PCS-931线路保护.ppt
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PCS-931线路保护装置线路保护装置南京南瑞继保电气有限公司南京南瑞继保电气有限公司2011.12 Ø一一. PCS931概述概述Ø二二. PCS平台介绍平台介绍Ø三三. PCS931硬件系统硬件系统Ø四四. 差动保护原理差动保护原理Ø五五. 距离保护原理距离保护原理Ø六六. 零序过流保护原理零序过流保护原理Ø七七. 重合闸重合闸目目 录录 一一. 概概 述述 PCS-900PCS-900线路保护线路保护 PCS-900系列超高压及高压线路保护是在总结并发展RCS-900保护先进的原理与技术和成熟的运行经验的基础上，在硬件结构和软件方面作了较大改进！ PCS-900系列保护全面满足目前传统变电站和数字化变电站的各种需求：u支持传统电磁型TA、TV以及ECVT，并支持各侧传统互感器和ECVT混用方式u支持61850规约后台通信方式支持GOOSE跳闸方式u同时接线端子与国内广泛采用的RCS-900系列的保护基本兼容 Ø 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，具有插件、软件模块通用，灵活可配置，易于扩展、易于维护的特点，将为用户带来备品备件种类少替换方便的优点。
Ø UAPC平台按照具有长达10-15年的生命周期设计，装置插件根据需要可以在保持与平台兼容的情况下平滑升级，从而为用户的设备投资提供了长期稳定的保障 Ø装置采用双重化设计，具有双重化的采样回路和完全独立的启动和保护DSP，可以有效保证装置动作的安全性和可靠性Ø 装置具有友好的人机界面，液晶为320×240点阵，可以通过整定选择中文或英文显示PCS900装置特点 Ø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Ø具有与COMTRADE兼容的故障录波Ø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）和变电站通讯标准IEC61850Ø装置抗干扰能力优越，达到了电磁兼容各项标准的最高等级Ø波报告，256次遥信报告，64次遥控记录 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，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：PCS931概述序号后缀功 能 含 义A两个延时段零序方向过流B四个延时段零序方向过流D一个延时段零序方向过流和一个零序反时限方向过流L过负荷告警、过流跳闸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）S适用于串补线路 PCS-931系列保护具体配置如下：PCS931概述型型 号号配配 置置通信速率通信速率PCS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相间距离自动重合闸2个延时段零序方向过流64kbit/sPCS-931AS适用于串补线路64kbit/sPCS-931AL过负荷告警过流跳闸64kbit/sPCS-931AM2048kbit/sPCS-931AMM2048kbit/sPCS-931AMS适用于串补线路2048kbit/sPCS-931B4个延时段零序方向过流64kbit/sPCS-931BS适用于串补线路64kbit/sPCS-931BM2048kbit/sPCS-931BMM2048kbit/sPCS-931BMS适用于串补线路2048kbit/sPCS-931BML过负荷告警过流跳闸2048kbit/sPCS-931D1个延时段零序方向过流1个零序反时限方向过流64kbit/sPCS-931DS适用于串补线路64kbit/sPCS-931DM2048kbit/sPCS-931DMM2048kbit/sPCS-931DMS适用于串补线路2048kbit/s PCS931与RCS931比较 与RCS-931相比，PCS－931在数据采样、同步技术、互联和差动算法方面都作了较大改进。
Ø 支持传统电磁型TA、TV以及ECVT，并支持线路各侧传统互感器和ECVT混合使用Ø支持61850规约后台通信方式Ø支持GOOSE跳闸方式Ø接线端子与RCS-931系列的保护基本兼容Ø支持RCS－931和PCS－931的互联Ø差动算法改进 电流差动继电器的变化：电流差动继电器的变化：ØPCS－931与RCS－931相比，差动算法作如下改动：（1）保护定值中不再设“差动高定值”、 “差动低定值”；改用一个“差动电流定值”，方便整定 差动电流定值：差动保护的最低起动值，按躲最大负荷情况下的最大不平衡电流整定，建议整定：一次电流300A～600A若“投电容电流补偿”控制字置0（即不投入电容电流补偿），可将此定值适当放大一点，建议一次电流500～800A 2）差动算法中加入新的异步法思想的抗TA保护判据3）全新的差动同步技术4）暂态电容电流补偿方案5）纵联码功能把关（6）远跳远传功能经两侧差动压板把关PCS931与RCS931比较 定值方面的主要区别(7)增加“本侧电抗器阻抗 ”、“本侧小电抗阻抗 ”、“对侧电抗器阻抗 ”、“对侧小电抗阻抗 ”(8)增加“投电容电流补偿 ”：电容电流不大的线路如220kV线路及500kV的短线路（80kM以内）可以不投入电容电流补偿，220kV特别长线路及500kV的长线，即使电抗器已经补偿大部分的电容电流，仍建议投入电容电流补偿。
PCS931与RCS931比较 二二. PCS平台介绍平台介绍 ØLFP平台（上世纪90年代初）：•基于Intel80C196微控制器；•开创了实时的保护并行计算、可靠的独立起动元件的保护控制设计理念；•加速了微机保护全面国产化的历程；•产品系列：高压线路及辅助保护、元件保护、变电站综合自动化系统；平台发展历史_LFP平台 ØRCS平台（本世纪初）：•基于Intel 80C196、Motorola MC68332微控制器；•引入DSP数字信号处理器参与保护计算，大大提升了保护控制性能；•交流保护占据了重要的市场份额；•产品系列：高压线路及辅助保护、元件保护、变电站综合自动化系统、稳定控制系统、励磁控制系统；平台发展历史_RCS平台 ØPCS平台：•基于Motorola PowerPC微处理器；•根据不同应用可选定点、浮点DSP；•灵活配置的适应常规变电站、数字化变电站各种输入输出接口，统一的配置调试分析工具软件，满足当今各类形式的智能变电站的应用需求；•产品系列：高压线路及辅助保护、元件保护、变电站综合自动化系统、稳定控制系统、励磁控制系统，故障录波器、PMU、直流保护控制系统，电子式互感器合并单元、智能终端等智能一次设备、SVC控制系统等等；平台发展历史_PCS平台 ØLFP -> RCS -> PCS：从名称看变化•LFP（Line Fast Protection)：从线路保护开始起家•RCS（Relay and Control System）：继电器及变电站控制系统•PCS（Protection and Control System）：整个电力系统二次及一二次融合保护、控制系统平台发展历史_内涵的变化 Ø总体架构•UAPC架构 Unified Advanced Platform for Control & Protection 统一、先进的控制保护平台•硬件、软件通用灵活，同时满足各种控制和保护的应用需求•平台设计面向长生命周期、可持续发展的需求PCS平台介绍_总体架构 ü硬件按不同接口、 不同应用标准化；ü系统软件提供硬件 平台与应用软件的 标准化接口；ü继电保护等应用软 件独立开发，不依 赖于硬件；PCS平台介绍_总体架构 Ø平台硬件架构•所有插件采用标准化、模块化、可扩展理念设计，扩展能力强，支持分层分布式系统；•具备广泛的外部接口兼容性；ü支持Ethernet、IEC60044-8 、TDM 、HDLC等通讯接口ü支持IRIG-B、IEEE1588、SNTP等对时接口PCS平台介绍_硬件架构 •采用自主设计的高速总线（HTM）实现装置内部高性能CPU插件的横向扩展；•采用通用的CAN总线实现装置内部IO插件的横向扩展；•可裁剪的特性：根据各种不同复杂程度应用的需求灵活选用扩展总线；PCS平台介绍_硬件架构 Ø平台软件架构•嵌入式系统软件 提供与应用程序的标准接口，完成装置内部任务调度、报文管理、录波管理、定值管理、人机界面、后台通信等功能。
•可视化工具软件 在PC端实现装置的输入/输出资源配置、保护功能逻辑编程、智能变电站工程文件配置、可视化调试等PCS平台介绍_软件架构 1.嵌入式系统软件•提供标准化的应用程序接口，屏蔽硬件差异，使得应用程序跨CPU兼容，不受制于元件生命周期的影响；PCS平台介绍_软件架构 •管理CPU板系统程序、从CPU板系统程序、公用功能模块、可视化编程符号库等部分•支持模块化编程，功能结构清晰，具有重用性，为可视化编程提供了基础；•支持自动变量交换，为应用功能集中或分散在多个插件上执行提供了统一的环境，增加了应用的灵活性；•应用功能在插件间可无缝扩展，进行分布式实时并行计算PCS平台介绍_软件架构 2.可视化工具软件•可视化逻辑编程，缩短开发周期，满足不同用户的需求；•支持可视化的装置配置和IEC61850建模，实现保护配置与61850模型的同源维护；•方便的硬件资源配置管理；•工程配置可视化，满足智能变电站的灵活配置要求；•支持可视化调试；PCS平台介绍_软件架构 可视化编程和工程化配置技术可视化编程和工程化配置技术复压闭锁方向元件过流加速过负荷过流一段过流二段过流三段过流四段PCS平台介绍_软件架构 •高可靠性保障–双重化冗余采样，起动元件独立的设计原则PCS平台介绍_高可靠性保障 •提供了完善的监视功能n板卡级监视（电源、通信链路等）n装置级监视（总线监视、异常统计等）n系统级监视（平台自动闭环测试系统）PCS平台介绍_高可靠性保障 Ø对比RCS•基于软硬件解耦理念设计，应用软件独立于硬件开发，有利于提高应用软件的稳定性和产品生命周期；•输入输出资源、软件处理能力扩展性强，更适应于海外等特殊应用的需求，满足更复杂的并行实时计算，研发周期短；•能够提供可视化配置、可视化编程等工具手段，方便海外等用户自行配置硬件资源和保护逻辑功能的要求；•齐全的常规及数字化站的过程层、站控层各种接口，原生支持IEC61850，支持智能变电站各种应用；•面板LED、LCD显示、人机对话操作界面更加友好，支持多语言切换；•更加齐全的事件记录、更大容量事件存储和录波；•更强的电磁兼容能力；PCS平台介绍_PCS平台优势 Ø根据公司平台化产品研发的发展战略开发了PCS保护控制软硬件平台，实现了硬件标准化，软件开发模块化、可视化，填补了国内保护控制领域的空白；ØPCS平台产品涵盖了电力系统发、输、配、用各环节常规厂站、智能化厂站几乎所有的二次及一二次融合保护控制设备；Ø主要保护控制设备鉴定结论居国际领先水平；PCS平台介绍_PCS平台优势 三. PCS931硬件系统 装置的正面面板布置图装置的正面面板布置图 PCS931可应用于基于传统型电磁互感器的变电站，也可应用于基于电子式互感器的智能化变电站。
应用于传统变电站时，装置配置模拟量输入插件和出口插件，应用于智能化变电站时，装置直接通过多模光纤从合并单元接收数字信号，跳闸通过goose板光纤输出 跳闸信号 PCS931应用于应用于传统变电站传统变电站系统图系统图Ø应用于传统变电站时，装置配置模拟量输入插件应用于传统变电站时，装置配置模拟量输入插件NR1401，输入电，输入电磁型互感器的电压电流信号磁型互感器的电压电流信号 应用于应用于传统变电站传统变电站的的PCS931插件插件 应用于应用于智能化智能化变电站的变电站的PCS931系统图系统图 应用于应用于智能化智能化变电站的变电站的PCS931插件插件 PCS931插件端子图插件端子图(1) PCS931插件端子图插件端子图(2) PCS931插件说明插件说明(1). CPU插件插件ØCPU插件由高性能的嵌入式处理器、插件由高性能的嵌入式处理器、FLASH、、SRAM、、SDRAM、以太、以太网控制器及其他外设组成实现对网控制器及其他外设组成实现对整个装置的管理、人机界面、通讯整个装置的管理、人机界面、通讯和录波等功能和录波等功能ØCPU插件使用内部总线接收装置内插件使用内部总线接收装置内其他插件的数据，通过其他插件的数据，通过RS-485总线总线与与LCD板通讯。
此插件具有板通讯此插件具有2路路100BaseT以太网接口、以太网接口、2路路RS-485外部通信接口、外部通信接口、PPS/IRIG-B差分对差分对时接口和时接口和RS-232打印机接口打印机接口 Ø(2). DSP插件插件1Ø该插件由高性能的数字信号处理器、光纤接口、同步采样的该插件由高性能的数字信号处理器、光纤接口、同步采样的16位高精度位高精度ADC以及其他以及其他外设组成插件完成模拟量数据采集功能、与对侧交换采样数据、保护逻辑计算和跳闸外设组成插件完成模拟量数据采集功能、与对侧交换采样数据、保护逻辑计算和跳闸出口等功能出口等功能Ø当连接常规互感器的时候，插件通过交流输入板进行同步数据采集；当连接电子式互感当连接常规互感器的时候，插件通过交流输入板进行同步数据采集；当连接电子式互感器的时候，插件通过多模光纤接口从合并单元实时接收同步采样数据器的时候，插件通过多模光纤接口从合并单元实时接收同步采样数据Ø根据不同的场合，配置不同型号的根据不同的场合，配置不同型号的DSP插件插件,具体配置如下表所示：具体配置如下表所示：PCS931插件说明插件说明序号应用场合DSP插件接口情况1模拟采样，单通道差动保护配置一个模拟采样ADC，配置一个单模光纤接口2模拟采样，双通道差动保护配置一个模拟采样ADC，配置二个单模光纤接口3单电子式互感器采样，单通道差动保护配置一个多模光纤接口，配置一个单模光纤接口4双电子式互感器采样，单通道差动保护（用于3/2接线情况）配置二个多模光纤接口，配置一个单模光纤接口5单电子式互感器采样，双通道差动保护配置一个多模光纤接口，配置二个单模光纤接口6双电子式互感器采样，双通道差动保护（用于3/2接线情况）配置二个多模光纤接口，配置二个单模光纤接口 Ø(3). DSP插件插件2Ø该插件由高性能的数字信号处理器、光纤接口、同步采样的该插件由高性能的数字信号处理器、光纤接口、同步采样的16位位高精度高精度ADC以及其他外设组成。
插件完成模拟量数据采集、总起以及其他外设组成插件完成模拟量数据采集、总起动元件的计算、实现开放出口正电源功能动元件的计算、实现开放出口正电源功能Ø当连接常规互感器的时候，插件通过交流输入板进行同步数据采当连接常规互感器的时候，插件通过交流输入板进行同步数据采集；当连接电子式互感器的时候，插件通过多模光纤接口从合并集；当连接电子式互感器的时候，插件通过多模光纤接口从合并单元实时接收同步采样数据单元实时接收同步采样数据ØDSP插件插件2也需根据不同的场合，配置不同型号的也需根据不同的场合，配置不同型号的DSP插件因为为DSP插件插件2无需与对侧通信，与无需与对侧通信，与DSP插讲插讲1相比，相比，DSP2插讲无插讲无需单模光纤接口需单模光纤接口PCS931插件说明插件说明 Ø(4). 交流输入变换插件交流输入变换插件Ø对于支持电子式互感器的保护装置，不配置该插件该插件的槽号为对于支持电子式互感器的保护装置，不配置该插件该插件的槽号为4、、5Ø交流输入变换插件（交流输入变换插件（NR1401）适用在有模拟）适用在有模拟PT、、CT的厂站的厂站PCS931插件说明插件说明 Ø(5). GOOSE插件插件Ø该插件由高性能的数字信号处理器、两路百兆光纤以太网、两路百兆该插件由高性能的数字信号处理器、两路百兆光纤以太网、两路百兆RJ-45以太网及其他外设组成。
插件支持以太网及其他外设组成插件支持GOOSE功能和功能和IEC61850-9-1规约，完成规约，完成保护从合并单元接收数据、发送保护从合并单元接收数据、发送GOOSE命令给智能操作箱等功能当不采命令给智能操作箱等功能当不采用用GOOSE功能时，该插件不需要配置功能时，该插件不需要配置Ø GOOSE发送功能和发送功能和GOOSE接收功能需要通过配置发送模块和接收模块来接收功能需要通过配置发送模块和接收模块来完成Ø PCS－－931装置最大支持配置装置最大支持配置8个发送模块，推荐配置一个发送模块为方个发送模块，推荐配置一个发送模块为方便现场调试，最大化配置了便现场调试，最大化配置了12个发送压板当相应发送压板退出时，与之关个发送压板当相应发送压板退出时，与之关联的联的GOOSE发送信息都是清零处理每个发送信息都是清零处理每个GOOSE发送信息中，包含发送信息中，包含GOOSE发送信息和发送装置的发送信息和发送装置的“投检修态投检修态”开入信息，供接收侧判别接收开入信息，供接收侧判别接收信号是否有效使用目前信号是否有效使用目前PCS－－931中中GOOSE发送的信息包括：跳发送的信息包括：跳A，跳，跳B，跳，跳C，重合，闭重，远传，重合，闭重，远传1、远传、远传2和通道告警等信号。
和通道告警等信号PCS931插件说明插件说明 Ø(6). 光耦插件光耦插件ØNR1502智能开入板智能开入板同时监测同时监测25路开入，路开入，并将开入信息通过并将开入信息通过内部总线传给其它内部总线传给其它板卡光耦插件的板卡光耦插件的电源可选电源可选24V，，110V和和220V当开入电压＜额定工作入电压＜额定工作电压的电压的60%时，开时，开入保证为入保证为0，当开入，当开入电压＞额定工作电电压＞额定工作电压的压的70%时，开入时，开入保证为保证为1PCS931插件说明插件说明 光耦回路光耦回路 当开关量合上时，光耦发光二极管发光，光 当开关量合上时，光耦发光二极管发光，光敏三极管导通，引脚为低电平反之，当开关敏三极管导通，引脚为低电平反之，当开关量断开，三级管截止，引脚为高电平量断开，三级管截止，引脚为高电平 远跳、远传远跳、远传ØPCS-931利用数字通道，不仅交换两侧电流数据，同时也交换开关量信利用数字通道，不仅交换两侧电流数据，同时也交换开关量信息，实现一些辅助功能，其中包括远跳及远传远跳、远传保护功能受息，实现一些辅助功能，其中包括远跳及远传远跳、远传保护功能受两侧差动保护的硬压板、软压板和控制字控制，当差动保护不投入时，两侧差动保护的硬压板、软压板和控制字控制，当差动保护不投入时，自动退出远跳、远传功能自动退出远跳、远传功能,但开入量中显示用的收远跳、收远传但开入量中显示用的收远跳、收远传1、收远、收远传传2不受差动保护是否投入控制。
不受差动保护是否投入控制 远跳远跳：：Ø装置开入接点装置开入接点826为远跳开入保护装置采样得到远跳开入为高电平时，为远跳开入保护装置采样得到远跳开入为高电平时，经过专门的互补校验处理，作为开关量，连同电流采样数据及经过专门的互补校验处理，作为开关量，连同电流采样数据及CRC校验校验码等，打包为完整的一帧信息，通过数字通道，传送给对侧保护装置码等，打包为完整的一帧信息，通过数字通道，传送给对侧保护装置对侧装置每收到一帧信息，都要进行对侧装置每收到一帧信息，都要进行CRC校验，经过校验，经过CRC校验后再单独校验后再单独对开关量进行互补校验只有通过上述校验后，并且经过连续三次确认对开关量进行互补校验只有通过上述校验后，并且经过连续三次确认后，才认为收到的远跳信号是可靠的收到经校验确认的远跳信号后，后，才认为收到的远跳信号是可靠的收到经校验确认的远跳信号后，若整定控制字若整定控制字“远跳经本侧控制远跳经本侧控制”整定为整定为“0”，则无条件置三跳出口，，则无条件置三跳出口，起动起动A、、B、、C三相出口跳闸继电器，同时闭锁重合闸；若整定为三相出口跳闸继电器，同时闭锁重合闸；若整定为“1”，则需本装置起动才出口。
则需本装置起动才出口 远跳远跳 对于对于220KV线路，双母或单母接线方式，如图示故线路，双母或单母接线方式，如图示故障发生在障发生在TA和断路器之间，这时对和断路器之间，这时对931来说是区外故障，来说是区外故障，差动保护不动作，母差保护差动保护不动作，母差保护915动作跳本侧开关，同时动作跳本侧开关，同时915发远跳信号线发远跳信号线931，去跳对侧开关，去跳对侧开关 远远 传传Ø装置接点装置接点827、、828为远传为远传1、远传、远传2的开入接点同远跳一样，装置也借助的开入接点同远跳一样，装置也借助数字通道分别传送远传数字通道分别传送远传1、远传、远传2区别只是在于接收侧收到远传信号后，并区别只是在于接收侧收到远传信号后，并不作用于本装置的跳闸出口，而只是如实的将对侧装置的开入接点状态反映不作用于本装置的跳闸出口，而只是如实的将对侧装置的开入接点状态反映到对应的开出接点上到对应的开出接点上 远传实例远传实例：华东电网：华东电网500KV系统系统3/2接线线接线线路侧边开关失灵动作跳闸出口图路侧边开关失灵动作跳闸出口图l线路侧边开关失灵，921输出两付失灵起动节点，分别送给两套母线保护RCS915；送出两付远跳节点分别给两套线路的远跳回路，对侧925采用一取一方式跳对侧开关；另外直接跳中开关。
CSC103为四方光纤差动，CSC125为四方远跳装置) 四四. PCS931差动保护差动保护 装置起动元件Ø 电流变化量起动电流变化量起动 是相间电流的半波积分的最大值；是相间电流的半波积分的最大值； 为可整定的固定门坎；为可整定的固定门坎； 为浮动门坎，随着变化量的变化而自动调整，取为浮动门坎，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倍可保证门坎始终略高于不平衡输出 该元件动作并展宽该元件动作并展宽7秒，去开放出口继电器正电源秒，去开放出口继电器正电源Ø 零序过流元件起动零序过流元件起动 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动作并展宽7秒，去开放出口继电器正电源秒，去开放出口继电器正电源 Ø位置不对应起动位置不对应起动Ø 这一部分的起动由用户选择投入当控制字这一部分的起动由用户选择投入当控制字““单相单相TWJTWJ启动启动重合闸重合闸””或或““三相三相TWJTWJ启动重合闸启动重合闸””整定为整定为““1 1””, ,重合闸充电完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成的情况下，如有开关偷跳，则总起动元件动作并展宽1515秒，去秒，去开放出口继电器正电源。
开放出口继电器正电源Ø纵联差动或远跳起动纵联差动或远跳起动Ø 发生区内三相故障，弱电源侧电流起动元件可能不动作，此发生区内三相故障，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，若小于相、相间电压，若小于6565％额定电压，则辅助电压起动元件动作，％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秒去开放出口继电器正电源７秒Ø 当本侧收到对侧的远跳信号且定值中当本侧收到对侧的远跳信号且定值中““远跳受本侧启动控制远跳受本侧启动控制””置置““0 0””时，去开放出口继电器正电源时，去开放出口继电器正电源7s7s 电流差动保护电流差动保护 规定 规定TA的正极性端指向母线侧，的正极性端指向母线侧，电流的参考方向以母线流向线路为电流的参考方向以母线流向线路为正方向 光纤电流纵差保护原理光纤电流纵差保护原理•动作电流动作电流(差动电流差动电流)为为：：•制动电流为制动电流为：：•差流元件动作方程：差流元件动作方程： { 如图示：区内故障时，两侧实际短路电如图示：区内故障时，两侧实际短路电流都是由母线流向线路，和参考方向一流都是由母线流向线路，和参考方向一致，都是正值，差动电流就很大，满足致，都是正值，差动电流就很大，满足差动方程，差流元件动作。
差动方程，差流元件动作区内故障示意图区内故障示意图 Ø区外故障时，一侧电流由母线流向线路，为正值，区外故障时，一侧电流由母线流向线路，为正值，另一侧电流由线路流向母线，为负值，两电流大另一侧电流由线路流向母线，为负值，两电流大小相同，方向相反，所以差动电流为零，差流元小相同，方向相反，所以差动电流为零，差流元件不动作件不动作区外故障示意图区外故障示意图 差流元件分类差流元件分类1.稳态稳态I段差动继电器段差动继电器2.稳态稳态II段差动继电器段差动继电器3.变化量相差动继电器变化量相差动继电器4.零序差动继电器 零序差动继电器 Ø稳态稳态ⅠⅠ段相差动继电器段相差动继电器：： 动作方程：动作方程： 为差动电流，即为两侧电流矢量和的幅值；为差动电流，即为两侧电流矢量和的幅值； 为制动电流；即为两侧电流矢量差的幅值；为制动电流；即为两侧电流矢量差的幅值； 为为“1.5倍差动电流定值倍差动电流定值”（整定值）和（整定值）和4倍实测电容电流的大倍实测电容电流的大 值；当电容电流补偿不投入时，值；当电容电流补偿不投入时， 为为“1.5倍差动电流定值倍差动电流定值” （整定（整定值）、值）、4倍实测电容电流和倍实测电容电流和 的大值。
实测电容电流由正常的大值实测电容电流由正常运行时未经补偿的差流获得；运行时未经补偿的差流获得； Ø稳态稳态ⅡⅡ段相差动继电器段相差动继电器 动作方程：动作方程： 当电容电流补偿投入时，当电容电流补偿投入时， 为为“差动电流定值差动电流定值”（整定值）（整定值）和和1.5倍实测电容电流的大值；当电容电流补偿不投入时，倍实测电容电流的大值；当电容电流补偿不投入时， 为为“差动电流定值差动电流定值”（整定值）、（整定值）、1.5倍实测电容电流和倍实测电容电流和 的大的大值 、、 定义同上定义同上 稳态稳态ⅡⅡ段相差动继电器经段相差动继电器经25ms延时动作延时动作 Ø 对于瞬时动作的差动保护其起动值的取值要比理 对于瞬时动作的差动保护其起动值的取值要比理论计算的和正常运行时实侧的电容电流值大若干倍，论计算的和正常运行时实侧的电容电流值大若干倍，以保证空载合闸和区外短路切除时保护不会误动但以保证空载合闸和区外短路切除时保护不会误动但起动电流定值的提高必将影响内部高阻接地短路的灵起动电流定值的提高必将影响内部高阻接地短路的灵敏度，所以一般的做法是设高、低两个定值的差动保敏度，所以一般的做法是设高、低两个定值的差动保护。
护 高定值的瞬时动作，定值躲空载合闸和区外短路 高定值的瞬时动作，定值躲空载合闸和区外短路切除时的电容电流低定值的差动保护带一短延时，切除时的电容电流低定值的差动保护带一短延时，其定值只躲正常运行时的电容电流，因为经过短延时其定值只躲正常运行时的电容电流，因为经过短延时后高频的暂态分量电容电流已衰减后高频的暂态分量电容电流已衰减 Ø变化量相差动继电器变化量相差动继电器动作方程：动作方程： 为工频变化量差动电流，为工频变化量差动电流， 即为两侧电流变化量矢即为两侧电流变化量矢量和的幅值；量和的幅值； 为工频变化量制动电流；为工频变化量制动电流； 即为两侧电流变化量的即为两侧电流变化量的标量和；标量和； 定义同上定义同上 工频变化量的物理解释工频变化量的物理解释∆I=IK-IN Ø零序差动继电器零序差动继电器 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，经选相，构成零序差动继电器，经40ms延时动作。
其动作方程：延时动作其动作方程： 为零序差动电流，为零序差动电流， 即为两侧零序电流矢量和的幅值；即为两侧零序电流矢量和的幅值； 为零序制动电流；为零序制动电流； 即为两侧零序电流矢量差的幅值；即为两侧零序电流矢量差的幅值； 、、 定义同上；定义同上； 无论电容电流补偿是否投入，无论电容电流补偿是否投入， 均为均为“差动电流定值差动电流定值”（整定值）和（整定值）和1.25倍实测电容电流的大值倍实测电容电流的大值 输电线路电流纵差保护的主要问题输电线路电流纵差保护的主要问题(1) 电容电流的影响电容电流的影响: : 电容电流是从线路内部流出的电流，因此它构成动作电流所以线路电容电流是从线路内部流出的电流，因此它构成动作电流所以线路投运空载合闸、区外短路、和区外短路切除时，由于高频分量电容电流投运空载合闸、区外短路、和区外短路切除时，由于高频分量电容电流与工频电容电流叠加使暂态电容电流增大很多，最容易造成保护误动。
与工频电容电流叠加使暂态电容电流增大很多，最容易造成保护误动 解决方法：解决方法： ① ① 提高起动电流定值但这将降低内部短路的灵敏度提高起动电流定值但这将降低内部短路的灵敏度 ② ② 加一个短延时，使高频分量电容电流衰减这将影响加一个短延时，使高频分量电容电流衰减这将影响 快速性 ③ ③ 必要时进行电容电流补偿必要时进行电容电流补偿 ④ ④ 在软、硬件设计中滤除高频分量电流在软、硬件设计中滤除高频分量电流 稳态补偿法（RCS-931) 在超高压长线路中，电容电流较大，影响差动的灵敏度为提高差动保护灵敏度，在零序差动继电器中设有电容电流补偿功能，可以提高经大过渡电阻故障时保护的灵敏度 电容电流补偿由下式计算得到：电容电流补偿算法 以上电容电流的补偿公式只能补偿稳态时的电容电流，不能补偿暂态电容电流，在空载合闸、区外故障及切除等暂态过程中，暂态电容电流比稳态电容电流大很多，稳态补偿法无法补偿。
因此，原来的差动I段中，只能通过较高的门槛值来躲过暂态电容电流，这是以牺牲灵敏度为代价；差动II取较低门槛，这是以牺牲动作时间为代价 因此，对于超高压长线路，特别是特高压长线路，为提高差动保护的动作速度和灵敏度，需要采用能补偿暂态电容电流的差动算法电容电流补偿算法 Ø 算法思想 由上式可知通过电容的电流与电压频率成正比在暂态状态下线路电压有很多高频分量，它将会产生更大的高频电容电流，严重影响差动保护的正确工作既然不同频率的电容电压、电流之间都存在上式关系，可考虑利用它来计算暂态电容电流，这就是暂态电容电流补偿的思想 电容电流补偿算法 暂态补偿法 不带并联电抗器时线路的II型等效图 带并联电抗器时线路的II型等效图 表表2-2 各种电压等级下各种电压等级下每百公里每百公里线路的正序及零序线路的正序及零序容抗值和额定电压下的工频电容电流值容抗值和额定电压下的工频电容电流值线路电压（KV） 正序容抗( ) 电容电流（A） 220 3700 34 330 2860 66 500 2590 111 750 2240 193 注：零序容抗约为正序容抗的1.5倍。
电流纵差保护的主要问题电流纵差保护的主要问题（（2））TA断线，差动保护会误动断线，差动保护会误动 此时满足差动方程：此时满足差动方程： 引起差动保护误动引起差动保护误动 防止防止TA断线误动的措施断线误动的措施• 防止防止TA断线误动的措施是断线误动的措施是：：差动保护要发跳闸命令必须满足如下条件差动保护要发跳闸命令必须满足如下条件: ①① 本侧起动元件起动本侧起动元件起动( 或或I0＞＞I0ZD）） ②② 本侧本侧差流元件动作差流元件动作；； ③③ 收到对侧收到对侧‘差动动作差动动作’的允许信号的允许信号• 这样这样当一侧当一侧TA断线，由于电流有突变断线，由于电流有突变或者有或者有‘零序电流零序电流’，，起动元件可能起动，差动继电器也可能动作但对侧没有断线，起动元件可能起动，差动继电器也可能动作但对侧没有断线，起动元件没有起动，不能向本侧发起动元件没有起动，不能向本侧发‘差动动作差动动作’的允许信号。
的允许信号所以本侧不误动所以本侧不误动•保护向对侧发允许信号条件：保护向对侧发允许信号条件： ①① 保护起动保护起动 ②② 差流元件动作差流元件动作• ‘长期有差流长期有差流’信号信号Ø满足下述条件发满足下述条件发‘长期有差流长期有差流’信号：信号：①① 差流元件动作； 差流元件动作； ②②差流元件的动作相或动作相间的电压大于差流元件的动作相或动作相间的电压大于0.6倍的额倍的额定电压；定电压；③③ 满足上两条件达满足上两条件达10秒钟 第一个条件证明有差动电流（动作电流），第二 第一个条件证明有差动电流（动作电流），第二个条件证明系统没有短路于是经延时发告警信号个条件证明系统没有短路于是经延时发告警信号需要指出，在需要指出，在TA断线或装置内的某相电流数据采样断线或装置内的某相电流数据采样通道故障时都可满足上述条件故发的是通道故障时都可满足上述条件故发的是‘长期有长期有差流差流’信号Ø当当TA断线时无论是断线侧还是未断线侧，在主程序断线时无论是断线侧还是未断线侧，在主程序中如果有压差流元件动作，中如果有压差流元件动作，10秒后都可发出秒后都可发出‘长期长期有差流有差流’的告警信号。
的告警信号 ‘长期有差流长期有差流’的装置异常信号的装置异常信号 装置装置 报报 ‘长期有差流长期有差流’或或‘TA断线断线’的信号后的信号后•如果如果‘TA断线闭锁差动断线闭锁差动’控制字控制字 则闭锁差动保护以防止则闭锁差动保护以防止TA断线期断线期间其它线路短路时误动间其它线路短路时误动•如果如果‘TA断线闭锁差动断线闭锁差动’控制字控制字 则不闭锁差动保护但是将差动继电则不闭锁差动保护但是将差动继电器的定值抬高到器的定值抬高到 ‘TA断线差流定值断线差流定值’该定值应按躲最大负荷电流整定该定值应按躲最大负荷电流整定 弱电侧电流纵差保护存在的问题弱电侧电流纵差保护存在的问题（（3））•当有一侧是弱电源侧或无电源侧当有一侧是弱电源侧或无电源侧，路内部短路时，，路内部短路时，无电源侧起动元件可能不起动例如无电源侧变压器无电源侧起动元件可能不起动例如无电源侧变压器中性点不接地，短路前线路空载，短路后由于既无电中性点不接地，短路前线路空载，短路后由于既无电流突变量又无零序电流，起动元件不动作起动元件流突变量又无零序电流，起动元件不动作起动元件不动作，程序在正常运行程序。
此时无电源侧不检查不动作，程序在正常运行程序此时无电源侧不检查差动继电器是否动作，不会向对侧发允许信号导致差动继电器是否动作，不会向对侧发允许信号导致电源侧电流纵差保护拒动电源侧电流纵差保护拒动•为解决该问题，为解决该问题，931保护中增加一个保护中增加一个低压差流起动元低压差流起动元件 低压差流起动元件低压差流起动元件•除两相电流差突变量起动元件、零序电流起动元件和不除两相电流差突变量起动元件、零序电流起动元件和不对应起动元件外对应起动元件外，，931保护再增加一个低压差流起动元保护再增加一个低压差流起动元件•低压差流起动元件起动条件低压差流起动元件起动条件 ①① 差流元件动作该差流元件就是选相用的稳态分差流元件动作该差流元件就是选相用的稳态分 相差动继电器相差动继电器 ②② TV未断线时差流元件的动作相或动作相间电压未断线时差流元件的动作相或动作相间电压 、、 ; 或在或在TV断线的情况下对侧电流断线的情况下对侧电流 大于本侧电流的大于本侧电流的4 倍并延时倍并延时30ms。
③③ 收到对侧的允许信号收到对侧的允许信号 三相三相 同时差流元件也动作时同时差流元件也动作时发发允许信号的作用允许信号的作用（（4））•在在N侧断路器处于三相跳闸状态下线路上发生短路侧断路器处于三相跳闸状态下线路上发生短路N侧所有起动元件都不会起动，故而侧所有起动元件都不会起动，故而N侧无法向侧无法向M侧侧发允许信号，导致发允许信号，导致M侧电流纵差保护拒动侧电流纵差保护拒动•为此采取当三相为此采取当三相 ,同时差流元件也动作同时差流元件也动作, 则发则发允许信号的措施这样当线路上发生短路时，对侧电允许信号的措施这样当线路上发生短路时，对侧电流纵差保护就可以动作流纵差保护就可以动作 差动联跳继电器（差动联跳继电器（5）） 当线路上发生短路，本侧装置内任何保当线路上发生短路，本侧装置内任何保护发出跳闸命令同时向另一侧发一个分相跳护发出跳闸命令同时向另一侧发一个分相跳闸命令另一侧装置接收到对侧的分相跳闸闸命令另一侧装置接收到对侧的分相跳闸命令后，用本侧的高灵敏度的差动继电器作命令后，用本侧的高灵敏度的差动继电器作为就地判据跳对应相，装置显示为就地判据跳对应相，装置显示“差动保护差动保护动作动作”。
高灵敏度的差动继电器就用零差中的选高灵敏度的差动继电器就用零差中的选相用的经电容电流补偿的分相差动继电器相用的经电容电流补偿的分相差动继电器 本跳闸命令受差动保护压板控制本跳闸命令受差动保护压板控制 电流纵差保护的主要问题（6）Ø路一侧发生高阻接地短路时路一侧发生高阻接地短路时，远离故障点的一侧各，远离故障点的一侧各个起动元件可能都不起动，造成两侧差动保护都不能切个起动元件可能都不起动，造成两侧差动保护都不能切除故障的后果由于零序差动保护有较强的保护过渡电除故障的后果由于零序差动保护有较强的保护过渡电阻的能力，为了使近故障点的一侧保护能先动作跳闸，阻的能力，为了使近故障点的一侧保护能先动作跳闸，零序差动保护增加了一条跳闸路径零序差动保护增加了一条跳闸路径 路一侧发生高阻接地短路时路一侧发生高阻接地短路时使零序差动保护可靠动作的措施使零序差动保护可靠动作的措施 Ø其跳闸条件为：其跳闸条件为： ①① 起动元件起动起动元件起动 ②② 零序差动继电器（零序差动继电器（ⅠⅠ段或段或ⅡⅡ段）及故障相的差流选相元件段）及故障相的差流选相元件动作 ③③3U0>3V或或3U2＞＞3V。
④ ④ 三相相电压三相相电压U＞＞40VØ这样当线路一侧发生高阻接地短路时，近故障点的一侧可由这样当线路一侧发生高阻接地短路时，近故障点的一侧可由此跳闸路径先选相跳闸，并向远离故障点的一侧发此跳闸路径先选相跳闸，并向远离故障点的一侧发‘差动动差动动作作’的允许信号近故障点的一侧先跳闸后短路电流重新分的允许信号近故障点的一侧先跳闸后短路电流重新分配，远离故障点的一侧起动元件再起动，又检查到零序差动配，远离故障点的一侧起动元件再起动，又检查到零序差动继电器及差流选相元件动作，再加上收到对侧继电器及差流选相元件动作，再加上收到对侧‘差动动作差动动作’的允许信号，也可相继发跳闸命令的允许信号，也可相继发跳闸命令 输电线路电流纵差保护的主要问题输电线路电流纵差保护的主要问题(7)两侧采样不同步，造成不平衡电流的加大两侧采样不同步，造成不平衡电流的加大 线路纵差保护与主设备保护中用的纵差保线路纵差保护与主设备保护中用的纵差保护不同，线路纵差保护两侧电流是由不同装置护不同，线路纵差保护两侧电流是由不同装置采样的如果两侧电流采样时间不一致，使动采样的如果两侧电流采样时间不一致，使动作电流不是同一时刻的两侧电流的相量和，这作电流不是同一时刻的两侧电流的相量和，这将加大区外故障时的不平衡电流。
将加大区外故障时的不平衡电流 解决方法：解决方法： 采用采样时刻调整法达到采样同步采用采样时刻调整法达到采样同步931保保护采用在同步端小步幅调整采样周期达到两侧护采用在同步端小步幅调整采样周期达到两侧采样同步采样同步 Ø测通道延时测通道延时TdTd主机从机tmr tmstsstsr采样时刻调整法采样时刻调整法 Ø从机采样时刻调整从机采样时刻调整主机从机采样时刻调整法采样时刻调整法 通道连接方式通道连接方式(1)Ø装置可采用装置可采用“专用光纤专用光纤”或或“复用通道复用通道”在纤芯数量及传输距离允许范围在纤芯数量及传输距离允许范围内，优先采用内，优先采用“专用光纤专用光纤”作为传输通道当功率不满足条件，可采用作为传输通道当功率不满足条件，可采用“复复用通道用通道”专用光纤的连接方式如图所示：专用光纤的连接方式如图所示：64kbit/s复用的复用的连接方式如接方式如图3.4.4所示：所示： 2048kbit/s复用的连接方式如图所示：双通道2048kbit/s两个通道都复用的连接方式如图所示： 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。
通道连接方式通道连接方式(2) 纵联标识码纵联标识码Ø为提高数字式通道线路保护装置的可靠性，为提高数字式通道线路保护装置的可靠性， 保护装置提供纵联标识码功能保护装置提供纵联标识码功能,在定值项在定值项中分别有中分别有“本侧识别码本侧识别码”和和“对侧识别码对侧识别码”两项用来完成纵联标识码功能两项用来完成纵联标识码功能Ø本侧识别码和对侧识别码需在定值项中整定，范围均为本侧识别码和对侧识别码需在定值项中整定，范围均为0～～65535，识别码的整定应，识别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，本侧识别码与对侧识别码应保证全网运行的保护设备具有唯一性，即正常运行时，本侧识别码与对侧识别码应不同，且与本线的另一套保护的识别码不同，也应该和其它线路保护装置的识别码不同，且与本线的另一套保护的识别码不同，也应该和其它线路保护装置的识别码不同（保护校验时可以整定相同，表示自环方式）不同（保护校验时可以整定相同，表示自环方式）Ø保护装置根据本装置定值中本侧识别码和对侧识别码定值决定本装置的主从机方式，保护装置根据本装置定值中本侧识别码和对侧识别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，若本侧识别码和对侧识别码整定一样，表示为同时决定是否为通道自环试验方式，若本侧识别码和对侧识别码整定一样，表示为通道自环试验方式，若本侧识别码大于等于对侧识别码，表示本侧为主机，反之为通道自环试验方式，若本侧识别码大于等于对侧识别码，表示本侧为主机，反之为从机。
从机Ø保护装置将本侧的识别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，保护装置将本侧的识别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，当通道对于双通道保护装置，当通道A接收到的识别码与定值整定的对侧识别码不一致时，接收到的识别码与定值整定的对侧识别码不一致时，退出通道退出通道A的差动保护，报的差动保护，报“纵联通道纵联通道A识别码错识别码错”、、“纵联通道纵联通道A异常异常”告警纵联通道纵联通道A识别码错识别码错”延时延时100ms展宽展宽1S报警；通道报警；通道B与通道与通道A类似对于单通道保类似对于单通道保护装置，当接收到的识别码与定值整定的对侧识别码不一致时，退出差动保护，报护装置，当接收到的识别码与定值整定的对侧识别码不一致时，退出差动保护，报“纵联通道识别码错纵联通道识别码错”、、“纵联通道异常纵联通道异常”告警Ø在通道状态中增加对侧识别码的显示，显示本装置接收到的识别码，若本装置没有在通道状态中增加对侧识别码的显示，显示本装置接收到的识别码，若本装置没有接收到正确的对侧数据，对侧识别码显示接收到正确的对侧数据，对侧识别码显示“-----”符号。
符号 五五. PCS931距离保护距离保护 （一）（一）PCS931线路距离保护基本概念线路距离保护基本概念Ø基本概念基本概念：输电线路是金属导体，输电线路的长度和阻抗成正比关系输电线路是金属导体，输电线路的长度和阻抗成正比关系当线路发生故障，根据保护安装处测量的电压和电流，由欧姆定理即可当线路发生故障，根据保护安装处测量的电压和电流，由欧姆定理即可计算出故障点到保护安装处的阻抗，称为短路阻抗，用这个短路阻抗和计算出故障点到保护安装处的阻抗，称为短路阻抗，用这个短路阻抗和整定的阻抗比较，如果比整定阻抗小，则故障发生在区内，如果比整定整定的阻抗比较，如果比整定阻抗小，则故障发生在区内，如果比整定阻抗大，则故障发生在区外阻抗大，则故障发生在区外Ø如图所示：假设线路如图所示：假设线路MN全长全长100KM，全线路阻抗为，全线路阻抗为40ΩΩ，以，以4040ΩΩ做为做为整字值，即 ，当故障点整字值，即 ，当故障点K K路路MNMN区内时，保护装置计算出区内时，保护装置计算出的短路阻抗：的短路阻抗： 将将Z ZK K和整定阻抗和整定阻抗Z Zsetset比较，即可判断故障是在区内还是区外。
比较，即可判断故障是在区内还是区外 （二）（二）PCS931线路距离保护基本公式线路距离保护基本公式距离保护分单相接地距离元件和相间距离元件距离保护分单相接地距离元件和相间距离元件PCS900单相接地距离公式：单相接地距离公式： 如图所示的系统中，线路上如图所示的系统中，线路上K点发生短路保护安装处的相电压应该点发生短路保护安装处的相电压应该是短路点是短路点K的该相电压与输电线路上该相的压降之和输电线路上该相的该相电压与输电线路上该相的压降之和输电线路上该相的压降是该相上的正序、负序、和零序压降之和对于输电线路，其正的压降是该相上的正序、负序、和零序压降之和对于输电线路，其正序阻抗等于负序阻抗，保护安装处相电压的计算公式为：序阻抗等于负序阻抗，保护安装处相电压的计算公式为： （1-1） PCS931线路距离保护基本公式线路距离保护基本公式所以：公式中 、 、 、 、 K——零序电流补偿系数（定值）, ——流过保护的该相的正序、负序、零序电流 ——短路点到保护安装处的正、负、零序阻抗。
——短路点的该相电压 PCS931线路距离保护基本公式线路距离保护基本公式相间距离保护公式：相间距离保护公式： 保护安装处的相间电压可以认为是保护安装处的两个相电压之差考虑到如（1-1）式所示的相电压的计算公式后，保护安装处相间电压的计算公式为： （三）（三）PCS900线路距离保护配置线路距离保护配置距离保护配置综述：距离保护配置综述： 在 在PCS900保护中，距离元件可以分为：保护中，距离元件可以分为： （ （1）常规距离元件；）常规距离元件； （ （2）低压距离元件；）低压距离元件； （ （3）电抗距离元件；）电抗距离元件； （ （4）负荷限制距离元件）负荷限制距离元件; （（5）工频变化量距离元件工频变化量距离元件 当正序电压大于当正序电压大于10%UN时时，采用常规距离元件，常规距离元件极化电，采用常规距离元件，常规距离元件极化电压不带记忆压不带记忆当正序电压低于当正序电压低于10%UN时时，采用低压距离元件，原因是当线，采用低压距离元件，原因是当线路发生母线出口处三相短路时，由于正序电压很低，幅值接近路发生母线出口处三相短路时，由于正序电压很低，幅值接近0的相量无的相量无法进行相量的计算，此时常规接地距离和相间距离动作圆过零点，正方向法进行相量的计算，此时常规接地距离和相间距离动作圆过零点，正方向故障继电器会拒动，反方向会误动，为此故障继电器会拒动，反方向会误动，为此PCS900保护装置配置一个低压保护装置配置一个低压距离保护元件，其极化电压带记忆。
距离保护元件，其极化电压带记忆 为了防止故障时过渡电阻造成保护误动，又加上电抗距离保护元件为了防止故障时过渡电阻造成保护误动，又加上电抗距离保护元件 对于距离远负荷重的输电线路，为保证距离继电器躲开负荷测量阻抗， 对于距离远负荷重的输电线路，为保证距离继电器躲开负荷测量阻抗，装置设置了接地、相间负荷限制继电器装置设置了接地、相间负荷限制继电器 PCS931线路距离保护配置线路距离保护配置PCS900常规距离继电器：常规距离继电器： 常规距离保护分相间距离保护常规距离保护分相间距离保护I段、段、II段、段、III段和接地距离保护段和接地距离保护I段、段、II段、段、III段1. 距离 距离I段和段和II段：段： （ （A）距离）距离I段和段和II段采用正序电压为极化电压，极化电压不带记忆段采用正序电压为极化电压，极化电压不带记忆 （ （B）距离）距离I段和段和II段带偏移角，偏移角可以整定，分别为段带偏移角，偏移角可以整定，分别为0度、度、15度度和和30度 （ （C）距离）距离I段和段和II段加电抗型继电器，防止过渡电阻造成保护误动作，段加电抗型继电器，防止过渡电阻造成保护误动作，距离继电器和电抗继电器组成与的关系。
距离继电器和电抗继电器组成与的关系2. 距离 距离III段：段： （ （A）距离）距离III段采用正序电压为极化电压，极化电压不带记忆段采用正序电压为极化电压，极化电压不带记忆 （ （B）距离）距离III段做为后备保护，配置应尽量简单，不带偏移角段做为后备保护，配置应尽量简单，不带偏移角 （ （C）距离）距离III段不加电抗型继电器段不加电抗型继电器 PCS931线路距离保护配置线路距离保护配置PCS900低压距离继电器：低压距离继电器： 针对三相出口处短路，正序电压低于针对三相出口处短路，正序电压低于10%UN时，采用低压距离继电时，采用低压距离继电器低压距离继电器也分器低压距离继电器也分I段、段、II段、段、III段 （ （A）低压距离元件采用正序电压为极化电压，极化电压带记忆低压距离元件采用正序电压为极化电压，极化电压带记忆 （ （B）低压距离元件的极化电压）低压距离元件的极化电压UP加上插入电压加上插入电压Uins （（C）低压距离）低压距离III段为后备保护，在反方向出口处也有动作区，会误段为后备保护，在反方向出口处也有动作区，会误动，靠时限去躲。
动，靠时限去躲 低压距离保护只应用于一种情况，即线路出口处三相短路，此时正低压距离保护只应用于一种情况，即线路出口处三相短路，此时正序电压很低，稳态情况下阻抗动作圆过零点，此时正方向故障容易拒动，序电压很低，稳态情况下阻抗动作圆过零点，此时正方向故障容易拒动，反方向故障容易误动低压距离继电器极化电压反方向故障容易误动低压距离继电器极化电压UP带记忆，同时极化电带记忆，同时极化电压压UP中加入插入电压中加入插入电压Uins，解决了稳态情况下的问题解决了稳态情况下的问题 由于三相短路时三相是对称的，所以低压距离继电器采用单相接地由于三相短路时三相是对称的，所以低压距离继电器采用单相接地距离的公式距离的公式 5.1 PCS931线路常规距离继电器线路常规距离继电器相量分析相量分析 PCS931线路常规距离继电器相量分析线路常规距离继电器相量分析ØPCS900相间阻抗继电器的动作特性分析：相间阻抗继电器的动作特性分析： 相间阻抗继电器用来保护各种相间短路，它的工作电压、极化电压以及动作方程分别为： 极化电压：工作电压：动作方程： PCS931线路常规距离继电器相量分析线路常规距离继电器相量分析（一）常规距离继电器正向两相短路稳态动作特性分析：（一）常规距离继电器正向两相短路稳态动作特性分析： 设发生 设发生BC相间短路，假设短路前空载，下面各式中的电流都是故障分量电相间短路，假设短路前空载，下面各式中的电流都是故障分量电流。
用上图所示系统图里的参数来表达工作电压和极化电压用上图所示系统图里的参数来表达工作电压和极化电压 工作电压： 工作电压： （（2－－1）） PCS931线路常规距离继电器相量分析线路常规距离继电器相量分析 考虑到短路以前空载，短路前保护安装处的电压 等于保护背后电源电势 ，因此极化电压为： （2－2）以上公式用到了BC两相短路时：； PCS931线路常规距离继电器相量分析线路常规距离继电器相量分析将式（将式（2－－1）和式（）和式（2－－2）代入动作方程，消去分子分母中的）代入动作方程，消去分子分母中的2IB得：得：为保保护背后背后电源的等源的等值正序阻抗。
正序阻抗 上式 上式动作方程作方程对应的的动作特性是以（ 作特性是以（ ）和 两点的连线为直）和 两点的连线为直径的圆，如图所示该圆向第径的圆，如图所示该圆向第ⅢⅢ象限带有偏移象限带有偏移 PCS931线路常规距离继电器相量分析线路常规距离继电器相量分析常规距离继电器正向两相短路的稳态动作特性分析：常规距离继电器正向两相短路的稳态动作特性分析：Ø⑴⑴ 由于座标原点位于动作特性之内，所以正向出口两相短路没有死区，由于座标原点位于动作特性之内，所以正向出口两相短路没有死区，不必采取其它措施不必采取其它措施Ø⑵⑵ 与传统的以与传统的以Zset为直径，动作特性经过座标原点的方向阻抗继电器相为直径，动作特性经过座标原点的方向阻抗继电器相比，由于在比，由于在R方向有较多的保护范围，所以保护过渡电阻的能力比传统方向有较多的保护范围，所以保护过渡电阻的能力比传统的方向阻抗继电器强的方向阻抗继电器强 PCS931线路常规距离继电器相量分析线路常规距离继电器相量分析为了进一步提高其保护过渡电阻的能力，可将极化电压相量向超前方向转角（）即极化电压为： 这样动作方程为： 亦即： 将前述工作电压和极化电压代入，动作方程变换成： 该动作方程对应的动作特性是以和两点的连线为弦的圆。
PCS931线路常规距离继电器相量分析线路常规距离继电器相量分析 当 时，该圆向当 时，该圆向+R方向偏移，如图方向偏移，如图1-1中的的圆中的的圆2所示该动作特所示该动作特性由于在性由于在R方向上有更多的保护范围，所以保护过渡电阻的能力提高了当方向上有更多的保护范围，所以保护过渡电阻的能力提高了当该阻抗继电器运用在短线路上时，由于整定值较小，圆比较小为了增强该阻抗继电器运用在短线路上时，由于整定值较小，圆比较小为了增强保护过渡电阻的能力，角度可取大一些而当该阻抗继电器运用在长线路保护过渡电阻的能力，角度可取大一些而当该阻抗继电器运用在长线路上时，由于整定值较大，圆也比较大，已经有较强的保护过渡电阻的能力上时，由于整定值较大，圆也比较大，已经有较强的保护过渡电阻的能力所以角可取小一些，或取零度所以角可取小一些，或取零度 θ角度的调整范围，装置中设置了角度的调整范围，装置中设置了0度、度、15度、度、30度三档当应用在短度三档当应用在短线路上时由于动作特性圆小，线路上时由于动作特性圆小， θ角度可取大一些应用在长一些的线路上时角度可取大一些应用在长一些的线路上时由于动作特性圆大，由于动作特性圆大， θ角度可取小一些。
角度可取小一些 建议建议θ角的取值是：角的取值是： ,θ =00; ,θ =150; ,θ =300 需要指出，正向两相短路时的稳态动作特性虽然在第需要指出，正向两相短路时的稳态动作特性虽然在第ⅢⅢ象限有保护范围象限有保护范围，但并不意味着在反方向两相短路时该继电器要误动因为前面在推导动，但并不意味着在反方向两相短路时该继电器要误动因为前面在推导动作方程时用的是正方向短路系统图里的参数所以该动作方程只能用来分作方程时用的是正方向短路系统图里的参数所以该动作方程只能用来分析正向两相短路时的动作性能析正向两相短路时的动作性能 PCS931线路常规距离继电器相量分析线路常规距离继电器相量分析（二）常规距离继电器反向两相短路稳态动作特性分析（二）常规距离继电器反向两相短路稳态动作特性分析 分析 分析BC相间阻抗继电器。
假设短路前空载，下面各式中的电流都是故障相间阻抗继电器假设短路前空载，下面各式中的电流都是故障分量电流用系统图里的参数来表达工作电压和极化电压：分量电流用系统图里的参数来表达工作电压和极化电压：工作电压为：工作电压为： PCS931线路常规距离继电器相量分析线路常规距离继电器相量分析极化电压为：将上述两式代入动作方程，消去分子分母中的2IB得： PCS931线路常规距离继电器相量分析线路常规距离继电器相量分析Ø 动作方程对应的动作特性是以 和 两点的连线为直径的圆， 动作方程对应的动作特性是以 和 两点的连线为直径的圆，如图所示该圆向第如图所示该圆向第ⅠⅠ象限上抛，远离了座标原点象限上抛，远离了座标原点 当反方向发生两相短路时，继电器的测量阻抗落在第当反方向发生两相短路时，继电器的测量阻抗落在第ⅢⅢ象限即使在象限即使在反方向出口或母线发生短路，过渡电阻的附加阻抗是阻容性的话，测量阻反方向出口或母线发生短路，过渡电阻的附加阻抗是阻容性的话，测量阻抗进入第抗进入第ⅡⅡ象限也进入不了圆内所以在反向两相短路时该继电器有良好象限也进入不了圆内所以在反向两相短路时该继电器有良好的方向性。
的方向性 5.2 PCS931线路低压距离线路低压距离继电器相量分析继电器相量分析 PCS931线路低压距离继电器相量分析线路低压距离继电器相量分析Ø PCS900低压距离元件是针对出口处三相短路设定的，三相短路时三低压距离元件是针对出口处三相短路设定的，三相短路时三相是对称的，所以在低压距离中采用接地阻抗继电器即可低压距离继相是对称的，所以在低压距离中采用接地阻抗继电器即可低压距离继电器的构成方法是：电器的构成方法是：工作电压：工作电压：极化电压：极化电压： 动作方程动作方程 ：： 因为是三相短路，所以工作电压中没有 因为是三相短路，所以工作电压中没有3I0项极化电压固定带记忆极化电压固定带记忆继电器在没有动作之前插入电压继电器在没有动作之前插入电压Uins的符号取成与工作电压的符号取成与工作电压UOP的符号相的符号相反（相位相反）而在继电器动作之后将插入电压反（相位相反）而在继电器动作之后将插入电压Uins倒置，即倒置，即Uins的符的符号取成与号取成与UOP的符号相同（相位相同）。
插入电压的符号相同（相位相同）插入电压Uins取为取为0.06UN . PCS931线路低压距离继电器相量分析线路低压距离继电器相量分析（一）正方向三相短路时（一）正方向三相短路时PCS900低压距离继电器的暂态动作特性低压距离继电器的暂态动作特性工作电压：工作电压：极化电压：极化电压： 设故障前为空载状态，暂态时，极化电压是记忆量，即故障前的电压 设故障前为空载状态，暂态时，极化电压是记忆量，即故障前的电压Es，这，这个电压远远大于插入电压个电压远远大于插入电压Uins,所以插入电压可以忽略，极化电压为：所以插入电压可以忽略，极化电压为：将上两式代入动作方程，分子分母消去将上两式代入动作方程，分子分母消去IØ得：得： PCS931线路低压距离继电器相量分析线路低压距离继电器相量分析正方向三相短路时正方向三相短路时PCS900低压距离继电器暂态动作特性如图所示：低压距离继电器暂态动作特性如图所示：⒈⒈ 正向出口三相短路时继电器无死区正向近处短路不会拒动正向出口三相短路时继电器无死区正向近处短路不会拒动⒉⒉ 保护过渡电阻的能力强，而且该能力也有一定的自适应能力，因为该圆的下端保护过渡电阻的能力强，而且该能力也有一定的自适应能力，因为该圆的下端ZS的位置随运行方式的变化是变化的。
的位置随运行方式的变化是变化的 低压距离继电器在正向出口处三相短路暂态特性 PCS931线路低压距离继电器相量分析线路低压距离继电器相量分析（二）反方向三相短路时（二）反方向三相短路时PCS900低压距离继电器的暂态动作特性低压距离继电器的暂态动作特性工作电压：工作电压：极化电压：极化电压： 设故障前为空载状态，暂态时，极化电压是记忆量，即故障前的电压 设故障前为空载状态，暂态时，极化电压是记忆量，即故障前的电压ER，这，这个电压远远大于插入电压个电压远远大于插入电压Uins,插入电压可以忽略，所以极化电压为：插入电压可以忽略，所以极化电压为：将上两式代入动作方程，分子分母消去将上两式代入动作方程，分子分母消去IØ得：得： PCS931线路低压距离继电器相量分析线路低压距离继电器相量分析Ø该动作方程对应的动作特性是以 、 两点连线为直径的圆该动作方程对应的动作特性是以 、 两点连线为直径的圆 图中所示的暂态动作特性是向第 图中所示的暂态动作特性是向第ⅠⅠ象限上抛的圆，远离座标原点在反向发象限上抛的圆，远离座标原点在反向发生三相短路时，测量阻抗落在第生三相短路时，测量阻抗落在第ⅢⅢ象限，继电器不会误动。
即使在反向出口或母象限，继电器不会误动即使在反向出口或母线上发生三相短路，过渡电阻附加阻抗是阻容性时，测量阻抗进入第线上发生三相短路，过渡电阻附加阻抗是阻容性时，测量阻抗进入第ⅡⅡ象限，继象限，继电器也不会误动所以该继电器的暂态动作特性在反方向短路时有良好的方向性电器也不会误动所以该继电器的暂态动作特性在反方向短路时有良好的方向性 低压距离继电器在反向出口处三相短路暂态特性 PCS931线路低压距离继电器相量分析线路低压距离继电器相量分析Ø（三）（三）PCS900低压距离继电器的稳态动作特性低压距离继电器的稳态动作特性 前面介绍了低压距离继电器的暂态动作特性，即短路刚发生时，由于极化电压 前面介绍了低压距离继电器的暂态动作特性，即短路刚发生时，由于极化电压UP的记忆作用，在正方向故障时动作圆包括圆点，保护无死区，反方向故障时动的记忆作用，在正方向故障时动作圆包括圆点，保护无死区，反方向故障时动作圆为上抛圆，保护不会误动作但是记忆作用消失后，极化电压为正序电压，作圆为上抛圆，保护不会误动作但是记忆作用消失后，极化电压为正序电压，其值很小，这时动作圆过零点，保护可能会不正确动作。
其值很小，这时动作圆过零点，保护可能会不正确动作 低压距离继电器为了解决稳态状态下的问题，极化电压 低压距离继电器为了解决稳态状态下的问题，极化电压UP加入差入电压加入差入电压Uins，，Uins=0.06UN,大于过渡电阻上的压降其大于过渡电阻上的压降其ⅠⅠ、、ⅡⅡ段接地阻抗继电器的构成方法是：段接地阻抗继电器的构成方法是： 工作电压： 工作电压： 极化电压： 极化电压： 动作方程 动作方程 ：： 继电器在没有动作之前，插入电压的符号取成与工作电压继电器在没有动作之前，插入电压的符号取成与工作电压UOP的符号相的符号相反（相位相反）而在继电器动作之后将插入电压倒置，即与工作电压反（相位相反）而在继电器动作之后将插入电压倒置，即与工作电压UOP的符号相同（相位相同）的符号相同（相位相同） PCS931线路低压距离继电器相量分析线路低压距离继电器相量分析PCS900低压距离继电器的稳态动作特性分析：低压距离继电器的稳态动作特性分析： 正方向出口处三相故障时，由暂态特性可知，此时低压距离继电器可 正方向出口处三相故障时，由暂态特性可知，此时低压距离继电器可靠动作，靠动作，继电器动作后，插入电压取与工作电压同相位继电器动作后，插入电压取与工作电压同相位。
记忆作用消失记忆作用消失后，正序电压很小，极化电压后，正序电压很小，极化电压UP主要为插入电压主要为插入电压Uins ，而此时插出电压，而此时插出电压与工作电压同相位，动作方程满足，保护继续动作与工作电压同相位，动作方程满足，保护继续动作 反方向出口处三相故障时，由暂态特性可知， 反方向出口处三相故障时，由暂态特性可知，此时低压距离继电器可此时低压距离继电器可靠不动作，插入电压与工作电压相位相反靠不动作，插入电压与工作电压相位相反记忆作用消失后，正序电压记忆作用消失后，正序电压很小，极化电压很小，极化电压UP主要为插入电压主要为插入电压Uins，而此时插出电压与工作电压反，而此时插出电压与工作电压反相位，动作方程依然不满足，保护可靠不动作相位，动作方程依然不满足，保护可靠不动作 5.3 PCS931线路电抗距离线路电抗距离继电器相量分析继电器相量分析 ØPCS900相间电抗继电器是这样构成的：相间电抗继电器是这样构成的： 工作电压工作电压 极化电压极化电压 动作方程动作方程式中式中 ——模拟阻抗，其阻抗角为 因而可将改写成：模拟阻抗，其阻抗角为 。
因而可将改写成： PCS931线路电抗距离继电器相量分析线路电抗距离继电器相量分析 PCS931线路电抗距离继电器相量分析线路电抗距离继电器相量分析正向相间短路正向相间短路PCS900电抗继电器动作特性分析：电抗继电器动作特性分析： 设发生 设发生BC相间短路，假设短路前空载，下面各式中的电流都是故障分量电相间短路，假设短路前空载，下面各式中的电流都是故障分量电流用上图所示系统图里的参数来表达工作电压和极化电压用上图所示系统图里的参数来表达工作电压和极化电压 工作电压： 工作电压： PCS931线路电抗距离继电器相量分析线路电抗距离继电器相量分析Ø极化电压：Ø将工作电压和极化电压代入动作方程得：动作方程为：即： Ø对应的动作特性是经过 点，沿对应的动作特性是经过 点，沿+R方向与方向与R轴夹角为 的一条轴夹角为 的一条直线，如下图中的直线所示，直线的下方（阴影区）是动作区。
直线，如下图中的直线所示，直线的下方（阴影区）是动作区PCS931线路电抗距离继电器相量分析线路电抗距离继电器相量分析 由于相间短路时，过渡电阻就是电弧电阻，其值不大，因此，该电抗特性下倾 由于相间短路时，过渡电阻就是电弧电阻，其值不大，因此，该电抗特性下倾12°，使送电端的保护受对侧助增而过渡电阻呈容性时不致超越使送电端的保护受对侧助增而过渡电阻呈容性时不致超越 以上方向阻抗与电抗继电器二部分结合，增强了在短线上使用时允许过渡电阻的以上方向阻抗与电抗继电器二部分结合，增强了在短线上使用时允许过渡电阻的能力 5.4 PCS931线路负荷限制线路负荷限制距离继电器距离继电器 PCS931线路负荷限制距离继电器线路负荷限制距离继电器Ø 为保证距离继电器躲开负荷测量阻抗， 为保证距离继电器躲开负荷测量阻抗，PCS900装置设置了接装置设置了接地、相间负荷限制继电器，其特性如下图所示，继电器两边的斜地、相间负荷限制继电器，其特性如下图所示，继电器两边的斜率与正序灵敏角率与正序灵敏角Ø一致，一致，RZD为负荷限制电阻定值，直线为负荷限制电阻定值，直线A和直线和直线B之间为动作区。
当用于短线路不需要负荷限制继电器时，用户之间为动作区当用于短线路不需要负荷限制继电器时，用户可将控制字可将控制字“投负荷限制距离投负荷限制距离”置置“0” 5.5 PCS931线路线路工频变化量距离继电器工频变化量距离继电器 PCS931线路工频变化量距离线路工频变化量距离继电器概述继电器概述Ø 对继电保护从原理上划分有反应稳态量的保护和反应暂态量 对继电保护从原理上划分有反应稳态量的保护和反应暂态量的保护两大类最早研究并使用的都是反应稳态量的保护，例如的保护两大类最早研究并使用的都是反应稳态量的保护，例如通常的电流、电压保护，零序电流保护，用上面分析的阻抗继电通常的电流、电压保护，零序电流保护，用上面分析的阻抗继电器构成的距离保护，以及原先应用的纵联保护等都是反应稳态量器构成的距离保护，以及原先应用的纵联保护等都是反应稳态量的保护反应暂态量的保护有反应工频变化量的保护，反应行波的保护反应暂态量的保护有反应工频变化量的保护，反应行波初始特征的行波保护，反应电气量中的暂态分量保护等初始特征的行波保护，反应电气量中的暂态分量保护等Ø 反应工频变化量的保护是由我国工程院院士沈国荣首先提出 反应工频变化量的保护是由我国工程院院士沈国荣首先提出并付诸实现的。
上个世纪八十年代初，沈国荣院士首先提出工频并付诸实现的上个世纪八十年代初，沈国荣院士首先提出工频变化量的阻抗继电器和工频变化量的方向继电器的理论，同时立变化量的阻抗继电器和工频变化量的方向继电器的理论，同时立即将它们应用在微机保护中，这些保护取得了良好的业绩，为电即将它们应用在微机保护中，这些保护取得了良好的业绩，为电力系统的安全稳定运行做出了积极的贡献力系统的安全稳定运行做出了积极的贡献Ø 工频变化量继电器等凡是反应暂态分量的继电器的理论基础都是重叠原理如工频变化量继电器等凡是反应暂态分量的继电器的理论基础都是重叠原理如图所示，设线路在图所示，设线路在F点发生短路，短路后状态（点发生短路，短路后状态（a）原理图可以分解为正常负荷状态）原理图可以分解为正常负荷状态（（b）和短路附加状态（）和短路附加状态（c）的和图（）的和图（c）即我们所需要的工频变化相电路图即我们所需要的工频变化相电路图a）短路后状态（b）正常负荷状态（c）短路附加状态PCS931线路工频变化量距离线路工频变化量距离继电器基本原理继电器基本原理 Ø 假设输电线路在 假设输电线路在F点发生经过渡电阻的短路，在短路点人为的加上两个电点发生经过渡电阻的短路，在短路点人为的加上两个电压源压源ΔΔU UF F，两个电压源大小相等，方向相反，串联后等效电位还是，两个电压源大小相等，方向相反，串联后等效电位还是0 0，对电路，对电路没有什么影响。
由叠加原理可得：没有什么影响由叠加原理可得： ΔΔU U、、U UK K 、、U Ul l分别为母线的工频变化量电压、负荷电压、短路后故障电压分别为母线的工频变化量电压、负荷电压、短路后故障电压 在 在PCS900PCS900线路保护装置中，电压电流都是以采样量来计算的，以电流为线路保护装置中，电压电流都是以采样量来计算的，以电流为例，如下图所示，设在例，如下图所示，设在T1T1时刻线路发生故障，则工频变化量电流即为故障后时刻线路发生故障，则工频变化量电流即为故障后电流减去故障前一个周波的电流电流减去故障前一个周波的电流 PCS931线路工频变化量距离线路工频变化量距离继电器基本原理继电器基本原理 工频变化量动作方程为： 工频变化量动作方程为：•UopUop为保护范围末端电压为保护范围末端电压, , 代表保护范围末端电压变化代表保护范围末端电压变化量•对相间阻抗继电器对相间阻抗继电器•对接地阻抗继电器对接地阻抗继电器• 为动作门槛，取故障前工作电压的记忆量为动作门槛，取故障前工作电压的记忆量PCS931线路工频变化量距离线路工频变化量距离继电器相量分析继电器相量分析 PCS931线路工频变化量距离线路工频变化量距离继电器相量分析继电器相量分析（一）正方向短路时工频变化量距离元件的动作特性（一）正方向短路时工频变化量距离元件的动作特性 正方向短路时的短路附加状态如图所示。
加在工频变化量阻抗继电器上的 正方向短路时的短路附加状态如图所示加在工频变化量阻抗继电器上的电压和电流是阻抗继电器接线方式中规定的电压、电流，其正方向为传统规电压和电流是阻抗继电器接线方式中规定的电压、电流，其正方向为传统规定的方向定的方向 由等效电路得：由等效电路得：正方向短路时短路附加状态图正方向短路时短路附加状态图 PCS931线路工频变化量距离线路工频变化量距离继电器相量分析继电器相量分析 将上述两式代入动作方程 ，消去电流 得： 将上述两式代入动作方程 ，消去电流 得： 将上述比幅式动作方程转化为比相式动作方程得： 将上述比幅式动作方程转化为比相式动作方程得： 该动作方程对应的动作特 该动作方程对应的动作特性是以、两相量的端点的连性是以、两相量的端点的连线为直径的圆，如下图中的线为直径的圆，如下图中的圆圆1所示，相量位于圆内继电所示，相量位于圆内继电器动作该圆向第器动作该圆向第ⅢⅢ象限有象限有很大的偏移很大的偏移 正方向故障时工频变化量阻抗继电器的动作性能正方向故障时工频变化量阻抗继电器的动作性能 ：：（（1）继电器有很强的保护过渡电阻的能力，而且该能力有很强的自适应功）继电器有很强的保护过渡电阻的能力，而且该能力有很强的自适应功能。
能 工频变化量阻抗继电器在 工频变化量阻抗继电器在R方向上有更多的保护范围，所以在区内方向上有更多的保护范围，所以在区内经过渡电阻短路不易拒动，保护过渡电阻的能力很强经过渡电阻短路不易拒动，保护过渡电阻的能力很强 （（2）区外短路不会超越）区外短路不会超越 由于过渡电阻是电阻性的，和 由于过渡电阻是电阻性的，和R轴平行，所以当区外发生经过渡电轴平行，所以当区外发生经过渡电阻故障，测量阻抗不会落入动作圆内，保护不会误动阻故障，测量阻抗不会落入动作圆内，保护不会误动3）正方向出口短路没有死区正方向出口短路没有死区 因为正方向短路的动作特性是向第 因为正方向短路的动作特性是向第ⅢⅢ象限有很大偏移的圆，座标象限有很大偏移的圆，座标原点在动作特性内，因而正方向出口短路无死区，近处故障也不会拒原点在动作特性内，因而正方向出口短路无死区，近处故障也不会拒动，不必采取任何其它措施动，不必采取任何其它措施4）系统振荡时或者系统运行中电流、电压有波动时工频变化量阻抗继电）系统振荡时或者系统运行中电流、电压有波动时工频变化量阻抗继电器不会误动器不会误动 因为系统振荡时振荡周期最长以 因为系统振荡时振荡周期最长以1.5S计，产生的工频变化量很小，计，产生的工频变化量很小，工频变化量保护几乎不受影响，所以保护不会误动。
工频变化量保护几乎不受影响，所以保护不会误动PCS931线路工频变化量距离线路工频变化量距离继电器相量分析继电器相量分析 PCS931线路工频变化量距离线路工频变化量距离继电器相量分析继电器相量分析（二）反方向短路时工频变化量距离元件的动作特性（二）反方向短路时工频变化量距离元件的动作特性 反方向短路时的短路附加状态如图所示加在工频变化量阻抗继电器上的 反方向短路时的短路附加状态如图所示加在工频变化量阻抗继电器上的电压和电流是阻抗继电器接线方式中规定的电压、电流，其正方向为传统规电压和电流是阻抗继电器接线方式中规定的电压、电流，其正方向为传统规定的方向定的方向 由等效电路得：由等效电路得：反方向短路时短路附加状态图反方向短路时短路附加状态图 PCS931线路工频变化量距离线路工频变化量距离继电器相量分析继电器相量分析将上述两式代入动作方程 ，消去电流 得：将上述两式代入动作方程 ，消去电流 得：将比幅式动作方程转化为比相式动作方程：将比幅式动作方程转化为比相式动作方程： 该动作方程对应的动作特 该动作方程对应的动作特性是以 、 性是以 、 两相量端点的连线为直径的圆，两相量端点的连线为直径的圆，如图所示，该圆向第如图所示，该圆向第ⅠⅠ象限上象限上抛，相量位于圆内继电器动作。
抛，相量位于圆内继电器动作 反方向故障时保护测量的 反方向故障时保护测量的阻抗是 ，处于第阻抗是 ，处于第ⅢⅢ象限，象限，所以继电器不会误动所以继电器不会误动 反方向短路的动作特性反方向短路的动作特性 PCS931工频变化量距离保护试验工频变化量距离保护试验Ø仅投距离保护压板，重合把手切在仅投距离保护压板，重合把手切在“综重方式综重方式”；；Ø整定保护定值控制字中整定保护定值控制字中“工频变化量阻抗工频变化量阻抗”置置1，投相间、接地各，投相间、接地各段距离置段距离置0；；Ø等保护充电，直至等保护充电，直至“充电充电”灯亮；灯亮；Ø加故障电流加故障电流I=2IN，分别摸拟，分别摸拟A、B、C相单相接地瞬时性故障（同相单相接地瞬时性故障（同时应满足故障电压在时应满足故障电压在0-UN范围内）及范围内）及AB、BC、CA相间瞬时性故相间瞬时性故障，（同时应满足故障电压在障，（同时应满足故障电压在0-100V范围内）；范围内）；Ø模拟单相接地故障电压：模拟单相接地故障电压：Ø模拟相间故障电压：模拟相间故障电压：Ø式中：式中：m=0.9 ；1.1 ；2；ØZZD：工频变化量距离保护定值；：工频变化量距离保护定值；Ø工频变化量阻抗在工频变化量阻抗在m=1.1时应可靠动作，在时应可靠动作，在m=0.9时应可靠不动时应可靠不动作，在作，在m=2时动作时间小于时动作时间小于10ms,装置面板相应灯亮；装置面板相应灯亮； PCS931工频变化量距离试验公式推导工频变化量距离试验公式推导（单相）（单相）•工频变化量阻抗继电器动作方程为工频变化量阻抗继电器动作方程为:正方向单相（正方向单相（A）接地短路：）接地短路：将（将（6－－2）、（）、（6－－3）式代入（）式代入（6－－1）得：）得：即：即： •工频变化量阻抗继电器动作方程为工频变化量阻抗继电器动作方程为:正方向相间（正方向相间（AB）短路：）短路：将（将（6－－5）、（）、（6－－6）式代入（）式代入（6－－4）得：）得：即：即：PCS931工频变化量距离试验公式推导工频变化量距离试验公式推导（相间）（相间） 5.6 PCS931线路距离保护整定线路距离保护整定 PCS931线路距离保护整定线路距离保护整定距离距离I段：段： 按可靠躲过本线路末端故障整定。
最大灵敏角按可靠躲过本线路末端故障整定最大灵敏角θ取为线路阻抗角取为线路阻抗角 －－距离 －－距离I段动作阻抗；段动作阻抗； －－可靠系数，取 －－可靠系数，取0.8~0.85; －－线路正序阻抗 －－线路正序阻抗距离距离II段：段： 按本线路末端金属性故障有不小于规定的灵敏系数整定，并与相邻线路按本线路末端金属性故障有不小于规定的灵敏系数整定，并与相邻线路距离距离I段或段或II段配合，动作时间按配合关系整定段配合，动作时间按配合关系整定 －－本线路正序阻抗 －－本线路正序阻抗 －－相邻线路距离 －－相邻线路距离I段动作阻抗段动作阻抗 －－分支系数 －－分支系数 －－可靠系数，取 －－可靠系数，取0.8~0.85; －－可靠系数，取 －－可靠系数，取 PCS931线路距离保护整定线路距离保护整定Ø距离距离ⅢⅢ段：段： 距离 距离ⅢⅢ段定值，按可靠躲过本线路的事故过负荷最小阻抗段定值，按可靠躲过本线路的事故过负荷最小阻抗整定，并与相邻线路不经振荡闭锁的距离整定，并与相邻线路不经振荡闭锁的距离II段或距离段或距离III段配合。
段配合 距离 距离ⅢⅢ段的动作时间应按配合关系整定，对可能振荡的线段的动作时间应按配合关系整定，对可能振荡的线路，还应大于振荡周期路，还应大于振荡周期 距离 距离ⅢⅢ段阻抗定值，对相邻线路末端故障的灵敏系数应力段阻抗定值，对相邻线路末端故障的灵敏系数应力争不小于争不小于1.21.2 －－本线路正序阻抗 －－本线路正序阻抗 －－相邻线路距离 －－相邻线路距离II段动作阻抗段动作阻抗 －－可靠系数，取 －－可靠系数，取0.8~0.85; －－可靠系数，取 －－可靠系数，取 －－分支系数 －－分支系数 距离保护方框图距离保护方框图 Ø六六 PCS931零序过流保护零序过流保护 Ø 零序电流保护中零序电流保护中是反应一侧电气量的保护，它快速动作的第是反应一侧电气量的保护，它快速动作的第ⅠⅠ段按段按躲过本线路末端接地短路时流过保护的最大零序电流整定所以第躲过本线路末端接地短路时流过保护的最大零序电流整定。
所以第ⅠⅠ段段只能保护本线路的一部分带有短延时的第只能保护本线路的一部分带有短延时的第ⅡⅡ段的任务是能以较短的延段的任务是能以较短的延时尽可能切除本线路全长范围内的故障带有长延时的第时尽可能切除本线路全长范围内的故障带有长延时的第ⅢⅢ段的任务是段的任务是起可靠的后备作用它一方面要作为本保护起可靠的后备作用它一方面要作为本保护ⅠⅠ、、ⅡⅡ段的后备，这称做近段的后备，这称做近后备另一方面要作为相邻线路保护的后备，这称做远后备所以它既后备另一方面要作为相邻线路保护的后备，这称做远后备所以它既要保证本线路末端短路有足够的灵敏度，又要保证在相邻线路末端短路要保证本线路末端短路有足够的灵敏度，又要保证在相邻线路末端短路有足够的灵敏度现在有些系统还用四段式的零序电流保护，这时第有足够的灵敏度现在有些系统还用四段式的零序电流保护，这时第ⅣⅣ段起后备保护作用段起后备保护作用Ø 零序电流保护只能用来保护接地短路故障，所以对于两相短路和三零序电流保护只能用来保护接地短路故障，所以对于两相短路和三相短路不能起到保护作用相短路不能起到保护作用，，但是这两类故障概率不大但是这两类故障概率不大另外零序另外零序ⅠⅠ段保段保护范围受运行方式的影响也较大，有时可能保护范围缩得很小，这一点护范围受运行方式的影响也较大，有时可能保护范围缩得很小，这一点比同样保护接地故障的接地距离比同样保护接地故障的接地距离ⅠⅠ段要逊色得多。
但是按躲不平衡电流段要逊色得多但是按躲不平衡电流整定的零序电流保护的最后一段零序过电流保护，由于很灵敏受过渡电整定的零序电流保护的最后一段零序过电流保护，由于很灵敏受过渡电阻的影响较小，这一点又比接地距离第阻的影响较小，这一点又比接地距离第ⅢⅢ段强 零序方向继电器零序方向继电器 PCS931线路保护中的零序方向继电器采用线路保护中的零序方向继电器采用比较比较零序功率零序功率的方法实现，的方法实现，零序功率为：零序功率为： 为线路零序阻抗的阻抗角，取为线路零序阻抗的阻抗角，取80度 为为 超前超前 的夹角，的夹角， 零序功率正方向继电器的动作方程为：零序功率正方向继电器的动作方程为：零序功率反方向继电器的动作方程为：零序功率反方向继电器的动作方程为： Ø(1). 正方向故障时零序功率：Ø如图所示的正方向短路的零序序网图，按图中规定的电压、电流正方向可得：零序方向继电器零序方向继电器如果系统中各元件零序阻抗的阻抗角都为80度，正方向短路时根据上式，零序电压超前零序电流的角度为：因此零序功率如下，此时零序功率正方向元件动作 Ø(2). 反方向故障时零序功率：Ø如图所示的反方向短路的零序序网图，按图中规定的电压、电流正方向可得：零序方向继电器零序方向继电器如果系统中各元件零序阻抗的阻抗角都为80度，正方向短路时根据上式，零序电压超前零序电流的角度为：因此零序功率如下，此时零序功率反方向元件动作。
零序过流保护逻辑图零序过流保护逻辑图 七七. 重合闸重合闸 重合闸重合闸Ø 据统计，输电线路上有以上的故障是瞬时性 据统计，输电线路上有以上的故障是瞬时性的故障如雷击、鸟害等引起的故障短路以后如的故障如雷击、鸟害等引起的故障短路以后如果线路两侧的断路器没有跳闸，虽然引起故障的果线路两侧的断路器没有跳闸，虽然引起故障的原因已消失，例如雷击已过去、电击以后的鸟也原因已消失，例如雷击已过去、电击以后的鸟也已掉下，但由于有电源往短路点提供短路电流，已掉下，但由于有电源往短路点提供短路电流，所以故障不会自动消失等继电保护动作将输电所以故障不会自动消失等继电保护动作将输电线路两侧的断路器跳开后，由于没有电源提供短线路两侧的断路器跳开后，由于没有电源提供短路电流，电弧将熄灭路电流，电弧将熄灭Ø 原先由电弧使空气电离造成的空气中大量的 原先由电弧使空气电离造成的空气中大量的正、负离子开始中和，这过程称之为去游离等正、负离子开始中和，这过程称之为去游离等到足够的去游离时间后，空气可以恢复绝缘水平到足够的去游离时间后，空气可以恢复绝缘水平这时如果有一个自动装置能将断路器重新合闸就这时如果有一个自动装置能将断路器重新合闸就可以立即恢复正常运行，显然这对保证系统安全可以立即恢复正常运行，显然这对保证系统安全稳定运行是十分有利的。
稳定运行是十分有利的 重合闸时间的考虑重合闸时间的考虑Ø 微机保护的重合闸是在断路器主触头断开，并 微机保护的重合闸是在断路器主触头断开，并且判别线路无电流后才开始计重合闸的延时的，因且判别线路无电流后才开始计重合闸的延时的，因为这才真正意味着本侧断路器已跳开了所以重合为这才真正意味着本侧断路器已跳开了所以重合闸的时间是从此时开始到重合闸装置发出合闸脉冲闸的时间是从此时开始到重合闸装置发出合闸脉冲之间的时间之间的时间Ø 那么线路上发生故障保护将断路器跳开以后， 那么线路上发生故障保护将断路器跳开以后，什么时间才允许断路器重新合闸？在两侧断路器都什么时间才允许断路器重新合闸？在两侧断路器都已跳闸后电弧才开始熄灭，所以首先要考虑电弧熄已跳闸后电弧才开始熄灭，所以首先要考虑电弧熄灭的时间电弧熄灭以后短路点才开始去游离，所灭的时间电弧熄灭以后短路点才开始去游离，所以再要考虑去游离时间，至此空气才恢复绝缘水平以再要考虑去游离时间，至此空气才恢复绝缘水平上述两个时间之和称做断电时间考虑了断电时间上述两个时间之和称做断电时间考虑了断电时间以后再加上足够的裕度时间才允许断路器合闸，这以后再加上足够的裕度时间才允许断路器合闸，这样才能提高重合闸的成功率。
样才能提高重合闸的成功率 检无压和检同期重合闸检无压和检同期重合闸Ø 这是目前应用最多的一种检查条件的重合闸设图 这是目前应用最多的一种检查条件的重合闸设图4-2中中MN线路的线路的M侧装有检查线路无压重合闸，侧装有检查线路无压重合闸，N侧装有检侧装有检查同期重合闸当查同期重合闸当MN线路上发生短路，两侧三相跳闸后，线路上发生短路，两侧三相跳闸后，线路上三相电压为零所以线路上三相电压为零所以M侧检查到线路无电压满足了侧检查到线路无电压满足了检查条件，经三相重合闸动作时间后发合闸命令随后检查条件，经三相重合闸动作时间后发合闸命令随后N侧检查到母线、线路均有电压，且母线与线路的同名相电侧检查到母线、线路均有电压，且母线与线路的同名相电压的相角差在整定值中规定的允许范围内，经三相重合闸压的相角差在整定值中规定的允许范围内，经三相重合闸动作时间后即可发出合闸命令，这时动作时间后即可发出合闸命令，这时N侧合闸是满足同期侧合闸是满足同期条件的使用这种检查条件的重合闸一定要给装置既提供条件的使用这种检查条件的重合闸一定要给装置既提供母线电压，也要提供线路电压母线电压，也要提供线路电压 Ø 检查线路无电压侧总是先重合的。
因此该侧有可能重 检查线路无电压侧总是先重合的因此该侧有可能重合在故障线路上再次跳闸所以该侧断路器有可能在短时合在故障线路上再次跳闸所以该侧断路器有可能在短时间内需切除两次短路电流，工作条件相对恶劣检查同期间内需切除两次短路电流，工作条件相对恶劣检查同期侧是路有压且满足同期条件后才重合的，所以肯定重侧是路有压且满足同期条件后才重合的，所以肯定重合在完好的线路上，断路器的工作条件相对好一些为了合在完好的线路上，断路器的工作条件相对好一些为了均衡负担，检查线路无压侧和检查同期侧可定期倒换但均衡负担，检查线路无压侧和检查同期侧可定期倒换但是如果是发电厂的出线，该侧一般都定为检查同期侧是如果是发电厂的出线，该侧一般都定为检查同期侧Ø 为了在断路器 为了在断路器‘偷跳偷跳’后能用重合闸补救，一般在检后能用重合闸补救，一般在检查线路无压侧将检查同期的功能也投入因为否则的话在查线路无压侧将检查同期的功能也投入因为否则的话在断路器断路器‘偷跳偷跳’后由于线路一直有电压，重合闸无法发合后由于线路一直有电压，重合闸无法发合闸命令，投入检同期的功能后可用检查同期的方法重合闸命令，投入检同期的功能后可用检查同期的方法重合。
需要特别指出，在检查同期侧检查线路无电压的功能千万需要特别指出，在检查同期侧检查线路无电压的功能千万不能投入，否则的话两侧均有检线路无电压的功能，在两不能投入，否则的话两侧均有检线路无电压的功能，在两侧断路器跳闸后两侧可能同时合闸造成非同期合闸侧断路器跳闸后两侧可能同时合闸造成非同期合闸 Ø 在 在PCS-900系列线路保护中，均提供了上述两种系列线路保护中，均提供了上述两种检查条件的重合闸检查条件的重合闸Ø检查线路无电压的条件是：检查线路无电压的条件是：线路或母线电压小于线路或母线电压小于30V，同时线路，同时线路TV没有断线没有断线Ø检查同期的条件是检查同期的条件是：首先线路、母线电压都大于：首先线路、母线电压都大于40V，再满足线路和母线同名相电压的相位差在定值整定，再满足线路和母线同名相电压的相位差在定值整定的范围内（例如的范围内（例如30 度） 度） Ø 在 在PCS-900保护中提供给保护的线路电压可以是保护中提供给保护的线路电压可以是任一相电压或任一相间电压，保护有自适应功能如任一相电压或任一相间电压，保护有自适应功能如果定值单中的同期合闸角为，正常运行时保护测量到果定值单中的同期合闸角为，正常运行时保护测量到的线路电压与母线的线路电压与母线A相电压的夹角为。
在检同期时只相电压的夹角为在检同期时只要测量到线路电压与母线要测量到线路电压与母线A相电压的夹角在至的范围相电压的夹角在至的范围内即认为满足同期的第二个条件内即认为满足同期的第二个条件 重合闸逻辑图重合闸逻辑图 TV断线断线判别及处理判别及处理Ø 三相电压向量和大于三相电压向量和大于8伏，保护不起动，延时伏，保护不起动，延时1.25秒发秒发PT断线断线异常信号；异常信号； Ø 三相电压向量和小于三相电压向量和小于8伏，但正序电压小于伏，但正序电压小于33.3V时，若采用母时，若采用母线线PT则延时则延时1.25秒发秒发PT断线异常信号；若采用线路断线异常信号；若采用线路PT，则当任，则当任一相有流元件动作或一相有流元件动作或TWJ不动作时不动作时, 延时延时1.25秒发秒发PT断线异常信断线异常信号装置通过整定控制字来确定是采用母线号装置通过整定控制字来确定是采用母线PT还是线路还是线路PTØPT断线信号动作的同时，保留工频变化量阻抗元件，将其门坎增断线信号动作的同时，保留工频变化量阻抗元件，将其门坎增加至加至 ，退出距离保护，自动投入，退出距离保护，自动投入PT断线相过流和断线相过流和PT断线零序过断线零序过流保护。
流保护PCS-931GM将零序过流保护将零序过流保护ⅡⅡ段退出，段退出，ⅢⅢ段不经方向段不经方向元件控制元件控制Ø三相电压正常后三相电压正常后, 经经10秒延时秒延时PT断线信号复归断线信号复归 TA断线断线判别及处理判别及处理Ø自产零序电流小于自产零序电流小于0.75倍的外接零序电流，或外倍的外接零序电流，或外接零序电流小于接零序电流小于0.75倍的自产零序电流，延时倍的自产零序电流，延时200ms发发CT断线异常信号；断线异常信号；Ø有自产零序电流而无零序电压，且至少有一相无有自产零序电流而无零序电压，且至少有一相无流，则延时流，则延时10秒发秒发CT断线异常信号断线异常信号Ø保护判出交流电流断线的同时，在装置总起动保护判出交流电流断线的同时，在装置总起动元件中不进行零序过流元件起动判别，元件中不进行零序过流元件起动判别，PCS-931将零序过流保护将零序过流保护ⅡⅡ段不经方向元件控制，退出零段不经方向元件控制，退出零序过流序过流ⅢⅢ段和零序反时限过流段段和零序反时限过流段 谢谢 谢谢! ! 。
