PCS931线路保护.ppt

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1、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2011.12一一.PCS931概述概述二二.PCS平台介绍平台介绍三三.PCS931硬件系统硬件系统四四.差动保护原理差动保护原理五五.距离保护原理距离保护原理六六.零序过流保护原理零序过流保护原理七七.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

2、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。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。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。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

3、DSP，可以有效保证装置动作的安全性和可靠性。装置具有友好的人机界面，液晶为320240点阵，可以通过整定选择中文或英文显示。PCS900装置特点具有完善的事件报文处理，可保存最新256次动作报告，64次故障录具有与COMTRADE兼容的故障录波。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IEC61850。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。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

4、保护，由工频变化量距离元件构成的快速段保护，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P

5、CS-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-931BMM2

6、048kbit/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/sPCS931与RCS931比较 与RCS-931相比，PCS931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。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混合使用支持6185

7、0规约后台通信方式。支持GOOSE跳闸方式。接线端子与RCS-931系列的保护基本兼容。支持RCS931和PCS931的互联。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：PCS931与RCS931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300A600A。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500800A。（2）差动算法中加入新的异步法思想的抗TA保护判据。（

8、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LFP平台（上世纪90年代初）：基于Intel80C196微控制器；开创了

9、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RCS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PCS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

10、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LFP-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

11、护、控制系统平台发展历史_内涵的变化总体架构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_总体架构硬件按不同接口、不同应用标准化；系统软件提供硬件 平台与应用软件的 标准化接口；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；支持Ethernet、IEC60044-

12、8、TDM、HDLC等通讯接口支持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

13、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

14、管理；工程配置可视化，满足智能变电站的灵活配置要求；支持在线可视化调试；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，

15、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；PCS平台产品涵盖了电力系统发、输、配、用各环

16、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；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NR140

17、1，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CPU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

18、讯和录波等功能。和录波等功能。CPU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。(2).DSP插件插件1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

19、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。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。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

20、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(3).DSP插件插件2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

21、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。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。DSP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。因插件。因为为DSP插件插件2无需与对侧通信

22、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(4).交流输入变换插件交流输入变换插件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、5。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(5).GOOSE插件插件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

23、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。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。完成。PCS931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

24、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PCS931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(6).光耦插件光耦插件NR1502

25、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。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1。PCS931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

26、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PCS-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

27、是否投入控制。远跳远跳：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。

28、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

29、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

30、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

31、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。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。位置不对应起动位置不对应起动 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

32、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。纵联差动或远跳起动纵联差动或远跳起动 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，

33、去开放出口继电器正电源秒。去开放出口继电器正电源秒。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。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

34、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

35、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稳态稳态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

36、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；稳态稳态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。值。、定义同上。定义同上。稳态稳态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。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

37、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

38、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。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

39、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

40、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：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。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

41、延时，使高频分量电容电流衰减。这将影响 快速性。快速性。必要时进行电容电流补偿。必要时进行电容电流补偿。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

42、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 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

43、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

44、足如下条件差动保护要发跳闸命令必须满足如下条件:本侧起动元件起动本侧起动元件起动(或或I0I0ZD）本侧本侧差流元件动作差流元件动作；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：保护起动保护起动 差

45、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：差流元件动作；差流元件动作；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；满足上两条件达满足上两条件达10秒钟。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

46、都可满足上述条件。故发的是长期有长期有差流差流信号。信号。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

47、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，在线路内部短路时，在线路内部短路时，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

48、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。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。件。低压差流起动元件起动条件低压差流起动元

49、件起动条件 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。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。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

50、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