UYG深瑞

PRS-7753光纖分相縱差成套保護裝置

技術使用說明書

Ver1.02

編寫：俞偉國張廣嘉審核：侯林陳遠生批準：徐成斌

廿園深瑞震保自動化有限公司

（原深圳南瑞科技有限公司）

二。。九年五月

目錄

1.概述.......................................................1

1.1.應用范圍..........................................................1

1.2.保護配置..........................................................1

1.3.性能特點..........................................................1

2.參數及指標................................................3

2.1.機械及環境參數....................................................3

2.2.額定電氣參數......................................................3

2.3.主要技術指標......................................................3

2.4.光纖接口..........................................................4

2.5.通訊接口..........................................................5

3.功能及原理................................................6

3.1.啟動元件..........................................................6

3.2.差動元件..........................................................6

3.3.差動保護特性說明..................................................9

3.4.選相元件.........................................................13

3.5.距離繼電器.......................................................14

3.6.零序電流保護.....................................................19

3.7.振蕩閉鎖.........................................................20

3.8.PT斷線檢測和緊急狀態保護........................................21

3.9.合閘于故障保護...................................................21

3.10.非全相運行.......................................................22

3.11.重合閘...........................................................23

3.12.跳閘邏輯和重合閘閉鎖.............................................24

3.13.壓板邏輯.........................................................27

4.配置及定值...............................................28

4.1.裝置定值.........................................................28

4.2.定值整定說明.....................................................31

5.數據及記錄...............................................34

5.1.保護動作事件信息表...............................................34

5.2.故障起動信息表...................................................35

5.3.自檢信息表......................................................35

5.4.閉鎖信息表......................................................35

5.5.裝置運行信息表..................................................36

5.6.開入變位信息表..................................................36

5.7.裝置操作信息表..................................................37

6..............................................................................................................................硬

件說明..........................................................38

6.1.整體結構........................................................38

6.2.信號接點........................................................38

6.3.虛端子..........................................................38

附錄A裝置使用說明..........................................40

A.1面板布置與顯示

40

A.2菜單界面操作說明................................................41

附錄B裝置調試與投運........................................48

B.1調試費料準備....................................................48

B.2通電前檢查

48

B.3上電檢查........................................................48

B.4整機調試........................................................48

B.5裝置投入運行操作步驟.............................................49

B.6注意事項........................................................49

附錄C信號及記錄通用說明....................................51

C.1信號系統........................................................51

C.2事故分析與過程記錄

51

【附圖1】PRS-7753面板圖和插件圖.............................55

【附圖2】PRS-7753端子排接線圖...............................56

【附圖3】PRS-7753外形及安裝開孔尺寸圖.......................57

1.概述

1.1.應用范圍

PRS-7753裝置為全數字式的超高壓線路保護，主要適用于220kV及以上電壓等級的數字化變電站的需

選相跳閘的輸電線路保護。

PRS-7753裝置以分相電流差動元件為全線速動的主保護，并配有零序電流差動元件的后備差動段。裝

置還集成了全套的距離及零序保護作后備保護。PRS-7753后備保護包括三段式相間距離、三段式接地距離

保護、兩段零序電流保護、一段零序反時限保護，并配有靈活的自動重合閘功能。

PRS-7753裝置內置光通信接口，以光的方式對外通信，傳輸保護用電流數據及開關量信息；同時，裝

置還可通過獨立的外置光通信轉換裝置與電站PCM設備的復接，實現長距離線路的縱差保護。

L2.保護配置

PRS-7753型光纖分相縱差成套保護裝置具有如下保護和告警功能

＞相關電流差動保護

＞突變量電流比率差動保護

＞穩態量電流比率差動保護

＞零序電流比率差動保護

＞差流及零序差流越限告警

＞CT斷線告警及閉鎖差動保護

＞CT飽和檢測和閉鎖

＞遠傳和遠跳功能

＞電容電流和并聯電抗器補償

＞快速距離保護

＞三段式接地距離保護

＞三段式相間距離保護

＞兩段零序電流保護

＞一段零序過流反時限保護

＞PT斷線緊急狀態保護

＞非全相運行狀態保護

＞合閘于故障保護

＞一次重合閘功能

＞三相不一致保護（可選）

＞PT斷線告警

＞TWJ異常告警

1.3.性能特點

＞可完全滿足數字變電站快速發展及應用需求，既可以與智能一次設備無縫接口，同時也兼容傳統的一

次設備，可靈活地用于部分或全部采用智能一次設備的變電站。

>過程層完全按照IEC61850-9數據傳輸協議，實現互感器數字信號接入與共享。

>間隔層可通過GOOSE實現信號閉鎖互聯。

>裝置對外校時可采用IRIG-B碼信號校時，或IEEE1588同步時鐘報文校時。

>站控層提供3個獨立以太網接口，采用IEC61850通信協議，將保護動作事件、擾動數據等信息上

送站控層，實現數據傳遞和共享；同時保留傳統的IEC60870-5-103規約接口。

>采用完全獨立的保護元件和閉鎖元件，閉鎖回路可靠。

>采用新型LVDS背板總線技術，數據交換快速、功耗低，抗干擾強，插件擴充靈活。

>依分時分段原理構成的分相電流縱差主保護動作快速，功能完備。基于相關差動新原理的保護判據不

受線路電容電流、負荷電流及CT飽和等的影響，具有反時限的動作特性，動作靈敏快速；故障分

量比率差動不受負荷電流的影響，是差動的靈敏段；穩態量比率差動作為全線路差動保護的總后

備；帶延時的零序電流差動保護則用于對高阻接地故障提供保護。整套差動保護的配置能夠很好

地滿足保護快速性、靈敏性及選擇性的要求.

>由軟件實現的實時電容電流及并聯電抗器補償功能，可根據具體情況選擇投退。對基于電流相量

做判斷的保護設置電容電流補償功能，進一步提高保護靈敏度；同時，裝置還可根據線路兩端并

聯電抗器的投切狀態對補償電流做進一步的修正。

>主差保護具有對CT斷線和外部故障CT飽和的自動檢測和閉鎖功能，可由控制字選擇閉鎖差動保

護。整套裝置的動作特性受線路兩端不同CT特性和CT飽和的影響小，在穿越性故障下不會誤動

>完善的事故分析功能：裝置具有完善的記錄，包括保護事件記錄、啟動記錄、錄波記錄、保護投

退記錄、裝置運行記錄、裝置操作記錄、開入記錄、自檢記錄和閉鎖記錄等。裝置還具有保護邏

輯透明化分析功能，對保護的主要動作邏輯行為有詳細的記錄，能動態再現保護動作流程。

>完美的人機界面：鍵盤操作簡單，采用菜單方式，僅有八個按鍵，易于學習掌握。人機對話中所

有的菜單均為簡體漢字，打印的報告也為簡體漢字，使用方便。

2.參數及指標

2.1.機械及環境參數

機箱結構尺寸：482.6mmX177.0mmX283.0mm（寬X高X深）

正常工作溫度：-10℃-50℃

極限工作溫度：-20℃-60℃

貯存及運輸：-25C-70C

相對濕度：5%?95%

大氣壓力：86—106Kpa

2.2.額定電氣參數

頻率：50Hz

直流工作電源：220V/110V,允許偏差：-20%-+15%

數字系統工作電壓：+5V,允許偏差：±0.15V

繼電器回路工作電壓：+24V,允許偏差：±2V

功耗：

交流電流回路每相不大于0.5VA

直流電源回路全裝置不大于30W

保護回路過載能力：交流電流回

路2倍額定電流，連續工作

10倍額定電源，允許10s

40倍額定電流，允許Is

直流電源回路80-115%額定電壓，連續工作

裝置經受上述的過載電壓/甩流后，絕緣性能不下降。

2.3.主要技術指標

2.3.1.定值精度

電流、電壓、阻抗定值誤差：W3%

距離繼電器精工電壓：W0.25V

距離繼電器精工電流：0.05In?301n

時間繼電器的動作精度誤差：W最大整定值的1%或40ms

故障測距誤差：〈線路全長的3%（金屬性故障）

檢同期元件角度誤差：<±3°

快速保護暫態超越：<5%

2.3.2.動作時間

差動保護全線跳閘時間：W25ms（2倍定值）

快速距離元件；3?10ms（近端），W20ms（遠端）

距離保護I段：<25ms（70%整定值）

2.3.3.輸出接點容量

裝置出口和信號接點單接點時最大允許接通功率為150W或1250VA,單副節點最大允許長期接通電流

5A,多副接點并聯時接通功率和電流可以適當提高。

2.3.4.實時時鐘

掉電不停計時的實時時鐘。該實時時鐘具備萬年歷功能，能接收微機監控系統的校時。裝置內部實時時

鐘在裝置掉電時自動切換為由時鐘芯片內部鋰電池供電，在電池無短路及其它異常情況下，后備電池工作時

間不少于10年。

2.3.5.電磁兼容

靜電放電抗擾度：GB/T17626.4-2IV級

射頻電磁場輻射抗擾度：GB/T17626.4-3IH級（網絡IV級）

電快速瞬變脈沖群抗擾度：GB/T17626.4-4IV級

浪涌（沖擊）抗擾度：GB/T17626.4-5IV級

射頻場感應的傳導騷擾抗擾度：GB/T17626.4-6ni級

工頻磁場抗擾度：GB/T17626.4-8IV級

脈沖磁場抗擾度：GB/T17626.4-9V級

阻尼振蕩磁場抗擾度：GB/T17626.4-10V級

振蕩波抗擾度：GB/T17626.4-12n級（信號端口）

2.3.6.絕緣試驗

絕緣試驗符合：GB/T14598.3-936.0

沖擊電壓試驗符合：GB/T14598.3-938.0

2.4.光纖接口

2.4.1.本側過程層光纖接口

光纖參數：多模光纖，ST接口，光波長850nm（串口）/1310nm（網絡）

發送功率：3-15dbm

接收炎敏度：W—30dbm

與ECT間傳送距離：<2km

與二次設備間傳送距離：<2km

2.4.2.與對側保護的光纖接口

光纖接口位于裝置CPU板插件的背面。光接口使用符合工業標準9針SIP接口的收發一體光模塊，接口特性

如下：

線路碼速率：2MHz

線路碼型：CMI

光纖參數：單模光纖，FC/PC接口，波長1310nm

發送功率：3—9dbm

接收靈敏度：W一40dbm

允許最大時延：15ms

推薦直連距離：60km(最大不超過100km)

2.5.通訊接口

裝置對外提供的通信接口有：三個TCP/IP以太網接口(lOOBaseTX或lOOBase-FX),三個RS485接口，

一個100MBase-TX(RJ45)調試口，一個串行打印口，一路GPS接口(差分輸入或空接點輸入，對秒脈沖、分

脈沖及IRIG-B編碼三種校時方式自適應)。

通信規約采用IEC61850通信協議，同時保留傳統的IEC60870-5-103規約接口。

3.功能及原理

3.1.啟動元件

裝置啟動采用以下方案：對分立的主、后備保護板配置相同的啟動元件，其動作分別用于開放對方板出

口繼電器的正電源。對方板啟動元件和木板保護元件動作的出口組成“與”邏輯，它們共同動作決定本板保

護繼電器的出口跳閘。

裝置的啟動元件分為四部分：突變量啟動、相過流啟動、零序過流啟動和電壓啟動。任一啟動條件滿足

則確認保護啟動。

3.1.1.電流突變量啟動

該元件測量相電流工頻變化量的幅值，具體判據為

1.25AZr+Mset,O=A,B,C(3-1)

式中：A/r為浮動門檻，為“變化量啟動電流定值”。當任一相電流突變量滿足啟動門檻時保護啟動。

3.1.2.相過流啟動

相過流啟動元件的動作判據為

脆(3-2)

如果負荷緩慢增加，三相電流始終保持對稱，則A元件可能不啟動，此時當滿足式(3-2)后延時20ms啟

動。y為“振蕩閉鎖過流定值”。

3.1.3.零序過流啟動

為保證遠距離故障或經大電阻故障時保護可靠啟動，設置零序過流啟動元件。其動作判據為

附O>loset(3-3)

式中：I。.舊為”零序啟動電流定值該式滿足并持續30ms后，啟動元件動作。

3.14電壓啟動

為保證在弱饋線路的弱饋側和高阻接地故障的遠故障側，差動保護能可靠啟動，設置電壓啟動元件。電

壓啟動元件包括兩個部分。第一部分是本側低電壓，且差流達到穩態量差動的門檻值置保護啟動；第二部分

是對側存在一定的零負序電壓，且差流達到穩態量差動的門檻值，置保護啟動。

3.2.差動元件

本裝置差動主保護設計的出發點，是利用兩側電流的大小及故障時間依分段分時的原則選擇差動繼電

器的動作判據。各差動繼電器對每種判據均分相設置，同時包含一個獨立的零序差動繼電器。

3.2.1.相關電流差動保護

3.2.1.1.基本原理

本裝置中所采用的相關差動新原理具體判據如下：

?P

￡瓦偵)|>Px031N

vU\pxAz>5ms)(3-4)

如總偵)|>PX0.3A

、j=o

p

￡[A40)]'*，〉風(PX*>IOh,s)"-5)

J=o

式中：加代表采樣點數的變量，〃為當前采樣點序號(八〃均從由啟動元件確定的故障發生時刻算起)；△I

為采樣間隔；為電流互感器二次側的額定電流；尾為動作門檻值(程序已取固定值)。

以上判據中的式(3-4)為相關差動的基本啟動判據，式(2-5)為相關差動保護判據。式(3-4)中的兩式均

成立且式(3-5)成立就判為區內故障。式(3-4)及式(3-5)兩式都具有限時動作的特性，且在故障起始一個周波

(20ms)之后該判據自動退出。

3.2.1.2.特性分析

本裝置中采用相關電流差動新判據的作用是快速切除對系統穩定威脅較大的大電流內部故障。具體地說,

它具有以下的突出優勢：

a)具有反時限的動作特性：

由于其采用的是故障分量電流瞬時值的累加，因此內部故障愈嚴重，故障分量電流愈大，判為故障

則愈快，從而有效彌補了相量差動由于要計算相量而無法對嚴重故障快速出口的不足。

b)內、外部故障的選擇性好：

對于內部故障，積分的最終結果為正；而對于外部故障，積分的最終結果則為負，時間越長，這一

特點將越明顯。

c)具有天然的抵抗電容電流能力，內部故障時無需進行電容電流補償：

對于超高壓長線內部故障，雖然電容電流的影響可以使線路兩端的故障電流出現較大相差，但兩端

的故障分量電流的基本相位關系不會改變，因此判據中的累積值不會改變符號，電容電流將只影響到判

據的動作速度而不會引起保護拒動。另外，由于采用瞬時值做判斷，判據本身具有對諧波的不敏感性，

這也有助于減小外部故障時暫態電容電流的影響。

d)由于采用故障分量，故不受負荷電流的影響；

e)基于相關差動保護原理，不受正常運行時系統振蕩的影響；

f)在CT斷線及CT飽和的情況下不會誤動，不需閉鎖。

需要說明，相關差動判據由于采用的是電流瞬時值做判斷，因此故障初始時刻對于判據開始的累加結果

會產生一定的影響，但通過定值和時限(內部固定)可以正確反映特大故障電流的動作特性。另外，該判據從

原理上不能反映空投故障、單端電源及弱饋線故障等情況；但是該裝置的其他差動判據能夠克服該弱點。

3.2.2.突變量電流比率差動

動作判據為

'Ne,”+丈”住小,中=48,C

{..,.（3-6）

、M〃？+M”|A0.8x|AA〃-M'1

式中：/止為'‘差動動作電流定值”，動作量應、同級為經電容電流補償后的被保護線路兩側的突變量電流

（以下未帶腳注①，含義相同）。式中相量值為當前計算值對其二周波前計算結果的差分。

由算法決定，突變量比差判據只在故障起始后的2周波（即40ms）內投入。

在對區外故障進行較準確的電容電流補償之后，可以降低電流門檻定值，進一步提高保護對內部高阻接

地故障的靈敏度；電容電流補償同時還增加了內部故障時的動作量。

3.2.3.穩態量電流差動

穩態量電流比率差動判據如下

\'in+,"|>'dz

<（3-7）

p”J>0.6'T-|

式中：/也為“差動動作電流定值”；動作量/，八/為經電容電流補償后的被保護線路兩側的電流量。

穩態量電流比率差動保護的動作特性如圖2-1所示，當差流達到20倍額定電流時，不再使用制動特性。

圖3-1穩態差動保護動作特性

圖中坐標/"（=|/川+八|）為差動電流，/.（=|/,”-八|）為制動電流；/宓為式（2-7）中的比差門檻定值，圖

中陰影區為保護動作區，差流到20倍額定電流以上無制動。

3.2.4.零序電流比率差動

零序電流比率差動判據如下

\imO+Ad>'

(3-8)

VmO+'"J>。.6X睢-'n0

式中：/dz為“差動動作電流定值”，動作量兒為線路兩端的零序電流。

采用零序比率差動判據主要是為了反映重負荷下的高阻接地故障。由于零序電流是故障分量，因此具有

較高的靈敏度。

本判據固定經100ms延時動作，以躲過三相合閘不同時及CT暫態過程等因素的影響。

零序比率差動動作選相跳閘。零差選相的依據是零差動作后，選出差流最大相為故障相。本裝置的零序

差動只有在分相差動不動作的情況動作。

3.3.差動保護特性說明

3.3.1.電容電流和并聯電抗器補償

3.3.1.1.電容電流補償

本裝置中所采取的電容電流補償方式是，僅對本側輸入差動比較器的電流進行補償，而經通道傳送到

對側的電流則不進行補償，或者說只是在進行差動計算時扣除由分布電容產生的甩流分別對應于兩側的

保護裝置，其差流的計算公式為：

“側婦(/?)—l%ieb+1nA\―/?<A+'-/m<A,c

<(3-9)

N側[de61)=I/松+=|,me+/?<A-,??.c|

式中：c和%cc分別為兩側計算的補償電流量，其值由本側計算的線路中點電壓作用于線路全電容得至式

中負號是由于規定兩側電流的正方向都是由母線流向線路而產生的。

在線路單端供電和空載合閘等情況下，這種補償方式較單獨的全補償或半補償方式具有更好的適應性,

補償消除了穩態甩容電流的影響。

3.3.1.2.并聯電抗器補償

當線路一端或兩端接有并聯補償電抗器時，還應對相應側裝置的補償電流進行修正。并聯電抗器的投退

由位置開入決定。考慮并聯電抗器補償之后補償電流的計算公式為：

“側1加A,c—1mA,cf/nA>,y

(3-10)

、M則,c—1n\c1n?,y

3.3.2.CT斷線檢查

本裝置CT斷線判據不考慮單側三相CT斷線以及兩側CT同時斷線，CT斷線的判據為：

/OTA

^/on<IOTA(3-11)

<UOTA

?Uon<bOTA

式中：Ln為“CT斷線零序電流門檻''值，正常運行時零序電流小于0.15時一，固定取O.lln。Us為

“CT斷線零序電壓門檻”定值，固定取2V。

式(3-11)判據滿足即判為CT斷線，延時4s發CT斷線告警信號。CT斷線瞬時閉鎖突變量比率差動保護，

并可由“CT斷線閉鎖差動”控制字決定是否瞬時閉鎖穩態量電流比率差動和零序電流比率差動。當差動電流

大于120%的額定電流時(嚴重故障)，CT斷線閉鎖差動保護功能自動退出，但CT斷線檢查及告警功能持續進

行。

對側CT斷線的信號將經由數字通道傳送至本側，本側裝置經延時確認后報“對側CT斷線”，與本側

CT斷線作同樣的邏輯處理。

3.3.3.CT飽和檢測和閉鎖

考慮到傳統的變電站與數字化變電站對接，差動保護增加了CT飽和判據。檢測外部故障引起CT飽和，

防止差動誤動。

由于CT線性傳變區的存在，在短路剛發生的很短時間內，CT是未飽和的，因此對于區外嚴重故障，差

流出現時刻和故障發生時刻之間存在較明顯的時差，而對區內故障，二者是基本同時的，因此檢驗時差就可

以判斷CT飽和。

裝置在檢測到CT飽和后對差動保護實施閉鎖；同時、考慮到區外故障CT飽和后故障發展到區內的，裝

置采用波形識別技術，仍能快速開放保護，保證區外轉區內的故障情況能夠正確動作。

CT飽和不閉鎖相關電流差動保護。

3.3.4,差流越限告警

為防止裝置交流輸入和數據采集系統故障，當三相差流中的任一相差流大于“差動動作電流定值”的時

間超過5秒，而突變量比差、相關差動和穩態量比差均沒有動作時，發出“差流越限”告警信號。同樣，對零

差保護，也設有零序差流越限告警元件。當零序差流大于“差動動作電流定值”的時間超過5秒，而零序比

差沒有動作時，發出“零序差流越限”告警信號。兩告警元件均可分別由控制字決定投退。差流越限告警元

件對差動保護無任何影響。

3.3.5.遠跳和遠傳

除交換兩側三相電流數據之外，裝置也經由數字通道傳送若干開關量，實現一些輔助功能，其中包括遠

跳及遠傳。裝置外端子上分別設有1組遠跳和2組遠傳開入信號接點及2組遠傳開出信號接點，其中遠傳開

關信號的接入方式可由用戶靈活使用。

3.3.5.1.遠跳

根據具體情況，本側裝置遠跳信號的開入接點可由本側“母差保護”、“電抗器保護”或“失靈保護”

動作的開出接點獨立或并聯接通；而由對側以開關量方式傳送過來的遠跳信號則是對側要求本側裝置跳閘的

信號，裝置在收到并確認了此開關量信號之后，固定經本側啟動元件控制，本側啟動元件動作，跳三相開關,

同時閉鎖重合閘。

3.3.52遠傳

同遠跳信號一樣，裝置也借助數字通道分別傳送2組遠傳開入量信息，接點的接通方式也類似；它們與

遠跳信號的區別之處只在于不同的接收處理上，即本側裝置在確認接收到的開關量信號為遠傳信號之后，并

不作用于本裝置的跳閘出口，而只是如實地將所收到的這些（對側裝置的）開入接點狀態反映到本側裝置對應

的開出接點上。

3.3.6.差動保護動作邏輯

3.3.6.1.動作邏輯說明

1）“主保護投退”硬壓板為差動保護總投入。

2）本保護板啟動元件動作后開放另一保護板出口繼電器的正電源，其輸出信號在保護返回后延時返回。

3）有CT斷線直接閉鎖突變量比差，并可經“CT斷線閉鎖差動”控制字的投退決定是否閉鎖穩態量比

差和零序比差保護。

4）在A、B、C三相差動繼電器不動作的前提下，零序差動繼電器動作，經100ms延時選相跳閘；

5）有CT飽和直接閉鎖除相關電流差動外的各差動保護。

6）主差保護在以下三種情況下不分相出口，任何故障跳三相：

a）“三跳跳閘方式”投入；

b）“三相重合閘”方式投入。

c）“停用重合閘”方式。

另外，在以下情況下，差動保護亦進入“三跳”邏輯，并閉鎖重合閘：

a）有"閉鎖重合閘”開入；

b）非全相運行再故障，跳三相，并閉鎖重合閘；

O多相故障及轉換性故障，跳三相，并（經“多相故障閉鎖重合閘”控制字決定）閉鎖重合閘；

d）手合故障時，跳三相，并閉鎖重合閘；

e）收到“遠跳”信號，且有啟動元件動作時，跳三相，并閉鎖重合閘。

7）差動動作標記

差動動作標記是為提高差動保護動作的安全性和可靠性而設置。

各相差動繼電器動作向對側發送差動繼電器動作標記；另外，本側跳閘固定動作及斷路器斷開（TWJ

常開接點閉合且該相無流）都向對側發送差動動作標記，以確保對側能正確跳閘。

本側差動保護繼電器的出口則需以收到“對側差動繼電器動作標志”為必要條件，即保護裝置在判

斷兩側差動元件都動作的情況下才確定為本相區內故障，輸出出口跳閘信號。

3362差動保護動作邏輯圖

開放出口繼電器

息啟動兀件

&

圖3-2差動保護動作邏輯圖

3.3.7.光通信部分

337.1.光通信模塊

光通信模塊分為內置光纖接口和外置通信設備兩種，兩者的光接口特性相同。其使用方式如圖2-3和圖

2-4所示。

內置光纖接口完成由保護板至通道的電/光及光/電信號的轉換；外置通訊設備EOC-700可以將2M/s的

光信號轉換為2M/s的電信號，完成裝置光纖設備的接口功能（外置通訊設備E0C-700詳見《E0C-700技術說

明書》）。

光纖通道

內

置

光

纖同左

接

口

圖3-3專用光纖方式

內

一

外

保

數

置

字

置

護

光

通

C通微波/光纖通道

P纖

信

U信

接

設同左

板

.設

口

備

備

一

圖3-4數字復接方式

3.3.72通信接口

本裝置兩側數據的交換采用2Mbps高速數據通道、同步通信方式。無論直連還是復接方式，裝置內部的

通信口都采用光纖傳輸方式。

3.3.7.3.通信可靠性

為保證通信可靠性，對通信狀態的監視和處理主要包括以下幾方面：

1）每幀數據進行CRC校驗（由硬件實現）及代碼和校驗，錯誤則舍棄；

2）每秒進行錯誤幀統計，錯誤幀數大于一給定值時，認為通信異常，通信異常之后閉鎖差動保護，一

旦通信恢復，自動恢復保護；裝置自動統計數據傳輸的誤碼率，當其達到一給定值時，報自檢信息

“光纖通道異?！保?/p>

3）通信為恒速率，每秒鐘收到的幀數為恒定，如果連續丟失幀數大于給定值，認為通道中斷；通道中

斷時閉鎖差動保護，一旦通信恢復，自動恢復保護；通道中斷持續100ms報自檢信息“光纖通道中

斷“；

4）對裝置內同樣經由數字通信通道傳送的開關量信息，采用專門的互補校驗處理以進一步提高其傳送

的可靠性。

3.3.7.4.通信時鐘方式

裝置通信時鐘可通過軟件設置“主時鐘”或“從時鐘”；“內時鐘（即主時鐘）”或“外時鐘（即從時

鐘）”。

采用專用光纖通道時，兩側裝置均應設置為“內時鐘”。此時數據發送時采用裝置內部的時鐘，接收時

鐘從接收數據碼流中提取。

在保護裝置通過E0C-700裝置復用SDH數字通信系統2Mbps（El）接口時，兩側裝置均應設置為“外時

鐘”。數據的發送時鐘和接收時鐘為同一時鐘源，均是從接收碼流中提取。

3.4.選相元件

裝置的主保護采用差動選相。

裝置后備保護的選相動作采用先選相再測量的方式實現，并采取用突變量距離的全面測量與穩態量選相

測量相結合的方式：在故障開始后的第一周波投入各突變量距離繼電器進行全面的選相測量，其后轉入穩態

量選相。

用穩態量選相可以適應故障轉換，使延時段保護也可按選相結果進行測量。穩態量選相采用多重判據，

用電流選相與電壓選相相結合，又都是將故障相與健全相相對比較，能自適應于用戶整定，使用方便。穩態

量選相邏輯如下：

1）判斷是否接地：若3Uo>Uwer且3%>心”時.，判為接地故障，反之為不接地故障。

2）接地故障選相：利用4和￡的相位關系，初步確定可能的故障類型；再根據電壓的關系，確定是單相

接地還是兩相接地。

3）不接地故障選相：利用［2<0.5//區分三相對稱故障，并通過對線電壓大小的排序確定兩相故障的

故障相。

3.5.距離繼電器

本裝置分別設置了突變量距離繼電器及三段式相間和接地距離繼電器，各段保護均可由用戶整定獨立投

退。

351.快速距離繼電器

快速距離繼電器采用工頻變化量距離繼電器。工頻變化量接地距離繼電器的動作判據為AU；>虬

"解?=1AUc-Zzd（A/+KM<AO=A,B,C

（3-12）

工頻變化量相間距離繼電器的動作判據為

4祀>61ee|0|

*AU"=|AUee-ZwA/eel①①=AB,BC,CA

（3-13）

式中：Ue、Uee為相和相間補償電壓；AUe、為Ue和億。的突變量；、億①問為Ue和

Ue,在故障前的值，其二次值近似為Ue,0=57.7V、UeJO=100V;Zzd為“快速距離保護定值”。

分析表明，工頻變化量距離繼電器有：1）距離性；2）方向性。其保護范圍由整定阻抗決定。在阻抗平

面上的動作特性如圖3-5所示。圖中MN=Zz（線路全長阻抗），MY=Zzd,圓G和C2分別為正、反方

向故障時的動作特性。

本保護在故障后40ms內依次用6個工頻變化量相和相間距離繼電器進行測量，充分發揮工頻變化量距離

保護原理的優點，快速切除整定阻抗范圍內的各種故障（包括在出口和背后母線上同時發生的復故障），在故

障40ms后則用穩態量實現保護。裝置的設計實現了工頻變化量保護與穩態量保護、選相測量與不選相測量的

完美結合。

圖3-5T頻變化量距離繼電器動什壯性

3.5.2.相間距離繼電器

3.5.2.1.帶記憶特性的姆歐繼電器動作特性

相間故障采用帶記憶特性的姆歐繼電器。帶記憶特性的姆歐繼電器的動作判據為

270°>arg_r>90°(3-14)

U-ZP：dI

為故障前電壓，對于相間故障是健全相電壓，對于三相故障是記憶電壓。式(3-14)在阻抗平面上

的動作特性如圖3-6所示，圖中分別為保護安裝側母線至本側及對側的系統阻抗。圖中的圓G和c分別

為繼電器在正、反方向的動作特性。正方向短路時測量阻抗落于圓。內，繼電器能靈敏的動作；反方向短路

時測量阻抗落于第IH象限，不會落入反方向動作圓G內，繼電器肯定不會動作。因而健全相電壓極化的姆

歐繼電器方向性十分明確。

需要提及注意的是，正、反方向故障時的動作特性必須以正、反方向故障為前提導出，圖3-6中C1包含

原點表明正向出口經或不經過渡電阻故障時都能正確動作，并不表示反方向故障時會誤動。

jX

圖3-6相間距離元件動作特性

3522兩相故障相間距離繼電器

兩相故障相間距離繼電器采用健全相電壓極化的姆歐繼電器。

相間距離繼電器在有些情況下，可能躲不開負荷阻抗。裝置配置了“負荷限制電阻定值”，通過負荷線

限制距離。參照圖(3-7),負荷線為與整定阻抗平行的一條直線，其與實軸的交點值為“負荷限制電阻

定值”。

,(3-15)

27。。>arg寸一張七>”

BC■■七pzdBC

兩相故障三段相間距離繼電器在阻抗平面上的動作特性如圖3-7所示。

jX

圖3，兩相相間三段距離元件動作特性

3.5.2.3.三相故障相間距離繼電器

三相故障采用BC相參數進行測量，和兩相故障不同的是極化電壓用本相記憶電壓，其動作判據為

270°>arg>90°

HBC—十\〃BC（3-16）

式（3-16）在阻抗平面上的動作特性如前節圖3-6o在記憶電壓存在期間，其正、反方向的動作特性仍分

別為圖3-6中的圓G和G；但在記憶作用消失后，f。I就是故障后母線實際的殘壓，因而動作特性變成圖中的

圓Q此圓稱為繼電器的穩態特性，對正、反方向故障都適用。

由圖3-6可見，在記憶作用消失后，繼電器對出口和母線上故障的方向判別將變得不明確。本裝置采取

給穩態特性設置電壓死區的方式來解決這一問題：背后母線上故障時，殘壓不足以克服死區，繼電器始終不

會動作；正向出口故障時在記憶電壓作用下繼電器立即動作；在繼電器己動作的條件下，如果殘壓未發生變

化，說明故障仍然存在，就將繼電器的動作一直保持下去，這樣在斷路器拒動時可有效地啟動斷路器失靈保

護。三相故障三段相間距離繼電器的動作特性如圖3-8所示（記憶電壓存在期間，動作特性如圖中實線圓；記

憶電壓消失后，動作特性如圖中虛線圓）。

裝置檢測到系統發生振蕩時，自動將三相距離繼電器m段反偏，包含原點，以對振蕩中反方向出口發生

三相故障起后備作用。

jx

圖3用三相故障三段相間距離繼電器動作特性

以上圖形及公式中：4,〃為“相間距離I段阻抗定值“，4,2招為“相間距離II段阻抗定值”，4,3為

“相間距離m段阻抗定值”。

353.接地距離繼電器

為了提高接地距離繼電器的動作特性，使其能覆蓋較大的接地過渡電阻又不會發生超越，本裝置采用了

零序電抗繼電器。零序電抗繼電器的動作判據為

360°>arg仁」劭解中>180°(3-17)

Z—Z

式中：上為“零序阻抗補償系數”，其計算公式為k=M一以，其中和ZLI分別為“線路零序阻抗

值”和“線路正序阻抗值”定值，在實際應用中建議采用實測值對上值進行整定。

本裝置經過選相，保證在單相故障時，只有故障相才用零序電抗繼電器測量，將兩相短路接