本文件的主要內容產品概述研制背景主要特點原理簡介注意事項PSL600系列

數字式線路保護產品概述功能PSL601PSL602PSL603縱聯方向√縱聯距離、縱聯零序√光纖分相電流差動√弱饋保護√√√快速距離距離√√√Ⅲ段式相間距離√√√Ⅲ段式接地距離√√√Ⅳ段式零序過流或零序反時限√√√PSL600系列保護功能表產品概述單斷路器3/2斷路器同桿并架重合閘601/602/603√√601/602/603(A)√PSL601/602(C)√√√PSL601/602(D)√√PSL600系列保護型號表產品概述PSL620C系列線路保護功能表功能PSL621CPSL622CPSL623CPSL626CPSL627C三段式相間距離√√

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三段式接地距離√√

二段式接地距離

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四段式零序保護√√√

三相一次重合閘√√√√√高頻保護

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三段式過流保護

√√√二段式過流保護√√

雙回線相繼速動√√

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不對稱故障加速√√

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斷路器失靈啟動√√√

低壓減載√√

低周減載√√√√√雙母線電壓切換√√√√√出口操作回路√√√√√產品概述功能PSL631APSL632單斷路器接線√3/2斷路器接線或角形接線√失靈啟動√失靈保護√“死區”保護√重合閘功能√三相不一致保護√√充電保護√√過流保護√√PSL630系列斷路器保護產品概述PSL600系列

數字式線路保護研制背景1.數字式繼電保護的發展自八十年代末起，已歷三代以其技術先進、調試維護簡單、易于修改、運行穩定可靠、易于實現變電站自動化等優點，得到廣大用戶的歡迎和肯定因其實現各種保護方案的靈活性，極大促進了繼電保護新原理的研究與開發為保證電力系統安全穩定運行作出了重大貢獻研制背景雖能接入不同廠家的變電站監控系統，但由于規約、傳輸媒介大相徑庭，實際使用困難較大原有的通信方式不能滿足日益擴大的數據量傳輸，缺乏統一的國際規范繼電保護管理對設備提出了更高的要求，比如：保護信息管理……2.PSL600要解決的問題(續)研制背景自97年起，跟蹤數字式保護特別是變電站自動化技術的國際發展趨勢，吸取國內外數字式保護的最新成果，總結國電南自數十年繼電保護成功經驗，反復試驗、論證，開展了包括PSL600系列保護的PS6000變電站自動化系統的研究。1999年5月16日作為先導的PSL620線路保護通過鑒定。3.研制經過研制背景2000年11月18日，PS6000變電站自動化系統及PSL600系列數字式線路保護等7項產品通過鑒定，標志著PS6000變電站自動化系統及與變電站自動化有關的保護控制設備的全面推出，為電力系統各個電壓等級的保護與變電站自動化系統提供了完整的二次設備解決方案3.研制經過(續)研制背景自1999年以來，已有上千套PSL620裝置運行于全國各電網，各種設計思想和特點得到充分的驗證和體現PSL600在2000年11月18日鑒定到現在，第一年就銷售了200多套，推廣速度前所未有，廣泛分布在天津、山東、江蘇、浙江、山西、四川、重慶、湖北、甘肅、福建、遼寧、新疆、廣東和廣西等省、自治區或直轄市，最早投入系統運行已將近兩年。PSL600經歷了多次區外故障的考驗，設備運行情況可靠安全穩定。5.產品應用情況應用情況PSL600系列

數字式線路保護主要特點系列化、模塊化設計大資源、通用化設計裝置整體高可靠性設計透明化設計開放性設計人性化設計免調節概念設計主要特點PSL620PSL620突破傳統保護設計概念的局限強大的數據處理及記錄資源每個CPU上事件記錄可達1000條錄波長度可達8秒，可錄12-48次保護動作過程的全息記錄，便于事件分析冗裕設計，提高裝置安全性為產品通用化提供條件2.大資源、通用化設計主要特點精度高 -16位,800倍精確工作電流/電壓穩定性好，零漂、溫漂小，不需現場調節精度與采用率無關可提高采樣率器件有較大的選擇余地2.2多CPU共享的高精度模數轉換技術專利號：ZL99228026.5主要特點裝置整體可靠性設計背插式機箱結構通過了全面的電磁兼容試驗組屏可不加抗干擾模件3.裝置整體的高可靠性主要特點各插件自帶可插拔端子強弱電完全分開便于底板連線按總線方式布置便于插件按模塊化設計可取消交流模塊的大電流接插件3.1背插式機箱的優點主要特點序號試驗名稱要求1靜電放電抗擾度試驗4級2射頻電磁場輻射抗擾度試驗3級3電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗4級4浪涌（沖擊）抗擾度試驗3級5射頻場感應的傳導騷擾抗擾度試驗4級3.2電磁兼容試驗項目主要特點序號試驗名稱要求6工頻磁場抗擾度試驗5級7脈沖磁場抗擾度試驗4級8阻尼振蕩磁場抗擾度試驗5級9振蕩波抗擾度試驗5級10無線電騷擾試驗A級3.2電磁兼容試驗項目(續)主要特點記錄保護內部所有元件動作過程記錄各元件變化時內部各計算值記錄所有輸入和輸出開關量的變化電流有突變或開關量變化時錄記錄動作過程中發出的事件和所用定值可將數據在Psview分析軟件上進行事件分析支持遠程診斷4.透明化設計主要特點豐富而靈活的通信資源充分考慮與現有變電站自動化系統接口實現全站全以太網通信基于DL/T667-1999規約的包括TCP/IP協議的平衡式保護規約5.開放性設計主要特點配置：以太網接口、RS232/485、RS232/485/422媒介：銅導線或光纖支持集中打印、就地打印或取消打印機5.1靈活的通信接口主要特點事件上傳錄波召喚動作過程數據召喚遙控壓板投退操作遠方讀取、修改定值、切換定值區遙測、遙信及遙控跳、合閘裝置工況監視等5.2與變電站自動化系統配合主要特點全以太網的通信網絡

從監控到裝置的無縫全連接順應信息化潮流，持續利用國際最新發展成果最強的使用廣泛性，不會被淘汰最強的技術支持，保證技術進步與兼容滿足廠站越來越大的數據通信需求，方便擴容與接入為正在討論中的變電站國際標準的推選方案各裝置在節點上的平等性，為信息化保護打下基礎5.3實現全站全以太網通信主要特點極大提高系統的通信效率單元信息至監控系統只需不到100ms時間實現裝置接入網絡的即插即用，可實現不同廠家設備的即時接入率先系統采用國際通信規約5.4基于DL/T667-1999規約的包括TCP/IP協議的平衡式保護規約實現全站全以太網通信主要特點大屏幕液晶顯示,顯示漢字：15個×8行(240×128點陣)全漢化操作表格、波形方式輸出方便的PSview調試分析軟件系列產品統一的操作菜單和鍵盤系列產品統一造型和色系6.人性化設計主要特點高精度、高穩定器件保證軟件微調無可調節元件，無需現場對采樣精度調整完善的自檢功能方便的現場調試工具PSmate計算機化生產、測試線保證穩定的性能，可實現狀態檢修7.免調節概念設計主要特點PSL600系列

數字式線路保護原理簡介利用全故障信息量的能量積分方向繼電器波形比較法快速距離保護振蕩軌跡半徑檢測方法突變量電流、電壓復合選相方法自適應比率制動差動保護原理利用兩側電流量的CT斷線識別原理多CPU共享AD的高精度模數轉換技術采用嵌入式多任務操作系統采用的新原理、新技術能量積分方向元件方向元件的配置通道方式弱饋1.PSL601(2)縱聯保護原理簡介1.1.1能量函數原理簡介1.1.2能量積分函數原理簡介能量積分函數的算法為其中，△u、△i是三個相間回路故障電壓和電流的突變量，N為每周采樣點數，T為額定周期。1.1.3能量積分函數數字化原理簡介1.1.4能量積分方向元件原理簡介能量積分方向原理簡單、清晰；能量積分方向元件不受故障暫態過程的影響，故障份量中的工頻分量、非周期分量以及諧波分量都是有用的信息，不需要經過濾波，因此稱為利用全故障信息量的能量積分方向元件；能量積分方向元件動作速度快，原理上可超高速動作；1.1.5能量積分方向元件特點原理簡介能量積分方向繼電器在突變量的存在期間能夠一直保持方向的正確性，使保護動作的安全性和快速性的矛盾得到完美解決；線路兩側的能量積分方向元件的靈敏度自然得到配合1.1.5能量積分方向元件特點原理簡介電壓門檻取為2V；正向元件的電流門檻由用戶整定，反向元件的電流門檻為零序輔助啟動定值，要求前者大于后者，使反向元件的靈敏度高于正向元件；正向元件的動作區，靈敏角為-110o，動作范圍為150o；其余部分為反向元件的動作區；零序方向元件在非全相運行時退出，在線路合閘時則延時100ms投入。1.2零序方向元件原理簡介1.3阻抗方向元件原理簡介同時配置了正、反方向元件反方向元件的靈敏度高于正方向元件反方向元件的動作速度快于正方向元件反方向元件相互閉鎖，即反向元件優先1.4.1方向元件的配置原理簡介在環網中區外某些平衡點發生不對稱接地故障時，不同的方向元件的動作行為不相同，為了防止兩側不同方向元件停信而造成縱聯保護誤動作，本保護每側方向元件都設有互相閉鎖邏輯，即反向元件動作閉鎖正向元件。為防止區外故障的切除過程中因功率倒向而造成縱聯保護誤動作，本保護的解決方法是：方向從反向轉變到正向動作時停信帶30ms延時。在同復用載波機接口裝置配合，用于復用閉鎖式時要求用反方向元件起動發信。1.4.2反方向元件的作用原理簡介

縱聯保護能同各種通道設備接口（數字接口、模擬接口均可），包括各種繼電保護專用收發信機和復用載波機接口設備。1.5通道方式原理簡介1.5.1專用閉鎖式原理簡介保護裝置控制方向專用收發信機發停信控制起動本側發信收信確認（收到信號閉鎖保護）收到任一側信號接點閉合FXJ1.5.2復用允許式原理簡介1.5.3復用閉鎖式原理簡介保護裝置控制方向專用收發信機發信(反方向)TX(發信控制命令）收信確認（收到信號閉鎖保護）收到對側命令閉合FXJ

縱聯保護中專設有弱饋保護，作為線路弱饋端或者無電源端的保護，達到全線速動的目的。弱饋側定義，定性的說是線路弱饋端或者無電源端；定量的說，當發生區內故障時，某一端縱聯保護的所有正方向元件靈敏度都不夠時，線路的該端可稱為弱饋側。 具有自適應于系統運行方式改變的能力，即可能出現弱饋的一端可長期投入此功能，并且可適用于各種通道方式。1.6弱饋原理簡介當發生區內故障時，弱饋側能夠快速發出允許對側動作的信號（并且保持120ms），使對側保護快速跳閘；也就是說，當用于專用閉鎖式時，弱饋側能夠快速停信；用于復用載波允許式時，弱饋側能夠快速發出允許信號。弱饋側可以選擇跳閘。1.6.1弱饋保護的功能原理簡介弱饋側保護啟動時，同時滿足下面條件時，停信120msa)弱饋回音投入；b)連續收到閉鎖信號5ms；c)正、反方向元件均不動作，表明非反方向故障；d)至少有一相或者相間電壓為低電壓。如果還滿足下面兩個條件，弱饋側跳閘e)弱饋側跳閘控制字投入；f)連續30ms收不到對側的閉鎖信號。1.6.1弱饋保護方案(閉鎖式)原理簡介弱饋側保護不啟動時，滿足下面條件時，停信120ms，a)連續收到閉鎖信號10ms；b)至少有一相或者相間電壓為低電壓。 低電壓定值固定為0.6Un。1.6.2弱饋保護方案(閉鎖式)原理簡介通道檢查回路遠方啟動回路保護正方向停信回路功率倒向停訊回路三跳位置停信回路跳閘信號停信回路弱饋停信回路1.7專用閉鎖式邏輯模塊原理簡介2.PSL603電流差動保護原理簡介全線速動出口時間(含繼電器動作）<25ms帶時延零序差動提高高阻接地時靈敏度使用兩側量的CT斷線檢測在If>0.06IN時能準確判出斷線相，并采取相應措施變比例制動特性的差動繼電器實現了自適應抗CT飽和內置光端接口差動保護重合閘后備保護光纖接口差動方式(采樣值差動、矢量差動)兩側數據同步CT飽和及其對策CT斷線及其對策2.PSL603電流差動保護原理簡介

|im+in||im-in|IINTICDKBL1KBL22.1.1制動特性原理簡介2.1.2制動特性數值描述原理簡介硬件采樣同步數值同步模型同步GPS同步2.2.1數值同步的方式原理簡介△t1△t2tdelaytdelayMN△ts2.2.2數值同步原理簡介通信中斷，再同步時間短正常時通道恒速率發送數據便于監視專用HDLC通信控制器硬件CRC校驗正常運行時液晶顯示兩側的電流值2.2.3同步與通道原理簡介矢量差動實際是與幅值相關的比相式繼電器制動系數kBL<1時比相繼電器的動作范圍>90°兩側電流幅值相差越大，動作范圍越大制動系數kBL>1時比相繼電器的動作范圍<90°兩側電流幅值相差越大，動作范圍越小2.3變制動特性原理簡介正常情況時，KBL由KBL0經過T減小至KBL(KBL為用戶整定值)至少一側電流波形嚴重畸變時，KBL由KBLS0經過Ts時間逐步減小至BLS1(KBLS=1)2.3.1制動系數變化的原則原理簡介提高區外故障安全性的同時保證區內故障時動作的可靠性在電流嚴重畸變時，由于采用了大于等于1的制動系數，使得差動保護在區外故障不誤動的前提下給區內故障留有足夠的動作范圍（90°）

2.3.2制動系數變化的結果原理簡介由于采用矢量差動并采用變制動特性差動繼電器，可做到：區內故障CT飽和，不影響保護動作速度、選擇性區外故障CT飽和，故障3ms以后才開始飽和的情況下保護不誤動作2.3.3仿真與試驗的結果原理簡介CT斷線的識別本側另一組CT的零序電流兩側零序電流兩側零序電流及兩側各相差流CT斷線后的對策：閉鎖保護不閉鎖保護斷線相特殊處理并發信號2.4CT斷線及其對策原理簡介兩側零序電流差電流最大相的本側電流預先設定的門檻6%In無電流門檻值2.4.1CT斷線的判據原理簡介任一側CT斷線，不會引起保護誤動利用兩側零序電流判斷CT斷線利用兩側各相差流判斷CT斷線的相別任一側判出CT斷線后，斷線相差動繼電器被特殊處理，非斷線相差動繼電器仍能正確動作2.4.2CT斷線的決策原理簡介接地距離：偏移阻抗元件Zpy

零序電抗元件X0

正序方向元件F1

選相元件XX相間距離：偏移阻抗元件Zpy 正序方向元件F1

選相元件XX3.距離保護特性原理簡介Min(0.5Rzd,0.5Zzd)RzdMin(0.5,0.5Zzd)正序方向元件零序電抗元件3.1Ⅰ、Ⅱ段阻抗特性原理簡介Min(0.5Rzd,0.5Zzd)RzdMin(0.5,0.5Zzd)線路阻抗角方向元件Xzd3.2Ⅲ段阻抗特性原理簡介正序方向元件F1a的動作判據零序電抗器X0A的動作判據3.3距離保護特性原理簡介實際系統的暫態過程濾波效果和數據窗長度的關系快速距離保護的思路： 1)快速濾波和快速測量 2)測量精度的實時估計 3)保護范圍的自適應調節3.4波形比較法快速距離保護原理簡介3.4.1波形比較法原理簡介距離I段定值自適應可靠系數波形相似系數數據窗長度m與ρ、k成正比3.4.2保護范圍的自適應原理簡介同時采用了波形比較法快速距離和突變量快速距離動作范圍：距離Ⅰ段定值的0~80%，除了500kV的長線路，基本上都能夠動作。動作時間：Ⅰ段的70%以內故障，阻抗元件典型動作時間為5ms，包括啟動元件和出口繼電器在內的整組動作時間約為12ms3.4.3快速距離Ⅰ段的應用原理簡介

本裝置零序保護設有四段、加速段，均可由控制字選擇是否帶方向元件，還設有控制字投退的一段PT斷線時投入的零序保護(該段不受壓板控制)。設有零序Ⅰ段、零序Ⅱ段和零序總投壓板。在非全相運行和重合加速期間時，設定為不靈敏段的Ⅰ段或Ⅱ段仍然投入，設定為靈敏段的Ⅰ段或Ⅱ段不投入。 零序保護提供獨立的手合、重合后加速段，其定值及延時可獨立整定。4.零序保護原理簡介相電流突變量啟動零序電流輔助啟動靜穩破壞檢測元件各保護模件同時復歸5.啟動與整組復歸原理簡介△iφ>△IZD+1.25△ITφ=a,b,c浮動門坎整定門坎電流突變量△iφ＝|iφ(t)-2iφ(t-T)+iφ(t-2T)|T=周期△IT＝max(|Iφ(t－T)-2Iφ(t-2T)+Iφ(t-3T)|)5.1相電流啟動元件原理簡介

零序電流輔助啟動元件是為了防止經高阻故障時相電流突變量啟動元件靈敏度不夠而設置的輔助啟動元件。該元件在零序電流大于啟動門檻并持續30ms后動作。5.2零序電流輔助啟動元件原理簡介Za、Zb和Zc的輔助段(或門)或者Ia>1.2In延時30msU1cosφ<0.5un5.3靜穩破壞檢測元件原理簡介特殊系統和轉換性等復雜故障的選相電壓電流復合突變量選相元件電壓電流復合序分量選相元件6.選相元件原理簡介相間電壓突變量相間電流突變量阻抗系數單相故障判據Δmin<0.25Δmax轉換性故障判據6.1電壓電流突變量復合選相原理簡介A區（AN或BCN）B區（BN或CAN）C區（CN或ABN）轉換性故障判據I0>0.5I1并且I2>0.5I16.2電壓電流序分量復合選相原理簡介振蕩閉鎖期間要解決的問題

1）系統純振蕩時不開放

2）區內金屬性故障時快速開放

3）區內高阻接地時可靠開放

4）區外故障時保護不誤動7.振蕩閉鎖開放元件原理簡介1)阻抗不對稱法b)ZBC在輔助阻抗范圍外2)序分量法：I0＋I2>mI13)振蕩軌跡半徑檢測法A相:a)7.1振蕩閉鎖開放采用的方法原理簡介1)2)3)7.2振蕩軌跡半徑檢測法原理簡介RmjXZmZnZLZjmρORZmZnZLOmρ7.3振蕩時測量阻抗的軌跡原理簡介開入量重合閘方式重合閘方式1重合閘方式200單重01綜重10三重11退出注：條件三重方式由保護控制字配合來實現8.1重合閘方式原理簡介控制字同期鑒定方式第1位第2位00不檢同期也不檢無壓01檢同期10檢無壓11檢無壓、有壓時檢同期注：自動識別同期電壓的相別和極性8.2重合閘同期鑒定的方式原理簡介1.溝通三跳條件重合閘處于三重方式重合閘充電未滿重合閘退出2.滿足溝通三跳條件時，若保護發單相跳閘命令，重合閘模件直接補發三跳命令，并記錄“溝通三跳”出口事件8.3重合閘溝通三跳的條件原理簡介 條件三重(單相故障跳三相三相重合，多相故障跳三相不重合)必須與保護配合來實現(重合閘仍然在三重方式)，保護設有相應的控制字使得多相故障時輸出閉鎖重合閘信號8.4重合閘與保護的配合原理簡介本裝置重合閘在檢測到線路有電流(對于單重方式為啟動重合閘相別，對于三重方式為任意一個相別有電流)時，認為其他重合閘重合，本裝置重合閘返回并放電與900系列可以直接配合與11系列配合需要注意(11系列不支持)若退出本裝置重合閘但并不是三跳方式,則應當退出重合閘出口壓板，重合閘方式仍然必須在相應的位置，否則可能誤溝通三跳8.5重合閘與其他重合閘配合原理簡介1)2)3)其中1）、2）為PT不對稱斷線、不對稱短路的判據，3）為PT三相失壓的判據9.1PT斷線的判據原理簡介高頻保護和距離保護退出PT斷線零序段可選擇自動投入PT斷線相電流段可選擇自動投入零序電流保護各段可選擇的投入9.2PT斷線后的保護原理簡介PT斷線信號燈自動復歸報告相應的斷線/失壓消失事件所有的保護也隨之自動恢復正常9.3PT電壓恢復原理簡介1．本失靈啟動元件設置了兩種啟動元件來開放失靈啟動繼電器的負電源。2．防止某一副接點粘死，啟動失靈采用兩個不同繼電器的兩副接點串聯輸出。

為了增加啟動失靈的可靠性，本裝置采用了兩種措施：10.PSL631A/C原理簡介三相不一致保護充電保護（含過流保護）失靈保護死區保護重合閘功能11.PSL632重合閘自適應性原理簡介

11.1PSL632開入量和電壓量原理簡介對于邊斷路器，線路電壓引入到UⅠA、UⅠB、UⅠC；母線電壓只需引入一相電壓，可以任意引入II線的任一電壓變換器（UⅡA、UⅡB或UⅡC），由保護裝置內部自適應。線路的分相跳閘信號引入Ⅰ線跳A、Ⅰ線跳B、Ⅰ線跳C；Ⅱ線跳A、Ⅱ線跳B、Ⅱ線跳C不使用。

11.1PSL632開入量和電壓量原理簡介對于中間斷路器，如果斷路器兩側均能夠引入三相電壓，兩側的三相電壓直接引入到UⅠA、UⅠB、UⅠC和UⅡA、UⅡB、UⅡC。如果一側只能引入一相電壓，具有三相電壓一側引入到UⅠA、UⅠB、UⅠC；只有一相電壓的可以任意引入II線的任一電壓變換器（UⅡA、UⅡB或UⅡC），由保護裝置內部自適應。

本裝置設有Ⅰ線跳A、Ⅰ線跳B、Ⅰ線跳C、Ⅱ線跳A、Ⅱ線跳B、Ⅱ線跳C、以及三相跳閘等開入端子。分別引入Ⅰ線和Ⅱ線的分相跳閘開入，是要區分是哪一線啟動。對于線線串的中間斷路器，兩側線路保護同時或先后跳閘啟動重合閘時，如果是同名相單相跳閘啟動，重合閘將重新進行單重計時；如果是異名相啟動，重合閘將瞬時聯跳三相，如果允許三相重合閘，將重新進行三重計時，進行三相重合。11.2PSL632重合閘啟動原理簡介

本裝置考慮到有些線路保護仍依賴重合閘給出的合閘加速信號，因此，本裝置在合閘脈沖發出的同時給出合閘加速信號400ms，為了防止故障時重合閘加速未故障線路的保護，本裝置只加速啟動重合閘側的保護側的保護。偷跳啟動重合閘重合時不加速保護。對于手合加速，只加速無電壓側的保護，也給出400ms的加速信號。11.3PSL632重合閘后加速原理簡介PSL600系列

數字式線路保護注意事項檢查裝置三相交流電壓是否正常 PT三相失壓，在三相電壓低于內部設定定值，并且TWJ不動作或者有電流，才報PT斷線，以前的微機保護和PSL620如此。線路電壓接母線PT，開關合之前即使無電壓也不會報PT失壓。 PSL600改進，母線PT，三相電壓低，就報PT失壓，不判斷開關位置和電流。