SEL-411L-线路电流差动保护和自动化控制系统

1SEL-411L简介施瓦哲工程实验（上海）有限公司主要性能和优点SEL-411L保护自动化和控制系统综合了高速线路电流差动保护、距离保护以及方向保护，可以实现对于双断路器单元的完全控制。线路电流差动保护。SEL-411L的87L功能，可以通过串行通讯，实现多达三端的架空输电线路或者电缆线路的三相跳闸或者分相跳闸保护。每个线路终端可以双断路器结构接入。SEL-411L保护采用阿尔法平面原理，可以用于多组电流接入的差动区、适用于带有谐波制动或闭锁的线路变压器组以及实现线路充电电流补偿。双电流输入。对于一个半断路器、环形母线或者双母线双断路器，SEL-411L可提供87L功能安全性，来支持每个断路器的双电流输入。通过SELogic控制方程的使用，可以动态地配置每个电流是否参与差动区计算，利用该特性，SEL-411L能够适应双母线单断路器或者旁路母线的配置。全面的阿尔法平面。按相(87LP)、负序(87LQ)以及零序(87LG)差动元件采用专利的全面的阿尔法平面比较。同时配合过电流监视、外部故障检测、可选充电电流补偿以及扰动检测逻辑，提供了87L功能的安全性和灵敏性。自适应的特性也提高以下情况下87L功能的安全性：o检测到外部故障o通讯同步性能降低o但由于电压断线或其他情况下，尽管充电电流补偿功能投入，但暂时无法使用阿尔法平面原理与SEL-311L中的基本一致。但是SEL-311L与SEL-411L是采用了完全不同的硬件以及固件平台，两者不能够实现线路电流差动保护兼容。保护区中可包含变压器。SEL-411L允许线路变压器组应用，可以对变压器向量组、变比以及零序电流进行补偿。87L功能同时能够支持谐波闭锁和谐波制动，以保证变压器涌流条件下的保护可靠性。对于过励磁状况，SEL-411L采用五次谐波电流来保证87L元件的可靠性。87L功能可以保护多绕组变压器。SEL-411L简介线路电流差动保护和自动化控制系统2SEL-411L简介施瓦哲工程实验（上海）有限公司充电电流补偿。当SEL-411L被用于保护长线路、特高压线路或电缆时，线路充电电路补偿功能可增强87L元件的灵敏度。充电电流是利用测量的线路电压来进行计算，计算结果再与测量的相电流相减。这种补偿原理对于平衡以及不平衡系统状况都能够精确补偿。即使在线路充电时候，断路器操作不一致情况，也能正确工作。线路充电电流算法当PT断线状态下具有应变逻辑。外部故障检测器。外部故障检测算法，可以提高87L元件对于CT误差的安全性，原理如下：o保护区穿越电流有变化，而保护区的差动电流没有变化（典型的外部故障）o任何电流的直流分量相对交流分量超过预设的门槛，而差动电流没有明显变化（典型如线路电抗器或变压器充电）通讯规约支持。SEL-411L允许串行87L通过以下方式进行通讯：直接点对点光纤、C37.94多路复用光纤、EIA-422或G.703媒介数据同步。继电器之间的同步数据交换要根据通道（对于对称性通道）或者采用外部时钟源的非对称通道。可以根据通道来自由控制同步方法。如果需要，可以连接一个标准的IRIG-B输入来介入外部时钟源。可以是基于GPS原理，或者采用SELICON多路复用系统来的安全时钟分配。如果采用了外部时钟源，SEL-411L提供了内置的应变逻辑，来处理任何时钟源的丢失或恶化。完整的距离保护。多达五段式的相间和接地距离以及方向过电流元件。欧姆圆和四边形特性可选用于相间和接地距离元件。用可选的高速距离元件以及串联补偿逻辑，能够优化保护用于关键线路或者串联补偿线路。专利的耦合电容电压互感器（CCVT）暂态超越逻辑，增强了距离1段的安全性。昀佳选择接地方向元件®逻辑优化了方向元件的性能，并且无需很多设定。距离和方向元件，可以用于通讯保护方案，诸如POTT、DCB以及DCUB，或者用于瞬时或阶段式后备保护。自动化。增强的自动化特性，包括可编程的就地控制、远方控制、保护自保持以及自动化自保持变量。前面板大液晶LCD显示上的就地测量，减少了对于独立盘面表计的需求。利用串行口以及以太网络连接，可以有效传输关键信息，包括表计数据、保护元件以及控制I/O状态、IEEEC37.118同步相量、IEC61850GOOSE报文、SER报告、断路器监视器信息、继电器摘要事件报告以及时钟同步。扩展的SELogic控制方程，包含数学和比较功能，可用于各种控制应用。高隔离的控制输入，有可选的可设定动作门槛，方便与来自其他系统的元件进行组合。配合多达1000行的自动化逻辑，可以促进和提高控制功能。同步相量。根据来自SEL-411L继电器对于系统的实时相量测量，为调度部门提供决策依据。SEL-411L可以记录系统范围扰动的同步相量数据流。调度部门根据系统范围的远方同步相量数据来对电力系统进行控制。数字继电器-继电器通讯。SEL-411L提供87L通道以及串行口的独立和隔离的通讯选项。利用MIRROREDBITS®通讯来监视变电站内或变电站间的继电器内部元件状态，采用SEL光纤转换器。在相同的MIRRORED BITS®通道中可以发送数字量、模拟量以及虚拟终端数据。可以按照每秒钟60条报文的速率，从其他两个发送IEEE C37.118‐2005格式同步相量的设备，接收同步相量数据。SEL‐411L将时间相关的数据用于SELogic控制方程，也可以将用户编程的字位内嵌在87L数据流中进行传输。电压互感器冗余。SEL-411L的多组电压输入，提供了电压互感器的冗余性。根据LOP断线检测，继电器可以将等效的PT源切换到继电器输入。以太网络。可选的以太网络卡，可以对所有继电器功能进行处理。利用IEC61850或DNP3规约可直接连接到自动化系统。也可以通过一台通讯处理器来连接继电器到DNP3网络。利用文件传输规约（FTP）可进行高速数据采集。若连接到变电站或者企业LAN网络，利用TCP或UDP因特网规约，还可以进行IEEEC37.118-2005格式同步相量传输。断路器和电源监视。当累积的断路器负载（可独立监视两个断路器的每个触点）表明可能超出触点损耗，可计划安排断路器维护。SEL-411L可以记录自从功能复归以来的每次电气和机械末次操作和平均操作。电源监视告警可以警示变电站的直流电压问题（两组独立电源监视），即使仅仅在跳闸或合闸操作期间。重合闸控制。具备可编程的对于单或双断路器分相或三相跳合闸功能。多种电源的同期检测和电压检测，构成完整的单元控制。3SEL-411L简介施瓦哲工程实验（上海）有限公司断路器失灵保护。采用高速（5/8周波）的开相检测逻辑，以减少总的故障清除时间，适用于严格的断路器失灵保护应用。SEL-411L可以适用于单或双断路器的分相/三相失灵保护。逻辑包括分相和三相断路器失灵重跳闸以及远方跳闸启动。也包括用于多相和单相跳闸的各种延时定值。振荡闭锁和跳闸。距离保护可以选择振荡闭锁或者失稳跳闸。振荡检测逻辑为零设定。在这样的逻辑下，不需要进行定值或系统研究。合于故障和短引线保护。根据隔离刀闸状态输入以及电压元件，来投入高速短引线保护，并且发送适当的命令到远方SEL-411L继电器。SEL-411L中的短引线保护提供制动式差动功能，为双断路器应用提供安全性。高精度行波测距功能。对于双端线路，同时具备高精度时钟源时，SEL-411L可获得昀高精度的故障测距，利用一种D型（双端）行波(TW)原理。专用的模数转换器，可按1.5625MHz频率进行电流采样，获取高频分量，进行故障测距计算。增强型多端故障定位。该功能可以更有效地使得线路调度人员，快速隔离线路问题，并更快恢复供电。对于双端线路，SEL-411L可以利用来自两端的数据进行高精度故障测距，采用D型行波原理以及阻抗估算故障测距。而对于三段线路，SEL-411L利用来自各个终端的数据，通过计算等效阻抗，来估算故障定位，并正确鉴别故障区间。一旦通讯丢失或数据同步恶化，继电器将返回到单端模式，也总是能够提供常规故障定位结果。SEL-411L可显示所有行波以及阻抗类型的故障测距估算。录波。可记录电压、电流和内部逻辑点，采样速率昀高可达到8kHz。相量和谐波分析特性更加增强了对继电器和系统性能分析的功能。故障报告包括本侧和远方的87L数据，便于快速和方便地分析。具有规则的整定编辑器。除了使用ASCII终端与继电器进行通讯和整定之外，也可使用SEL-5030（ACSELERATOR™)软件系统对SEL-411L继电器进行编程并分析故障记录以及继电器元件动作行为。SEL-5030软件还可用于查看实时相量和谐波水平。顺序事件记录器（SER）。存储昀后的1000条记录，包括整定值变化、上电以及所选择的逻辑元件。热过负荷模型。通过SELOGIC控制方程，运用SEL-411L和SEL-2600系列RTD模块进行动态过负荷保护。完整的表计功能。通过内置的高精度表计功能提高线路负载。使用有功和无功功率的测量优化线路运行。利用差动表计来获得远方终端电流。可昀小化设备需求而满足完整的表计要求，包括：有效值、昀大/昀小值、需量/峰值、电量、瞬时值。4SEL-411L简介施瓦哲工程实验（上海）有限公司功能概述图1功能框图保护特性SEL-411L包含对于保护架空输电线路以及电缆线路的所有必需的保护元件和控制逻辑。见下图。图2差动元件动作和制动区间完整的电流差动保护SEL-411L差动元件，可以比较每个线路终端的相电流、负序和零序分量。如图2所示。SEL-411L中的差动保护在一个复数平面内，检查等效的本侧和远方电流向量比值，称作阿尔法平面比较。如下图3。对于负荷和区外故障，不考虑CT和通讯误差，相量比值等于-1或1180°。SEL-411L的制动区域覆盖了理想化的区外故障和21相间和接地距离25同期检测27低电压32方向功率50过电流50BF双断路器失灵过电流51反时限过电流59过电压67方向过电流68失步闭锁/跳闸79单/三相重合闸81(O,U)过/低频率85RIOSELMIRROREDBITS®通讯87电流差动DFR事件报告ENVSEL-2600*HMI操作界面LGC扩展的SELOGIC®控制方程MET高精度测量PMU同步向量SER顺序事件记录器其他功能BRM断路器损耗监视器LDE负荷入侵LOC故障测距SBM站内直流电源监视器1铜缆或光纤2串行口或者以太网口(以太网口即将发布)*可选特性5SEL-411L简介施瓦哲工程实验（上海）有限公司负荷电流点，并允许了一定的幅值和角度误差。CT饱和、通道不对称以及其他因素会导致区外故障下的幅值和角度偏移，导致比值偏移。制动特性也提供了这些状况下合适的制动性，并利用负序和零序差动元件，仍然能够检测保护区内的高阻故障以及‘馈出’故障。彩虹制动区的半径和角度可调整。采用的差动保护原理受到CT饱和影响较小。除了提供单独的断路器电流到差动元件，继电器还配合额外的快速外部故障检测，来应对快速而严重的高电流故障下CT饱和。同时还提供直流分量检测原理，来应对由于变压器涌流或高X/R比率下的高直流分量慢衰减造成的慢速CT饱和。这些防范措施，使得SEL-411L能够避免动作于穿越性故障，以及降低了SEL-411L应用对于CT的要求。SEL-411L的电流连接功耗很小，因此能够将SEL-411L继电器连接到多用途CT，而不会降低精度以及保护的安全性。图3系统状况在阿尔法平面上的动作与制动区域双断路器单元以及多端线路SEL-411L可以使用双断路器线路终端应用，或者，利用串行通讯，适应多达六电流输入的多端线路应用。继电器测量并利用所有的电流输入（图4a），来计算等效的双端阿尔法平面电流（图4b）。继电器对于所有差动区的各个电流输入，生成制动区并进行区外故障检测。继电器采用一种专利的方法来生成远方和本侧电流，以等效于双端系统（图4c）,等效的本侧和远方电流然后被应用到阿尔法平面比较器（图4d）。因此，SEL-411L的阿尔法平面算法可以适应双断路器多端线路应用。图4全面