取值越大。） 综上所述，完整的三段接地距离继电器的动作特性如图 3-5 所示（图中实线圆为 =0，虚线圆为 =30）。 图 3-5 三段接地距离继电器动作特性 Ze1zd Ze2zd Ze3zd Zs j X R = 0 = 30 ISA-311GA/B 微机线路成套保护装置 第 12 页 以上图形及公式中： zdeZ1 为“接地距离 I 段阻抗定值”， zdeZ2 为“接地距离 II 段阻抗定值”， zdeZ3为“接地距离 III 段阻抗定值”。式（ 3-11）中角度 为“接地距离偏移角度定值”。 3.4 零序电流保护 本装置配置有四段
35、零序过流保护和零序反时限保护。每段保护及 其方向元件的投退均可由用户设定，并符合现场习惯。 保护装置在外部开入端子上 设有“零序 I 段”、“零序 II 段”、“零序 III 段”、“零序 IV 段”投退压板，使用灵活。 3.4.1 四段零序过流保护 零序过流保护 各段方向元件可独立投退，其正方向判据为 3 4 033a rg1 8 0 00IU (3-12) 当零序电压电流低于门槛值（ VU 23 0 或 03I 零序电流 起动 定值）时，零序 正方向元件不 动作。 本装置的零序电流和零序电压均由保护内部计算产生，杜绝了因接线错误而导致的方向误判，即有CBACBA UUUU IIII 003
36、3 。 可根据整定确定是否在 TV 断线时投入零序保护 ，但此时方向元件自动退出。 3.4.2 零序反时限过流保护 反时限特性方程为 1)( 80 2 P pII Tt(3-13) 式中： pI 为“零序反时限起动电流”定值， pT 为“零序反时限时间常数”定值。 零序反时限过流保护受零序 过流 I 段压板控制 投退 。 3.5 弱馈线保护 弱馈线的电源容量很小，正常自线路吸收功率，线路故障时供出的短路电流小于负荷电流。由于电源容量很小，对线路故障可假设无电源进行分析。 1) 接地故障时由于变压器中性点接地，可以有相当大的零序电流流过，由于系统容量很小，等值电源的正、负序阻 抗远大于变压器的零
37、序阻抗，因而正、负序电流很小，因而可近似认为0IIII CBA ；由于电源容量很小，故障相电压显著下降，变压器的健全相以高压侧为原ISA-311GA/B 微机线路成套保护装置第 13 页 边，低压侧为副边，而故障相以低压侧为原边，高压侧为副边，短路功率由健全相经低压侧流向故障相，再由故障相高压侧流向故障点，因此，线路保护的故障相距离继电器能正确测量。 2) BC 两相短路接地时，可能出现 CB II ， CB UU ， 0BCU ， 0BCI ，相间距离继电器变得不灵敏， 此时采 用 B 相或 C 相全阻抗继电器测量 ， 其动作判据为 BBzde UIkIZ )3( 02或 CCzde UIk
38、IZ )3( 02(3-14) 式中： zdeZ2 为 “ 接地距离 II 段阻抗定值 ” 。 3) 线路上 发生两相短路不接地故障时，若无电源则流过保护的正、负序电流都将由故障点流向母线，只要负荷的负序等值阻抗小于正序等值阻抗，相间距离继电器也能正确测量。 4) 线路上发生三相短路时，只在短路后很短时间内负荷中的旋转电机能向线路供给短路电流，以后便既无电压也无电流，这种情况下没有保护也无妨。如果有小电源不迅速解列，则频率急剧下降，使微机保护的采样周期与下降后的频率之间产生明显差异，使计算混乱，所以当检测到频率下降到 46Hz 时应迅速跳闸，根本出路在于小电源应迅速与系统解列。 3.6 不对称
39、故障相继 速动保护 单回线末端发生不对称故 障时，对侧断路器的三相跳闸可被检测出来，检测对侧断路器三相跳闸的方法主要有以下两种： 1) 如线路有一定的负荷电流，当对侧断路器三相跳闸时必有健 全相的电流下降到线路的充电电流。这种方法的局限性在于负荷电流必须 显著大于电容电流。 2) 线路末端发生接地短路故障时流经保护的零序电流与电源容量的大小和系统零序网络的结构有关。当线路两侧变压器中性点都接地时相当数量的零序电流分流到对侧变压器中，在对侧断路器三相跳闸后流经本侧的零序电流很少不发生变化的。利用零序电流幅值的变化 上升或下降超过原始值的 20% ，就判定对侧三相跳闸。 这种方法的局限性在于线路两
40、侧变压器中性点都必需接地。 如图 3-6 所示，线路末端不对称故障时， N 侧 I 段动作快速切除故障，由于三相跳闸，非故障相电流同时被切除，当 M 侧保护测量到健全相负荷电流突然消失或零序电流幅值有较大变化，而 II段距离元件连续动作不返回，将 M 侧开关不经 II 段延时定值而经小延时确认即可跳闸（设小延时是为了提高安全性），切除故障。 不对称故障相继速动保护的逻辑图如图 3-7 所示。 M NABC图 3-6 被保护线路接线示意图 2 ISA-311GA/B 微机线路成套保护装置 第 14 页 不 对 称 故 障 相 继 速 动 投 入距 离 I I 段 动 作起 动 前 有 负 荷 电
41、 流且 持 续 1 s健 全 相 无 流 1 1不 对 称 故 障 相 继 速 动 动 作n0 4.03 II 零 序 电 流 变 化 0 . 2 倍 记 忆 值4 0 m s 0图 3-7 不对称故障相继速动 保护 逻辑图 3.7 双回线相继速动保护（横联保护） 双回 线相继速动保护又称为横联保护，它是在双回线上通过横向比较两回线阶段式保护中测量元件的动作逻辑，可以在线路末端（第 I 段保护范围以外）发生故障时依靠纵续动作快速切除故障。 在线路末端故障时两回线的保护都能灵敏地起动，为了防止超越（避开双回线区外故障），由另一回线的保护第 III 段实现闭锁，即每回线的保护第 III 段向另一回
42、线的保护发闭锁信号，将后者的II 段双回线相继速动 保护元件闭锁。当对侧保护第 I 段动作、断路器跳开后，健全线保护第 III 段 立即返回，解除对故障线相继速动保护元件的闭锁，于是后者的距离 II 段相继速动保护 元件经过短延时作用于跳闸（称为纵续动作）。双回线区外故障时两回线的保护相互闭锁，区外故障切除时两回线保护各段都返回，闭锁信号解除也不会误动。为了安全起见，必须曾经收到闭锁信号，然后闭锁信号消失才可能实现纵续动作。另外，纵续动作带小延时也有利于提高安全性。 如图 3-8 所示，双回线 L1 的近 N 侧发生故障， M 侧的保护装置 M1， M2 的距离段都动作，相互发信号闭锁对方的段
43、双回线相继速动保护元件。当故障被 N 侧保护 N1 的 I 段切除，保护装置 M2 的距离 III 段返回，同时收回对保护 M1 的闭锁信号，而保护 M1 的距离 II 段仍在动 作，它收不到闭锁信号后经过短延时动作跳闸。 本装置横联保护的优点是不论线路的工况如何，双回线两侧的横联保护都能有效地发挥作用。当线路转为单回线运行时横联保护自动退出，保护无需整定，运行人员不必干预，也不利用断路器辅助接点，所以简单、方便、可靠。 MNM 1M 2N 1N 2图 3-8 被保护线路接线示意图 3 保 护 跳 闸距 离 I I I 段 动 作发 闭 锁 相 邻 线 信 号收 相 邻 线 闭 锁 信 号距
44、离 I I 段 动 作双 回 线 相 继 速 动 动 作双 回 线 相 继 速 动 投 入 18 0 m s 02 0 m s 0 1双 回 线 相 继 速 动 投 入ISA-311GA/B 微机线路成套保护装置第 15 页 图 3-9 双回线相继速动 保护 逻辑图 3.8 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。 3.8.1 瞬时开放保护 在 起动 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 故障 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。 3.8.2 不
45、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 120 ImII (3-15) 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。 3.8.3 对称故障开放元件 在起动元件开放 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，测量振荡中心电压，其测量方法如下 cosUUos (3-16) 式中： U 为 正序 电压， 为 正序 电压与电流的补偿夹角 正序 电压 1U 与 正序 电流 1I 的夹角加上90减去 “线路正序阻抗角度 ”（
46、定值），即有 线路正序阻抗角 90, 11 IU (3-17) 对称故障用 cosU 判断两侧电势的相位差 ，在 180时， cosU 接近于 0。在三相短路时不论故障点远近如何， cosU 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 cosU 下降到接近 5%时测量振荡的滑差，使得 cosU 元件很 准确地躲过振荡中 cosU 0.05Un的时间，不开放保护。在振荡中发生故障时 cosU 0.05Un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路时最大限度地降低了保护的延时。 3.9 TV 断线检测和紧急状态保护 3.9.1 （母线） TV 断线 装置设有两种检测 TV 断线的判据，两种判据都带有延时，且仅在线路正常运行、 起动 元件不起动 的条件下投入；若 起
