PRS753DBY光纤分相纵差微机线路保护技术说明书Word下载.docx
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2.3.主要技术指标3
2.4.光纤接口4
2.5.通讯接口5
3.功能及原理6
3.1.启动元件6
3.2.差动元件7
3.3.差动保护特性说明8
3.4.过电压保护12
3.5.收信跳闸功能13
3.6.选相元件14
3.7.距离继电器14
3.8.零序电流保护19
3.9.振荡闭锁20
3.10.TV断线检测和紧急状态保护21
3.11.合闸于故障保护22
3.12.非全相运行22
3.13.三相不一致保护23
3.14.重合闸24
3.15.跳闸逻辑和重合闸闭锁25
3.16.压板逻辑28
4.配置及定值29
4.1.装置定值29
4.2.定值整定说明33
5.数据及记录37
5.1.保护动作事件信息表37
5.2.故障起动信息表38
5.3.自检信息表38
5.4.闭锁信息表39
5.5.装置运行信息表39
5.6.开入变位信息表39
5.7.装置操作信息表39
6.硬件说明41
6.1.整体结构41
6.2.信号接点41
6.3.虚端子42
附录A装置使用说明44
A.1面板布置与显示44
A.2菜单界面操作说明45
附录B装置调试与投运1
B.1调试资料准备1
B.2通电前检查1
B.3上电检查1
B.4整机调试1
B.5装置投入运行操作步骤2
B.6注意事项2
附录C信号及记录通用说明3
C.1信号系统3
C.2事故分析与过程记录3
【附图1】PRS-753-DBY面板图和插件图1
【附图2】PRS-753-DBY端子排接线图2
【附图3】PRS-753-DBY外形及安装开孔尺寸图3
1.概述
1.1.应用范围
PRS-753-DBY装置为全数字式的超高压线路保护,主要适用于220kV及以上电压等级的数字化变电站的需选相跳闸的输电线路保护。
PRS-753-DBY装置以分相电流差动元件为全线速动的主保护,并配有零序电流差动元件的后备差动段。
装置还集成了全套的距离及零序保护作后备保护。
PRS-753-DBY后备保护包括三段式相间距离、三段式接地距离保护、两段零序电流保护、一段零序反时限保护,并配有灵活的自动重合闸功能。
PRS-753-DBY装置内置光通信接口,以光的方式对外通信,传输保护用电流数据及开关量信息;
同时,装置还可通过独立的外置光通信转换装置与电站PCM设备的复接,实现长距离线路的纵差保护。
1.2.保护配置
PRS-753-DBY型光纤分相纵差成套保护装置具有如下保护和告警功能:
Ø
突变量电流比率差动保护
稳态量电流比率差动保护
零序电流比率差动保护
差流及零序差流越限告警
TA断线告警及闭锁差动保护和TA饱和
远传和远跳功能
电容电流和并联电抗器补偿
快速距离保护
三段式接地距离保护
三段式相间距离保护
两段零序电流保护
一段零序过流反时限保护
TV断线紧急状态保护
非全相运行状态保护
合闸于故障保护
一次重合闸功能
三相不一致保护(可选)
TV断线告警
TWJ异常告警
过电压保护
远跳及就地判别功能
1.3.性能特点
可完全满足数字变电站快速发展及应用需求,既可以与智能一次设备无缝接口,同时也兼容传统的一次设备,可灵活地用于部分或全部采用智能一次设备的变电站。
过程层完全按照IEC61850-9数据传输协议,实现互感器数字信号接入与共享。
间隔层可通过GOOSE实现信号闭锁互联。
装置对外校时可采用IRIG-B码信号校时,或IEEE1588同步时钟报文校时。
站控层提供3个独立以太网接口,采用IEC61850通信协议,将保护动作事件、扰动数据等信息上送站控层,实现数据传递和共享;
同时保留传统的IEC60870-5-103规约接口。
采用完全独立的保护元件和闭锁元件,闭锁回路可靠。
采用新型LVDS背板总线技术,数据交换快速、功耗低,抗干扰强,插件扩充灵活。
依分时分段原理构成的分相电流纵差主保护动作快速,功能完备。
故障分量比率差动不受负荷电流的影响,是差动的灵敏段;
稳态量比率差动作为全线路差动保护的总后备;
带延时的零序电流差动保护则用于对高阻接地故障提供保护。
整套差动保护的配置能够很好地满足保护快速性、灵敏性及选择性的要求.
由软件实现的实时电容电流及并联电抗器补偿功能,可根据具体情况选择投退。
对基于电流相量做判断的保护设置电容电流补偿功能,进一步提高保护灵敏度;
同时,装置还可根据线路两端并联电抗器的投切状态对补偿电流做进一步的修正。
主差保护具有对TA断线的自动检测和闭锁功能,可由控制字选择闭锁差动保护。
整套装置的动作特性受线路两端不同TA特性的影响小,在穿越性故障下不会误动
完善的事故分析功能:
装置具有完善的记录,包括保护事件记录、启动记录、录波记录、保护投退记录、装置运行记录、装置操作记录、开入记录、自检记录和闭锁记录等。
装置还具有保护逻辑透明化分析功能,对保护的主要动作逻辑行为有详细的记录,能动态再现保护动作流程。
完美的人机界面:
键盘操作简单,采用菜单方式,仅有八个按键,易于学习掌握。
人机对话中所有的菜单均为简体汉字,打印的报告也为简体汉字,使用方便。
2.参数及指标
2.1.机械及环境参数
机箱结构尺寸:
482.6mm×
177.0mm×
283.0mm(宽×
高×
深)
正常工作温度:
-10℃~50℃
极限工作温度:
-20℃~60℃
贮存及运输:
-25℃~70℃
相对湿度:
5%~95%
大气压力:
86~106KPa
2.2.额定电气参数
频率:
50Hz
直流工作电源:
220V/110V,允许偏差:
-20%~+15%
数字系统工作电压:
+5V,允许偏差:
±
0.15V
继电器回路工作电压:
+24V,允许偏差:
2V
功耗:
交流电流回路
每相不大于0.5VA
直流电源回路
全装置不大于30W
保护回路过载能力:
2倍额定电流,连续工作
10倍额定电源,允许10s
40倍额定电流,允许1s
80~115%额定电压,连续工作
装置经受上述的过载电压/电流后,绝缘性能不下降。
2.3.主要技术指标
2.3.1.定值精度
电流、电压、阻抗定值误差:
≤3%
距离继电器精工电压:
≤0.25V
距离继电器精工电流:
0.05In~30In
时间继电器的动作精度误差:
≤最大整定值的1%或40ms
故障测距误差:
<线路全长的3%(金属性故障)
检同期元件角度误差:
<±
3°
快速保护暂态超越:
<5%
2.3.2.动作时间
差动保护全线跳闸时间:
≤30ms(2倍定值)
快速距离元件:
<30ms(70%整定值)
距离保护Ⅰ段:
2.3.3.输出接点容量
装置出口和信号接点单接点时最大允许接通功率为150W或1250VA,单副节点最大允许长期接通电流5A,多副接点并联时接通功率和电流可以适当提高。
2.3.4.实时时钟
掉电不停计时的实时时钟。
该实时时钟具备万年历功能,能接收微机监控系统的校时。
装置内部实时时钟在装置掉电时自动切换为由时钟芯片内部锂电池供电,在电池无短路及其它异常情况下,后备电池工作时间不少于10年。
2.3.5.电磁兼容
静电放电抗扰度:
GB/T17626.4-2
IV级
射频电磁场辐射抗扰度:
GB/T17626.4-3
III级(网络IV级)
电快速瞬变脉冲群抗扰度:
GB/T17626.4-4
浪涌(冲击)抗扰度:
GB/T17626.4-5
射频场感应的传导骚扰抗扰度:
GB/T17626.4-6
III级
工频磁场抗扰度:
GB/T17626.4-8
脉冲磁场抗扰度:
GB/T17626.4-9
V级
阻尼振荡磁场抗扰度:
GB/T17626.4-10
振荡波抗扰度:
GB/T17626.4-12
II级(信号端口)
2.3.6.绝缘试验
绝缘试验符合:
GB/T14598.3-936.0
冲击电压试验符合:
GB/T14598.3-938.0
2.4.光纤接口
2.4.1.本侧过程层光纤接口
光纤参数:
多模光纤,ST接口,光波长850nm(串口)/1310nm(网络)
发送功率:
≥-15dbm
接收灵敏度:
≤-30dbm
与ETA间传送距离:
<2km
与二次设备间传送距离:
2.4.2.与对侧保护的光纤接口
光纤接口位于装置CPU板插件的背面。
光接口使用符合工业标准9针SIP接口的收发一体光模块,接口特性如下:
线路码速率:
2MHz
线路码型:
CMI
单模光纤,FC/PC接口,波长1310nm
≥-9dbm
≤-40dbm
允许最大时延:
15ms
推荐直连距离:
60km(最大不超过100km)
2.5.通讯接口
装置对外提供的通信接口有:
三个TCP/IP以太网接口(100Base-TX或100Base-FX),三个RS485接口,一个100MBase-TX(RJ45)调试口,一个串行打印口,一路GPS接口(差分输入或空接点输入,对秒脉冲、分脉冲及IRIG-B编码三种校时方式自适应)。
通信规约采用IEC61850通信协议,同时保留传统的IEC60870-5-103规约接口。
3.功能及原理
3.1.启动元件
装置启动采用以下方案:
对分立的主、后备保护板配置相同的启动元件。
装置的启动元件分为四部分:
突变量启动、相过流启动、零序过流启动和差流启动。
任一启动条件满足则确认保护启动。
3.1.1.电流突变量启动
该元件测量相电流工频变化量的幅值,具体判据为
(3-1)
式中:
为浮动门槛,
为“变化量启动电流定值”。
当任一相电流突变量满足启动门槛时保护启动。
3.1.2.相过流启动
相过流启动元件的动作判据为
(3-2)
如果负荷缓慢增加,三相电流始终保持对称,则
元件可能不启动,此时当满足式(3-2)后延时20ms启动。
为“振荡闭锁过流定值”。
3.1.3.零序过流启动
为保证远距离故障或经大电阻故障时保护可靠启动,设置零序过流启动元件。
其动作判据为
(3-3)
为“零序启动电流定值”。
该式满足并持续30ms后,启动元件动作。
3.1.4.差流启动
为保证在弱馈线路的弱馈侧和高阻接地故障的远故障侧,差动保护能可靠启动,设置差流启动元件。
差流启动元件包括两个部分。
第一部分是本侧低电压,且差流达到差流启动的门槛值置保护启动;
第二部分是对侧存在一定的零负序电压,且差流达到差流启动的门槛值,置保护启动。
3.1.5.过电压及远跳保护启动元件
1)通道收信(且无通道故障)时,启动元件动作;
2)当控制字“过电压三取一方式”为“1”时,任一相过电压保护启动,否则三相均过电压时保护才启动。
3.2.差动元件
本装置差动主保护设计的出发点,是利用两侧电流的大小及故障时间依分段分时的原则选择差动继电器的动作判据。
各差动继电器对每种判据均分相设置,同时包含一个独立的零序差动继电器。
3.2.1.突变量电流比率差动
动作判据为
(3-6)
为“差动动作电流定值”,动作量
、
为经电容电流补偿后的被保护线路两侧的突变量电流(以下未带脚注
,含义相同)。
式中相量值为当前计算值对其二周波前计算结果的差分。
由算法决定,突变量比差判据只在故障起始后的2周波(即40ms)内投入。
在对区外故障进行较准确的电容电流补偿之后,可以降低电流门槛定值,进一步提高保护对内部高阻接地故障的灵敏度;
电容电流补偿同时还增加了内部故障时的动作量。
3.2.2.稳态量电流差动
稳态量电流比率差动判据如下
(3-7)
为“差动动作电流定值”;
动作量
为经电容电流补偿后的被保护线路两侧的电流量。
稳态量电流比率差动保护的动作特性如图3-1所示。
动作区
图3-1稳态差动保护动作特性
图中坐标
为差动电流,
为制动电流;
Idz为式(3-7)中的比差门槛定值,图中阴影区为保护动作区。
3.2.3.零序电流比率差动
零序电流比率差动判据如下
(3-8)
为线路两端的零序电流。
采用零序比率差动判据主要是为了反映重负荷下的高阻接地故障。
由于零序电流是故障分量,因此具有较高的灵敏度。
本判据固定经100ms延时动作,以躲过三相合闸不同时及TA暂态过程等因素的影响。
零序比率差动动作选相跳闸。
零差选相的依据是零差动作后,选出差流最大相为故障相。
本装置的零序差动只有在分相差动不动作的情况动作。
3.3.差动保护特性说明
3.3.1.电容电流和并联电抗器补偿
3.3.1.1.电容电流补偿
本装置中所采取的电容电流补偿方式是,仅对本侧输入差动比较器的电流进行补偿,而经通道传送到对侧的电流则不进行补偿,或者说只是在进行差动计算时扣除由分布电容产生的电流
。
分别对应于两侧的保护装置,其差流的计算公式为:
(3-9)
和
分别为两侧计算的补偿电流量,其值由本侧计算的线路中点电压作用于线路全电容得到。
式中负号是由于规定两侧电流的正方向都是由母线流向线路而产生的。
在线路单端供电和空载合闸等情况下,这种补偿方式较单独的全补偿或半补偿方式具有更好的适应性,补偿消除了稳态电容电流的影响。
3.3.1.2.并联电抗器补偿
当线路一端或两端接有并联补偿电抗器时,还应对相应侧装置的补偿电流进行修正。
并联电抗器的投退由位置开入决定。
考虑并联电抗器补偿之后补偿电流的计算公式为:
(3-10)
3.3.2.TA断线检查
本装置TA断线判据不考虑单侧三相TA断线以及两侧TA同时断线,TA断线的判据为:
(3-11)
为“TA断线零序电流门槛”值,取0.1In与“零序启动电流定值”中的小值。
为“TA断线零序电压门槛”定值,固定取2V。
式(3-11)判据满足即判为TA断线,延时4s发TA断线告警信号。
TA断线闭锁突变量比率差动保护,并可由“TA断线闭锁差动”控制字决定是否瞬时稳态量电流比率差动和零序电流比率差动。
3.3.3.TA饱和
瞬时动作的特性使差动保护更多地受到短路暂态过程的影响,采用较大的制动系数将会降低保护的灵敏度。
考虑到CT饱和的随机性,为既不降低内部故障时保护的灵敏度,又能克服CT饱和的不利影响,在判据中增加对外部故障引起CT饱和的检测算法。
由于CT线性传变区的存在,在短路刚发生的很短时间内,CT是未饱和的,因此对于区外严重故障,差流出现时刻和故障发生时刻之间存在较明显的时差,而对区内故障,二者是基本同时的,因此检验时差就可以判断CT饱和。
装置在检测到CT饱和后对差动保护实施闭锁,同时,也考虑到饱和后故障可能发展到区内的情况,采用波形识别技术,能快速开放保护,以便区外转区内的故障情况能够正确动作。
3.3.4.对侧CT变比调节系数KCT
装置自适应两侧使用不同CT变比。
对侧CT变比的一次值由通讯获得。
软件自动将对侧的电流折算到本侧CT变比时的值。
3.3.5.差流越限告警
为防止装置交流输入和数据采集系统故障,当三相差流中的任一相差流大于“差动动作电流定值”的时间超过5秒,而突变量比差、稳态量比差均没有动作时,发出“差流越限”告警信号。
同样,对零差保护,也设有零序差流越限告警元件。
当零序差流大于“差动动作电流定值”的时间超过5秒,而零序比差没有动作时,发出“零序差流越限”告警信号。
3.3.6.远跳和远传
除交换两侧三相电流数据之外,装置也经由数字通道传送若干开关量,实现一些辅助功能,其中包括远跳及远传。
装置外端子上分别设有1组远跳和2组远传开入信号接点及2组远传开出信号接点,其中远传开关信号的接入方式可由用户灵活使用。
3.3.6.1.远跳
根据具体情况,本侧装置远跳信号的开入接点可由本侧“母差保护”、“电抗器保护”或“失灵保护”动作的开出接点独立或并联接通;
而由对侧以开关量方式传送过来的远跳信号则是对侧要求本侧装置跳闸的信号,装置在收到并确认了此开关量信号之后,固定经本侧启动元件控制,本侧启动元件动作,跳三相开关,同时闭锁重合闸。
3.3.6.2.远传
同远跳信号一样,装置也借助数字通道分别传送2组远传开入量信息,接点的接通方式也类似;
它们与远跳信号的区别之处只在于不同的接收处理上,即本侧装置在确认接收到的开关量信号为远传信号之后,并不作用于本装置的跳闸出口,而只是如实地将所收到的这些(对侧装置的)开入接点状态反映到本侧装置对应的开出接点上。
3.3.7.差动保护动作逻辑
3.3.7.1.动作逻辑说明
1)“主保护投退”硬压板固定投入,差动保护投入由差动保护软压板及控制字共同决定。
2)本保护板启动元件动作后开放另一保护板出口继电器的正电源,其输出信号在保护返回后延时返回。
3)有TA断线直接闭锁突变量比差,并可经“TA断线闭锁差动”控制字的投退决定是否闭锁稳态量比差和零序比差保护。
4)在A、B、C三相差动继电器不动作的前提下,零序差动继电器动作,经100ms延时选相跳闸。
5)主差保护在以下三种情况下不分相出口,任何故障跳三相:
a)“三跳跳闸方式”投入;
b)“三相重合闸”方式投入。
c)“停用重合闸”方式。
另外,在以下情况下,差动保护亦进入“三跳”逻辑,并闭锁重合闸:
a)有“闭锁重合闸”开入;
b)非全相运行再故障,跳三相,并闭锁重合闸;
c)多相故障及转换性故障,跳三相,并(经“多相故障闭锁重合闸”控制字决定)闭锁重合闸;
d)手合故障时,跳三相,并闭锁重合闸;
e)收到“远跳”信号,且有启动元件动作时,跳三相,并闭锁重合闸。
6)差动动作标记
差动动作标记是为提高差动保护动作的安全性和可靠性而设置。
各相差动继电器动作向对侧发送差动继电器动作标记;
另外,本侧跳闸固定动作及断路器断开(TWJ常开接点闭合且该相无流)都向对侧发送差动动作标记,以确保对侧能正确跳闸。
本侧差动保护继电器的出口则需以收到“对侧差动继电器动作标志”为必要条件,即保护装置在判断两侧差动元件都动作的情况下才确定为本相区内故障,输出出口跳闸信号。
3.3.7.2.差动保护动作逻辑图
图3-2差动保护动作逻辑图
3.3.8.光通信部分
3.3.8.1.光通信模块
光通信模块分为内置光纤接口和外置通信设备两种,两者的光接口特性相同。
其使用方式如图2-3和图2-4所示。
内置光纤接口完成由保护板至通道的电/光及光/电信号的转换;
外置通讯设备EOC-700可以将2M/s的光信号转换为2M/s的电信号,完成装置光纤设备的接口功能(外置通讯设备EOC-700详见《EOC-700技术说明书》)。
光纤通道
图3-3专用光纤方式
外置通信设备
EOC-700
图3-4数字复接方式
3.3.8.2.通信接口
本装置两侧数据的交换采用2Mbps高速数据通道、同步通信方式。
无论直连还是复接方式,装置内部的通信口都采用光纤传输方式。
3.3.8.3.通信可靠性
为保证通信可靠性,对通信状态的监视和处理主要包括以下几方面:
1)每帧数据进行CRC校验(由硬件实现)及代码和校验,错误则舍弃;
2)每秒进行错误帧统计,错误帧数大于一给定值时,认为通信异常,通信异常之后闭锁差动保护,一旦通信恢复,自动恢复保护;
装置自动统计数据传输的误码率,当其达到一给定值时,报自检信息“光纤通道异常”;
3)通信为恒速率,每秒钟收到的帧数为恒定,如果连续丢失帧数大于给定值,认为通道中断;
通道中断时闭锁差动保护,一旦通信恢复,自动恢复保护;
通道中断持续100ms报自检信息“光纤通道中断”;
4)对装置内同样经由数字通信通道传送的开关量信息,采用专门的互补校验处理以进一步提高其传送的可靠性。
3.3.8.4.通信时钟方式
装置通信时钟可通过软件设置“主时钟”或“从时钟”;
“内时钟(即主时钟)”或“外时钟(即从时钟)”。
采用专用光纤通道时,两侧装置均应设置为“内时钟”。
此时数据发送时采用装置内部的时钟,接收时钟从接收数据码流中提取。
在保护装置通过EOC-700装置复用SDH数字通信系统2Mbps(E1)接口时,两侧装置均应设置为“外时钟”。
数据的发送时钟和接收时钟为同一时钟源,均是从接收码流中提取。
3.4.过电压保护
3.4.1.过电压跳闸
当线路本端过电压,保护经“过电压保护动作时间”(定值)跳本端断路器。
该功能可由控制字“过电压保护跳本侧”选择投退。
过电压保护可反应任一相过电压动作(三取一方式),也可反应三相均过压动作(三取三方式),可由控制字“过电压三取一方式”整定选择(该控制字退出时默认为“三取三方式”)。
3.4.2.过电压启动远跳
本端过电压元件动作,将启动远方跳闸装置,由对端收信直跳保护装置跳开对端断路器。
过电压启动远跳功能可由控制字“过电压远跳经跳位闭锁”选择是否经装置本端断路器跳位判断(判断本端断路器TWJ动作且三相
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- PRS753DBY 光纤 分相纵差 微机 线路 保护 技术 说明书