线路光纤差动保护(RCS-931).ppt

中国 · 南京 · 南瑞继保RCS-931光纤差动保护硬件部分硬件部分光耦回路当开关量合上时，光耦发光二极 管发光，光敏三极管导通，引脚为 低电平反之，当开关量断开，三 级管截止，引脚为高电平硬件工作原理硬件方案的特点l单片机（总起动元件）与DSP（保护测量）的 数据采样系统在电子电路上完全独立，只有 总起动元件动作才能开放出口继电器正电源 ，从而真正保证了任一器件损坏不致于引起 保护误动远跳、远传1、远传2l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CRC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对侧装置每收到一帧 信息，都要进行CRC校验，经过CRC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“远跳受起动控制”整定为“0”，则无条件置三 跳出口，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“1”，则需本装置起动才出口 远跳、远传1、远传2远跳如图示故障发生在TA和断路器之间，这 时对931来说是区外故障，差动保护不动 作，母差保护915动作跳本侧开关，同时 915发远跳信号线931，去跳对侧开关远传1、远传2M侧925过电压保护判断出本侧过电压，跳 本侧开关，同时发远传信号给931,931把信号 传到对侧931，对侧931收到信号后传到对侧 925，N侧925再结合就地判据，跳N侧开关 。

RCS-931 压板l投主保护（电流差动）l投距离保护l投零序保护l投闭重 （勾三压板）l投检修态l出口压板有：跳A、B、C、重合闸、一般还有启 动失灵、至重合闸等(给本线路其它保护用.一般 不接.原因是各套保护尽量保持相对独立).RCS-931压板定值序号定 值 名 称定 值 范 围注1 投主保护压板0，1与外部压板与关系2 投距离保护压板0，1与外部压板与关系3 投零序保护压板0，1与外部压板与关系4 投闭重三跳压板0，1与外部压板或关系l起动失灵压板:本保护起动 失灵压板装置起动元件l 电流变化量起动是相间电流的半波积分的最大值；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 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l 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电流差动保护规定TA的正极性端指向母线 侧，电流的参考方向以母线流向线 路为正方向光纤电流纵差保护原理 • 动作电流(差动电流)为：• 制动电流为：• 差流元件动作方程：{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 致，都是正值，差动电流就很大，满足 差动方程，差流元件动作。

区内故障示意图l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，两电流大小相同，方向相反 ，所以差动电流为零，差流元件不动作 区外故障示意图稳态I段差动继电器动作方程：：“差动电流高定值”（整定值）、4倍实 测电容电流和的大值；实测电容电流由正常运行时未经补偿的差 流获得；l 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，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 短路的灵敏度，所以一般的做法是设高、低两个定 值的差动保护高定值的瞬时动作，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，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 稳态II段差动继电器动作方程：：“差动电流低定值”、1.5倍实测 电容电流和的大值；稳态Ⅱ段相差动继电器经40ms延时动作l动作方程：工频变化量差动继电器：工频变化量差动电流， 即为两侧电流变化量矢量和的幅值；： 工频变化量制动电流；即为两侧电流变化量标量和； 工频变化量的物理解释∆I=IK-IN零序差动继电器l 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相差 动元件选相，构成零序Ⅰ段差动继电器，经 100ms延时动作。

其动作方程： 选相元件：电容电流补偿 l对于较长的输电线路，电容电流较大，为提高经大 过渡电阻故障时的灵敏度，需对每相差动电流进行 电容电流补偿电容电流补偿量由下式计算而得：按上式计算的相电容电流对于正常运行和区外 故障都能给予较好的补偿补偿时 ，从相差动 电流中减去相电容电流ICΦ即可得到电流纵差保护的主要问题（1）⑴ 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 由于负荷电流是穿越性的电流 ，它只产生制动电流所以在 空载或轻载下电容电流最容易 造成保护误动解决方法：① 提高起动电流定值② 必要时进行电容电流补偿表2-2 各种电压等级下每百公里线路的正序及零序 容抗值和额定电压下的工频电容电流值线路电压（KV ）正序容抗（ ）电容电流（A ）220 3700 34330 2860 66500 2590 111750 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（2）（2）TA断线，差动保护会误动。

此时满足差动方程：引起差动保护误动防止TA断线误动的措施• 防止TA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:① 本侧起动元件起动; ( 或I0＞I0ZD） ② 本侧差动继电器动作；③ 收到对侧‘差动动作’的允许信号 • 这样当一侧TA断线，由于电流有突变或者有‘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， 起动元件没有起动，不能向本侧发‘差动动作’的允许信号所 以本侧不误动 •保护向对侧发允许信号条件：① 保护起动② 差流元件动作‘长期有差流’信号l满足下述条件发‘长期有差流’信号：① 差流元件动作； ②差流元件的动作相（只有一个差流元件动作，它涉及 的那一相）或动作相间（有两个差流元件动作，它们涉及 的两相）的电压大于0.6倍的额定电压；③ 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TA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‘长期有差流’信号。

l当TA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，10秒后都可发出‘长期有差流’的告警信 号l 当装置发出‘长期有差流’信号后根据定值单中的‘TA断线 闭锁差动’控制字的情况对电流差动保护进行不同处理：当 该控制字为“1”时，闭锁差动保护，当该控制字为“0”时， 不闭锁差动保护但将差动继电器的起动电流抬高到‘TA断线 差流定值’显然该定值应大于线路两侧母线发生短路后的 最大短路电流，才能避免这种情况下差动继电器的误动3）弱电侧电流纵差保护存在的问题• 当有一侧是弱电源侧或无电源侧，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不动作，程序在 正常运行程序此时无电源侧差动继电器没有 进行计算，不会向对侧发允许信号导致电源 侧电流纵差保护拒动电流纵差保护的主要问题（3）弱电侧电流纵差保护存在的问题如图示：假设N侧是纯负荷侧，变压器中性 点不接地，则故障前后IN都是0，保护不起 动，本侧保护不能跳闸，同时不能向对侧 发允许信号，对侧保护也不能跳闸低压差流起动元件• 解决措施： • 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，931保护再增加一 个低压差流起动元件：① 差流元件动作。

② 差流元件的动作相或动作相间电压 、③ 收到对侧的允许信号这样弱电源侧保护起动，两侧保护都可以跳闸• 在N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N 侧无法向M侧发允许信号，导致M侧电流纵差 保护拒动 • 为此采取当三相 时发允许信号的措施 这样当线路上发生短路时，对侧电流纵差保 护就可以动作4）三相 发允许信号的作用电流纵差保护的主要问题（4）电流纵差保护的主要问题（5）l路一侧发生高阻接地短路时，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，零序差动保护增加了一条跳闸路径线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l零序差动保护为保护高阻接地而增加的跳闸路径其跳闸条件 为：l① 起动元件起动l② 零序差动继电器及选相差流元件动作l③ 或 l④ 三相相电压 l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‘差动动 作’的允许信号。

近故障点的一侧跳闸后短路电流重新分配 ，远离故障点的一侧起动元件起动或不起动，零序差动继电 器及选相差流元件只要动作，又收到对侧‘差动动作’的允 许信号，也可继续发跳闸命令电流纵差保护的主要问题（6）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护不同，线路 纵差保护两侧电流是由不同装置采样的两侧电流采样时 间不一致，使动作电流不是同一时刻的两侧电流的相量和 ，最大的误差是相隔0.5个采样周期（931保护是0.833ms, 折合工频电角度为 15度）这将加大区外故障时的不平衡 电流解决方法：使两侧采样同步，或进行相位补偿931保护采用小步幅 调整采样周期达到采样同步主机从机tmrtmstsstsr测通道延时Td从机上电后，向主机 发送一帧测定通道延 时的报文，同时以本 侧装置的相对时钟为 基准记录报文发送时 刻tss；主机收到该 报文后，以本侧装置 的相对时钟为基准， 记录该报文接收时刻 tmr，等到下一个定 时发送时刻tms，向 从机回应一帧通道延 时测试报文，同时将 tms-tmr作为报文内 容；从机在tsr 时刻 收到主机的通道延时 测试报文，并得到 tms-tmr。

由此可以 计算得到通道延时Td ：主机（参考端）从机（同步端）从机采样时刻调整Δt2 ΔTs=3Ts-(Td+Δt2+Δt1)Δt1从机收到主机发送的电流报文，根据通道延时可以得到主机在什么时刻采样， 同时根据本侧电流采样时刻，得到两侧装置的采样时刻误差ΔTs如图所示 从机调整下一个采样时刻，使ΔTs→0当ΔTs小于误差时，可认为两侧装置实 现了采样同步采样时刻调整法特点l通道双向延时相等是采样同步的前提；l一侧“主机方式” 为1，另一侧必须为0，且“ 主机方式”设置同系统方式无关；l两侧装置采样同步与外接电气量无关，只要两侧 装置通信正常，即能 保证采样同步；l只有在装置上电或失步后，才需要测通道延时， 测定延时后，装置不再需要传输时间信息；l从机时刻调整采样间隔，保证两侧装置采样时刻 在允许的误差范围内；装置实时监测采样时刻误 差，若超出范围，需退出差动保护，重新进行同 步过程同步采样• 装置刚上电时，或测得的两侧采样时间差 超过规定值时，启动一次同步过程 • 在同步过程中测量信号传输延时 ，并 计。