PSL600光纤电流差动保护

光纤电流差动保护2004年12月.西安国电南京自动化股份有限公司研发中心兰金波Email：[e-mail]手机：[phone]电话：[phone]传真：[phone]差动保护的优点•具有天然的选相功能，同杆双回线跨线故障选跳•适应短线路•弱电源,自适应系统运行方式•不受振荡影响,任何故障快速动作•不受PT断线影响，优于方向保护•耐受过渡电阻能力强•不受功率倒向影响•适应于串补线路•一侧先重合于永久性故障，两侧都可以同时三跳，闭锁后合侧的重合闸再次重合于永久故障。•PSL600系列装置硬件•PSL600系列线路保护装置一、PSL600保护•系列化、模块化设计•大资源、通用化设计•装置整体高可靠性设计•透明化设计•开放性设计•人性化设计•免调节概念设计1.1PSL600系列装置硬件•装置系列化设计，包括500kV-10kV变电站所需的全套保护和自动化产品•统一设计的硬件平台，CPU模块相同•软件统一平台，模块化设计•高级语言软件设计1.1.1系列化、模块化设计•突破传统保护设计概念的局限•强大的数据处理及记录资源•每个CPU上事件记录可达1000条•录波长度可达8秒，可录12-48次•保护动作过程的全息记录，便于事件分析•冗裕设计，提高装置安全性•为产品通用化提供条件1.1.2大资源、通用化设计•32BitMPU－MOTOROLA•32BitDSP－TI•256KBytesROM－程序•256KBytesRAM－数据缓存•1MBytesFM－事故报告•64KBytesEEPROM－32组整定值•CAN-bus接口－快速内部网络•SPI通信接口－多CPU共享AD转换数据1.1.3大资源、通用化设计•精度高-16位,800倍精确工作电流/电压•稳定性好，零漂、温漂小，不需现场调节•精度与采样率无关可提高采样率•器件有较大的选择余地专利号：ZL99228026.51.1.4多CPU共享的高精度模数转换技术•装置整体可靠性设计•背插式机箱结构•通过了全面的电磁兼容试验•组屏可不加抗干扰模件1.1.5装置整体的高可靠性•各插件自带可插拔端子•强弱电完全分开•便于底板连线按总线方式布置•便于插件按模块化设计•可取消交流模块的大电流接插件1.1.6背插式机箱的优点序号试验名称要求1静电放电抗扰度试验4级2射频电磁场辐射抗扰度试验3级3电快速瞬变脉冲群抗扰度试验4级4浪涌（冲击）抗扰度试验3级5射频场感应的传导骚扰抗扰度试验4级1.1.6电磁兼容试验项目序号试验名称要求6工频磁场抗扰度试验5级7脉冲磁场抗扰度试验4级8阻尼振荡磁场抗扰度试验5级9振荡波抗扰度试验5级10无线电骚扰试验A级1.1.6电磁兼容试验项目(续)•记录保护内部所有元件动作过程•记录各元件变化时内部各计算值•记录所有输入和输出开关量的变化•电流有突变或开关量变化时录•记录动作过程中发出的事件和所用定值•可将数据在Psview分析软件上进行事件分析1.1.7透明化设计•丰富而灵活的通信资源•充分考虑与现有变电站自动化系统接口•实现全站全以太网通信•基于DL/T667-1999（IEC60870-5-103）标准的平衡式保护规约1.1.8开放性设计•配置：双以太网接口、双485接口•媒介：铜导线或光纤•支持集中打印、就地打印或取消打印机1.1.9灵活的通信接口以太网络RS232/485/422打印集中打印通信•事件上传•录波召唤•动作过程数据召唤•遥控压板投退操作•远方读取、修改定值、切换定值区•遥测、遥信及遥控跳、合闸•装置工况监视等1.1.10与变电站自动化系统配合•全以太网的通信网络，从监控到装置的无缝全连接•顺应信息化潮流，持续利用国际最新发展成果1、最强的使用广泛性，不会被淘汰2、最强的技术支持，保证技术进步与兼容3、满足厂站越来越大的通信需求，方便扩容与接入4、为正在讨论中的变电站国际标准的推选方案5、各装置在节点上的平等性，为信息化保护打下基础1.1.11实现全站全以太网通信•极大提高系统的通信效率单元信息至监控系统只需不到100ms时间•实现装置接入网络的即插即用，可实现不同厂家设备的即时接入•率先系统采用国际通信规约（IEC60870-5-103）1.1.12全站全以太网通信•大屏幕液晶显示，显示汉字：15个×8行(240×128点阵)•全汉化操作•表格、波形方式输出•方便的PSview调试分析软件•系列产品统一的操作菜单和键盘•系列产品统一造型和色系1.1.13人性化设计•高精度、高稳定器件保证•软件微调•无可调节元件，无需现场对采样精度调整•完善的自检功能•方便的现场调试工具PSmate•计算机化生产、测试线保证•稳定的性能，可实现状态检修1.1.13免调节概念设计1.2.1PSL600保护装置PSL600系列线路保护(601/602/603/607/608)PSL620系列线路保护(620C/620D)PSL630系列断路器保护(631/632)PSF630系列收发讯机(631/633)GXC-01、GXC-64/2M光纤接口FCX-22HP分相操作箱1.2.2、PSL601纵联方向保护ttidtdtutSS00)(，反方向故障，无故障，正方向故障000)(tSS1.2.3、PSL602纵联距离保护ZDZDRZDZZFZ方向元件1.2.4、PSL600后备保护•快速距离•三段式相间距离•三段式接地距离•四段式零序保护/反时限1.2.5、辅助保护•PSL631断路器保护•PSL632断路器保护•PSL608短引线保护二、通信方式•电力线载波通信(PLC)•微波通信•光纤通信2.1、光纤通信的优点•抗电磁干扰能力强•传输容量大•频带宽•传输衰耗小•资源丰富2.2、PSL603通信的硬件•专用通信芯片（HDLC）•光端机内置•光接口：FC/PC•光发功率：-8~-11db•光收功率：大于-33db•传输距离：40km,1310nm光100km,1550nm光2.3、光端机工作原理•光发、光收为集成器件•光波长为1310nm或1550nm•光调制信号•光纤为单模FC/PC光纤适配器↑FC/PC光纤连接器→2.3、PSL603通信的时钟•主时钟方式•从时钟方式2.3.1、主时钟发时钟收时钟～～发时钟收时钟～～内部时钟内部时钟64Kb/sPSL603差动保护PSL603差动保护主时钟侧主时钟侧2.3.2、从时钟－2M口发时钟收时钟PSL603差动保护～～接口板时钟2Mb/s收～～发（从时钟）2Mb/s发时钟收时钟PSL603差动保护～～2Mb/s收～～发（从时钟）2Mb/sGXC-2MGXC-2MSDH接口板时钟2.3.3、从时钟－64K复用发时钟收时钟PSL603差动保护～～64Kb/s收～～发（从时钟）64Kb/s发时钟收时钟PSL603差动保护～～64Kb/s收～～发（从时钟）64Kb/sGXC-64GXC-64接口板时钟接口板时钟PCM设备2.3.4、从时钟－64K复用发时钟收时钟PSL603差动保护～～内部时钟64Kb/s收～～发（从时钟）64Kb/s发时钟收时钟PSL603差动保护～～内部时钟64Kb/s收～～发（从时钟）64Kb/sPCM设备PCM设备三、PSL603通信的帧结构•辅助信息（56bit）•数据信息（192bit）FlagAddIaIbIcCtrlTimeCrcFlag帧结构示意图－HDLC3.1、辅助信息•有数据时：帧头flag:8bit;addr:16bit;ctrl:8bit帧尾（crc:16bit;flag:8bit）•无数据时：发同步帧3.2、数据信息•模拟量：三路电流矢量(96bit)•控制信息：开关位置、CT断线、CT饱和、启动、动作等（32bit）•时标信息：本侧接收时间、对侧接收时间、采样序号等（48bit）•补充信息(16bit)四、差动保护工作原理•差动方式•数据同步•分相差动•零序差动•启动方式•CT饱和•CT断线•辅助功能4.1、差动方式•采样点差动•矢量差动4.2、同步方式•数值同步•硬件采样同步•模型同步•GPS同步4.2.1、数据传输•前提1:两侧采样间隔一致•前提2:双向传输延时一致△t1△t2tdelaytdelayMN△ts4.2.2、调整同步误差)(tsjRenInI4.3、差动曲线im+in||im-in|IINTICDKBL1KBL2侧电流矢量代表侧电流矢量表示NNIMIM4.4、分相差动)(IbNIMINIMI)..(CDINIMI)..(CINIMI)..(INTNIMI)(NIMINIMI)..(CDINIMI)..(CINIMI)..(INTNIMI4*7.032414*5.032414.5、零序差动•分相差动后备•选相功能,条件是投电容电流补偿，且电容电流小于0.1In或无电容电流补偿正确选相60ms动作不能选相150ms动作启动标志本侧分相差动A对侧分相差动A本侧零差选三相TA出口TB出口TC出口控制字说明KG.1：三相出口KG.2：相间故障永跳KG.3：非全相永跳永跳出口&2&7&8&9&12&13&14≥118≥110&15对侧零差选三相≥119≥111&16&17非全相三跳固定手合&6≥120≥122≥123≥1241KG.30≥1211KG.1001KG.20重合固定&5本侧零差A相对侧零差A相&1≥118本侧分相差动B对侧分相差动B&4本侧零差B相对侧零差B相&3≥127本侧分相差动C对侧分相差动C&26本侧零差C相对侧零差C相&25≥1284.6、启动方式•突变量启动•弱馈启动•位置启动△IφIQD&&I0I0IVUφ52V对侧启动TWJA&TWJB&TWJC030msUL90V≥1≥1本侧启动信息发往对侧QDS=14.6、启动方式（续）4.7、CT饱和•CT饱和识别•变制动特性4.7.1、CT饱和识别•CT饱和特征•延时30ms4.7.2、变制动特性•正常情况时，KBL由KBL0经过T减小至KBL•至少一侧电流波形严重畸变时，KBL由KBLS0经过Ts时间逐步减小至BLS1(KBLS=1)•提高区外故障安全性的同时保证区内故障时动作的可靠性•在电流严重畸变时，由于采用了大于等于1的制动系数，使得差动保护在区外故障不误动的前提下给区内故障留有足够的动作范围4.8、CT断线•CT断线的判别•CT断线的处理4.8.1、CT断线的判别WIMKCDMAXNMWICDMAXMKNMIIIIIIIIII0000、两侧零序电流差电流最大相的本侧电流预先设定的门槛6%In无电流门槛值4.8.2、CT断线的处理•闭锁保护,抬高断线相差流门槛•不闭锁保护,保护可能动作4.8.2、CT断线的处理（续）•任一侧CT断线，不会引起保护误动•利用两侧各相差流判断CT断线的相别•任一侧判出CT断线后，断线相差动继电器被特殊处理，非断线相差动继电器仍能正确动作4.9、辅助功能•远跳•远传•永跳远传•故障测距4.9.1、远跳•直接跳闸•经本地启动闭锁与否•开入连续8ms确认•接收连续三次确认4.9.2、远传•两路远传信号•开入连续5ms确认•接收连续三次确认•各五副输出接点4.9.3、永跳远传本功能是当本侧由于永久性故障或者重合于故障时发永跳出口，这时永跳命令通过光纤传送到对侧，闭锁对侧重合闸，防止对侧开关重合于故障。保护收到光纤通道远传令后发60ms永跳出口信号。本功能可经控制字投退4.9.4、故障测距•采用双端电气量完成测距计算，大大提高了测距结果的精度。测距基本原理：•本侧母线电压；本侧线路电流；•对侧线路电流；故障点流入大地电流;•Z单位线路阻抗;fnmmfmffmfmmRIIZDIRIZDIU)(nmfIII]/Im[]/I