投通道差动

RCS-931G系列微机线路保护继电保护综合实验室2012.8实验目的：•了解和掌握220kV及以上电压等级输电线路的主保护和后备保护的原理；•了解和掌握微机保护的基本原理；•了解由微机实现的数字式超高压线路快速保护装置并掌握相关的调试方法；•熟练掌握继电保护测试仪的基本使用方法并配合保护装置正确进行实验；•通过对实验中各种现象的观察，结合所学的理论知识，培养理论结合实际及分析问题的能力；•对实验成果进行整理，并提交合格的实验报告。装置面板布置图RCS-931A超高压线路成套快速保护装置确认信号复归跳C跳B跳A重合闸区号取消运行TV断线充电汉字显示器3×3键盘调试通讯口模拟量输入液晶对比度调整通道异常指示灯说明•“运行”灯为绿色，装置正常运行时点亮；•“TV断线”灯为黄色，当发生电压回路断线时点亮；•“充电”灯为黄色，当重合充电完成时点亮；•“通道异常”灯为黄色，当通道故障时点亮；•“跳A”、“跳B”、“跳C”、“重合闸”灯为红色，当保护动作出口点亮，在“信号复归”后熄灭；LPFDCACTXTXRXRXCPUCOMOPT1OUT2SIGOUT1OPT2TXRXOUT3装置背视图设计精细、可靠的硬件方案•独立的数据采集系统•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.•单片机还负责通信接口、事件记录、故障录波等辅助功能.单片机外接大容量存储器•FLASH（1MB）、带掉电保持RAM（1MB）、30个定值区设计精细、可靠的硬件方案•实时并行计算•在较高的采样率（每周24点）的前提下，装置保证在每个采样间隔内完成所有保护运算和逻辑判别，实现了对所有保护继电器（主保护与后备保护）实时并行计算，主要继电器采用全周傅氏算法，具有很高的可靠性及安全性。•由于先进DSP的选用，在实现实时并行计算的条件下，时间仍有较大的冗余。硬件模块图由低通滤波插件来外部开入出口继电器A/DCPU串口打印+E光隔QDJCPLDDSPA/D由低通滤波插件来电源液晶显示光耦回路CPU＋24V（220V）＋5V开关量当开关量合上时，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。交流输入变换插件与系统接线图断路器ABCBIAICI0I201202203204205206207208AUBUCULU209210211213214212至低通插件至低通插件至低通插件201202203204205206208210212214213211209207AC此系统为典型接线215215低通滤波原理图加法器低通滤波起动CPU测量从交流插件来从试验仪来加法器低通滤波保护DSP测量RCS-931压板•投主保护（差动保护）•投距离保护•投零序保护•投闭重（勾三压板）•出口压板有：跳A、跳B、跳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V3.0定值名称定值范围注投A通道差动0,1与外部压板与关系投B通道差动0,1与外部压板与关系投距离保护0,1与外部压板与关系投零序保护0,1与外部压板与关系投闭重三跳压板0,1与外部压板或关系装置起动元件•装置总启动元件•启动元件的主体以反应相间工频变化量的过流继电器实现，同时又配以反应全电流的零序过流继电器互相补充。反应工频变化量的启动元件采用浮动门坎，正常运行及系统振荡时变化量的不平衡输出均自动构成自适应式的门坎，浮动门坎始终略高于不平衡输出。在正常运行时由于不平衡分量很小，装置有很高的灵敏度，当系统振荡时，自动抬高浮动门坎而降低灵敏度，不需要设置专门的振荡闭锁回路。因此，启动元件有很高的灵敏度而又不会频繁启动，装置有很高的安全性。•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。•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。ZDTMAXIII25.1MAXIZDITI电流差动保护MNIMIN931931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。区内故障示意图MNIMIN931931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。区外故障示意图MNIMIN931931IK•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。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：•稳态I段差动继电器动作方程：为1.5倍差动动作电流和1.5倍实测电容电流的大值；实测电容电流由正常运行时未经补偿的差流获得。0.6,,CDRCDHIIIIABCHI•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：为差动动作电流和实测电容电流的大值；稳态Ⅱ段相差动继电器经40ms延时动作。MI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。动作方程：选相元件：•为零序差动电流，即为两侧零序电流矢量和的幅值；•为零序制动电流；即为两侧零序电流矢量差的幅值；•零序启动电流定值；•经电容电流补偿后的；•相制动电流•为、0.6倍实测电容电流和的大值0CDI0RICDBCIRBCI0QDILI0QDI16.0XcUN工频变化量的物理解释tiΔIIKIN工频变化量距离继电器•电力系统发生短路故障时，其短路电流、电压可分解为故障前负荷状态的电流电压分量和故障分量，反应工频变化量的继电器只考虑故障分量，不受负荷状态的影响。•工频变化量距离继电器测量工作电压的工频变化量的幅值，其动作方程为：•对相间故障：•对接地故障：•为整定阻抗，一般取0.8～0.85倍线路阻抗；•为动作门坎，取故障前工作电压的记忆量。ZOPUUZDOPZIUUCABCAB,,ZDOPZIKIUU03CBA,,ZDZZU•正、反方向故障时，工频变化量距离继电器动作特性如下图：ZDZKZSZKSZZRjXZDZSZ'RjXKZ正方向短路动作特性反方向短路动作特性•正方向故障时，测量阻抗在阻抗复数平面上的动作特性是以矢量为圆心，以为半径的圆，如上左图所示，当矢量末端落于圆内时动作，可见这种阻抗继电器有大的允许过渡电阻能力。当过渡电阻受对侧电源助增时，由于一般与是同相位，过渡电阻上的压降始终与同相位，过渡电阻始终呈电阻性，与Ｒ轴平行，因此，不存在由于对侧电流助增所引起的超越问题。•对反方向短路,测量阻抗在阻抗复数平面上的动作特性是以矢量为圆心，以为半径的圆，动作圆在第一象限，而因为总是在第三象限，因此，阻抗元件有明确的方向性。KZSZZDSZZKZNIIKZSZ'ZDSZZ'KZ保护调试大纲•装置检查•开始调试前应对保护屏及装置进行检查，保护装置外观应良好，插件齐全，端子排及压板无松动。对直流回路、交流电压、交流电流回路进行绝缘检查时，必须断开保护装置直流电源，拔出所有逻辑插件。合上直流电源对装置进行上电检查，核对程序版本应与现场要求符合，定值能正确整定。•零漂、采样值及开关量检查•零漂检查：•在端子排内内短接电压回路及断开电流回路，进入“保护状态”→“DSP采样值”菜单查看电压电流零漂值，要求-0.01InI0.01In，-0.01UnU0.01Un。•采样精度试验：•在装置端子排加入交流电压，电流，进入“保护状态”→“DSP采样值”“CPU采样值”“相间显示”菜单查看装置显示的采样值，显示值与实测的误差应不大于5％。•开入量检查：•进入“保护状态”→“开入显示”菜单查看各个开入量状态，投退各个功能压板和开入量，装置能正确显示当前状态，同时有详细的变位报告。•开出量检查：•模拟各种情况使各个输出接点动作，在相应的端子排能测量到输出接点正确动作。•保护定值校验•将光端机（在CPU插件上）的接收“Rx”和发送“Tx”用尾纤短接，构成自发自收方式，将本侧识别码和对侧识别码整定成一致，将“纵联差动保护”、“通信内时钟”、“单相重合闸”控制字均置1，将“电流补偿”控制字置0，通道异常灯不亮。校验保护定值时需投入相应保护的功能压板。•纵联差动保护定值校验：•差动电流启动值校验：•差动保护II段试验：–模拟对称或不对称故障（所加入的故障电流必须保证装置能启动），使故障电流为：I=m*0.5*(Icdqd)–Icdqd为“差动电流启动值”–m=0.95时差动保护应不动作，m=1.05时差动保护能动作，在m=1.2时测试差动保护的动作时间（40ms左右）•差动保护I段试验：–模拟对称或不对称故障（所加入的故障电流必须保证装置能启动），使故障电流为：I=m*0.5*(1.5*Icdqd)–m=0.95时差动保护II段动作，动作时间40ms左右，m=1.05时差动保护I段能动作，在m=1.2时测试差动保护I段的动作时间（20ms左右）•距离保护定值校验:–“单相重合闸”控制字置1。将保护控制字中“距离I段”置1，等待保护充电，直至充电灯亮。–加故障电流I=In，故障电压(为相间距离I段阻抗定值)，模拟三相正方向瞬时故障，m=0.95时距离保护I段应动作，装置面板上相应灯亮，液晶上显示“距离I段动作”，动作时间为10～25ms，动作相为“ABC”。m=1.05时距离保护I段不能动作，在m=1.2时测试距离保护I段的动作时间。–加故障电流I=In，故障电压(为接地距离I段阻抗定值，k为零序补偿系数)，模拟正方向单相接地瞬时故障，m=0.95时距离保护I段应动作，装置面板上相应灯亮，液晶上显示“距离I段动作”，动作时间为10～25ms，动作相为故障相。m=1.05时距离保护I段不能动作，在m=1.2时测试距离保护I段的动作时间。–校验距离II、III段同上类似，注意所加故障量的时间应大于保护定值整定的时间。–加故障电流4In，故障电压0V,分别模拟单相接地、两相和三相反方向故障，距离保护不动作。•零序保护定值校验:–“单相重合闸”控制字置1。将“零序电流保护”控制字置1，等待保护充电，直至充电灯亮。–加故障电压30V，故障电流（其中为零序II段过流定值），模拟单相正方向故障，装置面板上相应灯亮，液晶上显示“零序过流II段”。–加故障电压30V，故障电流，模拟单相正方向故障，零序过流II段保护不动。–校验零序过流III段同上类似，注意所加故障量的时间应大于保护定值整定的时间。ZDI02*05.1ZDI02ZDI02*95.0•工频变化量距离定值校验：•“工频变化量阻抗”置1。分别模拟A相、B相、C相单相接地瞬时故障和AB、BC、CA相间瞬时故障。模拟故障电流固定(其数值应使模拟故障电压在0～UN范围内)，模拟故障前电压为额定电压，模拟故障时间为100～150ms，故障电压为：•模拟单相接地故障时U=(1+k)IDZset+(1-1.05m)UN•模拟相间短路故障时U=2IDZset+(1-1.05m)×UN•式中：m--系数，其值分别为0.