PRS-747S-100技術(shù)使用說(shuō)明書

UYG深瑞

PRS-747S微機(jī)電抗器成套保護(hù)裝置

技術(shù)說(shuō)明書

Ver1.00

編寫：陳銳石磊

審核：侯林陳遠(yuǎn)生

批準(zhǔn)：徐成斌

長(zhǎng)園深瑞魅保自動(dòng)化有跟公司

（原深圳南瑞科技有限公司）

二。。九年四月

目錄

1裝置概述.....................................................1

1.1應(yīng)用范圍..........................................................1

1.2保護(hù)配置..........................................................1

1.3典型應(yīng)用配置......................................................2

1.4主要性能特點(diǎn)......................................................3

2技術(shù)參數(shù)....................................................5

2.1機(jī)械及環(huán)境參數(shù)....................................................5

2.2額定電氣參數(shù)......................................................5

2.3主要技術(shù)指標(biāo)......................................................5

3保護(hù)原理....................................................7

3.1啟動(dòng)元件..........................................................7

3.2分相差動(dòng)速斷......................................................8

3.3分相比率差動(dòng)保護(hù)..................................................9

3.4分相采樣值差動(dòng)保護(hù)...............................................10

3.5零序比率差動(dòng)保護(hù).................................................11

3.6差動(dòng)保護(hù)的其他相關(guān)元件...........................................13

3.7匝間保護(hù).........................................................13

3.8電抗器過(guò)流保護(hù)...................................................17

3.9主電抗器零序過(guò)流保護(hù).............................................18

3.10小電抗器過(guò)流保護(hù)................................................18

3.11主電抗器過(guò)負(fù)荷....................................................19

3.12小電抗器過(guò)負(fù)荷....................................................19

3.13TV異常判別原理..................................................19

4輔助功能...................................................20

4.1信號(hào)系統(tǒng).........................................................20

4.2事故分析與過(guò)程記錄...............................................20

5定值清單及整定說(shuō)明...........................................27

5.1裝置基本參數(shù).....................................................27

5.2設(shè)備參數(shù).........................................................27

5.3保護(hù)控制字.......................................................28

5.4保護(hù)定值........................................................28

5.5廠家定值.........................................................30

5.6軟壓板定值.......................................................30

6硬件說(shuō)明....................................................31

6.1裝置整體結(jié)構(gòu)（硬件原理圖）.....................................31

6.2出口接點(diǎn)........................................................32

6.3輸入開關(guān)量.......................................................33

6.4信號(hào)接點(diǎn).........................................................34

6.5裝置接線與安裝...................................................35

6.6GPS校時(shí)跳線說(shuō)明.................................................35

附錄A裝置使用..............................................36

A.1面板布置與顯示

36

A.2菜單界面操作說(shuō)明.................................................38

附錄B裝置調(diào)試與投運(yùn)..........................................52

B.1調(diào)試資料準(zhǔn)備.....................................................52

B..............................................................................................................................................2

通電前檢查..............................................................52

B..............................................................................................................................................3

上電檢查................................................................52

B.4整機(jī)調(diào)試.........................................................52

B.5裝置投入運(yùn)行操作步驟.............................................53

B.6注意事項(xiàng).........................................................54

附錄C保護(hù)裝置通訊說(shuō)明（IEC60870-5-103規(guī)約）.................56

C.1定值和交流量.....................................................56

C2

保護(hù)加乍董祥…二…二［….二:..…二二二二二二二二二二二1.二.?…56

C..............................................................................................................................................3

自檢信息................................................................57

C.4保護(hù)開關(guān)量.......................................................58

C.5故障錄波實(shí)際通道序號(hào)表（ACC）..................................................................58

附錄D差動(dòng)保護(hù)整定計(jì)算........................................59

D.1比率差動(dòng).........................................................59

D..............................................................................................................................................2

零序比率差動(dòng)............................................................61

D.3差動(dòng)速斷定值.....................................................61

附錄E后備保護(hù)整定計(jì)算........................................62

E.1定時(shí)限過(guò)流保護(hù)..................................................62

E.2零序過(guò)流保護(hù)

62

E.3主電抗過(guò)負(fù)荷

62

E.4小電抗過(guò)流保護(hù)..................................................62

E.5小電抗過(guò)負(fù)荷....................................................62

【附圖1】裝置端子排接線圖............................................64

【附圖2】裝置前視后視圖..............................................65

【附圖3】裝置外形及機(jī)柜安裝開孔尺寸圖................................66

1裝置概述

1.1應(yīng)用范圍

PRS-747s微機(jī)電抗器成套保護(hù)裝置適用于220kV?lOOOkV系統(tǒng)高壓并聯(lián)電抗器。它集成了一臺(tái)電

抗器的全套電量保護(hù)，主保護(hù)和后備保護(hù)共用一組TA,滿足變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的要求。

1.2保護(hù)配置

PRS-747S裝置集成了一臺(tái)電抗器的全套電量保護(hù)，每項(xiàng)保護(hù)功能均可通過(guò)保護(hù)控制字選擇投退。

非電量保護(hù)由專門的非電量保護(hù)裝置完成，其內(nèi)容不在本說(shuō)明書中介紹。

表1-2-1PRS-747S裝置保護(hù)配置表

保護(hù)元件配置方式備注

①差動(dòng)速斷保護(hù)

②比率差動(dòng)保護(hù)

主保護(hù)③采樣值差動(dòng)保護(hù)

④零序比率差動(dòng)保護(hù)

⑤匝間保護(hù)

①主電抗過(guò)流保護(hù)2段：

I段1時(shí)限

II段1時(shí)限

②主電抗零序過(guò)流保護(hù)2段：

后備保護(hù)I段1時(shí)限

n段1時(shí)限

③主電抗過(guò)負(fù)荷告警

④小電抗過(guò)流保護(hù)

⑤小電抗過(guò)負(fù)荷告警

①差流越限告警包括分相差流和零今只發(fā)信

序差流

②TA斷線告警及閉鎖今閉鎖匝間、選擇閉鎖分

輔助功能

相比差和零序比差

③空投閉鎖-閉鎖零差

@TV斷線告警及閉鎖-閉鎖匝間

1.3典型應(yīng)用配置

圖1-1為PRS-747S裝置在500kV系統(tǒng)電抗器保護(hù)中的典型應(yīng)用配置。

線路

分差保護(hù)零差保護(hù)

匝間保護(hù)主電抗過(guò)

流主電抗零序過(guò)流

主電抗過(guò)負(fù)荷

TV斷線TA斷線

小電抗

TA3()小電抗過(guò)流小

電抗過(guò)負(fù)荷

圖1-3-1PRS-747s在500KV的典型應(yīng)用配置

□

L4主要性能特點(diǎn)

>獨(dú)立的啟動(dòng)元件：主保護(hù)均有各自不同的啟動(dòng)元件，主保護(hù)元件只有在其相應(yīng)的啟動(dòng)元件動(dòng)作

后才能出口跳閘。

>雙CPU與門出口：PRS-747s電抗器保護(hù)裝置在成熟硬件平臺(tái)的基礎(chǔ)上為提高電抗器保護(hù)動(dòng)作

的可靠性，采用兩塊保護(hù)板互為閉鎖，與門出口的方案，只有兩塊保護(hù)板同時(shí)出口保護(hù)才能跳

閘出口。

>靈敏的匝間保護(hù)啟動(dòng)元件：根據(jù)匝間故障時(shí)主電抗相阻抗測(cè)量值顯著變化的特點(diǎn)，匝間保護(hù)啟動(dòng)元件

采用了主電抗相阻抗啟動(dòng)判據(jù)，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)零序電流啟動(dòng)靈敏度的不足，提高了匝間保護(hù)啟動(dòng)的靈敏度

和可靠性。

>靈敏可靠的匝間短路保護(hù)：根據(jù)電抗器匝間和內(nèi)部接地故障后零序和負(fù)序電壓的分布特點(diǎn)，采

用了基于零序、負(fù)序電壓分布絕對(duì)值比較式的無(wú)死區(qū)的方向元件，提高了匝間保護(hù)的靈敏度和

可靠性，消除了系統(tǒng)運(yùn)行方式對(duì)匝間保護(hù)的影響，同時(shí)采用擁有成熟運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的零序阻抗元件

進(jìn)一步提高電抗器匝間保護(hù)的可靠性。

>短窗的采樣值差動(dòng)閉鎖：所有的向量差動(dòng)配置了對(duì)應(yīng)的短窗采樣值差動(dòng)閉鎖，在保護(hù)算法上利用

采樣值進(jìn)行波形識(shí)別，在不犧牲常規(guī)的向量差動(dòng)保護(hù)精度和動(dòng)作速度的基礎(chǔ)上，大大提高了保

護(hù)動(dòng)作的可靠性，有效防止壞數(shù)據(jù)導(dǎo)致的向量差動(dòng)誤動(dòng)。

>差動(dòng)保護(hù)多判據(jù)協(xié)同：在差動(dòng)保護(hù)原理和算法上采用了多判據(jù)協(xié)同技術(shù)，可充分發(fā)揮判據(jù)各自

的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)功能互補(bǔ)，使保護(hù)的可靠性、靈敏性、速動(dòng)性同時(shí)得到提高。

。差流速斷段反映區(qū)內(nèi)特別嚴(yán)重故障；

。采樣值差動(dòng)保護(hù)反映區(qū)內(nèi)比較嚴(yán)重故障；

。穩(wěn)態(tài)量比率差動(dòng)為差動(dòng)保護(hù)的總后備；

。零序電流比率差動(dòng)保護(hù)反映靠近中性點(diǎn)接地和高阻接地故障；

。電抗器空投期間比率差動(dòng)無(wú)縫切換到采樣值差動(dòng)；

>獨(dú)特的采樣值差動(dòng)：采樣值差動(dòng)本身具備識(shí)別TA飽和的能力，依靠多點(diǎn)重復(fù)判斷來(lái)保證可靠

性，同時(shí)其數(shù)據(jù)窗為小于一個(gè)周波的短窗，故可以實(shí)現(xiàn)大多數(shù)電抗器內(nèi)部故障的快速切除。

>定值免整定：PRS-747s電抗器保護(hù)裝置采用免整定的方式，只需要輸入電抗器的系統(tǒng)參數(shù)和保

護(hù)功能投退控制字即可，運(yùn)行維護(hù)方便。

>完備的零序比率差動(dòng)：零序差動(dòng)保護(hù)將提高電抗器內(nèi)部接地短路的靈敏度。其各側(cè)零序電流均由

裝置自產(chǎn)得到，各側(cè)TA二次零序電流由軟件自動(dòng)進(jìn)行平衡調(diào)整。

>高性能的數(shù)字濾波算法：裝置采樣率為每周波24點(diǎn)，采用全周傅氏算法，在較高采樣率的前提

下，保證在故障全過(guò)程對(duì)所有繼電器的實(shí)時(shí)計(jì)算，使裝置具有很高的固有可靠性和及時(shí)動(dòng)作速

度。

>電抗器差動(dòng)各側(cè)電流的自動(dòng)平衡補(bǔ)償：電抗器各側(cè)TA二次電流由軟件自動(dòng)調(diào)整，各側(cè)電

□

流平衡系數(shù)調(diào)整范圍為0.25?4倍。

>完備的TA斷線、短路閉鎖與告警功能：采用可靠的TA斷線和短路閉鎖功能，保證裝置在TA

斷線、短路及交流采樣回路故障時(shí)不誤動(dòng)。

>靈活、完善的后備保護(hù)配置：后備保護(hù)的配置滿足電抗器的最大要求，配置方便靈活，方便特

殊應(yīng)用。

>程序模塊化:模塊化的程序使保護(hù)配置靈活，功能調(diào)整方便

>完善的事故分析功能：裝置具有完善的記錄包括保護(hù)事件記錄、啟動(dòng)記錄、錄波記錄、保護(hù)投

退記錄、裝置運(yùn)行記錄、開入記錄、自檢記錄和閉鎖記錄等，裝置還具有保護(hù)邏輯透明化分析

功能。

>完美的人機(jī)界面：正常時(shí)，液晶顯示保護(hù)投退狀態(tài)、電抗器的主接線、差流大小等。鍵盤操作

簡(jiǎn)單，采用菜單方式，僅有六個(gè)按鍵，易于學(xué)習(xí)掌握。人機(jī)對(duì)話中所有的菜單均為簡(jiǎn)體漢字，

打印的報(bào)告也為簡(jiǎn)體漢字，使用方便。

>強(qiáng)大的通信功能：裝置對(duì)外提供的通信接口：三個(gè)TCP/IP以太網(wǎng)接口，兩個(gè)RS485口，一個(gè)

串行打印口，一一路GPS接口（差分輸入或空接點(diǎn)輸入，對(duì)秒、分脈沖和IRIG-B串行編碼三種

校時(shí)方式自適應(yīng)）。通信規(guī)約采用電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)IEC60870-5-103規(guī)約。以太網(wǎng)口還支持

IEC61850規(guī)約。

2技術(shù)參數(shù)

2.1機(jī)械及環(huán)境參數(shù)

機(jī)箱結(jié)構(gòu)尺寸：482.6mmX177mmX278mm（寬X高X深）

正常工作溫度：TCTC?55。?

貯存及運(yùn)輸：-25T?70C

相對(duì)濕度：5%?95%

大氣壓力：86-106KPa

2.2額定電氣參數(shù)

頻率：

50Hz

亦父。痂右電*出[X：

100V或100/J3V（額定電壓Un）

交流電流：

5A或1A

直流工作電源：數(shù)字系（額定電流允許偏差：-20%?+15%

統(tǒng)工作電壓：繼電器回In）允許偏差：+0.15V

路工作電壓：220V/110V允許偏差：±2V

功耗：+5V,

交流電壓回路：+24V,

交流電流回路：

直流電源回路：UN二100V,每相不大于0.5VA

保護(hù)回路過(guò)載能力

交流電壓回路交流1.2倍額定電壓，連續(xù)工作

電流回路2倍額定電流，連續(xù)工作

10倍額定電流，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(xù)工作

裝置經(jīng)受上述的過(guò)載電流/電壓后，絕緣性能不下降。

每相不大于0.5VA

正常工作時(shí)，全裝置不大于25W

跳閘動(dòng)作時(shí)，全裝置不大于50W

2.3主要技術(shù)指標(biāo)

差動(dòng)速斷：比率

差動(dòng):采樣值差231動(dòng)作時(shí)間

動(dòng)：零序比率差

W20ms（1.5倍整定值）

動(dòng)：匝間短路保

W30ms（2倍整定值）

護(hù)：

W25ms（2倍整定值）

W30ms（2倍整定值）

W60ms

232定值精度

電流定值誤差：W2.5%或土20mA

時(shí)間定值誤差：裝置定修整露戰(zhàn)圍和ms

步長(zhǎng)見定值表。

233輸出接點(diǎn)容量

裝置出口和信號(hào)接點(diǎn)單接點(diǎn)最大允許接通功率為150W或1250VA,最大允許長(zhǎng)期接通電流5A,多

副接點(diǎn)并聯(lián)時(shí)接通功率和電流可以適當(dāng)提高。兩種方式下接點(diǎn)均不允許斷孤。

2.3.4實(shí)時(shí)時(shí)鐘

掉電不停計(jì)時(shí)的實(shí)時(shí)時(shí)鐘。該實(shí)時(shí)時(shí)鐘具備萬(wàn)年歷功能，能接收微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的校時(shí)。裝置內(nèi)部實(shí)

時(shí)時(shí)鐘在裝置掉電時(shí)自動(dòng)切換為由時(shí)鐘芯片內(nèi)部鋰電池供電，在電池?zé)o短路及其它異常情況下，后備電池

工作時(shí)間不少于10年。CPU1和CPU2時(shí)鐘嚴(yán)格與MCPU同步，誤差不超過(guò)±5ms。

2.3.5電磁兼容

靜電放電性能符合：GB/T14598.14-1998（IV級(jí)）

快速瞬變干擾性能符合：GBAT14598.10-2007，（IV級(jí)）

浪涌（沖擊）抗擾度性能符合：GBAT14598.18-2007，（2級(jí)）

高頻電氣干擾（1MHz脈沖群）性能符合：GBE4598.13-1998（皿級(jí)）

輻射電磁場(chǎng)干擾性能符合：工頻磁場(chǎng)抗擾度0,（III級(jí)）

性能符合：脈沖磁場(chǎng)抗擾度性能符合：GB"17626.8-1998（（V級(jí)）

GB/T17626.9-1998（,

（V級(jí)）

2.3.6絕緣試驗(yàn)

絕緣試驗(yàn)符合：沖

擊電壓試驗(yàn)符合：

GB/T14598.3-936.0

GB/T14598.3-938.0

□

3保護(hù)原理

3.1啟動(dòng)元件

PRS-747s裝置利用雙保護(hù)板互為閉鎖，兩塊保護(hù)板的動(dòng)作出口相“與”后出口跳閘；同時(shí)主保護(hù)針

對(duì)不同的保護(hù)設(shè)置不同的啟動(dòng)元件，主保護(hù)只有在本身啟動(dòng)元件動(dòng)作后才能跳閘出口。

3.1.1差流啟動(dòng)元件

三相差流最大值。max大于差動(dòng)啟動(dòng)電流時(shí)該啟動(dòng)元件動(dòng)作，此啟動(dòng)元件用來(lái)開放差動(dòng)速斷、比

率差動(dòng)和采樣值差動(dòng)保護(hù)

3.1.2零序差流啟動(dòng)元件

零序差流大于零序差動(dòng)啟動(dòng)電流時(shí)動(dòng)作，該啟動(dòng)元件用來(lái)開放零序比率差動(dòng)保護(hù)

3.1.3匝間保護(hù)啟動(dòng)元件

3.1.3.1阻抗啟動(dòng)兀件

電抗器匝間故障后電抗器本身的相阻抗參數(shù)將降低，利用電抗器的測(cè)量阻抗變化的特性作為匝間保

護(hù)的啟動(dòng)元件，該啟動(dòng)元件靈敏度高、安全可靠。相阻抗啟動(dòng)判據(jù)如下：

T'T—(1+1+I)*7L

Ze=~卜~~以----0.95XZL/(3-1-1)

W/T1

he

式中：T為電抗器首端相電壓，/部為電抗器首端相電流，/膈、/hb、/he為電抗器首端三相電流，

ZLso為中性點(diǎn)小電抗的零序阻抗，ZL\為主電抗的相阻抗。

滿足(3-1-1)判據(jù)時(shí)，阻抗啟動(dòng)元件動(dòng)作。

當(dāng)TV檢修或斷線時(shí)，此阻抗啟動(dòng)元件退出。

3.1.3.2零序電流突變量啟動(dòng)元件

為彌補(bǔ)匝間故障時(shí)零序電流啟動(dòng)靈敏度不夠，設(shè)置零序電流突變量啟動(dòng)元件。其動(dòng)作判據(jù)為：

A3/)—|國(guó)0(,)-,(0-T)--國(guó)O'-T)-')I>^Oset(3-1-2)

式中：3加⑺、3io(r-T)和3io(r-2T)分別為零序電流當(dāng)前時(shí)刻瞬時(shí)值、一周波前電流瞬時(shí)值以及

兩周波前電流瞬時(shí)值，”為內(nèi)部定值。

滿足式(3-1-2)時(shí)，零序突變量啟動(dòng)元件動(dòng)作。

3.1.3.3零序電流啟動(dòng)元件

為保證經(jīng)大電阻故障或輕微匝間故障時(shí)保護(hù)可靠啟動(dòng)，設(shè)置零序過(guò)流啟動(dòng)元件。其動(dòng)作判據(jù)為

31°>kset(3-1-3)

式中：1（）s々為內(nèi)部定值。

滿足式（3-1-3）時(shí)，零序過(guò)流啟動(dòng)元件動(dòng)作。

3.134匝間保護(hù)啟動(dòng)邏輯圖

A扣阻抗啟動(dòng)一〉L

B和阻抗啟動(dòng)一〉

匝間保護(hù)啟動(dòng)

C相阻抗啟動(dòng)

零導(dǎo)電流突變量石￡>

零序電流啟動(dòng)

圖3-1-1匝間保護(hù)啟動(dòng)邏輯框圖

3.1.4相電流啟動(dòng)元件

當(dāng)電抗器首端三相電流最大值大于主電抗過(guò)流啟動(dòng)定值時(shí)動(dòng)作；該啟動(dòng)元件用來(lái)開放主電抗相過(guò)流

保護(hù)。

3.1.5零序電流啟動(dòng)元件

當(dāng)電抗器首端自產(chǎn)零序甩流最大值大于主電抗零序過(guò)流啟動(dòng)定值時(shí)動(dòng)作；該啟動(dòng)元件用來(lái)開放主電

抗零序過(guò)流保護(hù)。

3.1.6小電抗過(guò)流啟動(dòng)元件

當(dāng)小抗器首端電流或者主電抗器的末端自產(chǎn)零序電流大于小電抗過(guò)流啟動(dòng)定值時(shí)動(dòng)作；該啟動(dòng)元件

用來(lái)開放小電抗過(guò)流保護(hù)。

3.2分相差動(dòng)速斷

任一相差流大于整定值（差動(dòng)速斷電流定值）時(shí)，該保護(hù)瞬時(shí)動(dòng)作。動(dòng)作邏輯及動(dòng)作特性分

別見圖3-2-1和圖3-3-2。Ldsd定值一般需躲過(guò)線路非同期合閘產(chǎn)生的最大不平衡電流，返回系數(shù)取0.95。

作為差動(dòng)保護(hù)范圍內(nèi)嚴(yán)重故障的保護(hù)，TA斷線不閉鎖該保護(hù)。

分相差動(dòng)速斷動(dòng)作）

保護(hù)硬壓板投/T）

差動(dòng)速斷控制字投入）~&I?相差動(dòng)速斷跳閘

分相差動(dòng)啟動(dòng)元件動(dòng)

圖3-2-1差動(dòng)速斷邏輯框圖

3.3分相比率差動(dòng)保護(hù)

比率差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作邏輯如圖3-3-1所示，比率差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作特性采用三折線方式實(shí)現(xiàn)（見圖

3-3-2）o圖3-3-2中。為差動(dòng)電流，/r為制動(dòng)電流；/〃如為“比率差動(dòng)啟動(dòng)電流定值"，Icdsd為“差

動(dòng)速斷電流定值”，燈、的、依為比率差動(dòng)“比率制動(dòng)系數(shù)定值"，為比率特性“拐點(diǎn)制

動(dòng)電流定值”。比率差動(dòng)啟動(dòng)電流定值用以躲過(guò)電抗器正常運(yùn)行最大負(fù)荷電流下流過(guò)裝置的不

平衡電流，返回系數(shù)取0.95。

電抗器?。和兑弧?-------------

常規(guī)分和比率先動(dòng)痂殳~~I!_I

保護(hù)硬壓板投入〉-------&——&------

一LI-C

差動(dòng)保護(hù)捽制字?投入〉~1-----

TA斷紋用鎖元--------------&

分相龍動(dòng)儲(chǔ)動(dòng)元行〉-------------------------

|電抗瑞空投~〉---------------------------1_

空投期間采樣但比率芥動(dòng)動(dòng)退〉i—I>=i-------4和比率差動(dòng)保護(hù)跳閘

|保護(hù)硬壓板投入〉----------------&---------&p_

差動(dòng)保護(hù)捽制宇麗〉1~1--

TA斷線閉鎖元彳口〉----------------1&-----------------

|分和差勁啟動(dòng)元件）---------------------------

圖3-3-1比率差動(dòng)邏輯框圖

Icdsd

制動(dòng)區(qū)

k2

Icdqd

Ir2

圖3-3-2穩(wěn)態(tài)量差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作特性

3.3.1動(dòng)作方程

比率差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作方程如下：

'cdqd，/r--'"

<ld>k2Cr-Jn)^I'rl+'cdqd，T<。一。2(3_3')

Id>k3(L-Ll}+k2(Ll-'r^+勺Ad+Ldgd,L>L1

式中：〃為差動(dòng)電流，Id=\Il,+/I,。為制動(dòng)電流，/『=||/"-/|,Ih,/分別為電抗器首端和末端電

流，均以流入電抗器為止方向；燈、k2、燈為比率斜率，kl—k2—k3；/，八42為拐點(diǎn)制動(dòng)電流，

1丹一1,2。比率制動(dòng)系數(shù)內(nèi)部固定，分別取肌=0.2、心=0.75,依免整定，取近=0.6,拐點(diǎn)電流內(nèi)

部固定，分別取/〃=0.5/c，Ir2=61oe

式(3-3-1)為比率差動(dòng)動(dòng)作方程，經(jīng)電抗器空投閉鎖；當(dāng)電抗器空投時(shí)采用自動(dòng)變門檻技術(shù)，實(shí)現(xiàn)

躲過(guò)不平衡電流及空投于內(nèi)部故障時(shí)快速動(dòng)作。

3.3.2電抗器空投閉鎖

電抗器空投時(shí)，電流中的非周期分量大，容易造成TA飽和。當(dāng)兩側(cè)TA特性不一致時(shí)，可能在差電

流回路中形成差流，造成差動(dòng)誤動(dòng)。因此本裝置設(shè)置空投判別元件，在甩抗器空投期間采用自動(dòng)變門檻

技術(shù)，實(shí)現(xiàn)躲過(guò)不平衡電流及空投于故障時(shí)快速動(dòng)作。

3.3.3TA斷線閉鎖

設(shè)“TA斷線閉鎖差動(dòng)控制字”定值，當(dāng)整定為力”時(shí)，發(fā)生TA斷線即閉鎖差動(dòng)，整定為“0”時(shí)，發(fā)生

TA斷線時(shí)僅發(fā)告警信號(hào)。具體判據(jù)見TA斷線判別一節(jié)。

3.4分相采樣值差動(dòng)保護(hù)

采樣值差動(dòng)是微機(jī)保護(hù)特有的一種差動(dòng)保護(hù)，它將傳統(tǒng)的相量轉(zhuǎn)變?yōu)楦鞑蓸狱c(diǎn)(瞬時(shí)值)的比率差

動(dòng)，并依靠多點(diǎn)重復(fù)判斷來(lái)保證可靠性。采樣值差動(dòng)保護(hù)的邏輯圖如圖3-4-1所示。

分相采樣值差動(dòng)兩作〉

保護(hù)硬壓板投入

一3，上衛(wèi)上3小…5、、n分相采樣值差動(dòng)跳閘

米樣值差動(dòng)控制字投入)~~1

分相差動(dòng)啟動(dòng)元件動(dòng)佗

圖3-4-1采樣值差動(dòng)邏輯框圖

采樣值差動(dòng)保護(hù)，有助于消除TA飽和帶來(lái)的長(zhǎng)延時(shí)影響。它可快速切除絕大多數(shù)的電抗器相間和

接地故障。其動(dòng)方程為：

9d>'icdqd

(3-4-1)

id>kxj.

式中：〃為采樣值差動(dòng)電流，〃=V,+八，山為采樣值制動(dòng)電流，。=，花、，分別為電

抗器首端和末端電流的瞬時(shí)采樣值；兒幽4為采樣值差動(dòng)啟動(dòng)電流；攵為采樣值差動(dòng)比率制動(dòng)系數(shù)，

裝置內(nèi)部固定采樣值差動(dòng)啟動(dòng)電流Icdqd=0.4A；采樣值差動(dòng)比率制動(dòng)系數(shù)k=0.6。

圖3-4-2采樣值差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作特性

采樣值差動(dòng)保護(hù)具有很強(qiáng)的抗TA飽和能力，因此不需要再進(jìn)行TA飽和閉鎖判別。

由于采樣值差動(dòng)反映的是時(shí)變的瞬時(shí)值，且由多點(diǎn)重復(fù)判斷來(lái)保證可靠性，所以其有效動(dòng)作值有一

個(gè)下限值和上限值。二者之間有些工況能動(dòng)，有些工況不能動(dòng)，稱為模糊區(qū)。在本裝置中模糊區(qū)為

[f模糊比為a=1.3065。

3.5零序比率差動(dòng)保護(hù)

針對(duì)電抗器接地故障，裝置設(shè)有零序比率差動(dòng)保護(hù)，其保護(hù)動(dòng)作邏輯和動(dòng)作特性分別如圖3-5-1和圖

3-5-2所示。圖3-5-2中I㈤為零序差動(dòng)電流，A『為零序制動(dòng)電流(拐點(diǎn)定值裝置內(nèi)部固定，取為

0.5Ie；當(dāng)零序差流啟動(dòng)定值大于0.5/e時(shí),拐點(diǎn)自動(dòng)設(shè)為1.0/e)；/Ocdqd為"零序差流啟動(dòng)定值”，體

為零序比差比率制動(dòng)系數(shù)。

3.5.1動(dòng)作方程

零序比率差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作方程如下：

'0d‘°,"or+'Ocdqd,'Or—051e

5,5,

,0d)*o4r-°.f]+°.°e+'OcdqdJo>Q,51e3-5-1)

□

1/—/I

式中：Aw=14+41，，0,?=叫，、"分別為主電抗首端和末端零序電流。

零序差動(dòng)首端和末端的零序電流由首端和末端三相TA自產(chǎn)得到，這樣既減少TA的個(gè)數(shù)又避免各側(cè)

零序TA極性校驗(yàn)問(wèn)題。

圖3-5-1零序比率差動(dòng)邏輯框圖

3.5.2TA暫態(tài)特性不同導(dǎo)致的零序比率差動(dòng)誤動(dòng)的閉鎖措施

為避免在區(qū)外短路故障和勵(lì)磁涌流等因素所導(dǎo)致的TA暫態(tài)特性差異或TA飽和等情況所產(chǎn)生的“錯(cuò)

誤的差動(dòng)回路零序電流''對(duì)零序比差保護(hù)的影響，裝置采用了空投期間閉鎖零序比率差動(dòng)的措施來(lái)避免

零差保護(hù)的誤動(dòng)。

□

3.6差動(dòng)保護(hù)的其他相關(guān)元件

3.6.1分相差流和零序差流越限監(jiān)視

為防止裝置交流輸入和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)故障，以及防止電抗器運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)較大差流，當(dāng)任一相差流大

于“比率差動(dòng)啟動(dòng)電流定值"（/cdQd）的時(shí)間超過(guò)10秒種時(shí)發(fā)出分相差流越限告警信號(hào)。該元件對(duì)差動(dòng)

保護(hù)無(wú)任何影響，但差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作時(shí)閉鎖該元件發(fā)信。

裝置還設(shè)有零序差流越限告警元件。當(dāng)零序差流大于''零序差流啟動(dòng)定值"（/Ocdqd）的時(shí)間超過(guò)10

秒時(shí)發(fā)出零序差流越限告警信號(hào)，但不閉鎖零序差動(dòng)保護(hù)。同樣零序差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作時(shí)閉鎖零序差流越限

告警元件發(fā)信。

3.6.2TA斷線告警及閉鎖差動(dòng)保護(hù)

不考慮一側(cè)三相TA斷線、兩側(cè)TA斷線及TA斷線與故障同時(shí)發(fā)生的可能性。在此前提下，可利用

以下特征區(qū)分是TA斷線還是故障，保護(hù)裝置中的TA斷線判據(jù)：

a）minfZz,lb,lc}<05J°

b）mW”4,

C）本側(cè)31o>0.2Ie

d）對(duì)側(cè)3/o<O.2/e

以上條件都滿足時(shí)判為TA斷線，TA斷線達(dá)10秒鐘發(fā)告警信號(hào)，通過(guò)整定“TA斷線閉鎖差動(dòng)投退”

決定是否瞬時(shí)閉鎖差動(dòng)保護(hù)。

當(dāng)差動(dòng)電流大于120%的額定電流時(shí)（嚴(yán)重故障），則TA閉鎖差動(dòng)自動(dòng)解除，但TA斷線告警不退

出。

需要說(shuō)明的是TA斷線閉鎖功能主要是為了防止TA斷線而引起差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)，它遵循以下幾點(diǎn)原

則：一是不考慮一側(cè)三相TA斷線、多側(cè)TA斷線以及TA斷線與故障同時(shí)發(fā)生；二是故障與TA斷線同時(shí)

發(fā)生允許差動(dòng)保護(hù)跳閘；三是先TA斷線后發(fā)生故障閉鎖相關(guān)保護(hù)；四是先發(fā)生故障后TA斷線保護(hù)應(yīng)出

口跳閘。

3.6.3電抗器空投及閉鎖差動(dòng)保護(hù)

為防止在空投時(shí)，由于衰減的直流分量導(dǎo)致TA飽和造成差動(dòng)保護(hù)發(fā)生誤動(dòng)，裝置有電抗器空投檢

測(cè)元件判別電抗器是否空投，并確定是否閉鎖相關(guān)差動(dòng)保護(hù)。電抗器空投判據(jù)采用電抗器首端電流從無(wú)

流狀態(tài)到有流狀態(tài)的變化來(lái)識(shí)別。

3.7匝間保護(hù)

電抗器的匝間短路是一種比較常見的內(nèi)部故障形式，當(dāng)短路匝數(shù)很少時(shí)，一相匝間短路引起的三相

電流不平衡有可能很小，很難被繼電保護(hù)檢測(cè)出；且不管短路匝數(shù)多大，縱差保護(hù)總是不能反

□

映匝間短路故障。為此對(duì)于高壓并聯(lián)電抗器必須考慮其他的高靈敏且安全可靠的匝間短路保護(hù)。裝置采

用帶補(bǔ)償?shù)慕^對(duì)值比較式零序方向元件和負(fù)序方向、零序阻抗元件以及匝間短路保護(hù)啟動(dòng)元件共同構(gòu)成,

既能提高電抗器匝間保護(hù)動(dòng)作的靈敏度，又能保證在外部故障（諸如串補(bǔ)線、，LC諧振、振蕩等因素）

以及任何非正常運(yùn)行工況下（諸如非全相、TA二次回路的短路或斷線等）不誤動(dòng)。匝間短路保護(hù)采用主

電抗首端自產(chǎn)零序電流和負(fù)序電流、電抗器安裝處線路側(cè)自產(chǎn)零序電壓和負(fù)序電

3.7.1帶補(bǔ)償?shù)慕^對(duì)值比較式零序方向元件

帶補(bǔ)償?shù)慕^對(duì)值比較式的零序方向元件主要根據(jù)各種故障狀態(tài)下零序電壓幅值的分布實(shí)現(xiàn)電抗器的

匝間保護(hù)。當(dāng)電抗器內(nèi)部匝間短路故障時(shí)，由于系統(tǒng)的零序阻抗相對(duì)電抗器的零序阻抗而言非常小，其

零序源在電抗器內(nèi)部，零序電流在系統(tǒng)零序阻抗上的壓降（零序電壓）很小，為了提高匝間短路保護(hù)的靈

敏度需要對(duì)零序電壓進(jìn)行補(bǔ)償，但補(bǔ)償度的大小與系統(tǒng)的零序阻抗無(wú)關(guān)，不存在過(guò)補(bǔ)償、欠補(bǔ)償、補(bǔ)償

度難以確定的問(wèn)題。采用絕對(duì)值比較的實(shí)現(xiàn)方式克服了動(dòng)作死區(qū)，消弱了相位誤差的影響，動(dòng)作靈敏可

靠。帶補(bǔ)償?shù)慕^對(duì)值比較式的零序方向元件判據(jù)如下：

U&o-1XO.9ZL0\>Uo\(3-7-1)

式中：ZLo為電抗器包括小甩抗在內(nèi)的零序阻抗。

電抗器匝間故障、區(qū)內(nèi)故障和區(qū)外故障時(shí)零序電壓的分布分別如圖3-7-2、圖3-7-3、圖3-7-4所示。

從圖中可以看出在匝間故障和區(qū)內(nèi)故障時(shí)補(bǔ)償后的零序電壓幅值|Uo0.9ZL°\遠(yuǎn)大于測(cè)量點(diǎn)的零序

電壓幅值，帶補(bǔ)償?shù)慕^對(duì)值比較式的零序方向元件將可靠動(dòng)作。在區(qū)外故障時(shí)補(bǔ)償后的零序電壓幅值

Uo-，oxO.9ZL°\遠(yuǎn)小于測(cè)量點(diǎn)的零序電壓幅值，帶補(bǔ)償?shù)慕^對(duì)值比較式的零序方向元件將可靠不動(dòng)

作。

圖3-7-4區(qū)外故障的零序電壓分布圖

3.7.2帶補(bǔ)償?shù)慕^對(duì)值比較式負(fù)序方向元件

帶補(bǔ)償?shù)慕^對(duì)值比較式的負(fù)序方向元件的基本原理與零序方向元件類似；但由于系統(tǒng)的負(fù)序阻抗不受系

統(tǒng)中性點(diǎn)接地位置的影響，且一般大于系統(tǒng)的零序阻抗，匝間故障時(shí)保護(hù)測(cè)量點(diǎn)的負(fù)序電壓將大于零序電壓,

負(fù)序方向也有很高的艮敏度。

帶補(bǔ)償?shù)慕^對(duì)值比較式的負(fù)序方向元件判據(jù)如下：

U-i-iix0.9ZLA>U)(3-7-2)

式中：ZL為主電抗器的正序阻抗。

3.7.3零序阻抗

由于電抗器的一次零序阻抗一般為幾千歐姆左右，而系統(tǒng)的一次零序阻抗一般為幾十歐姆左右，保護(hù)

裝置可以利用測(cè)量電抗器端口零序阻抗大小判斷是否發(fā)生區(qū)內(nèi)故障。在電抗器發(fā)生匝間短路和內(nèi)部單相接地

故障時(shí)，零序電壓和零序電流關(guān)系分別如圖3-7-5和圖3-7-6,此時(shí)Uo=-io-jXso,電抗器端口測(cè)量到的零

序阻抗是系統(tǒng)的零序阻抗，在電抗器發(fā)生外部單相接地故障時(shí)，零序電壓和零序電流關(guān)系如圖3-7-7,此時(shí)

Uo=Io-jXLo,電抗器端口測(cè)量到的零序阻抗是電抗器的零序阻抗，利用兩者測(cè)量數(shù)值上的較大差異可以

區(qū)分電抗器的匝間短路、內(nèi)部接地故障和電抗器的外部接地故障。

圖3-7-5匝間故障時(shí)和

圖3-7-6內(nèi)部接地故障時(shí)和/(,

1LXLO

①

圖3-7-7外部接地故障時(shí)5、和/,

374匝間保護(hù)的其他相關(guān)功能

為了保證匝間保護(hù)的可靠運(yùn)行，當(dāng)裝置判斷出線路側(cè)TV異常時(shí)，零序方向元件、負(fù)序方向元件和零序

阻抗元件退出，即匝間保護(hù)退出運(yùn)行。

當(dāng)裝置判斷出電抗器首端TA異常時(shí)，零序功率方向元件、負(fù)序方向元件和零序阻抗元件退出，即匝間

保護(hù)退出運(yùn)行；為了保證匝間短路保護(hù)在一些暫態(tài)過(guò)程中不誤動(dòng)，例如：線路（或串補(bǔ)線路）非全相運(yùn)行，

線路（或串補(bǔ)線路）發(fā)生接地故障后重合閘以及重合于故障再跳閘，開關(guān)非同期、帶線路（或串補(bǔ)線路）空

充電抗器、線路兩側(cè)開關(guān)跳開后的LC振蕩、區(qū)外故障以及非全相伴隨系統(tǒng)振蕩等，保護(hù)裝置將相阻抗變化

的匝間短路保護(hù)啟動(dòng)元件、帶補(bǔ)償?shù)慕^對(duì)值比較式零序方向元件、負(fù)序方向元件和零序阻抗元件相結(jié)合，共

同構(gòu)成電抗器的匝間保護(hù)。

3.7.5匝間保護(hù)邏輯框圖

正序用抗兀件動(dòng)作-

----------------------/a___

忸序方向兀件動(dòng)作-|_

匝問(wèn)保護(hù)擇制中投入>-------------

-------------------------I-

線路惻TVI折線閉鎖元件）------------------

首端TAI析線閉餞兀件）----------------&-------〈匝間保護(hù)跳閘

匝間保護(hù)啟動(dòng)兀件動(dòng)作）----------------------------

圖3-7-8匝間短路保護(hù)邏輯框圖

3.8電抗器過(guò)流保護(hù)

電抗器的過(guò)流保護(hù)主要作為內(nèi)部故障的后備保護(hù)，反映主電抗首端三相電流的大小。裝置設(shè)有兩段定

時(shí)限過(guò)流保護(hù)，通過(guò)整定保護(hù)控制字可控制過(guò)流保護(hù)是否投入。電抗器的過(guò)流保護(hù)的邏輯框圖如圖3-8-1所

過(guò)流1段元件動(dòng)作

保護(hù)硬壓板投入（過(guò)流I段保護(hù)贏

過(guò)流保護(hù)啟動(dòng)元件nrn

過(guò)流H段元件動(dòng)作

保護(hù)硬壓板投入流n段保護(hù)跳閘

,主電抗過(guò)流過(guò)負(fù)荷控制字投，

過(guò)流保護(hù)啟動(dòng)元件

圖3-8-1過(guò)流保護(hù)邏輯框圖

3.9主電抗器零序過(guò)流保護(hù)

裝置設(shè)有兩段零序過(guò)流保護(hù)作為電抗器內(nèi)部接地故障和匝間短路故障的后備保護(hù)，通過(guò)整定保

護(hù)控制字可控制零序過(guò)流保護(hù)是否投入。零序電流取電抗器首端的自產(chǎn)零序電流。

零序過(guò)流I段元件動(dòng)作L----------------------

保護(hù)硬壓板投△----------（零序過(guò)流I段保護(hù)跳閘

零序過(guò)流控制字投入）&—UJJ

零序過(guò)流保護(hù)啟動(dòng)元市---------------

零序過(guò)流n段元件動(dòng)匯L-----------------

保護(hù)硬壓板投入〉一&

（零序過(guò)流n段保護(hù)跳閘

零序過(guò)流控制字投入〉~&——g

零序過(guò)流保護(hù)啟動(dòng)元匯---------------

圖3-9-1零序過(guò)流保護(hù)邏輯框圖

3.10小電抗器過(guò)流保護(hù)

一般高壓并聯(lián)電抗器的中性點(diǎn)都有一臺(tái)小電抗器，作為限制線路單相重合閘時(shí)潛供電流之用。當(dāng)系

統(tǒng)發(fā)生單相接地或在單相斷開期間，小電抗器會(huì)流過(guò)較大電流。為了保證小電抗的熱穩(wěn)定要求，可裝設(shè)小

電抗過(guò)流保護(hù)。小電抗過(guò)流保護(hù)也可作為電抗器內(nèi)部接地短路故障和匝間短路故障的后備保護(hù)。裝置設(shè)

有小電抗過(guò)流保護(hù)，通過(guò)整定保護(hù)控制字可控制過(guò)流保護(hù)是否投入。小甩抗過(guò)流保護(hù)電流取小甩抗器的

首端電流或者主電抗器的末端自產(chǎn)零序電流。

小電抗過(guò)流元件動(dòng)作

保護(hù)硬壓板投入

（小電抗過(guò)流保護(hù)跳閘

小電抗過(guò)流過(guò)負(fù)荷控制字投5

小電抗過(guò)流保護(hù)啟動(dòng)元件

圖3-10-1小電抗過(guò)流保護(hù)邏輯框圖

3.11主電抗器過(guò)負(fù)荷

當(dāng)電抗器線路側(cè)電壓升高時(shí)可能引起電抗器過(guò)負(fù)荷。裝置設(shè)有過(guò)負(fù)荷告警保護(hù)，通過(guò)保護(hù)控制字

定值可靈活投退。過(guò)負(fù)荷保護(hù)的電流取主電抗首端三相電流。

主電抗過(guò)負(fù)荷告警元件動(dòng)。-