分相式电流纵差保护原理及光纤通道与保护接口(一天)

南京南瑞继保电气有限公司输电线路分相电流纵差保护原理及光纤通道与保护接口RCS-931保护配置•主保护光纤电流纵差保护工频变化量接地、相间距离Ⅰ段•后备保护以正序电压为极化量的阻抗继电器构成的三段式接地、相间距离保护A型：零序电流Ⅱ段(带方向)、Ⅲ段(方向可选择)B型：零序电流Ⅰ、Ⅱ段(带方向)、Ⅲ、Ⅳ段(方向可选择)D型：零序电流Ⅱ段(带方向)、零序反时限方向电流保护(方向可选择)•重合闸单相重合闸、三相重合闸、综合重合闸、重合闸仃用光纤电流纵差保护原理MNMINI•以母线流向被保护线路方向为正方向。•动作电流(差动电流)为：•制动电流为：•动作电流与制动电流对应的工作点位于比率制动特性曲线上方，继电器动作。NMCDIIINMRIIICDIRI75.0cdqdI输电线路电流纵差保护原理MINIKIMN线路内部短路•动作电流：•制动电流：•因为继电器动作。•凡是在线路内部有流出的电流，都成为动作电流。KNMCDIIIINMRIIIRCDII输电线路电流纵差保护原理MINIKIMN线路外部短路•动作电流：•制动电流：•因为继电器不动。•凡是穿越性的电流不产生动作电流，只产生制动电流。0IIIIIKKNMCDKKKNMRI2IIIIIRCDII输电线路电流纵差保护的主要问题MINICIMN⑴电容电流的影响电容电流是从线路内部流出的电流，因此它构成动作电流。由于负荷电流是穿越性的电流，它只产生制动电流。所以在空载或轻载下电容电流最容易造成保护误动。解决方法：①用起动电流定值躲本线路电容电流。②起动电流定值躲不了电容电流时，进行电容电流补偿。输电线路电流纵差保护的主要问题MINIKIMN⑵重负荷情况下线路内部经高电阻接地短路，灵敏度可能不够。负荷电流是穿越性的电流，它只产生制动电流而不产生动作电流。经高电阻短路，短路电流很小，因此动作电流很小因而灵敏度可能不够。解决方法：采用工频变化量比率差动继电器和零序差动继电器KI输电线路电流纵差保护的主要问题⑶TA断线，差动保护会误动。为了在单侧电源线路内部短路时电流纵差保护能够动作，因此差动继电器在动作电流等于制动电流时应能保证动作。这样在一侧TA断线时差动保护会误动。解决方法：采取措施防止TA断线时差动继电器误动。输电线路电流纵差保护的主要问题⑷由于两侧TA暂态特性和饱和程度的差异、二次回路时间常数的差异在区外故障或区外故障切除时出现差动电流（动作电流），容易造成差动继电器误动。解决方法：提高比率制动特性的起动电流和制动系数。在制动量上增加浮动门槛。输电线路电流纵差保护的主要问题⑸两侧采样不同步，造成不平衡电流的加大。线路纵差保护与主设备保护中用的纵差保护不同，线路纵差保护两侧电流是由不同装置采样的。两侧电流采样时间不一致，使动作电流不是同一时刻的两侧电流的相量和，最大的误差是相隔一个采样周期（931保护是0.833ms,折合工频电角度为）。这将加大区外故障时的不平衡电流。解决方法：使两侧采样同步，或进行相位补偿。931保护采用小步幅调整采样周期达到采样同步。015931保护中差动继电器的种类和特点CDIRI75.0HI•工频变化量分相差动继电器的构成：动作电流：制动电流：取为定值单中‘差动电流高定值’、4倍实测电容电流和中的最大值。由于大于电容电流,依靠定值躲电容电流影响.NMCDIIINMRIIIHI14CNXUHI931保护中差动继电器的种类和特点工频变化量差动继电器的特点•不受负荷电流的影响。因此负荷电流不会产生制动电流。•受过渡电阻的影响也较小。•在单侧电源线路上发生短路，只要短路前有负荷电流，短路后无电源侧的工频变化量电流也会形成动作电流。由于上述原因该继电器很灵敏。提高了重负荷线路上发生经高电阻短路时的灵敏度。931保护中差动继电器的种类和特点CDIRI75.0HI•稳态Ⅰ段分相差动继电器的构成：动作电流：制动电流：取为定值单中‘差动电流高定值’、4倍实测电容电流和中的最大值。依靠定值躲电容电流。NMCDIIINMRIIIHI14CNXU931保护中差动继电器的种类和特点•稳态Ⅱ段分相差动继电器的构成：动作电流：制动电流：取为定值单中‘差动电流低定值’、1.5倍实测电容电流和中的最大值。依靠定值躲电容电流。经40ms延时动作。NMCDIIINMRIIIMI15.1CNXUCDIRI75.0MI931保护中差动继电器的种类和特点•零序差动继电器的构成：动作电流：制动电流：为定值单中‘零序起动电流定值’。经100ms延时动作。零序差动继电器本身无选相功能，所以再另外用稳态分相差动继电器选相。两者构成‘与’门。000NMCDIII000NMRIII0QDI0CDI0RI75.00QDI931保护中差动继电器的种类和特点零序差动继电器的特点•由于不反应负荷电流，所以负荷电流不产生制动电流。•受过渡电阻的影响较小。因此在重负荷线路上发生经高电阻短路时灵敏度较高。931保护中差动继电器的种类和特点•与零序差动继电器配合使用作为选相用的稳态分相差动继电器的构成：动作电流为经过电容电流补偿后的差动电流。制动电流：为、0.6倍实测电容电流和中的最大值。制动系数仅取为0.15。CDBCINMCDIIILI0QDI16.0CNXUCDBCIRILI15.0931保护中差动继电器的种类和特点选相用稳态分相差动继电器特点•由于值和制动系数值都取得很小，所以该继电器很灵敏。不会影响零序差动继电器的灵敏度。•由于比电容电流小，故动作电流要经电容电流补偿。LILI防止TA断线误动的措施•差动保护部分的计算，包括:差动继电器的计算、逻辑程序和出口程序都在‘故障计算程序’中进行。也可以说只有起动元件起动后才投入差动保护。起动元件如果不起动，在正常运行程序中差动保护根本没有计算，相当于差动保护没有投入。主程序采样程序起动？正常运行程序故障计算程序NY防止TA断线误动的措施•防止TA断线误动的措施是：只有在两侧起动元件均起动，两侧差动继电器都动作的条件下才能发出跳闸命令。为此，每一侧差动继电器动作后都要向对侧发一个允许信号。差动保护要发跳闸命令必须满足如下条件:①本侧起动元件起动②本侧差动继电器动作③收到对侧‘差动动作’的允许信号•这样当一侧TA断线，由于电流有突变或者有‘零序电流’，起动元件可能起动，差动继电器也可能动作。但对侧没有断线，起动元件没有起动，差动继电器没有进行计算，不能向本侧发‘差动动作’的允许信号。所以本侧不误动。•系统图MNMINIET1T2MN断线侧非断线侧弱电侧电流纵差保护存在的问题•当有一侧是弱电源侧或无电源侧，在线路内部短路时，无电源侧起动元件可能不起动。例如无电源侧变压器中性点不接地，短路前线路空载，短路后由于既无电流突变量又无零序电流，起动元件不动作。起动元件不动作，程序在正常运行程序。此时无电源侧差动继电器没有进行计算，不会向对侧发允许信号。导致电源侧电流纵差保护拒动。•为解决该问题，931保护中增加一个低压差流起动元件。低压差流起动元件•除两相电流差突变量起动元件、零序电流起动元件和不对应起动元件外，931保护再增加一个低压差流起动元件。•低压差流起动元件起动条件：①差流元件动作。该差流元件的特性就是选相用的稳态分相差动继电器的特性。②差流元件的动作相或动作相间电压、。③收到对侧的允许信号。UUNU6.0在64kb/s通信接口的条件下，实现了每周12点采样数据的传输，而其他有些厂家的差动保护每周仅传输4～6点。每周12点的采样数据保证了差动继电器工作的正确性和工频变化量差动继电器的实现。在2Mb/s通信接口的条件下，实现了每周24点采样数据的传输及差动计算。采样数据的传输本装置通信接口原理•其功能是将各电流量和开关量的二进制的电信号转变成编码形式的光信号。•装置中的数据采用64Kb/s高速数据通道、同步通信方式。采用64Kb/s的传输速率，主要是考虑差动保护的数据信息，可以复接数字通信设备(PCM微波或PCM光纤通信)的64Kb/s数字接口，从而实现远距离传送。•具体功能是将串行通信控制器（SCC）收发的反应电流量和开关量的电信号的NRZI码变换成64Kb/s同向接口的线路码型，然后经‘光电转换’变成光信号，再由光纤通道来传输。本装置通信接口原理数据发送64Kb/s从SCC来码型变换光纤发送（主）光纤数据接收64Kb/s去SCC码型变换光纤接收（主）光纤时钟提取DPLL发时钟内部时钟64kHz晶振外部通信方式一——专用光纤方式•采用专用光纤光缆时，线路两侧的装置通过光纤通道直接连接。RCS－900系列纵联差动保护RCS－900系列纵联差动保护光发光收光发光收光纤64Kb/s专用光纤方式时的同步时钟提取•由于装置是采用64Kb/s同步数据通信方式，就存在同步时钟提取问题。•采用专用光纤通道时，装置的时钟应采用内时钟方式，即两侧的装置发送时钟工作在“主─主”方式，数据发送采用本机的内部时钟，接收时钟从接收数据码流中提取。发时钟收时钟RCS－900系列纵联差动保护～～发时钟收时钟RCS－900系列纵联差动保护～～内部时钟内部时钟64Kb/s外部通信方式二——通过64Kb/s同向接口复接PCM通信设备•需在通信机房内加装一台专用光电变换的数字复接接口设备MUX-64。它通过双绞线与PCM设备相连。RCS－900系列纵联差动保护MUX-64光发光收光发光收光纤64Kb/sPCM设备同向接口终端外部通信方式二——通过2048Kb/s同向接口复接PCM通信设备•需在通信机房内加装一台专用光电变换的数字复接接口设备MUX-2M。它通过75欧姆同轴电缆与PCM设备相连。RCS－900系列纵联差动保护MUX-2M光发光收光发光收光纤64Kb/sPCM设备同向接口终端复接PCM通信设备时的同步时钟提取•若通过64Kb/s或2048Kb/s同向接口复接PCM通信设备时，必须采用外部时钟方式，即两侧装置的发送时钟工作在“从─从”方式。数据发送时钟和接收时钟为同一时钟源，均是从接收数据码流中提取，否则会产生周期性的滑码现象。若两侧采用SDH通信网络设备时，两侧的通信设备不必进行通信时钟设定。若两侧采用PDH准同步通信设备时，还得对两侧的PDH通信设备进行通信时钟设定。即把一侧的通信时钟设为主时钟（内时钟），另一侧通信时钟设为从时钟，否则会因为PDH的速率适配，而产生周期性的数据丢失（或重复）问题。复接PCM通信设备时的同步时钟提取发时钟收时钟RCS－900系列纵联差动保护～～内部时钟64Kb/s收～～发（主侧）64Kb/s发时钟收时钟RCS－900系列纵联差动保护～～内部时钟64Kb/s收～～发（从侧）64Kb/sPCM设备PCM设备谢谢！