psl603G说明书

PSL 603(G)

数字式线路保护装置

技术说明书

V3.20

国电南京自动化股份有限公司

2004年6月

版本声明

PSL 603G(A、C、D)为PSL 603(A、C、D)的改进型号，改进内容如下：

1、增加一组AD转换回路和与之对应的启动CPU，负责保护跳闸、合闸继电器的-24V电源的开放，可防止任一元器件损坏导致保护误动；

2、同时具备双以太网通信口、双485通信口、就地打印口。

几点说明：

— 原来的PSL 603(A、C、D)可以不更换为PSL 603G(A、C、D)，原有保护可以正常运行。

— G型的差动保护软件版本必须使用V3.23 及以上版本号，否则差动低压启动后可能不能跳闸出口。

— G型的距离保护软件版本和原来型号的软件版本相同。

— G型的重合闸软件版本必须使用V3.23 及以上版本号，否则位置启动重合闸可能不

能合闸出口。

— G型的保护整定值和原来型号保护整定值相比没有任何变化。

— G型的保护装置端子和原来型号保护装置端子相比，只在COM通信模件的通信485口

有变化，将原来的单485口改为双485口，具体见正文G型硬件说明章节。其他部分都以PSL603(A、C、D)来说明。

* 本说明书可能会被修改，请注意核对实际产品与说明书是否相符

目 次

1 概述??????????????????????????????????1

1.1 保护配置及型号????????????????????????????1 1.2 性能特征???????????????????????????????2 2 技术参数????????????????????????????????4

2.1 额定电气参数?????????????????????????????4 2.2 主要技术性能?????????????????????????????5 2.3 绝缘性能???????????????????????????????6 2.4 电磁兼容性能?????????????????????????????6 2.5 机械性能???????????????????????????????7 2.6 工作大气条件?????????????????????????????7 2.7 光纤接口???????????????????????????????8 2.8 复接PCM???????????????????????????????8 3 保护原理说明??????????????????????????????9

3.1保护程序整体结构??????????????????????????9 3.2 启动元件和整组复归??????????????????????????9 3.3 选相元件??????????????????????????????11 3.4 振荡闭锁的开放元件??????????????????????????13 3.5 光纤分相电流差动保护????????????????????????15 3.6 波形比较法快速距离保护????????????????????????24 3.7 距离保护??????????????????????????????25 3.8 零序电流保护????????????????????????????30 3.9 零序反时限保护????????????????????????????32 3.10 非全相运行?????????????????????????????33 3.11 合闸于故障线路保护????????????????????????34 3.12 重合闸模件?????????????????????????????34

3.13正常运行程序????????????????????????????40 3.14 信息记录和分析???????????????????????????43 3.15 与变电站自动化系统配合??????????????????????43 3.16 打印及显示信息一览表????????????????????????44 4 硬件使用说明???????????????????????????????47 4.1 PSL 603(C)硬件使用说明????????????????????????47 4.2 PSL 603A(D)硬件使用说明????????????????????????62 4.3 G型硬件说明??????????????????????????????70 5 定值清单及整定说明????????????????????????????73 5.1 PSL603(A、C、D、AS)差动保护定值清单??????????????????73 5.2 PSL603、603A距离保护和零序保护定值清单????????????????74 5.3 PSL603(C)重合闸定值清单????????????????????????76 5.4 PSL603C、603D距离保护和零序保护定值清单????????????????77 5.5 PSL603AS距离保护和零序保护定值清单??????????????????79 5.6 PSL603I(AI)距离保护和零序反时限保护定值清单??????????????81 5.7 保护定值整定说明????????????????????????????83 5.8 压板定值????????????????????????????????92

·概 述·

1 概述

1.1 保护配置及型号

PSL 603（A、C、D）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。PSL 600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。

表1-1 PSL 603（A、C、D）型数字式超高压线路保护的配置和型号表

主 要 功 能 型 号 纵联保护 分相电流差动 零序电流差动 距离保护和 零序方向电流保护 快速距离保护 三段式相间距离保护 三段式接地距离保护 四段式零序电流保护 同上 同PSL 603,并且 距离保护在同杆双回线跨线故障时选跳 同PSL 603,并且 距离保护在同杆双回线跨线故障时选跳 自动 重合闸 有 备注 PSL 603 适用于单断路器（如双母线） PSL 603A 同上 无 适用于3接线 2PSL 603C 同上 有 适用于单断路器 同杆双回线 适用于PSL 603D 同上 无 3接线 2同杆双回线 以上各种型号后增加字母I，如PSL 603AI,表示PSL 603A增加零序反时限功能。 以上各种型号后增加字母S，如PSL 603AS,表示PSL 603A增加适用于串补线路功能。 以上各种型号后增加字母W，如PSL 603W,表示PSL 603A具备双通道接口功能。 PSL 603差动保护的光纤通道可以提供专用光纤、64kPCM复接和2M复接这三种通讯接

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·技术参数·

通过GB/T 17626.8－1998工频磁场抗扰度5级试验 2.4.7 脉冲磁场抗扰度

通过GB/T 17626.9－1998脉冲磁场抗扰度5级试验。 2.4.8 阻尼振荡磁场抗扰度

通过GB/T 17626.10－1998阻尼振荡磁场抗扰度5级试验。 2.4.9 振荡波抗扰度

通过GB/T 17626.12－1998振荡波抗扰度4级试验。 2.4.10 辐射发射限值试验

通过GB 9254－1998辐射发射限值A类试验。 2.5 机械性能 2.5.1 振动

装置能承受IEC 60255-21-1：1988中4.2.2规定的严酷等级为I级的振动耐久能力试验，能承受IEC 60255-21-1：1988中4.2.1规定的严酷等级为I级的振动响应能力试验。 2.5.2 冲击

装置能承受GB/T 14537－1993中4.2.2规定的严酷等级为I级的冲击耐久试验，能承受GB/T 14537－1993中4.2.1规定的严酷等级为I级的冲击响应试验。 2.5.3 碰撞

装置能承受GB/T 14537-1993中4.3规定的严酷等级为I级的碰撞试验。 2.6 工作大气条件 2.6.1 环境温度

工作温度： -5℃～+40℃、-10℃～＋55℃(根据合同要求)； 储存及运输：-25℃～70℃ 2.6.2 正常工作相对湿度

5％～95％（产品内部既不应凝露，也不应结冰）。 2.6.3 正常工作大气压力

86kPa～106kPa（66kPa～110kPa）。

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·技术参数·

2.7 光纤接口

光纤接口位于CPU1模件，光纤连接方式为FC型，光波长为1310nm，光发生器为激光二极管。

光纤种类：单模，波长1310nm； 发送功率：-6dBm；(可进行有级调节) 接收灵敏功率：-33dBm 传输距离：<100kM 2.8 复接PCM

信道类型：数字光纤或数字微波。

接口标准：64k/sG.703同向数字接口、或者2M数字口。 时延要求：单向传输时延<16ms。

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·保护原理说明·

3 保护原理说明

3.1 保护程序整体结构：

保护程序整体结构如图3.1.1所示。

定时采样中断(1ms)主程序采样中断程序否（进入主程序）故障处理程序（进入故障处理程序）启动?是 图3.1.1 保护程序整体结构

所有保护CPU程序主要包括主程序、采样中断程序和故障处理程序。正常运行主程序。每隔1ms采样间隔定时执行一次采样中断程序，采样中断程序中执行启动元件，如果启动元件没有动作，返回主程序。如果启动元件动作，则进入故障处理程序（定时采样中断仍然执行），完成相应保护功能，整组复归时启动元件返回，程序又返回进入正常运行的主程序。

主程序中进行硬件自检、交流电压断线检查、定值校验、开关位置判断、人机对话模件和CPU模件运行是否正常相互检查等。硬件自检包括ROM、RAM、EEPROM、开出光耦等。

采样中断程序中进行模拟量采集和相量计算、开关量的采集、交流电流断线判别、重合闸充电、数据同步、合闸加速判断和启动元件计算等。

故障处理程序中进行各种保护的算法计算、跳合闸判断和执行、事件记录、故障录波、保护所有元件的动作过程记录，最后进行故障报告的整理和记录所用定值。 3.2 启动元件和整组复归 3.2.1 启动元件

保护启动元件用于启动故障处理程序及开放保护跳闸出口继电器的负电源。各个保护模

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·保护原理说明·

件以相电流突变量为主要的启动元件，启动门坎由突变量启动定值加上浮动门坎，在系统振荡时自动抬高突变量启动元件的门坎。零序电流启动元件、静稳破坏检测元件为辅助启动元件，延时30ms动作以确保相电流突变量元件的优先动作。

(1)相电流突变量启动元件 判据为：

△iφ>IQD +1.25△IT

其中：φ为a,b,c三种相别，T为20ms

△iφ＝| iφ(t)-2*iφ(t-T)+iφ(t-2T) |，为相电流突变量

△IT＝max( | Iφ(t－T)-2*Iφ(t-2T)+Iφ(t-3T)] | )，为相电流不平衡量的最大值 当任一相电流突变量连续三次大于启动门坎时，保护启动。 (2)零序电流辅助启动元件

为了防止远距离故障或经大电阻故障时相电流突变量启动元件灵敏度不够而设置。该元件在零序电流大于启动门坎并持续30ms后动作。

(3)静稳破坏检测元件

为了检测系统正常运行状态下发生静态稳定破坏而引起的系统振荡而设置。该元件判据为： BC相间阻抗在具有全阻抗特性的阻抗辅助元件内持续30ms或者A相电流大于1.2倍In持续30ms，并且U1Cosφ小于0.5倍的额定电压。当该元件动时，保护启动，进入振荡闭锁逻辑。当PT1）断线或者振荡闭锁功能退出时，该检测元件自动退出。 3.2.2 启动继电器的闭锁措施

PSL 603（A、C、D）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。任意一块CPU模件故障均不影响其他CPU模件的正常动作。当采用三块CPU模件时，启动回路可以由CPU1～CPU3其中两个CPU启动才开放保护出口继电器的负电源，即构成“三取二方式”。由于每个CPU都有较完善的硬件工况的监视系统，单个硬件器件故障不会引起保护误动，因此启动回路可以选用“三取一方式”。（当只有两个保护CPU模件时，如PSL603A型保护，对应的启动继电器为“二取二方式” 和“二取一方式”）。“三取一方式”或“三取二方式”，可以通过装置母板上的跳线JP1选择。出厂时跳线方式为“三取一方式”。母板中跳线JP1接法如下图所示，两个连接片分别接在1和2、4和5上时（即连接片在水平位置都连在左边），启动继电器为“三取一方式”，图中标识了“1/3”；两个连接片分别接在2和3、5和6上时

PT为电压互感器TV

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·保护原理说明·

（即连接片在水平位置都连在右边），启动继电器为“三取二方式”，图中标识了“2/3”，当不接连接片时为“三取二方式”。

123JP14561/32/3

图3.2.1 母板中跳线JP1引脚图（标号1～6为增加的示意标号）

3.2.3 整组复归

各保护模件启动后就发出“禁止整组复归”的信号，如果本保护所有的启动元件和故障测量元件都返回，并且持续五秒，本保护模件就收回“禁止整组复归”信号。保护收到任一个模件“禁止整组复归”的信号就保持原先的启动状态，直到所有模件都收回“禁止整组复归”信号时才能整组复归。

这样就能保证所有模件均满足整组复归条件时，装置才整组复归。 3.2.4 双AD模件

本装置的G改进型增加了一块AD模件，构成双AD回路。交流模拟量分别引入两个AD模件，由独立的数据采样回路进行转换，其中一块AD模件的数据送给保护，完成保护功能，另一块AD模件以“逻辑与”的方式和保护模件的启动回路构成启动继电器开放回路。只有两块AD同时启动，保护才能出口，这样可以增强保护的可靠性。本装置的G改进型取消了“三取二”启动回路。 3.3 选相元件

选相元件是区分故障相别，以满足距离保护和零序保护分相跳闸的要求。分相电流差动元件的动作相即为故障相，不需要另设选相元件。在后备距离保护中为了在特殊系统(例如弱电源)和转换性等复杂故障下能够正确选相并有足够的灵敏度，采用电压电流复合突变量和复合序分量两种选相原理相结合的方法。在故障刚开始时采用快速和高灵敏度的突变量选相方法，以后采用稳态的序分量选相方法，保证在转换性故障时能够正确选相。

两种选相元件的原理如下：

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·保护原理说明·

正序方向元件的特点是引入了健全相的电压，因此在线路出口处发生不对称故障时能保证正确的方向性，但发生三相出口故障时，正序电压为零，不能正确反应故障方向。为此当三相电压都低时采用记忆电压进行比相，并将方向固定。电压恢复后重新用正序电压进行比相。

在两相短路经过渡电阻接地、双端电源线路单相经过渡电阻接地时，接地阻抗继电器会产生超越。由于零序电抗元件能够防止这种超越，因此接地阻抗还设有零序电抗器X0。X0的动作方程为(以A相零序电抗器X0a为例)：

?90?arg?U??ZZD(I??K3I0)I0ej??90?

X0的动作特性如图3-7-1的虚线X0所示。虚线以下为零序电抗继电器的动作区 3.7.2 相间距离

相间距离由偏移阻抗元件ZPY??和正序方向元件F1??组成(??=bc,ca,ab)。 相间阻抗算法为：

U＝L??dI??/dt+RI??，??=bc,ca,ab

相间偏移阻抗Ⅰ、Ⅱ段动作特性如图3-7-1的粗实线所示，并与正序方向元件F1共同组成相间距离Ⅰ、Ⅱ段动作区。偏移阻抗Ⅲ段动作特性如图3-7-2的粗实线所示，并与正序方向元件F1共同组成相间距离Ⅲ段动作区。相间阻抗偏移特性和接地阻抗偏移特性相似。其中，阻抗定值ZZD按段分别整定，灵敏角φZD三段公用一个定值。相间偏移阻抗Ⅰ、Ⅱ的电阻分量为RZD的一半，相间偏移阻抗Ⅲ段的电阻分量为RZD。偏移门坎根据RZD和ZZD自动调整。 R分量的偏移门坎取

,Ⅱ,Ⅲ,Ⅱ,Ⅲ R'?min(0.5RⅠ,0.5ZZD) 即取0.5RⅠ,0.5ZZD的较小值。 ZDZD X分量的偏移门坎取

X'?min(0.5?,0.5ZZD)

Ω，0.5ZZD的较小值。 即取0.5相间距离所用正序方向元件F1原理和接地距离所用正序方向元件原理相同。相间距离所用正序方向元件采用正序电压和相间电流进行比相。

本装置设置了六个阻抗回路(Zbc、Zca、Zab、Za、Zb、Zc)的阻抗辅助元件，阻抗辅助元件具

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·保护原理说明·

有全阻抗性质的四边形特性，其定值与阻抗Ⅲ段相同，动作特性如图4-3-3所示。阻抗辅助元件不作为故障范围的判别，应用于静稳破坏检测、故障选相等元件中。

X ZZD φZD RZD 图3-7-3 阻抗辅助元件

3.7.3 距离保护逻辑

距离保护逻辑方框图见下图：距离保护动作逻辑说明

1、接地距离Ⅰ段保护区内短路故障时，ZΦI动作后经T2延时（一般整定为零）由或门H4、H2至选 相元件控制的回路跳闸；跳闸脉冲由跳闸相过流元件自保持，直到跳闸相电流元件返回才收回跳闸脉冲。相间故障ZΦΦI动作后经T3延时（一般整为零）由或门H7、H18、H19进行三相跳闸， 当KG1.8=1时（相间故障永跳），保护直接经由或门H14、H22、H21永跳。I段II段距离保护分别经与门Y7、Y8、Y9、Y10由振荡闭锁元件控制，振荡闭锁元件可经由控制字选择退出。

2、当选相元件拒动时，H2的输出经Y19、H23、选相拒动时间延时元件T8（150ms）、H24、H19进行三相跳闸；因故单相运行时，同样经T8延时实现三相跳闸。

3、Ⅱ段保护区内短路故障时，接地故障和相间故障的动作情况与I段保护区内故障时相同。除动作时限不同外，增加了由KG1.7（距离II段永跳）控制的永跳回路H20、H21。Ⅲ段保护区内短路故障时，动作情况与II段保护区内故障时相同，但距离III段不受振荡闭锁控制。

4、非全相运行过程中，健全相发生短路故障时，振荡闭锁元件开放，保护区内发生接地或相间短路故障时，H4或H7动作，于是H5的输出经Y12、H18、H19进行三相跳闸；若KG1.10=1（非全相永跳），则经或门H20、H21进行永跳。

5、手合或重合于故障线路，H25的输出经Y21、H22、H21进行永跳。 28

·保护原理说明·

三相跳闸方式≥1H1&Y2Ia>IwIb>Iw选中相间&Y1KG.41\0&Y3Ic>Iw&跳A选中A相选中B相&Y4≥1H15Y16选中C相&Y5≥1H16≥1H2&Y17跳BPT断线过流动作振荡开放&Y6零序选跳&T1≥1H3T8≥1H231500≥1H24≥1H17&Y18无选相单相运行Y19跳C突变量起动150快速距离ZφⅠ&Y7tφⅠ选中三相0≥1H4≥1H5&Y11≥1H19三跳T2KG.31≥1H18ZφφⅠ&Y8tφφⅠ&0\0T3非全相运行Y12KG.51\0≥1H20≥1H21ZφⅡ&Y9tφⅡ0T4≥1H6KG.21\0永跳ZφφⅡ&Y10tφφⅡ0≥1H7T5≥1H8≥1KG.41\0≥1H14≥1H229ZφⅢZφφⅢ&Y19tφⅢ0T6&Y20tφφⅢ0≥1H10KG.11\0零序永跳KG.61\≥1H110T7&Y13≥1H12&Y21KG.71\0&Y14重合加速≥1H25≥1H13&手合加速Y15Zφ: 接地距离Zφφ:相间距离KG.1:距离Ⅲ段永跳KG.2:距离Ⅱ段永跳KG.3:三相故障永跳KG.4:相间故障永跳KG.5:非全相动作永跳KG.6:重合加速Ⅱ段KG.7:重合加速Ⅲ段(Y21,H25)PSL600距离保护逻辑方框图

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·保护原理说明·

3.8 零序电流保护

本装置零序保护设有四段、加速段，均可由控制字选择是否带方向元件，还设有控制字投退的一段PT断线时投入的零序保护(该段不受压板控制)。设有零序Ⅰ段、零序Ⅱ段和零序总投压板。零序总投压板退出时，零序保护各段都退出。零序Ⅲ及加速段若需单独退出，可将该段的电流定值及时间定值整定到最大值。

零序Ⅳ段电流定值也作为零序电流启动定值，若需退出零序Ⅳ段，可将时间定值整定为100s，要将零序Ⅳ段电流整定的和其他保护模件的零序电流启动定值相同，以便各保护模件有相同的零序电流启动灵敏度。

零序Ⅰ段、零序Ⅱ段可由控制字设定为不灵敏段或者灵敏段。在非全相运行和重合闸时，设定为不灵敏段的Ⅰ段或Ⅱ段自动投入，设定为灵敏段的Ⅰ段或Ⅱ段自动退出。在全相运行时只投入灵敏段的Ⅰ段或Ⅱ段。

零序Ⅲ段在非全相运行时自动退出、零序Ⅳ段在非全相运行时不退出。

零序电压3U0由保护自动求和完成，即3U0＝Ua+Ub+Uc。零序电压的门坎按浮动计算，再固定增加0.5V，所以零序电压的门坎最小值为0.5V。零序方向元件动作范围：

175??arg3U03I0???325?

其灵敏角在-110度，动作区共150度

零序各段是否带方向可以由控制字选择投退。

线路PT时，在非全相运行和合闸加速期间，自产3U0已不单纯是故障形成，零序功率方向元件退出，按规程规定零序电流保护自动不带方向。

当PT断线后，零序电流保护的方向元件将不能正常工作，零序保护是否还带方向由“PT断线零序方向投退”控制字选择。如果选择PT断线时零序方向投入，PT断线时所有带方向的零序电流段均不能动作，这样可以保证PT断线期间反向故障，带方向的零序电流保护不会误动。

零序保护在重合加速脉冲和手合加速脉冲期间投入独立的加速段，零序电流加速段定值及延时可整定。

零序Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ段动作是永跳还是选跳可分别由控制字选择。零序保护逻辑见下图： 30

·保护原理说明·

零序功率方向&Y1\≥1H1KG2.91\0&Y9\KG2.111\0&Y2PT断线KG2.10I0>PT断线时定值\10&Y3tPTDX0T1KG2.01\0&Y41零序Ⅰ段投入tⅠ0T2I0>Ⅰ段定值KG2.5非0KG2.11零序Ⅱ段投入I0>Ⅱ段定值非\10&Y5tⅡ0≥1零序总投≥1H5KG2.604零序选跳T3非全相运行I0>Ⅲ段定值\0&Y6tⅢ0T4KG2.311I0>Ⅳ段定值\0Y7tⅣ0T51重合加速手合加速≥1H3KG2.41\0KG2.8&零序总投KG2.70≥1H2KG2.21零序总投0&Y8零序总投tJS0≥1H7零序永跳I0>加速段定值T6注释KG2.0 :零序电流Ⅰ段带方向KG2.1 :零序电流Ⅱ段带方向KG2.2 :零序电流Ⅲ段带方向KG2.3 :零序电流Ⅳ段带方向KG2.4 :零序电流加速段带方向KG2.5 :零序电流Ⅰ段为不灵敏段KG2.6 :零序电流Ⅱ段为不灵敏段KG2.7 :零序电流Ⅲ段永跳KG2.8 :零序电流Ⅳ段永跳KG2.9 :PT断线时零序功率方向投入KG2.10:PT断线时零序PT断线段投入KG2.11:线路PTPSL600零序保护逻辑框图

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/kel3.html