1、 PCS-931系列 超高压线路成套保护装置 技术和使用说明书 本说明书仅适用于黑龙江延寿变及对侧、广东三乡变及对侧 南瑞继保电气有限公司版权所有 本说明书和产品今后可能会有小的改动，请注意核对实际产品与说明书的版本是否相符。 适用范围：该版本说明书仅适用于黑龙江延寿变及对侧、广东三乡变及对侧 更多产品信息，请访问互联网：http:/www.nari- 目 录 1 概述1 1.1 应用范围.1 1.2 保护配置.1 1.3装置特点.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 3 软件工作原理6 3.1 保护程序结构6 3.2 装置起动元件6
2、3.3 工频变化量距离继电器7 3.4 电流差动继电器8 3.5 距离继电器.13 3.6 选相元件.20 3.7 非全相运行.21 3.8 重合闸22 3.9 正常运行程序22 3.10 各保护方框图24 3.11 远跳、远传.33 3.12 三相不一致保护34 4 硬件构成.36 4.1 装置硬件框图36 4.2 机械结构与安装37 4.3 面板布置图.38 4.4 背板布置图.39 4.5 输入输出定义39 4.6 各插件简要说明41 5 定值内容及整定说明.50 5.1装置参数及整定说明50 5.2 保护定值及整定说明.51 5.3 压板定值.60 6 使用说明.62 6.1 指示灯说
3、明.62 6.2 液晶显示说明62 6.3 命令菜单使用说明.64 6.4装置的运行说明.67 7 附录69 7.1保护调试大纲69 7.2 通道调试说明71 7.3通道状态和告警信息73 7.4 光纤及光纤连接注意事项73 7.5 GOOSE调试大纲75 NARI-RELAYS PCS-931超高压线路成套保护装置 1 1 概述 1.1 应用范围 PCS-931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。 PCS-931是新一代全面支持数字化变电站的保护装置。装置支持电子式互感器和常规互感器，支持电力行业通讯标准DL/T667-1
4、999（IEC60870-5-103）和新一代变电站通讯标准IEC61850，支持GOOSE功能。 1.2 保护配置 PCS-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，PCS-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。 PCS-931系列保护根据功能有一个或多个后缀，各后缀的含义如下： 序号 后缀 功 能 含 义 1 A 两个延时段零序方向过流 2 B 四个延时段零序方向过流 3 D 一个延时段零序方向过流和
5、一个零序反时限方向过流 4 L 过负荷告警、过流跳闸 5 M 光纤通信为2048 kbit/s数据接口（缺省为64kbit/s数据接口）、两个M为两个2048kbit/s数据接口（如PCS-931AMM） 6 S 适用于串补线路 PCS-931系列保护具体配置如下： 型 号 配 置 通信速率 PCS-931A 64kbit/s PCS-931AS 适用于串补线路 64kbit/s PCS-931AL 过负荷告警过流跳闸 64kbit/s PCS-931AM 2048kbit/s PCS-931AMM 2048kbit/s PCS-931AMS 2个延时段零序方向过流 适用于串补线路 2048k
6、bit/s PCS-931B 64kbit/s PCS-931BS 适用于串补线路 64kbit/s PCS-931BM 2048kbit/s PCS-931BMM 2048kbit/s PCS-931BMS 适用于串补线路 2048kbit/s PCS-931BML 4个延时段零序方向过流 过负荷告警过流跳闸 2048kbit/s PCS-931D 64kbit/s PCS-931DS 适用于串补线路 64kbit/s PCS-931DM 2048kbit/s PCS-931DMM 2048kbit/s PCS-931DMS 分相电流差动 零序电流差动 工频变化量距离 三段式接地距离 三段式
7、相间距离 自动重合闸 1个延时段零序方向过流 1个零序反时限方向过流 适用于串补线路 2048kbit/s NARI-RELAYS PCS-931超高压线路成套保护装置 2 1.3装置特点 l PCS-931 是新一代全面支持数字化变电站的保护装置。装置支持电子式互感器和常规互感器，支持新一代变电站通讯标准IEC61850，支持GOOSE功能。同时接线端子与国内广泛采用的RCS-900系列的超高压线路保护基本兼容。 l 装置采用了32位高性能的CPU和DSP、内部高速总线、智能I/O，硬件和软件均采用模块化设计，灵活可配置，具有通用、易于扩展、易于维护的特点。 l 装置采用双重化设计，具有双重
8、化的采样回路和完全独立的起动和保护 DSP，可以有效保证装置动作的可靠性。 l 保护动作速度快，线路近处故障跳闸时间小于 10ms，线路中间故障跳闸时间小于15ms，线路远处故障跳闸时间小于25ms。 l 反应工频变化量的测量元件采用了具有自适应能力的浮动门槛，对系统不平衡和干扰具有极强的预防能力，因而测量元件能在保证安全性的基础上达到特高速，起动元件有很高的灵敏度而不会频繁起动。 l 具有先进可靠的振荡闭锁功能，保证距离保护在系统振荡加区外故障时能可靠闭锁，而在振荡加区内故障时能可靠切除故障。 l 具有灵活的自动重合闸方式。 l 装置具有友好的人机界面，液晶为320240点阵，可以通过整定选
9、择中文或英文显示。 l 具有完善的事件报文处理，可保存最新256次动作报告，64次故障录波报告。 l 具有与COMTRADE兼容的故障录波。 l 具有灵活的通讯方式，配有2个独立的以太网接口和2个独立的RS-485通信接口。支持电力行业通讯标准DL/T667-1999（IEC60870-5-103）和新一代变电站通讯标准IEC61850，支持GOOSE功能。 l 装置采用整体面板、全封闭机箱，强弱电严格分开，取消传统背板配线方式，装置的抗干扰能力大大提高，达到了电磁兼容各项标准的最高等级。 NARI-RELAYS PCS-931超高压线路成套保护装置 3 2 技术参数 2.1机械及环境参数 机
10、箱结构尺寸：482mm177mm291mm；嵌入式安装 正常工作温度：040 极限工作温度：-1050 贮存及运输： -2570 2.2 额定电气参数 直流电源：220V，110V 允许偏差: +15，-20 交流电压： V3100 （额定电压Un） 交流电流：5A，1A （额定电流In） 频 率：50Hz/60Hz 过载能力：电流回路：2倍额定电流，连续工作 10倍额定电流，允许10S 40倍额定电流，允许1S 电压回路：1.5倍额定电压，连续工作 功 耗：交流电流：1VA/相（In=5A） 0.5VA/相（In=1A） 交流电压：0.5VA/相 直 流：正常时35W 跳闸时50W 2.3
11、主要技术指标 2.3.1 整组动作时间 工频变化量距离元件：近处310ms 末端20ms 差动保护全线路跳闸时间：25ms（差流4倍差动电流起动值） 距离保护段：20ms 2.3.2 起动元件 电流变化量起动元件，整定范围0.1In0.5In 零序过流起动元件，整定范围0.1In0.5In 2.3.3 工频变化量距离 动作速度：10ms（ ZOP UU 2 时） 整定范围：0.17.5（In=5A） 0.537.5（In=1A） NARI-RELAYS PCS-931超高压线路成套保护装置 4 2.3.4 距离保护 整定范围： 0.0125(In=5A) 0.05125(In=1A) 距离元件
12、定值误差: 5 精确工作电压: 0.25V 最小精确工作电流: 0.1In 最大精确工作电流: 30In 、段跳闸时间: 010s 2.3.5 零序过流保护 整定范围： 0.1In20In 零序过流元件定值误差: 5 后备段零序跳闸延迟时间：010s 2.3.6 暂态超越 快速保护均不大于2 2.3.7 测距部分 单端电源多相故障时允许误差：2.5 单相故障有较大过渡电阻时测距误差将增大； 2.3.8 自动重合闸 检同期元件角度误差：3 2.3.9 电磁兼容 电压渐变抗扰度： IEC61000-4-29 +20% -20% 电压暂降和短时中断抗扰度：IEC61000-4-29 50%0.2s
13、100%0.05s 浪涌(冲击)抗扰度： IEC61000-4-5(GB/T17626.5) 4级 电快速瞬变脉冲群抗扰度： IEC61000-4-4(GB/T17626.4) 4级 振荡波抗扰度： IEC61000-4-12(GB/T17626.12) 3级 静电放电抗扰度： IEC61000-4-2(GB/T17626.2) 2级 工频磁场抗扰度： IEC61000-4-8(GB/T17626.8) 5级 脉冲磁场抗扰度： IEC61000-4-9(GB/T17626.9) 5级 阻尼振荡磁场抗扰度： IEC61000-4-10(GB/T17626.10) 5级 射频电磁辐射抗扰度： IE
14、C61000-4-3(GB/T17626.3) 3级 无线电干扰水平： 在160kV下无线电干扰电压小于2500uV 2.3.10 绝缘试验 绝缘试验：满足GB/T14598.3-93 6.0的规定； 冲击电压试验：满足GB/T14598.3-93 8.0的规定。 NARI-RELAYS PCS-931超高压线路成套保护装置 5 2.3.11 输出接点容量 信号接点容量： 允许长期通过电流8A 切断电流0.3A（DC220V，L/R 40ms） 其它辅助继电器接点容量： 允许长期通过电流5A 切断电流0.2A（DC220V，L/R 40ms） 跳闸出口接点容量： 允许长期通过电流8A 切断电流
15、0.3A（DC220V，L/R 40ms），不带电流保持 2.3.12 通信接口 2个独立的RS-485通信接口 (双绞线接口)及2个独立的以太网接口，支持电力行业通讯标准 DL/T667-1999（IEC60870-5-103）和新一代变电站通讯标准 IEC61850。支持GOOSE功能。 一个用于GPS对时的RS-485双绞线接口； 一个打印接口，RS-232方式，通信速率可整定； 一个用于调试的RS-232接口（前面板）。 2.3.13 光纤接口 PCS931系列保护装置可通过专用光纤或经复用通道，与对侧交换信号，光接头采用FC/PC型式。 参数如下： 光纤类型： 单模CCITT Rec
16、.G652 波长：1310nm 发信功率： 12.02.0 dBm 接收灵敏度： 40 dBm 传输距离： 50 KM 光过载点： -8 dBm 当采用专用光纤通道传输时，在传输距离大于50km，接收功率裕度不够时，需在订货时注明，按特殊工程处理，配用1550nm激光器件。 当采用复用通道传输时，装置发送功率为出厂时的默认功率。 采用通信设备复接时： 信道类型： 数字光纤或数字微波（可多次转接） 接口标准： 64kbit/s G.703同向数字接口 或 2048kbit/s E1接口 保护对通道的要求： 时延要求： 单向传输时延 15ms 通道要求： 必须保证保护装置的收发路由时延一致 NAR
17、I-RELAYS PCS-931超高压线路成套保护装置 6 3 软件工作原理 3.1 保护程序结构 保护程序结构框图如图3.1.1所示。 主程序采样程序起动？正常运行程序 故障计算程序N Y图3.1.1 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
18、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。 3.2 装置起动元件 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
19、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。 3.2.1 电流变化量起动 ZDTMAX III + 25.1 MAXI 是相间电流的半波积分的最大值； ZDI 为可整定的固定门坎； NARI-RELAYS PCS-931超高压线路成套保护装置 7 TI 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。 该元件动作并展宽秒，去开放出口继电器正电源。 3.2.2 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秒，去开放出口继电器正电源。 3.2.3
20、 位置不对应起动 这一部分的起动由用户选择投入。当控制字“不对应起动重合”整定为“1”,重合闸充电完成的情况下，如有开关偷跳，则总起动元件动作并展宽 15 秒，去开放出口继电器正电源。 3.2.4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65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秒。 当本侧收到对侧的远跳信号且定值中“远跳受本侧控制”置“0”时，去开放出口继电器正电源7s。 3.2.5过流跳闸起动 对于PCS-931XL，“距离压板”投入并且“投过流跳闸”控制字置“1”，
21、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
22、时间+100ms。 3.3 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，反应工频变化量的继电器只考虑故障分量，不受负荷状态的影响。 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： ZOP UU 对相间故障： ZDOP ZIUU = CABCAB ,= 对接地故障： ( ) ZDOP ZIKIUU += 03 CBA ,= ZDZ 为整定阻抗，一般取0.80.85倍线路阻抗； NARI-RELAYS PCS-931超高压线路成套保护装置 8 ZU 为动作门坎，取故障前工作电压的记忆量。 正、反方向故障时，工频变
23、化量距离继电器动作特性如下图； ZDZKZSZKS ZZ +RjXZDZSZRjXKZ图3.3.1 正方向短路动作特性 图3.3.2 反方向短路动作特性 正方向故障时，测量阻抗 KZ 在阻抗复数平面上的动作特性是以矢量 SZ 为圆心，以 ZDS ZZ + 为半径的圆，如上左图所示，当 KZ 矢量末端落于圆内时动作，可见这种阻抗继电器有大的允许过渡电阻能力。当过渡电阻受对侧电源助增时，由于 NI 一般与 I是同相位，过渡电阻上的压降始终与 I 同相位，过渡电阻始终呈电阻性，与轴平行，因此，不存在由于对侧电流助增所引起的超越问题。 对反方向短路, 测量阻抗 KZ 在阻抗复数平面上的动作特性是以矢量
24、 SZ 为圆心，以 ZDS ZZ 为半径的圆，动作圆在第一象限，而因为 KZ 总是在第三象限，因此，阻抗元件有明确的方向性。 工频变化量阻抗元件由距离保护压板投退。 3.4 电流差动继电器 电流差动继电器由三部分组成：变化量相差动继电器、稳态相差动继电器和零序差动继电器。 3.4.1 变化量相差动继电器 动作方程： CBAIIIIHCDRCD,75.0= CDI 为工频变化量差动电流， += NMCD III& 即为两侧电流变化量矢量和的幅值； RI 为工频变化量制动电流； = NMR III 即为两侧电流变化量的标量和； 当电容电流补偿投入时， HI 为“1.5倍差动电流定值”（整定值）和4
25、倍实测电容电流的大值；当电容电流补偿不投入时， HI 为“1.5倍差动电流定值”（整定值）、4倍实测电容电流和15.1CNXU 的大值。实测电容电流由正常运行时未经补偿的差流获NARI-RELAYS PCS-931超高压线路成套保护装置 9 得； 3.4.2 稳态段相差动继电器 动作方程： 0.6,CDRCDHIIIIABC =CDI 为差动电流， += NMCD III& 即为两侧电流矢量和的幅值； RI 为制动电流； = NMR III& 即为两侧电流矢量差的幅值； HI 定义同上。 3.4.3 稳态段相差动继电器 动作方程： 0.6,CDRCDMIIIIABC =当电容电流补偿投入时，
26、MI 为“差动电流定值”（整定值）和1.5倍实测电容电流的大值；当电容电流补偿不投入时， MI 为“差动电流定值”（整定值）、1.5倍实测电容电流和125.1CNXU 的大值。 CDI 、 RI 定义同上。 稳态段相差动继电器经25ms延时动作。 3.4.4 零序差动继电器 对于经高过渡电阻接地故障，采用零序差动继电器具有较高的灵敏度，由零序差动继电器，通过低比率制动系数的稳态差动元件选相，构成零序差动继电器，经 40ms 延时动作。其动作方程： LCDRCDLCDRCDIIIIIIII15.075.00000CDI 为零序差动电流， 000 NMCD III& += 即为两侧零序电流矢量和的
27、幅值； 0RI 为零序制动电流； 000 NMR III& = 即为两侧零序电流矢量差的幅值； CDI 、 RI 定义同上； 无论电容电流补偿是否投入， LI 均为“差动电流定值”（整定值）和1.25倍实测电容电流的大值。 3.4.5 电容电流补偿 对于较长的输电线路，电容电流较大，为提高经过渡电阻故障时的灵敏度，需进行NARI-RELAYS PCS-931超高压线路成套保护装置 10 电容电流补偿。传统的电容电流补偿法只能补偿稳态电容电流，在空载合闸、区外故障切除等暂态过程中，线路暂态电容电流很大，此时稳态补偿就不能将此时的电容电流补偿。931采用暂态电容电流补偿方法，对电容电流的暂态分量也
28、进行补偿。 对于不带并联电抗器的输电线路，其II型等效电路如图所示： LZ图3.4.1不带并联电抗器线路的II型等效电路 图3.4.1中各个电容的电流，可通过下式计算得到： dtduCi cc = （1） 式中： ci 为通过各个电容的电流，C为电容值， cu 为电容两侧的电压降。 求出各个电容的电流后，即可求得线路各相的电容电流。既然不同频率的电容电压、电流都存在式（1）关系，因此按式（1）计算的电容电流对于正常运行、空载合闸和区外故障切除等情况下的电容电流稳态分量和暂态分量都能给予较好的补偿，提高了差动保护的灵敏度。 对于安装有并联电抗器的输电线路，由于并联电抗器已经补偿了部分电容电流，因
29、此在做差动保护时，需补偿的电容电流为式（ 1 ）计算的电容电流减去并联电抗器电流 Li 。 Li 的计算如下所示： 图3.4.2 并联电抗器中性点接小电抗等效电路图 电抗器上的电流和电压之间存在以下关系 ()()() LLfpditututLdt= （2） 将式(2)从过去时刻( )tt 到现在时刻t进行积分，可得 1()()()()tLLLfttPitittUtUtdtL=+ （3） dtduCi cc = ()Lit （4） 对于较短的输电线路，电容电流很小，差动保护无需电容电流补偿功能即可满足灵NARI-RELAYS PCS-931超高压线路成套保护装置 11敏度的要求。可通过控制字“投
30、电容电流补偿”将电容电流补偿功能退出。 3.4.6 TA断线 TA断线瞬间，断线侧的起动元件和差动继电器可能动作，但对侧的起动元件不动作，不会向本侧发差动保护动作信号，从而保证纵联差动不会误动。非断线侧经延时后报“长期有差流”，与TA断线作同样处理。 TA断线时发生故障或系统扰动导致起动元件动作，若控制字“TA断线闭锁差动”整定为“1”，则闭锁电流差动保护；若控制字“TA断线闭锁差动”整定为“0”，且该相差流大于“TA断线差流定值”（整定值），仍开放电流差动保护。 3.4.7 TA饱和 当发生区外故障时，TA可能会暂态饱和，装置中由于采用异步法思想的抗TA饱和判据和自适应浮动制动门槛，从而保证
31、了在较严重的暂态饱和情况下不会误动。 3.4.8 采样同步 两侧装置一侧作为参考端（主机侧），另一侧 作为同步端（从机侧）。以同步方式交换两侧信息，参考端采样间隔固定，并在每一采样间隔中固定向对侧发送一帧信息。同步端随时调整采样间隔,确保两侧采样处于同步状态。 两侧装置采样同步的前提条件为: 1、通道单向最大传输时延15ms。 2、通道的收发路由一致（即：两个方向的传输延时相等）。 3.4.9 通道连接方式 装置可采用“专用光纤”或“复用通道”。在纤芯数量及传输距离允许范围内，优先采用“专用光纤”作为传输通道。当功率不满足条件，可采用“复用通道”。 专用光纤的连接方式如图3.4.3所示： 图3
32、.4.3 专用光纤方式下的保护连接方式 64kbit/s复用的连接方式如图3.4.4所示： 图3.4.4 64kbit/s复用的连接方式 2048kbit/s复用的连接方式如图3.4.5所示 图3.4.5 2048kbit/s复用的连接方式 NARI-RELAYS PCS-931超高压线路成套保护装置 12 双通道2048kbit/s两个通道都复用的连接方式如图3.4.6所示 图3.4.6 双通道2048kbit/s复用的连接方式 双通道差动保护也可以两个通道都采用专用光纤；或一个通道复用，另外一个通道采取专用光纤，这种情况下，通道A优先选用专用光纤。 3.4.10 通信时钟 数字差动保护的关
33、键是线路两侧装置之间的数据交换。本系列装置采用同步通信方式。 差动保护装置发送和接收数据采用各自的时钟，分别为发送时钟和接收时钟。保护装置的接收时钟固定从接收码流中提取，保证接收过程中没有误码和滑码产生。发送时钟可以有两种方式，1、采用内部晶振时钟；2、采用接收时钟作为发送时钟。采用内部晶振时钟作为发送时钟常称为内时钟（主时钟）方式，采用接收时钟作为发送时钟常称为外时钟（从时钟）方式。两侧装置的运行方式可以有三种方式： 1、两侧装置均采用从时钟方式； 2、两侧装置均采用内时钟方式； 3、一侧装置采用内时钟，另一侧装置采用从时钟（这种方式会使整定定值更复杂，故不推荐采用）。 PCS-931保护装
34、置通过整定控制字“内部时钟”来决定通信时钟方式。控制字“内部时钟”置为1，装置自动采用内时钟方式；反之，自动采用外时钟方式。 对于64kbit/s速率的装置，其“内部时钟”控制字整定如下： 1. 保护装置通过专用纤芯通信时，两侧保护装置的“内部时钟”控制字都整定成：1； 2. 保护装置通过PCM机复用通信时，两侧保护装置的“内部时钟”控制字都整定成：0； 对于2048kbit/s速率的装置，其“（内部时钟）”控制字整定如下： 1. 保护装置通过专用纤芯通信时，两侧保护装置的“内部时钟”控制字都整定成：1； 2. 保护装置通过复用通道传输时，两侧保护装置的“内部时钟”控制字按如下原则整定： a.
35、当保护信息直接通过同轴电缆接入SDH设备的2048kbit/s板卡，同时SDH设备中2048kbit/s通道的“重定时”功能关闭时，两侧保护装置的“内部时钟”控制字置（推荐采用此方式）； b. 当保护信息直接通过同轴电缆接入 SDH 设备的 2048kbit/s 板卡，同时 SDH设备中2048kbit/s通道的“重定时”功能打开时，两侧保护装置的“内部时钟”控制字置； c. 当保护信息通过通道切换等装置接入SDH设备的2048kbit/s板卡，两侧保护装置的“内部时钟”控制字的整定需与其它厂家的设备配合。 NARI-RELAYS PCS-931超高压线路成套保护装置 133.4.11 线路纵
36、联码 为提高数字式通道线路保护装置的可靠性， PCS-931装置增加可整定的本侧及对侧纵联保护标识码。PCS931保护定值中有两个定值项：“本侧纵联码”“对侧纵联码”，范围均为065534，纵联码的整定应保证全网运行的保护设备具有唯一性，即正常运行时，本侧纵联码与对侧纵联码应不同，且与本线的另一套保护的纵联码不同，也应该和其它线路保护装置的纵联码不同（保护校验时可以整定相同，表示自环方式）。 保护装置根据本装置定值中本侧纵联码和对侧纵联码定值决定本装置的主从机方式，同时决定是否为通道自环试验方式，若本侧纵联码和对侧纵联码整定一样，表示为通道自环试验方式，若本侧纵联码大于等于对侧纵联码，表示本侧
37、为主机，反之为从机。 保护装置将本侧的纵联码定值包含在向对侧发送的数据帧中传送给对侧保护装置，对于双通道保护装置，当通道A接收到的纵联码与定值整定的对侧纵联码不一致时，退出通道A的差动保护，报“CHA纵联码错”、“通道A异常”告警。“CHA纵联码错”延时100ms展宽1S报警；通道B与通道A类似。对于单通道保护装置，当接收到的纵联码与定值整定的对侧纵联码不一致时，退出差动保护，报“纵联码接收错”告警。 在通道状态中增加对侧纵联码的显示，显示本装置接收到的纵联码，若本装置没有接收到对侧数据，对侧纵联码显示“-”。 3.5 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，
38、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、段阻抗特性向第象限偏移；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，、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。段距离继电器始终采用反门坎，因而三相短路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
39、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。 3.5.1 低压距离继电器 当正序电压小于10Un时，进入低压距离程序，此时只可能有三相短路和系统振荡二种情况；系统振荡由振荡闭锁回路区分，这里只需考虑三相短路。三相短路时，因三个相阻抗和三个相间阻抗性能一样，所以仅测量相阻抗。 一般情况下各相阻抗一样，但为了保证母线故障转换至线路构成三相故障时仍能快速切除故障，所以对三相阻抗均进行计算，任一相动作跳闸时选为三相故障。 低压距离继电器比较工作电压和极化电压的相位： 工作电压： ZDOP ZIUU = 极化电压： MP UU =
40、1 这里： CBA ,= OPU 为工作电压 NARI-RELAYS PCS-931超高压线路成套保护装置 14 PU 为极化电压 ZDZ 为整定阻抗 MU 1 为记忆故障前正序电压 正方向故障时，故障系统图如3.5.1： SZNEMEIKZ GR图3.5.1 正方向故障系统图 KZIU = 在记忆作用消失前： djMM eEU = 1 ( ) += IZZE KSM 因此， ( ) = IZZU ZDKOP ( ) djKSP eIZZU += 继电器的比相方程为： 00 9090 + 以上判据成立的依据是： l 系统振荡或振荡又区外故障时不开放 系统振荡时， 0I 、 2I 接近于零，上式
41、不开放是容易实现的。 振荡同时区外故障时，相间和接地阻抗继电器都会动作，这时上式也不应开放，这种情况考虑的前题是系统振荡中心位于装置的保护范围内。 对短线路，必须在系统角180时继电器才可能动作，这时线路附近电压很低，短路时的故障分量很小，因此，容易取值以满足上式不开放。 对长线路，区外故障时，故障点故障前电压较高，有较大的故障分量，因此，上式的不利条件是长线路在电源附近故障时，不过这时线路上零序电流分配系数较低，短路电流小于振荡电流，因此，仍很容易以最不利的系统方式验算的取值。 本装置中的取值是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，并留有相当裕度的。 l 区内不对
42、称故障时振闭开放 当系统正常发生区内不对称相间或接地故障时，将有较大的零序或负序分量，这时上式成立，振荡闭锁开放。 当系统振荡伴随区内故障时，如果短路时刻发生在系统电势角未摆开时，振荡闭锁将立即开放。如果短路时刻发生在系统电势角摆开状态，则振荡闭锁将在系统角逐步减小时开放，也可能由一侧瞬时开放跳闸后另一侧相继速跳。 因此，采用对称分量元件开放振荡闭锁保证了在任何情况下，甚至系统已经发生振荡的情况下，发生区内故障时瞬时开放振荡闭锁以切除故障，振荡或振荡又区外故障时则可靠闭锁保护。 3.5.5.3 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，则上述二项开放措施均
43、不能开放振荡闭锁，本装置中另设置了专门的振荡判别元件，即测量振荡中心电压： = cosUUOS U为正序电压，是正序电压和电流之间的夹角。 由图3.5.8，假定系统联系阻抗的阻抗角为90，则电流向量垂直于 ME 、 NE 连线，与振荡中心电压同相。在系统正常运行或系统振荡时， cosU 恰好反应振荡中心的正序电压；在三相短路时， cosU 为弧光电阻上的压降，三相短路时过渡电阻是弧光电阻，弧光电阻上压降小于5 NU 。 NARI-RELAYS PCS-931超高压线路成套保护装置 20 ME NEIUOSU1DUO A BCIq L图3.5.8 系统电压向量图 图3.5.9 短路电流电压向量图
44、 而实际系统线路阻抗角不为90，因而需进行角度补偿，如图3.5.9所示。 OD为测量电压， cosU OB，因而OB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OA，与线路压降AD相加得到测量电压U。 本装置引入补偿角 L= 090q ，由 q+=1 ，上式变为 1cos= UUOS ，三相短路时， OAOCUOS = ，可见 1cosU 可反应弧光压降。 本装置采用的动作判据分二部分： l NOSN UUU 08.003.0 延时150ms开放 实际系统中，三相短路时故障电阻仅为弧光电阻，弧光电阻上压降的幅值不大于5 NU ，因此，三相短路时，该幅值判据满足，为了保证振荡时不误开放
45、，其延时应保证躲过振荡中心电压在该范围内的最长时间；振荡中心电压为0.08 NU 时，系统角为 171，振荡中心电压为0.03 NU 时，系统角为 183.5，按最大振荡周期 3“计，振荡中心在该区间停留时间为104ms，装置中取延时150ms已有足够的裕度。 l NOSN UUU 25.01.0 延时500ms开放。 该判据作为第一部分的后备，以保证任何三相故障情况下保护不可能拒动。振荡中心电压为0.25 NU 时，系统角为151，-0.1 NU 时，系统角为191.5，按最大振荡周期3“计，振荡中心在该区间停留时间为337ms，装置中取500ms已有足够的裕度。 3.5.5.4 非全相运行
46、时的振荡闭锁判据 非全相振荡时，距离继电器可能动作，但选相区为跳开相。非全相再单相故障时，距离继电器动作的同时选相区进入故障相，因此，可以以选相区不在跳开相作为开放条件。 另外，非全相运行时，测量非故障二相电流之差的工频变化量，当该电流突然增大达一定幅值时开放非全相运行振荡闭锁。因而非全相运行发生相间故障时能快速开放。 以上二种情况均不能开放时，由第3.5.5.3部分作为后备。 3.6 选相元件 本装置采用工作电压变化量选相元件、差动选相元件和 0I 与 AI 2 比相的选相元件进行选相。 3.6.1 电流差动选相元件 工频变化量和稳态差动继电器动作时，动作相选为故障相； NARI-RELAY
47、S PCS-931超高压线路成套保护装置 213.6.2 工作电压变化量选相元件 保护有六个测量选相元件，即： OPAU 、 OPBU 、 OPCU 、 OPABU 、 OPBCU 、 OPCAU 先比较三个相工作电压变化量，取最大相 MAXOPU ，与另两相的相间工作电压变化量 OPU 比较，大于一定的倍数即判为最大相单相故障；若不满足则判为多相故障，取 OPU 中最大的为多相故障的测量相。 3.6.3 0I 与 AI2 比相的选相元件 选相程序首先根据 0I 与 AI2 之间的相位关系，确定三个选相区之一，如图3.6.1。 当： 0200 6060 AIIArg 时选区 0200 18060 AIIArg 时选区 0200 300180 AIIArg 时选区 0600600180AI 2A区B区 C区图3.6.1 选相区域 单相接地时，故障相的 0I 与 2I 同相位，A相接地时， 0I
