1、PCS-9686_100137電鐵饋線保護測控裝置簡介：PCS-9686裝置適用于并聯自耦變壓器（AT）供電方式、串聯吸流變壓器（BT）與回流線的 供電方式、直接供電（帶回流線與不帶回流線）方式的電氣化鐵道牽引變電所、開閉所 及分區所。保護配置：四段自適應距離保護（可經二次諧波閉鎖、PT斷線閉鎖、高次諧波抑制、三段可整定 為反時限、四段固定為反時限）三段式高阻接地保護（含電流増量保護，可經低壓啟動、高次諧波抑制） 三段式過流保護（可經低壓啟動、高次諧波閉鎖，其中三段可整為反時限） 加速保護（可整定前加速或者后加速） 過負荷功能（可整定報警或者跳閘）失壓保護過壓保護二次諧波閉鎖功能三相一次重合閘

2、過流閉鎖出口功能出口組態功能低電壓啟動功能高次諧波抑制功能PT斷線閉鎖功能上下行聯鎖功能故障測距獨立的操作回路及故障錄波軟件工作原理：對于釆用交一一直電力機車牽引的電氣化鐵道，尤其是對于重載線路，牽引重負荷與再生 制動電流迭加和牽引重負荷與勵磁涌流迭加都有可能導致常規阻抗保護的誤動作，同時，無論 機車上是否裝有功率因數補償裝置，牽引網負荷電流中總是或多或少地存在諧波分量。本裝置 就是利用負荷電流中的綜合諧波含量作為控制量，自適應地調節阻抗繼電器的動作邊界。如常 規阻抗繼電黠的動作邊界為Zzd,則自適應阻抗繼電器的動作邊界為：Zdz =!Zzd1 + 235式中：7235 = （/2 + ；3

3、+ /5）/1為綜合諧波含量。jx注：三段自適應阻抗元件邊界;/元件邊界(可調)Rc(Zm) / Im(Z”J元件邊界；有諧波后阻抗I段邊界； R1:1段阻抗定值；R01: I段偏移阻抗定值； X1:I段電抗定值；X01: I段偏移電抗定值；AB邊的調節原則整定：當保護圍末端短路時，繼電器應能可靠動作，即：X = Kk Xx/式中：Kk可靠系數，取1. T1.2調節為了避免被保護線路上同時存在多列車分別工作在牽引、再生或啟動工況下時繼電器誤動 作，利用上述工況下諧波含量自動調節其動作邊界，即：Xrf.=_.Xv/人 1 + K235BC邊的調節原則整定：BC邊的整定是按基波最小負荷阻抗整定的，

4、即：Ryi =總Zcmm(cosz-sinz/g&)式中： P一功率因數差時的負荷阻抗角0 BC邊的傾斜角，即線路阻抗角，圍6080。調節為了避免重負荷時繼電器誤動作，BC邊按下式調節：Rd. = Kk - Zf min- (cos T sin T /g&)/(l + K235)顯然，當被保護線路發生短路故障時，由于其電流接近正弦波，自適應阻抗繼電器的動作邊界不會改變；在再生、牽引、機車啟動及過電分相等工況下，動作邊界自動縮小，并且負荷 電流中綜合諧波含量越大，阻抗繼電器的動作邊界越小，從而大提高了阻抗繼電器躲過牽引重 負荷、再生負荷、啟動電流及勵磁涌流的能力。阻抗I段實驗舉例:相關定值：阻抗

5、保護圧板投入&阻抗保護I段投入突變雖啟動阻抗丨段時間-1 1PT斷線閉鎖保護C11二次諧波閉鎖保護1阻抗在I段動作區內阻抗丨段動作1二次諧波制動系數0. 205阻抗突變量啟動門檻0. 50A6阻抗I段偏移電阻定值1.00歐姆7阻抗I段電阻定值5. 00歐姆8阻抗I段偏移電抗定值1.00歐姆9阻抗I段電抗定值5. 00歐姆18阻抗I段時間0. 10S62阻抗I段投入146線路阻抗特性角60度41TV斷線電壓60. 00V42TV斷線電流1.00A78二次諧波閉鎖投入1阻抗I段邏輯圖:R軸邊界實驗，在裝置101. 102端子通入20H電壓，角度為0 ,在裝置113. 114端子通 入保護電流11=

6、0. 95*4=3. 8A,角度為0 ,此時測量阻抗為20/3. 8=5. 26歐二1.05倍Zzd,面板 上顯示“整組啟動”，裝置應不動作；在裝置113、114端子通入保護電流11=1. 05*4=4. 2A,此 時測量阻抗為4.76歐=0, 95倍Zzd,落在距離I段阻抗圍，裝置面板上應顯示整組啟動”“阻 抗I段動作”，故障測距0. OOKmo因為這次加的故障時純電阻，所以測距信息是0公里。X軸邊界實驗，在線路阻抗特性角為60度電抗落在在X軸與四邊形的交點上時，此時的測 量阻抗為“偏移電阻定值*tan60 =1*1.732歐，所以在裝置101、102端子通入10V電壓， 角度為0。,在裝置

7、113、114端子通入保護電流11=0.95* (10/1.732) =5.48A,角度為-90。 此時測量電抗為1.83歐=1.05倍Zzd,(面板上顯示整組啟動”，裝置應不動作；在裝置113、 114端子通入保護電流11=1.05* (10/1.732) =6. 06A,此時測量阻抗為1.65歐=0. 95倍Zzd, 在動作區，裝置面板上顯示“整組啟動”“阻抗I段動作”，故障測距l.OKnio 因為這次加的故障有電抗，所以測距信息里面會顯示公里數，與系統參數里面的測距分區段 點數” “第oi點一次電抗”“第oi點公里數”等定值有關。測距信息不上送后臺，只能在裝 置上顯示。R01點實驗，在裝

8、置101、102端子通入10V電壓，角度為0 ,在裝置113、114端子通入保護 電流11=0. 95*10=9. 5A,角度為180 ,此時測量阻抗為10/9. 5=1. 05歐二1.05倍Zzd,面板上顯 示整組啟動”，裝置不動作；在裝置113. 114端子通入保護電流11=1. 05*1=1. 05A,此時測 量阻抗為0.95歐=0. 95倍Zzd,在動作區，裝置面板上顯示“整組啟動”“阻抗I段動作”， 故障測距0. OOKmoX01點實驗，在裝置101、102端子通入10V電壓，角度為0 ,在裝置113、114端子通入保護 電流11=0.95*10=9. 5A,角度為90 ,此時測量阻

9、抗為10/9. 5=1.05歐=105倍Zzd,面板上顯 示“整組啟動”，裝置不動作；在裝置113, 114端子通入保護電流11=1. 05*1=1. 05A,此時測 量阻抗為0.95歐=0. 95倍Zzd,在動作區，裝置面板上顯示“整組啟動”“阻抗I段動作”， 故障測距l.OOKmo阻抗II段、阻抗III段同I段，需要注意的是定值第5項“阻抗突變量啟動門檻”值，在做試 驗時突變量一定要大于這個定值，如果做試驗時電流量緩慢往上增加，阻抗突變量啟動門檻” 不滿足，就算達到動作區裝置也不會動作，但是如果一開始就落在阻抗III段圍，“阻抗突變量” 會一直保持啟動狀態。阻抗三段反方向實驗：III段反方

10、向時不能投“方向閉鎖控制字蔦阻抗III段偏移電阻定值2. 00歐姆阻抗III段電阻定值5. 00歐姆阻抗III段偏移電抗定值2. 00歐姆阻抗III段電抗定值5. 00歐姆阻抗III段時間1S阻抗III段投入1阻抗III段反方向動作=1方向閉鎖阻抗III段乂R軸邊界D點實驗，阻抗III段在投入反方向后，實驗方法同正方向，需要注意的是，定值中的“阻抗III段偏移 電阻定值”此時在R軸的正軸上“阻抗III段電阻定值”落在了 R軸的負軸上，在裝置101、 102端子通入10V電壓，角度為0 ,在裝置113、114端子通入保護電流11=0. 95*5=4. 75A,角 度為0 ,此時測量阻抗為10/4

11、. 75=2. 1歐=1.05倍阻抗III段偏移電阻定值”，面板上顯示 整組啟動”，裝置應不動作；在裝置113. 114端子通入保護電流11=1. 05*5=5. 25A,此時測 量阻抗為1.9歐=0, 95倍阻抗III段偏移電阻定值”，落在距離III段阻抗動作圍，裝置面 板上應顯示“整組啟動” “阻抗III段動作”，故障測距O.OOKm。因為這次加的故障時純電阻，所以測距信息是0公里R軸邊界C點實驗，阻抗III段在投入反方向后，實驗方法同正方向，需要注意的是，定值中的阻抗III段偏移 電阻定值”此時在R軸的正軸上，阻抗III段電阻定值”落在了 R軸的負軸上，在裝置101、 102端子通入10

12、V電壓，角度為0 ,在裝置113、114端子通入保護電流11=0. 95*2A=1.9A,角 度為180 ,此時測量阻抗為10/1.9=5. 25歐=1.05倍阻抗III段電阻定值”，面板上顯示整 組啟動”，裝置應不動作；在裝置113、114端子通入保護電流11=1.05*2=2. 1A,此時測量阻抗 為4.7歐=0, 95倍“阻抗III段電阻定值”，落在距離III段阻抗動作圍，裝置面板上應顯示整組啟動”阻抗III段動作”，故障測距0. 00Kmo因為這次加的故障時純電阻，所以測距信息是0公里阻抗IV段固定為反方向，方法同阻抗III段，高阻接地故障檢出元件檢測元件之一：自適應 I元件為防止發生

13、高阻接地故障時，阻抗保護、電流速斷保護拒動，裝置釆用具有高次諧波抑制 功能的電流増量保護(【)作為后備保護。電流增量取的是故障電流同故障前一周波電流的 差，當電流中的高次諧波含量達到整定值時，高次諧波抑制保護動作。該元件適用于故障電阻 在0170Q圍。基本原理如下式所示：A/ = A/i KK235 -Ih=Ih Iq KK235 -1 l/l (1 + K235)zV&式中：g, hl.一一故障前后兩時刻基波電流；K235 = (/2+/3 + l5)/l為綜合諧波含量；K = Int( 10 * K235)為自適應抑制系數。分析上式可以看出：負荷一故障：如認為故障電流為純正弦波，則K235

14、 =0 ,繼電器的動作量為基波電流增量。 負荷一負荷：負荷電流中綜合諧波含量越大，K值也就越大，繼電器的動作量也就越小， 繼電器的動作邊界也就越大，繼電器越不容易動作。當故障時的電流增量大于兩倍的整定值時，電流增量保護動作，不受諧波抑制。高阻丨段動作在試驗過程中需要注意的高次諧波閉鎖條件.如果單加基波電流.高阻I段相當于過流速斷 試驗方法較簡單，只需要將高阻I段相關定值和控制字及軟壓板投入，在裝置113, 114端子通 入保護電流11高阻I段定值，保護動作。檢測元件之二：Rc(Z)/Ln(Z”)元件該元件適用于故障電阻在170。以上圍。由于在正常負荷時，考慮交一一直電力機車負荷和線路的感性，以

15、及負荷的畸變，其中Rc(Z”)/Im(Z”)較小，即使機車或變電所裝有功率因數 補償裝置，Rc(Zn)/Im(ZH)在瞬時可能較大，但持續時間不會太長；而在高阻接地故障時，根 據電弧特性，當電弧電阻很大時，Rc(乙J/Lu(乙)較大，且一直持續下去，該檢測元件正是基 于這一特征實現的。具體檢測方法如下：心經+心卷嚴憶上根據具體的線路及運行的電力機車情況整定為0. 990. 995 o上式左邊的:-反應檢測電流的畸變,/1 +/2+/3+/5Re* （Zi）反應基波相移。Re （Z/i） + Im （Zi）爲阻11段動作高阻接地II段貞腳圖中：K1為電流畸變系數；K2為基波相移系數。試驗方法：試

16、驗過程與高阻I段相似，需要注意的是Kl電流畸變系數定值，K1*K2基波相移 系數定值，我們把電流畸變系數定值和基波相移系數定值都設為0.99,其中如果只加基波電流, 在裝置101. 102端子通入10V電壓，角度為0 ,在裝置113. 114端子通入保護電流11高阻 II段定值，角度圍為（0。cos-5. 77 ）,裝置可靠動作。則 Kl=l, K2=Rc： （Zn）Rj（Zn） + LiT（Z）由此公式可以看岀.越靠近R軸，K2越接近于1, Re相當于阻抗的實部，Im相當于阻抗的虛部，由此可知.Rc （乙】）+ Im* （Z”）=COS (與R軸)平方檢測元件之三：電流比元件(a)PCS-9

17、686圖AT牽引供電系統接觸網斷線接地故障電流及Q與距離的關系對于圖6）所示AT牽引供電系統接觸網F線斷線接地故障，其饋線、AT中性點吸上電流 與故障點距離的關系曲線如圖（b）所示，AT中性點電流與饋線電流之比的曲線如圖（c）所示。比較圖（c）中常規故障、正常負荷及斷線接地故障Q曲線可以發現：當斷線故障發生在第 一個AT段時，Q=l；而當線路正常運行或發生常規故障時，當且僅當故障點或一列車在變電所 出口處時，Q=l,而故障點或機車在其他位置時，Q1。因此，可以利用Q作為AT供電系統接 觸網在第一個AT段發生斷線接地故障的判據。由于斷線接地故障與當且僅當有一列車通過變電所電分相時，Q都為1,因此

18、可以通過延 時來躲過此時繼電器的誤動作。該元件僅適用于AT牽引供電系統，當裝置用于BT供電或直接供電線路時，應整定高阻接 地III段退出。高阻BL |【段時間高阻III段動作商阻接地保護斥板投入 嵩阻接地保護III段投入 ggg閉錢保護髙陰接地保護H hi段啟動定値K1電流琦變系數定值II2/I1吸懺電能比系數定值圖中：MDZ為吸饋電流比系數；K1為電流畸變系數；K2為基波相移系數。PCS-9686圖7高阻接地III段保護方案框圖試驗方法同高阻II段，需要注意的是動作條件.阻抗必須是在除第一象限的其他象限上下行聯鎖功能對于復線，如果上行饋線保護的距離保護Z1段動作，保護裝置就會給出聯鎖開 出信號。下行饋線保護如果收到聯鎖開入（即上行的聯鎖開出）并且計算電抗大于1.5倍的線 路電抗時，閉鎖阻抗保護Z2段保護。線路電抗以