RCS-931线路保护培训学习资料

RCS-931线路保护培训学习资料
目次
1、RCS-931保护配置 (1)
2、RCS-931压板作用 (1)
3、RCS-931保护原理 (1)
4、RCS-931保护中差动继电器的种类和特点 (3)
5、输电线路电流纵差保护的主要问题 (8)
6、保护装置通信接口原理 (12)
7、差动保护实验 (14)
1、 RCS-931保护配置 1.1、 主保护
a ） 光纤电流纵差保护；
b ） 工频变化量距离、接地和相间距离Ⅰ段。

1.2、 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、零序电流Ⅰ、Ⅱ段(带方向)、Ⅲ、Ⅳ段(方向可选择)。

1.3、 重合闸
单相重合闸、三相重合闸、综合重合闸、重合闸仃用。

2、 RCS-931压板作用
2.1、 投主保护（差动保护）； 2.2、 投距离保护； 2.3、 投零序保护；
2.4、 投闭重 （勾三压板）；
2.5、 出口压板有：跳A 、B 、C 、重合闸、还有启动失灵、启动重合闸等。

2.6、 RCS-931压板定值（软压板）
3、 RCS-931保护原理 3.1、 电流变化量起动：
零序过流元件起动 ：当外接和自产零序电流均大于整定值时，零序起动元件动作并展宽７秒，去开放出口继电器正电源。

位置不对应起动 ：这一部分的起动由用户选择投入，条件满足总起动元件动作并展宽15秒，去开放出口继电器正电源。

总起动（CPU ）与保护（DSP ）的
ZD
T MAX I I I ∆+∆>∆ΦΦ25.1
关系RCS-931保护中差动继电器的种类和特点
3.3、 光纤电流纵差保护原理
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。

3.4、 输电线路电流纵差保护原理 线路内部短路
N
M CD I I I +=φN M R I I I -=φI
φ
R I I I
动作电流：
制动电流：
因为ICD φ＞＞IR φ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。

4、 RCS-931保护中差动继电器的种类和特点 4.1、 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4UN/Xc1中的最大值。

依靠定值躲电容电流。

4.2、 稳态Ⅱ段分相差动继电器的构成： 动作电流：
N
M R I I I -=
φI φ
R I φ
φφN M CD I I I +=φ
φφN M CD I I I +=φ
φφN M R I I I -=K N M CD I I I I =+=φ
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 1.5UN/XC1 中的最大值。

依靠定值躲电容电流。

经40ms 延时动作。

4.3、 稳态相差动继电器 Ⅰ段动作方程、
Ⅱ段动作方程：
延时40ms 动作
φ
φφN M R I I I -
=I φ
R I C
B A I I I I H CD R CD ,,75.0=Φ⎩⎨
⎧>⨯>ΦΦ
ΦC
B A I I I I CD R CD ,,75.0M =Φ⎩⎨
⎧>⨯>ΦΦΦ
I M N
4.4、 工频变化量分相差动继电器的构成
动作电流： 制动电流：
IH 取为定值单中‘差动电流高定值’、4倍实测电容电流和 4UN/4C1 中的最大值。

由于IH 大于电容电流,依靠定值躲电容电流影响.
RCS-931A 工频变化量相差动继电器 动作方程
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。

∆I φ
∆R I φ
φφ∆∆∆N M CD I I I +=φ
φφ∆∆∆N M R I I I -=⎪⎪⎩⎪⎪⎨
⎧>⨯>>∆∆⨯>∆ΦΦΦΦΦ
ΦH CD R CD H CD R CD I I I I I I
I I 3.075.0
4.5、 零序差动继电器的构成
动作电流：
制动电流：
IQD0 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。

分相零差继电器动作方程：
选相元件：
延时100ms 动作
4.6、 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。

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ICDBC φ为经过电容电流补偿后的差动电流。

制动电流：
IL 为 IQD0 、0.6倍实测电容电流和0.6UN/XC1中的最大值。

制动系数仅
00N M CD I I I +=0
00N M R I I I -=⎩⎨
⎧>⨯>000
075.0QD CDBC RBC CDBC I I I I ⎩⎨
⎧>⨯>ΦΦΦL
CDBC RBC CDBC I I I I 15.0φ
CDBC I φ
R I
φ
φφN M CD I I I -=
取为0.15。

4.7、 选相用稳态分相差动继电器特点
由于IL 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IL 比电容电流小，故动作电流要经电容电流补偿。

电容电流的补偿
其中 故而
电容电流的补偿
当‘计算电容电流与实测电容电流相差较大’时、判断TV 断线时、‘判断电容电流很小’时，动作电流不再进行电容电流的补偿。

为防止电容电流的影响，将初始动作电流由IL 抬高到I M 。

因为电容电流的补偿要用到TV 的电压和线路容抗的定值，而这些值现有可能是不正确的。

4.8、 RCS-931保护中差动继电器的种类和特点
10100011
100022112222222222C M C M M C M C M C M C M C M C M C M C M MC X U X U U X U X U X U X U X U X U X U X U I +-=-+=-+++=φφ
j 2NC
I
⎪⎪⎭
⎫ ⎝
⎛+
-+⎪⎪⎭⎫ ⎝
⎛+-=+=001000102222C N C N N C M C M M NC
MC C X U X U U X U X U U I I I φφ
选相用稳态分相差动继电器特点
判别‘计算电容电流与实测电容电流相差较大’的条件
a） 0.75UN/XC1＞ICD 或0.75 ICD＞UN/XC1式中ICD为实测电容电流。

上式说明可能整定的值有错。

b）UN/XC1＞0.1IN 或ICD＞0.1IN式中IN为TA二次额定电流。

该式说明电容电流还比较大。

⑴与⑵式构成‘与’门。

满足条件，不进行电容电流的补偿，而通过将起动电流定值提高到IM来躲过电容电流的影响。

选相用稳态分相差动继电器特点
判别‘电容电流很小’的判据UN/XC1＞0.1IN及ICD＞0.1IN满足上两判据说明电容电流很小，不需进行电容电流的补偿。

但为了在空载电容电流作用下该继电器不误动，将起始动作电流由IL抬高到IM。

因为电容电流很小，该IM值也不是很大，不会影响线路内部短路灵敏度。

5、输电线路电流纵差保护的主要问题
5.1、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：
a)用起动电流定值躲本线路电容电流。

b)起动电流定值躲不了电容电流时，进行电容电流补偿。

5.2、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；
5.3、TA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。

5.4、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。

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。

5.5、‘长期有差流’的装置异常信号
在TA断线时应发‘长期有差流’的装置异常信号。

为此在正常运行程序中加一个有压差流元件。

该差流元件就用选相用的稳态分相差动继电器，该继电器十分灵敏。

可有效地检测出出现差电流的异常情况。

有压差流元件的动作条件:
①差流元件动作
②差流元件的动作相或动作相间电压 Uφ、Uφφ＞0.65UN
上两条件‘与’门经10秒延时发‘长期有差流’信号。

第一个条件说明有差电流，第二个条件说明系统无故障，满足这两个条件说明可能是TA断线，也可能是电流的数据采集通道有故障。

在TA断线侧如果起动元件没有起动（例如轻载情况下发生断线），在正常运行运行程序中有压差流元件动作，10秒后发‘长期有差流’信号。

如果起动元件起动了，程序进入故障计算程序。

在该程序中，由于收不到对侧允许信号保护不会误动。

起动元件连续7秒不动作，返还正常运行程序。

再经10秒后发‘长期有差流’信号。

在TA未断线侧在正常运行程序中10秒后也可发出‘长期有差流’信号。

装置发了‘长期有差流’的信号后如果‘TA断线闭锁差动’控制字 =1 则闭锁差动保护。

以防止TA断线期间其它线路短路时误动。

如果‘TA断线闭锁差动’控制字=0则不闭锁差动保护。

但是将差动继电器的定值抬高到‘TA断线差流定值’。

该定值应按躲过本线路的最大负荷电流整定。

5.6、输电线路电流纵差保护的主要问题
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。

5.7、三相 TWJ=1 发允许信号的作用
在N侧断路器处于三相跳闸状态下线路上发生短路。

N侧所有起动元件都不会起动，故而N侧无法向M侧发允许信号，导致M侧电流纵差保护拒动。

为此采取当三相时发允许信号的措施。

这样当线路上发生短路时，对侧电流纵差保护就可以动作。

5.8、输电线路电流纵差保护的主要问题
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 15度）。

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。

5.9、同步采样
装置刚上电时，或测得的两侧采样时间差超过规定值时，启动一次同步过程。

在同步过程中测量信号传输延时Td，并计算两侧采样时间差△Ts。

然后由从机将采样时刻作多次的小步幅调整，直到两侧采样同步为止。

在同步过程中两侧电流纵联差动保护自动退出。

但由于每次仅作小步幅调整，所以其它保护仍旧能正常工作，不必退出。

在正常运行中一直在测量两侧采样时间差△Ts。

当测得的△Ts大于步幅调整的时间时，从机立即将采样时刻作小步幅调整。

由于此时△Ts的值很小，对保护没有影响，故作这种调整时电流纵差保护仍然是投入的。

5.10、采样数据的传输在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。

5.11、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。

5.12、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Uφ、Uφφ＜0.65UN。

③收到对侧的允许信号。

5.13、低压差流起动元件
这样在空载线路上发生短路时，如果无电源侧变压器中性点又不接地，使电流突变量和零序起动元件没有起动。

但无电源侧由于：
⑴差流元件动作。

⑵差流元件动作相和动作相间的电压就是短路点的电压。

该电压低于0.65倍额定电压。

⑶电源侧短路后起动元件能起动，差动继电器动作，向无电源侧发允许信号。

所以无电源侧能收到允许信号。

满足上述三个条件无电源侧差流起动元件起动，在故障计算程序中差动继电器动作。

向电源侧发允许信号。

所以电源侧电流纵差保护可以动作发跳闸命令。

6、保护装置通信接口原理
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。

6.1、 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。

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。

数据发送
光纤数据接收
64Kb/s 去SCC
光纤
发时钟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
6.2、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（采用PDH准同步通信设备，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既内时钟，另一侧通信时钟设为从时钟，两侧装置的“专用光纤”控制字都整定为0）设备相连。

即两侧的装置发送时钟工作在“从─从”方式。

7、差动保护实验
1）、加入1.05倍Ih/2单相电流，保护选相单跳，动作时间30毫秒以内,此时为稳态一段差动继电器。

Ih为“差动电流高定值”、“4Un/Xcl”中的高值；2）、加入1.05倍Im/2单相电流保，保护选相单跳，动作时间60毫秒左右,此时为稳态二段差动继电器。

Im为“差动电流低定值”、“1.5Un/Xcl”中的高值。

7.1、零序差动试验
通道自环
a）抬高差动电流高定值、差动电流低定值，
b）整定Xc1，使得Un/Xc1>0.1In3、
c）加三相〈Un ,I〉=〈Un〉/2Xc1＜90°，满足补偿条件
d）撤掉一相电流，使得零序电流（两相容性电流形成的零序电流）＞max（零序启动电流、0.6UN/XC1），零序差动动作，动作时间为120ms左右。

7.2、通道联调实验
1）跳闸校验
a）将N侧开关分位，M侧加入单相电流Ih,M侧保护可选相动作，动作时间30毫秒左右。

b）将M侧开关分位，N侧加入单相电流Ih,M侧保护可选相动作，动作时间30毫秒左右。

2）通道联调实验
a）两侧开关均在合位，M侧加入电流Ih，要有5伏零序电压，故障时间140毫秒以上，两侧保护选相动作M侧动作时间120毫秒左右，N侧10毫秒左右。

实际N侧在M侧动完后才动。

N侧试验方法相同。

b）两侧开关均在合位，M侧加三相正常电压，PT断线报警恢复后，M侧加入电流Ih，N侧加大于33.5V小于35V（防止PT 断线）的三相电压，M侧保护可选相动作，动作时间30毫秒左右，N侧保护亦能动作。

通道联调实验解释
实验1）、2）检验装置在线路对侧开关为跳位的情况下保护的跳闸逻辑，同时检测二次回路的正确性。

实验3）检验的是当长线路一侧出口发生高阻接地故障时，对侧保护感受不到故障发生，本侧靠零序电压开放零序差动保护
实验4）检验的是当N侧为弱馈时，差动保护的动作逻辑
装置指示灯说明“运行”灯为绿色，装置正常运行时点亮；
b）“TV断线”灯为黄色，当发生电压回路断线时点亮；
c）“充电”灯为黄色，当重合充电完成时点亮；
d）“通道异常”灯为黄色，当通道故障时点亮“跳A”、“跳B”、“跳C”、“重合闸”灯为红色，
当保护动作出口点亮，在“信号复归”后熄灭。