CSC-103B国网说明书(F0SF.451.064) - V1.00 - 图文

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CSC-103B数字式超高压线路保护装置

说 明 书

符合《线路保护及辅助装置标准化设计规范》

CSC-103B数字式超高压线路保护装置

说 明 书

编 制：赵志宏 张效宇 校 核：于洪雷 伍叶凯 标准化审查：郑 蔚 审 定：黄少锋

出 版 号：V1.00

文件代号：F0SF.451.064 出版日期：2009.7

版权所有：北京四方继保自动化股份有限公司

注：本公司保留对此说明书修改的权利。如果产品与说明书有不符之处，请您及时与我公

司联系，我们将为您提供相应的服务。

技术支持服务热线 电话：010-62986668 传真：010-62981900

重 要 提 示

感谢您使用北京四方继保自动化股份有限公司的产品。为了安全、正 确、高效地使用本装置，请您务必注意以下重要提示：

1) 本说明书仅适用于CSC-103B数字式超高压线路保护装置V1.00 GW

及其以上版本的保护程序。

2) 请仔细阅读本说明书，并按照说明书的规定整定、调试和操作。

若有特殊定制，请以工程说明书、工程资料为准。

3) 为防止装置损坏，严禁带电插拔装置各插件、触摸印制电路板上的

芯片和器件。

4) 请使用合格的测试仪器和设备对装置进行试验和检测。 5) 装置如出现异常或需维修，请及时与本公司服务热线联系。 6) 本装置的出厂操作密码是：8888。

目 录

第一篇 装置的技术说明...................................................................................................1 1 概述...................................................................................................................................1

1.1适用范围及主要功能配置..............................................................................................................1 1.2 产品主要特点.................................................................................................................................1 1.3 装置执行的标准.............................................................................................................................3

2 技术条件...........................................................................................................................4

2.1 环境条件........................................................................................................................................4 2.2 电气绝缘性能................................................................................................................................4 2.3 机械性能........................................................................................................................................4 2.4 电磁兼容性....................................................................................................................................4 2.5 安全性能........................................................................................................................................5 2.6 热性能（过载能力）....................................................................................................................5 2.7 功率消耗........................................................................................................................................5 2.8 输出触点容量.................................................................................................................................6 2.9 装置主要技术参数........................................................................................................................6

3 装置硬件...........................................................................................................................8

3.1 装置结构.........................................................................................................................................8 3.2 装置功能组件概述.........................................................................................................................9 3.3装置各插件之间联系图..................................................................................................................9 3.4 交流插件.......................................................................................................................................10 3.5 CPU插件.......................................................................................................................................10 3.6 管理板...........................................................................................................................................10 3.7 开入板...........................................................................................................................................10 3.8 扩展插件.......................................................................................................................................11 3.9 开出插件.......................................................................................................................................11 3.10 电源插件.....................................................................................................................................11 3.11 人机接口（MMI）.....................................................................................................................11 3.12 光纤通道接口.............................................................................................................................11

4 装置软件.........................................................................................................................12

4.1 保护程序整体结构.......................................................................................................................12 4.2 保护基本元件...............................................................................................................................12 4.3 异常检测和其他判别...................................................................................................................21

4.4 保护功能投入及压板的说明.......................................................................................................24 4.5 纵联电流差动保护功能说明.......................................................................................................25 4.6 差动保护逻辑框图.......................................................................................................................34 4.7 三段式距离保护功能说明...........................................................................................................37 4.8 距离保护逻辑框图.......................................................................................................................38 4.9 零序保护功能说明.......................................................................................................................41 4.10 零序保护的逻辑框图.................................................................................................................42 4.11 PT断线后的过流保护................................................................................................................45 4.12 自动重合闸.................................................................................................................................45 4.13 自动重合闸逻辑框图.................................................................................................................48 4.14 三相不一致功能说明.................................................................................................................51

第二篇 用户安装使用.....................................................................................................52 5 开箱检查.........................................................................................................................52 6 安装调试.........................................................................................................................52

6.1 安装...............................................................................................................................................52 6.2 通电前的检查...............................................................................................................................52 6.3 装置通电检查...............................................................................................................................53 6.4 软件版本检查...............................................................................................................................56 6.5 打印功能检查...............................................................................................................................56 6.6 功能压板检查...............................................................................................................................56 6.7 开入量检查...................................................................................................................................57 6.8 开出传动.......................................................................................................................................57 6.9 模拟量通道检查...........................................................................................................................59 6.10 光纤通道检查.............................................................................................................................60 6.11保护整组试验..............................................................................................................................61

7 定值清单及整定计算说明.............................................................................................64

7.1 CSC-103B保护定值清单.............................................................................................................64 7.2 CSC-103B保护整定计算说明.....................................................................................................67 7.3 通信参数.......................................................................................................................................74

8 装置接线及端子说明.....................................................................................................75

8.1 电流、电压回路接线图...............................................................................................................75 8.2 差动保护用做旁路保护的接线...................................................................................................76 8.3 装置端子说明...............................................................................................................................76

9 人机接口及其操作.........................................................................................................81

9.1 装置正面布置图...........................................................................................................................81 9.2 正常运行与显示...........................................................................................................................82 9.3 菜单结构及相关说明...................................................................................................................83

10 运行及维护...................................................................................................................87

10.1 装置投运前检查.........................................................................................................................87 10.2 运行情况下注意事项.................................................................................................................87 10.3 设备更换软件或插件后的操作.................................................................................................87 10.4 运行定值区的切换方法.............................................................................................................88 10.5 保护报告的调取、打印方法.....................................................................................................89 10.6 其它说明.....................................................................................................................................89 10.7 定期检修.....................................................................................................................................89

11 保护报文汇总...............................................................................................................90

11.1 事件报告.....................................................................................................................................90 11.2 告警报告.....................................................................................................................................91 11.3 运行报文.....................................................................................................................................94

12 动作报告的格式和典型报告分析...............................................................................95

12.1 装置保护动作报告及分析.........................................................................................................95 12.2 故障录波报告调取及分析.........................................................................................................97

13 运输、储存.................................................................................................................101 14 订货须知.....................................................................................................................101 15 附录1：字符和中文字符集......................................................................................102 16 附录2：CSPC调试软件使用简介...........................................................................107 17 附图..............................................................................................................................110

附图1 交流插件原理图..................................................................................................................110 附图2 CPU简化原理图.................................................................................................................111 附图3 MASTER板简化原理图.....................................................................................................112 附图4 开入插件电原理图..............................................................................................................113 附图5 开出插件电原理图..............................................................................................................114 附图6 电源插件电原理图..............................................................................................................115 附图7 CSC-103B型装置背板端子图...........................................................................................116

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第一篇 装置的技术说明

1 概述

1.1适用范围及主要功能配置

CSC-103B数字式超高压线路保护装置（以下简称装置或产品）适用于220kV及以上电压等 级的高压输电线路，满足双母线、一个半断路器等各种接线方式。适用于同杆和非同杆线路。

装置主保护为纵联电流差动保护，后备保护为三段式距离保护、两段式零序方向保护及零序 反时限保护。

另外装置还配置了自动重合闸、三相不一致保护，主要用于双母线接线情况。

对于一个半接线情况，若不使用本装置重合闸，应将重合闸控制字设置为―禁止重合闸‖方 式（其控制字置―1‖）。

若不使用本装置三相不一致保护，控制字―三相不一致保护‖置―0‖。

1.2 产品主要特点

1.2.1完全符合Q／GDW 161 《线路保护及辅助装置标准化设计规范》

装置设计依据Q／GDW 161 《线路保护及辅助装置标准化设计规范》，装置的输入输出量、压 板、端子、报告和定值等按照标准的要求规范执行。

1.2.2 高性能、大容量的硬件系统

a) 采用DSP和MCU合一的32位单片机，程序完全在片内运行，保持了总线不出芯片的优点。 同时高性能、高速的芯片满足了并行实时计算要求。

b) 采用全新的前插拔组合结构，保持了前插拔维护方便的优点，兼有后插拔强弱电分离、 强电回路直接从插件上出线的优点。

c) 其内部总体结构为网络化设计，有利于提高硬件的可靠性、灵活性和可扩展性，简化的 硬件实现了―积木式‖结构，例如增加开入、开出，只须增加插件而不影响CPU插件。 d) 大容量的故障录波，全过程记录故障，故障录波报告可以打印输出，也可以COMTRADE兼

容格式输出至串口或以太网接口。可以保存不少于24次录波，打印时可以选择数据或图形 方式。完整的事件记录，可保存动作报告、告警报告、启动报告和操作记录均不少于2000 条，停电不丢失。

e) 双CPU和双 A/D采集，并实现了A/D的互检。

f) 装置高性能的硬件系统，多层印制板、SMT表面贴装和涂敷工艺，加上完善的软件抗干扰 措施，使得装置的整体抗干扰能力通过了IEC61000-4标准中相关EMC的10项抗扰度最高等 级要求。

1.2.3 软件设计思想

a) 软件设计模块化，保护功能配置灵活，可满足用户的不同要求。 b) 各种保护原理的综合应用

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充分利用各种突变量、稳态量保护原理的优点，完善振荡闭锁的算法，实现在任何时候、 任何故障情况都有全线快速保护。 c) 各种选相原理的综合应用

充分利用电流突变量选相、低电压选相、零负序稳态量选相原理的优点，实现在振荡闭 锁、弱电源、复杂故障等情况下都能正确选相跳闸。 d) 振荡闭锁解决方案

采用零序和负序电流比较、△R/△T等判据，综合判断振荡闭锁期间的各种故障，并可 根据不同系统情况、不同振荡周期等运行工况，自适应调整其动作门槛，保证了系统振荡 时不失去快速保护功能。 e) 采用按相补偿方法

将―按相补偿‖方法应用于阻抗测量中，使接地阻抗继电器具备较好的选相功能。结合 按相补偿和快速滤波、快速计算等方法，构成了快速距离I段。 f) 光纤通信采用32位CRC校验，具有超强的抗误码能力。 g) 具有电容电流精确补偿功能。

h) 具有CT断线闭锁、CT饱和检测及CT变比补偿功能。

i) 具有光纤通道监视功能，实时记录并累计丢帧数、误码情况，通道严重故障时告警。实 时记录电容电流、通道延时、两侧电流向量等通道状态数据。

1.2.4 强大、灵活的通信功能

装置可以提供最多三路高速的电以太网接口(可选光纤以太网接口)、两路LonWorks网络接 口和RS-485接口、串行打印接口，用户可以根据工程需要选订。在装置的前面板上还提供一个 用于调试分析的RS-232接口，便于外接PC机。

可采用IEC60870-5-103规约或四方公司CSC-2000规约，支持IEC61850标准通信，实现与 变电站自动化系统和保护信息管理系统的接口。

1.2.5支持IEC61850标准通信

装置完全支持IEC61850标准通信，可以提供符合IEC61850要求的设备模型文件（ICD文件）， 支持IEC61850定义的有关网络服务。可以支持多种站内网络配置方式。

1.2.6 多种对时方式

装置提供GPS对时接口，对时方式有：脉冲对时方式、IRIG-B码对时方式。 另外，装置还提供网络对时方式。

1.2.7 人性化设计及友好界面

a) 大屏幕液晶显示屏,实时显示时间、电流、电压、功率、压板、当前定值区、电容电流、 通道情况、重合闸等信息。

b) 汉化操作菜单简单易用，对运行人员和继保人员赋予不同权限，确保安全性。装置提供 四个快捷键，可以实现―一键化‖操作，方便了现场运行人员的操作。

c) 人性化、多功能的操作和故障分析软件，安装本公司故障分析软件的外接PC机，通过装

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置的以太网，或面板的标准RS-232串口，可对装置进行各种操作，并可接收装置的各种信 息并进行分析，如故障录波信息，使用本公司PC机分析软件CSPC分析故障和保护的动作行 为，清晰显示保护动作全过程，使动作过程透明化。

d) 具有遥信对点功能，可以对保护动作、告警、压板、开入、模拟上送录波等量模拟对点， 方便后台调试。

e) 装置面板采用一体化设计、一次精密铸造成型的弧面结构。具有造型美观，精度高，造 价低，安装方便等特点。

1.2.8 实时自检硬件平台

通过装置的硬件在线检测和自检，可根本上杜绝因装置硬件损坏造成的不正确动作，并可大 大减轻装置定期检验的工作量。

a) 装置内部各模块采用智能化设计，增加了开入量、开出量、模拟量和电源的在线自检， 实现了装置各模块的全面实时自检。

b) 继电器检测采用新方法，可以检测到继电器励磁回路线圈完好性，实现了继电器状态的 检测与异常告警。

c) 开入状态经两路光隔同时采集后，才予确认和判断。 d) 对机箱内温度进行实时监测。

1.2.9 光纤通信接口

可配置双路光纤通信接口，实现双通道无延时切换，适用于直连和迂回通道并存的方式，其 中一个通道中断后不影响另一个通道的正常运行，差动保护还可以正常运行。也可以仅使用一个 通道。

通信方式满足G.703标准。可采用专用光纤通道(2Mbps)，也可复接2Mbps (E1)接口或64kbps 同向接口。

1.3 装置执行的标准

装置执行的标准为北京四方继保自动化股份有限公司企业标准： Q/HDSFJ009-2003《CSC-100系列数字式超高压线路保护装置》。

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2 技术条件

2.1 环境条件

装置在以下环境条件下能正常工作：

a) 工作环境温度：-10℃～＋55℃。运输中短暂的贮存环境温度-25℃～＋70℃，在极限值

下不施加激励量，装置不出现不可逆的变化，温度恢复后，装置应能正常工作； b) 相对湿度：最湿月的月平均最大相对湿度为95％，同时该月的月平均最低温度为25℃

且表面无凝露也不结冰； c) 大气压力：70kPa～110kPa；

d) 使用场所不得有火灾、爆炸、腐蚀等危及装置安全的危险和超出本说明书规定的振动、

冲击和碰撞。

2.2 电气绝缘性能

2.2.1 介质强度

装置能承受GB/T14598.3（IDT IEC60255-5）规定的交流电压为2kV（强电回路）或500V（弱 电回路）、频率为50Hz、历时1mIn的介质强度试验，而无击穿和闪络现象。

2.2.2 绝缘电阻

用开路电压为500V的测试仪器测定装置的绝缘电阻值不小于100MΩ，符合IEC60255-5的 规定。

2.2.3 冲击电压

装置能承受GB/T14598.3（IDT IEC60255-5） 规定的峰值为5kV（强电回路）或1kV（弱电 回路）的标准雷电波的冲击电压试验。

2.3 机械性能

2.3.1 振动

装置能承受GB/T 11287（IDT IEC60255-21-1）规定的I级振动响应和振动耐受试验。

2.3.2 冲击和碰撞

装置能承受GB/T 14537（IDT IEC60255-21-2）规定的I级冲击响应和冲击耐受试验，以及I 级碰撞试验。

2.3.3 地震

装置符合IEC60255-21-3要求。

2.4 电磁兼容性

2.4.1 脉冲群干扰

装置能承受GB/T 14598.13（eqv IEC60255-22-1）规定的Ⅲ级1MHz和100kHz脉冲群干扰试

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验（第一半波电压幅值共模为2.5kV，差模为1kV）。

2.4.2 静电放电干扰

装置能承受GB/T 14598.14（IDT IEC60255-22-2）规定的Ⅳ级（接触放电6kV）静电放电干 扰试验。

2.4.3 辐射电磁场干扰

装置能承受GB/T 14598.9（IDT IEC60255-22-3）规定的Ⅲ级（10V/m）的辐射电磁场干扰试 验。

2.4.4 快速瞬变干扰

装置能承受GB/T 14598.10（IDT IEC60255-22-4）规定的Ⅳ级（通信端口2 kV，其它端口4kV） 的快速瞬变干扰试验。

2.4.5 浪涌（冲击）抗扰度

装置能承受GB/T 14598.18（IEC60255-22-5）规定的Ⅲ级浪涌干扰试验。

2.4.6 工频磁场抗扰度

装置能承受GB/T 17626.8（IEC61000－4-8）规定的V级工频磁场干扰试验。

2.4.7 射频场感应的传导骚扰抗扰度

装置能承受GB/T 14598.17（IEC60255-22-6）规定的Ⅲ级射频场感应的传导骚扰抗扰度试验。

2.4.8 脉冲磁场抗扰度

装置能承受GB/T 17626.9（IEC61000-4-9）规定的V级脉冲磁场干扰试验。

2.5 安全性能

装置符合GB 16836外壳防护等级不低于IP20、安全类别为I类。

2.6 热性能（过载能力）

装置的热性能（过载能力）满足DL/T 478的规定，达到以下水平：

a) 交流电流回路：在2倍额定电流下连续工作，20倍额定电流下允许10s，40倍额定电流

下允许2s；

b) 交流电压回路：Un为100/3V时，2倍额定电压下连续工作；

线路抽取电压Ux为100V时，在1.4倍额定电压下连续工作。

2.7 功率消耗

产品的功率消耗满足DL/T 478的规定，达到以下水平：

a) 交流电流回路：当额定电流为5A时，每相不大于0.3VA；额定电流为1A时，每相不大

于0.1VA；

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b) 交流电压回路：在额定电压下每相不大于0.3VA； c) 直流电源回路：不大于40W；当保护动作时不大于50W。

2.8 输出触点容量

2.8.1 出口触点容量

a) 工作容量：在电压不大于250V，允许长期工作电流5A，允许通过的瞬时冲击容量为

1250VA/150W；

b) 断开容量：AC250V（DC30V）/5A。

2.8.2 其它触点容量

a) 工作容量：在电压不大于250V，允许长期工作电流3A，允许通过的瞬时冲击容量为

62.5VA/30W；

b) 断开容量：AC250V（DC30V）/3A。

2.9 装置主要技术参数

2.9.1 额定参数

a) 交流电压Un：100/3V；线路抽取电压Ux：100V或100/3V。 b) 交流电流In：5A ，1A（由用户订货时选定）。 c) 交流频率： 50Hz。

d) 直流电压： 220V，110V（由用户订货时选定）。 e) 开入输入直流电压：24V(默认)，也可以选择220V或110V。

2.9.2 交流回路精确工作范围

a) 相电压： 0.25V～70V 。 b) 检同期电压： 0.4V～120V 。 c) 电流： 0.05In～30In。

2.9.3 差动元件

a) 整定范围： 0.05In～2In；级差0.01A； b) 整定值误差： 不大于±2.5% 或±0.02In； c) 动作时间： 2倍整定值时，不大于20ms。

2.9.4 距离元件

a) 整定范围：0.01Ω～25Ω(5A)；0.05Ω～125Ω(1A)；级差0.01Ω。 b) 距离I段动作时间：近处故障时，快速距离保护不大于15ms；

0.7倍整定值以内时，不大于20ms。

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c) 距离I段的暂态超越：不大于±4%。

d) 测距误差（不包括装置外部原因造成的误差）：

金属性短路时，不大于±2%，有较大过渡电阻时测距误差将增大。

2.9.5 零序过流元件、过流元件

整定范围：0.05In～20In，级差0.01A。

2.9.6 零序反时限电流元件

整定范围：0.05In～20In，级差0.01A。

2.9.7 三相不一致零负序电流元件

整定范围：0.05In～0.5In，级差0.01A。

2.9.8 自动重合闸

a) 检同期角度误差：不大于±3o。 b) 检同期有压元件：0.7Un±3%。 c) 检无压元件：0.3Un±3%。

2.9.9 时间元件

a) 整定范围：0.01s～10s（或0.1s～10s、0s～10s），级差0.01s。 b) 整定值误差：不大于±1.5%或20ms。

2.9.10 光纤接口

a) 光纤类型：单模。

b) 光波长：1310nm(传输距离﹥60km为1550nm)。 c) 光接收灵敏度：-38dBm。 d) 发送电平

传输距离﹤40km时： ﹥-8dBm。 传输距离40～60km时： ﹥-4dBm。 传输距离﹥60km时： ﹥-3dBm。

e) 光纤连接器类型：60km以下为FC型 (﹥60km为SC型)。

2.9.11 通道延时

允许最大单向延时：18ms。

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3 装置硬件

3.1 装置结构

装置采用符合IEC 60297-3标准的高度为4U、宽度为19英寸的机箱，整体面板，带有锁紧 的插拔式功能组件。装置整体嵌入式安装，后接线方式。装置电流/电压连接器结构形式、尺寸相 同,可扩展及可任意组合。装置安装开孔尺寸见下图1-1，装置外形图如图1-2。

QUITSET

SIO

图1-1装置开孔尺寸图

图1-2 CSC-103B保护装置外形图

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3.2 装置功能组件概述

装置的插件配置如图2，包括交流插件、保护CPU插件、启动CPU插件、管理板，开入插 件，扩展插件（可选配），开出插件1，开出插件2，开出插件3，电源插件。另外，装置面板上 配有人机接口组件。X1～X10为装置背后接线端子编号。

CSC-103B 数字式超高压线路保护装置插件布置图

123

45

6

789

交流CPU1CPU2

管理开入

扩展

开出2开出1开出3

X1X3X4X6、X7X8X9X10

X5

2TE9TE3TE5TE5TE2TE8TE4TE4TE

8TE4TE4TE20TE5TE2TE

图2 装置插件布置图

3.3装置各插件之间联系图

装置各插件之间联系图见图3。

图3 装置各插件之间联系图

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电源

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3.4 交流插件

交流插件的作用是将系统电压互感器PT和电流互感器CT二次信号变换成保护装置所需的 弱电信号，同时起隔离和抗干扰作用。所有保护装置交流插件完全一样，背面接线端子为X1， 其电原理图如附图1。装置有8个模拟量输入变换器(PT及CT)，分别用于UA、UB、UC、UX、 IA、IB、IC和3I0的输入变换。

1）保护相电流变换器有两种类型：额定输入电流5A和1A，订货时请注明。 请注意IN为非极性端，IN’为极性端。

2）电压变换器固定为相电压额定值为100/3V；抽取电压UX为100V；零序电压全部取自 自产3U0。

3.5 CPU插件

CPU插件简化原理图见附图2，由MCU与DSP合一的32位单片机组成，保持总线不出芯 片的优点，程序完全在片内运行，内存Flash为1M字节,RAM为64K字节；CPU插件有两块， 其软件相同、硬件不同，用地址设置来区别CPU1和CPU2。在CPU的把手侧有AD3、AD2、 AD1、AD0四组跳线插针（设置方法见第二篇―用户安装使用‖），跳线插针旁边标有―H‖、―L‖， 分别表示高电平和低电平，用来设置地址。CPU1是保护CPU插件,并带光纤通信功能，它是装 置的核心插件，主要完成采样、A/D变换计算、上送模拟量及开入量信息、保护动作原理判断、 事故录波功能、软硬件自检等。装置的光纤差动保护CPU1自带64kbps、2Mbps兼容的数据接口， 需要根据用户要求配置1个数据接口或2个数据接口，通信跳线方法见第二篇―用户安装使用‖； CPU2是启动CPU插件，该插件完成保护的启动闭锁功能等。

单通道CPU1板号与双通道CPU1板号有不同，双通道CPU1板可以完全兼容单通道CPU1 板。

在保护模拟量里面有Ia和IaR；Ib和IbR等模拟量，他们的区别是同一路模拟量有两路A/D 来采集以做备份和A/D自检，IaR、IbR等后缀带大写字母―R‖的模拟量起备用和自检的作用。

3.6 管理板

也叫做通信板（Master），其简化原理图见附图3，该插件是装置的管理和通信插件，背板为 X3，是承接保护装置与外界通信及交换信息的管理插件,如与面板、PC调试软件、监控后台、工 程师站、远动、打印机等的联系，根据保护的配置组织上送遥测、遥信、SOE、事件报文和录波 信息等。管理板可以提供两路LON网口、两路RS485口和三路高速的电以太网接口(可选光纤以 太网接口)，用户可根据需要设置，以满足不同监控和远动系统的要求。另外，管理板上设置有 GPS对时功能，可满足网络对时、脉冲对时、IRIG-B码对时方式的要求。还配有串行打印口。 GPS对时方式的跳线方法见第二篇―用户安装使用‖。

3.7 开入板

开入插件简化原理图见附图4。

开入板的背板接线端子为X4，用来接入跳闸位置、各保护压板、通道状态、远传命令、沟 通三跳等开关量输入信号。

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开入板有二组开入回路和自检回路，能对各路开入回路进行实时自检。开入板24V直接引入， 如需要其第二组开入也可接入220V或110V开入，但用户在订货时要注明，以便使用正确的开 入插件型号。

注：如需要接220V或110V开入，需更换插件。

3.8 扩展插件

根据订货要求，可选配提供一扩展板插件。

扩展插件说明如下：在X5-2、4、6的相应接点输入上有开入的情况下，可提供相应的两组 开出，接点输入1对应接点输出1_1，接点输出1_2，其他相同。

3.9 开出插件

开出插件简化原理图见附图5。

设有3块开出插件，开出插件1是组合插件，其背板接线端子为X6、X7，插件2、3背板接 线端子为X8、X9。各开出板的硬件均不同。

插件主要输出跳闸、启动重合闸、告警信号等触点，直接从板子上引出，抗干扰性能好。各 开出触点定义参见装置背板端子说明。

3.10 电源插件

背板接线端子为 X10，采用了直流逆变电源插件，如附图6。插件输入直流220V或110V（订 货时请注明），输出保护装置所需5组电源。

1）＋24V两组：开入、开出板电源； 2）±12V：模拟量用电源； 3）+ 5V：各CPU逻辑用电源。

3.11 人机接口（MMI）

固定在装置前面板上，设有液晶显示屏、各按键、复归按钮及和PC机通信的RS-232串口。

3.12 光纤通道接口

装置配有光纤通道接口，为通道A和通道B，也可仅配A通道。

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4 装置软件

装置的软件采用模块化设计，不同型号中同一功能的设计是完全相同的。

4.1 保护程序整体结构

保护CPU软件包括主程序、采样中断服务程序和故障处理中断程序。

正常时运行主程序，主程序完成装置的硬件自检、投切压板、固化定值、上送报告等功能。 每隔一个采样间隔时间执行一次采样中断程序，进行电气量的采集、录波、突变量启动判别等。 故障处理中断也是每隔固定时间执行一次，完成保护功能的逻辑和PT异常、CT异常判别等。如 果有异常，则发出相应的告警信号和报文。

对于普通告警(保护运行异常)，发出信号提示运行人员注意检查处理；对于危及保护安全性 和可靠性的严重告警（装置故障告警），发出信号的同时闭锁保护出口。

当电力系统发生故障时，在故障处理中断中完成相应保护功能，直到整组复归，返回正常运 行的主程序。

4.2 保护基本元件

4.2.1 启动元件

启动元件主要用于监视故障、启动保护及开放出口继电器的正电源。启动元件一旦动作后， 要在保护整组复归时才返回。

保护的启动元件包括电流突变量启动、零序电流启动、静稳破坏的启动元件、弱馈低电压启 动元件、以及重合闸的启动元件。任一启动元件启动后，都将启动保护及开放出口继电器的正电 源。

4.2.1.1 电流突变量启动元件

电流突变量启动元件，在大部分故障情况下均能灵敏地启动，是保护的主要启动元件。 其判据为：△I??﹥IQD或 △3I0﹥IQD

其中：△I??=| |iK-iK-T|-|iK-T-iK-2T| |，??指AB、BC、CA三种相别，K指采样的当前时刻某 一点，T＝24为一周采样点数，（K-T）即指K点的1周前的采用值，（K-2T）即从K点的2周前采 用值；

△3I0 ── 零序电流突变量；IQD ── 变化量启动电流定值。

当任意相间电流突变量或零序电流突变量连续4次大于启动定值，保护启动。 4.2.1.2 零序辅助启动元件

除突变量启动外，保护还设置了零序辅助启动，解决大过渡电阻(220kV考虑100Ω，500kV 考虑300Ω)接地短路突变量启动元件灵敏度不够的问题，作为辅助启动元件带30ms延时动作。

判据为：3I0﹥I04

其中：3I0 —为三倍的零序电流；I04 —零序启动电流定值。 4.2.1.3 静稳失稳启动元件

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为保证静稳失稳情况下保护的正确动作，保护还设置了静稳失稳启动元件。 判据为：

(1)A、B、C三相电流均大于振荡闭锁过流定值，且突变量启动元件未启动；

(2)AB、BC、CA三个相间阻抗，三个测量阻抗均落入阻抗III范围内，且突变量启动元件未 启动。

以上任一条件满足且持续30ms后，判断为静稳破坏，随即保护启动，程序转入振荡闭锁模 块，此时保护会报告―阻抗元件启动‖、或―静稳失稳启动‖及―保护启动‖。 4.2.1.4 弱馈启动元件

当被保护线路的一侧为弱电源或无电源时，其他启动元件不动，为此，装置设有弱馈启动， 即由低电压＋差流作为启动元件。 4.2.1.5 重合闸的启动元件

有保护跳闸启动和TWJ启动重合闸，详见重合闸部分。

4.2.2 选相元件

后备保护的选相元件可以判别故障的相别，利用各种选相原理判别不同故障情况以满足保护 选相跳闸的要求。

保护装置针对不同的情况，综合利用各种选相原理，在突变量启动后故障初期时采用突变量 选相元件。在故障后期，采用稳态序分量选相元件。电流突变量选相和稳态序分量选相均不适用 于弱电源、终端变故障小电流或无电流的情况，此时采用低电压选相元件。 4.2.2.1 电流突变量选相元件

电流突变量选相元件采用相电流差突变量ΔIAB、ΔIBC和ΔICA，通过对三个相间电流的大小比 较，得到故障相别。

各种故障下相电流差的突变量ΔIAB、ΔIBC和ΔICA 的大小比较如表1所示（表中―＋‖表示较 大，―＋＋‖表示很大，―—‖表示较小）。

将ΔIAB、ΔIBC和ΔICA 按大、中、小排序，按表1的关系得出选相结果。 表1

选相结果

电流突变量 A? B? C? AB BC CA ABC

ΔIAB ＋ ＋ — ＋＋ ＋ ＋ ＋＋ ΔIBC — ＋ ＋ ＋ ＋＋ ＋ ＋＋ ΔICA ＋ — ＋ ＋ ＋ ＋＋ ＋＋

4.2.2.2 稳态序分量选相元件

稳态序分量选相元件主要根据零序电流和负序电流的角度关系，再加以相间故障排除法进行 选相。

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根据理论分析，当发生A相接地或BC相间短路并经较小弧光电阻接地时，以I0a为基准，

I2a位于-30°～+30°区内，当BC两相短路接地电阻增大时，I2a越滞后于I0a趋于90°，据I2a/I0a

的角度关系划分为六个相区，如图4。

I0a

+300-300 AN,BCN

ABN

BCN

+90-9000

CN,ABN

BN,CAN

+150-15000CAN

图4 稳态序分量选相区

1）+30°～ -30° 对应 AN或BCN 2）+90°～ +30° 对应 ABN 3）+150°～ +90° 对应 CN或ABN 4）-150°～ +150° 对应 CAN 5）-90°～ -150° 对应 BN或CAN 6）-30°～ -90° 对应 BCN

在以上2)、4)、6)单一故障类型的相区，直接确认为相应的相间故障，在1)、3)、5)有单 相及相间两种故障类型的相区，由于两种故障类型的相别总是不相关的，通过计算相间阻抗，若 相间阻抗大于相间阻抗整定值，则排除了相间故障的可能性，判为相应的单相接地故障，否则判 为相应的相间故障。 4.2.2.3 低电压选相元件

低电压选相元件主要是为了满足弱电源侧保护选相的要求，在电流突变量选相和零负序稳态 序分量选相失败的情况下，且未出现PT断线时，投入低电压选相元件。低电压选相的判据为：

a) 任一相电压小于0.5Un，且其他两相电压都大于0.8Un，则判为第三相单相故障； b) 相间电压低于0.5Un，判为相间故障。

4.2.3 距离元件

距离元件分为距离测量元件和距离方向元件。 4.2.3.1 距离元件的动作特性

各段距离元件动作特性均为多边形特性，如图5-1所示。各段距离元件分别计算X分量的电 抗值和R分量的电阻值。

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mR

TZMAX的振荡轨迹

＝180°δ

Δ R min

2/τ

τ

t

图10-2 测量电阻变化最小的情况

°Δ，这样，在任 ZMAXTR 由图10-2可知，对应一个时间τ，就得出一个电阻变化的最小值)180minτ，，（ °Δ≥Δ。因此，考虑误差和裕度后，取下 何的振荡周期和任何的时间τ期间，均有：)180minτ，，（ ZMAXTRR式作为振荡判别的条件：

°Δ?≥Δ )180minτ ，，（（1） ZMAXTRKR

SZ 其中，K为小于1的可靠系数。当然，公式（1）还应考虑系统的综合阻抗∑。

°Δ。ZMAXTR

并且，每调整一个时间τ，就可以得出对应的)180minτ，，（综合上述分析后，得到区分短路与振荡的判别方法： ① 在时间τ内，满足：)180minτ，，（

°Δ?<Δ的条件，则判定为系统发生了短路。 ZMAXTRKR

② 在时间τ内，满足：)180minτ，，（

°Δ?≥Δ的条件，则判定为系统发生了振荡。 ZMAXTRKR

在短路情况下，可能由于时间τ太小，导致满足公式（1）的条件，但是，还可以通过加大τ，从而放宽

°Δ?<Δ的条件，使之逐渐判别出短路来。 ZMAXTRKR )180minτ，，（

c) 被保护线路突然发生短路时，如果两侧功角没有摆到180度，或者不是在振荡中心发生三

相短路，短路前后阻抗的大小和角度都会有很大的突变。利用这一点，我们可以在振荡不严 重或保护启动150ms后但未发生振荡的情况下发生三相故障时快速开放距离元件。

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4.3 异常检测和其他判别

4.3.1 自检功能

4.3.1.1 PT断线检测

装置设有两种检测PT断线的判据，两种判据都带延时，且仅在线路正常运行，启动元件不 启动的情况下投入，一旦启动元件启动，PT断线检测立即停止，等整组复归后才恢复。

判据a)为：三相电压之和不为零：

++﹥7V（有效值） cbaUUU

...

该判据可以用于检测一相或二相断线。

判据b)为：PT在母线时，若?Ua?、?Ub? 及 ?Uc? 任一相电压小于8V，判为PT断线。

PT在线路时，在任一相电流大于0.04倍额定电流或断路器在合位（检跳闸位 置开入）时，若?Ua?、?Ub? 及 ?Uc? 任一相电压小于8V，判为PT断线。

该判据b)附加电流条件是防止PT在线路侧时，断路器合闸前误告警。设置断路器在合位的 条件是为了防止电流过小（例如对侧未合闸）时三相失压不能告警。

PT断线后报―PT断线告警‖，在PT断线条件下所有距离元件、负序方向元件、带方向的零 序保护也退出工作，纵联电流差动保护不受PT断线的影响，可以继续工作。装置将继续监视PT 电压，一旦电压恢复正常，各元件将自动重新投入运行。 4.3.1.2 CT断线检测

a) 装置的零序电流连续12s大于零序启动电流定值时，报―CT断线告警‖， 并闭锁零序各

段保护；

b) 差动保护CT断线检测：断线侧的自产3I0值连续12s大于零序启动电流定值，而断线相

( I 电流小于0.06 Inn为二次侧额定电流)；计算出正常两侧的差电流连续12s大于0.15

In 而断

线相电流小于0.06 I n，报―本侧CT断线告警‖。对侧CT断线后，本侧报―对侧CT断线告 警‖。

判出CT断线后，可通过控制字选择闭锁或不闭锁差动保护。如果选择CT断线闭锁差动保 护，只闭锁断线相差动保护。 4.3.1.3 CT饱和检测

采用模糊识别法对CT饱和进行检测，当判别出CT饱和后，自动抬高差动保护的制动系数。 4.3.1.4 双A/D冗余检测

为了有效地防止硬件损坏情况下保护的误动作，装置采用了双A/D冗余设计，通过对双A/D 对比监视，实时监视模拟量采集回路的好坏，及时发现硬件损坏并闭锁保护。 4.3.1.5 电压电流相序自检

在系统无异常时通过比较三相电流、电压的相位，判别相序是否接错，如果不是正常相序， 则报―三相相序不对应‖。 4.3.1.6 3I0极性自检

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.

.

.

通过比较自产3I0（

AI + BI + CI ）与外接3I0的幅值和相位，判别外接3I0的极性有无

接反，若接反报―外接3I0接反‖。 4.3.1.7 电压3次谐波自检

当电压回路串入3次谐波时，用以上PT断线检测判据不能判断电压异常。如果电压三次谐 波过量，延时报―3次谐波过量告警‖，但不闭锁保护。 4.3.1.8 线路抽取电压断线检测

在重合闸投入三重方式的情况下，如果无跳位开入或线路有电流，表明开关处于合闸状态， 那么，采用下列条件检测线路抽取电压的完好性：

a) 装置整定为重合闸检同期方式时，若开关两侧电压不满足整定的同期条件，则经14s延

时确认后，报告―检同期电压异常‖；

b) 装置整定为重合闸检无压方式时，若即不满足检无压的条件，且又不满足整定的检同期

条件，则14s延时确认后报告―检同期电压异常‖。

4.3.1.9 跳闸位置自检

若有跳位开入，且对应相有电流，延时2s确认后，报―跳位A(B,C)开入异常‖。 4.3.1.10 过负荷告警

保护装置实时监测线路潮流情况。如果三相电流大于振荡闭锁过流定值，持续30s后，报―过 负荷告警‖。

4.3.1.11 控制字设置不合理自检

在重合闸控制字中，如果检无压、检同期两种方式同时投入，则装置告警―重合闸控制字错‖， 执行检同期逻辑。

单相重合闸、三相重合闸、禁止重合闸和停用重合闸四种重合闸方式中，只能投一种重合闸 方式，若同时投入两种及以上方式，则装置告警―重合闸控制字错‖，按―停用重合闸‖方式处 理。所有重合闸方式都不投，也按―停用重合闸‖方式处理。 4.3.1.12 保护装置自检

a) CPU插件的自检。CPU插件在上电过程中对本身的存储器、模拟通道、程序区等进行自检。 在装置的运行过程中也对上述部分实时自检，当确认某一部分有问题时，给出告警信息，同 时闭锁保护；（硬件损坏，装置告警，复归后仍能告警。有严重告警时，差动保护对侧保护 会报―对侧保护退出‖保护恢复正常后对侧报―对侧保护恢复‖）；

b) 由于模拟通道的冗余配置，还对采样数据进行实时互校，当差别越过设定的限度时，等 同模拟通道故障；

c) 各I/O插件进行上电和实时自检，自检的内容包括开入通道和开出通道，同时还包括存储 器和程序区等。开入通道的自检通过模拟变位进行；开出通道自检线圈。自检范围广，彻底。 确认有故障后，给出告警。

d) 通信通道进行实时自检：CPU插件和MASTER插件对其所联系的各种职能插件进行实时通信

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自检，当发现通信中断后，进行告警处理。

e) MASTER插件进行上电和实时自检，自检范围包括存储器、程序区和相关内外通信等。发 现异常后，将给出告警。

f) 装置还对其使用的电源进行实时监测。 g) 定值、配置、程序等均做CRC校验。

4.3.2 其他判别

4.3.2.1 手合加速判别

三相开关跳位10s后又有电流突变量启动，则判为手动合闸，投入手合加速功能，开放1s 后整组复归。

距离保护采用阻抗加速判别是否手合于故障。零序保护通过零序过流加速段判别是否手合于 故障，延时60ms动作。

PT断线后，不闭锁距离手合加速动作。 4.3.2.2 重合加速判别

装置要求三个分相跳位分别作为开关量输入装置中开入；对于一个半接线方式，要求两个断 路器分相跳位先串联后，再分别作为开关量输入装置串联接入。

保护检测到开关跳开后，在检测到故障相电流大于无电流门槛0.1In（单重）或任一相电流 大于无电流门槛0.1In（三重）时，或跳位消失判为重合闸动作，重合闸后加速功能开放500ms。 4.3.2.3 整组复归判别

当装置满足以下条件在持续5s、并同时满足以下条件后，装置才整组复归： a) 零序差动元件不动作； b) 六种阻抗均在阻抗Ⅲ段以外； c) 零序电流小于零序辅助启动元件； d) 三相电流均小于振荡闭锁过流定值。 满足以上条件，则5s后整组复归。 4.3.2.4 跳闸后逻辑

在保护发出跳闸命令后，保护装置不断监视跳闸相电流，当跳闸相无电流后，保护装置则判 断开关跳开。如果跳闸相一直有电流，经250ms延时后，保护发补跳令：即如果保护发单跳令后， 故障相持续250ms仍有电流，则表明开关未断开，于是，保护发三跳令；若保护发三跳命令后， 任一相持续250ms仍有电流，保护再发永跳（闭锁重合闸）命令；若开关仍未断开，则5s后发‖ 永跳失败‖告警，并整组复归。

驱动跳闸令应在故障切除后收回，本装置在发出跳闸命令后的40ms内不考虑撤销命令，以 保证可靠跳闸。

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4.4 保护功能投入及压板的说明

保护装置的压板，包括硬压板和软压板。硬压板为功能投退压板，软压板通过装置菜单或后 台投退。

1) 纵联差动保护压板

纵联差动保护可由硬压板和软压板控制投退，还可以通过控制字投退。

纵联差动保护的硬压板、软压板、控制字为与的关系，即只有当硬压板、软压板和控制字均 投入时，才能投入纵联差动保护功能，此时装置面板能够循环显示―纵联差动保护‖。

纵联差动保护的压板及控制字关系见图11。

图11 纵联差动保护投入和压板的关系图

2) 停用重合闸压板

停用重合闸可由硬压板和软压板控制投退，还可以通过控制字投退。

停用重合闸的硬压板、软压板、控制字为或的关系，即只要硬压板、软压板和控制字中的任 一个投入时，即投入停用重合闸功能，此时装置面板能够循环显示―停用重合闸‖。

停用重合闸的压板及控制字关系见图12。

图12 停用重合闸投入和压板的关系图

3) 保护检修状态压板

保护检修状态可由硬压板控制投退，当投入保护检修状态硬压板时，即实现保护检修状态功 能，装置面板能够循环显示―保护检修状态‖。投入检修状态压板，进行保护试验时，不保存报 告，不向远方上送报文。运行时应退出该压板。

4) 远方修改定值压板

远方修改定值可由软压板控制投退，当投入远方修改定值软压板时，即实现远方修改定值、 远方投退软压板、远方切换定值区功能，装置面板能够循环显示―远方修改定值‖。

5) 其他情况，例如后备距离各段保护、零序各段保护、单相重合闸等，只要相关控制字置

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