分相式电流纵差保护原理及光纤通道与保护接口

MIM IN N IK
• 动作电流：
ICD IMINIKIK0
• 制动电流：
IR IM INIKIK2IK
• 因为 ICD IR 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。
整理课件
输电线路电流纵差保护的主要问题
M IM IN N
IC
⑴ 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 流整理时课件，进行电容电流补偿。
输电线路电流纵差保护的主要问题
M IM IN N
IK
⑵ 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 IK
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ动作电流：
ICD 0
ICD 0IM0IN0
制动电流：
IR0 IM0IN0
0.7 5
I QD 0 为定值单中‘零序起动
IQD0
电流定值’。
I R0 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 整理成课件‘与’门。
931保护中差动继电器的种类和特点
整理课件
内部时钟 发时钟
～
收时钟
～
RCS－900 系列纵联 差动保护
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。
光
RCS－900 发 系列纵联 差动保护
光 收
光纤 64Kb/s
光 收
• 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，再由整理光课件纤通道来传输。
本装置通信接口原理
数据发送 64Kb/s 从SCC来
发时钟
数据接收 64Kb/s 去SCC
码型变换
光纤发送 （主）
槛。
整理课件
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 15 0 ）。这将加大区外故障 时的不平衡电流。
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。
整理课件
931保护中差动继电器的种类和特点
ICDBC IL
• 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 为经过电容 电流补偿后的差动电流。
整理课件
931保护中差动继电器的种类和特点
• 稳态Ⅰ段分相差动继电器 的构成：
I C D
动作电流：
ICD IMIN
制动电流：
0.7 5
IR IMIN
I H 取为定值单中‘差动电
IH
流高定值’、4倍实测电容
I R 电流4 U和N 中的最大值。
依靠X C 1
整理定课件值躲电容电流。
931保护中差动继电器的种类和特点
• 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，
整理课件
不能向本侧发‘差动动作’的允许信号。所以本侧不误
系统图
M IM
断线侧
IN N
非断线侧
E 1T M N 2T
整理课件
弱电侧电流纵差保护存在的问题
光纤
时钟提取 DPLL
内部时钟 64kHz晶振
码型变换
整理课件
光纤接收 （主）
光纤
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。
光
RCS－900
发
系列纵联
差动保护
光 收
光纤
64Kb/s 整理课件
光
收
RCS－900
系列纵联
差动保护
光 发
专用光纤方式时的同步时钟提取
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 整理电课件器和零序差动继电器
输电线路电流纵差保护的主要问题
⑶ 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：
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整样理课周件 期达到采样同步。
931保护中差动继电器的种类和特点
ICD
IH
• 工频变化量分相差动继电 器的构成：
动作电流：
ICDIM IN
0.7 5
制动电流：
IRIMIN
I H 取为定值单中‘差动电
I R 流高定值’、4倍实测电容
• 稳态Ⅱ段分相差动继电器的 构成：
动作电流：
I C D
ICD IMIN
制动电流：
IR IMIN
0.7 5
I M 取为定值单中‘差动电
流低定值’、1.5倍实测电容
IM
电流1 .5和U N
中的最大值。依
I R 靠定X C 1
整理值课件躲电容电流。
931保护中差动继电器的种类和特点
• 零序差动继电器的构成：
复接PCM通信设备时的同步时钟提取
内部时钟
发时钟
～
64Kb/s
PCM设备
发
～
RCS－900 系列纵联 差动保护
收时钟
～
64Kb/s
（主侧） 收
～
PCM设备
内部时钟
发
发时钟
64Kb/s
～
～
（从侧） 收
～
64Kb/s
收时钟
～
RCS－900 系列纵联 差动保护
整理课件
谢谢！
整理课件
• 为解决该问题，931保护中增加一个低压差流起 动元件。
整理课件
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 U 、U 0.6UN。 ③ 收到对侧的允许信号。
电流4 U 和N 于 X C1
中的最大值。由I H
大于电容电流,依靠定值躲 整理电课件容电流影响.
931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。
• 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。
内部时钟 发时钟
～
RCS－900 系列纵联 差动保护
收时钟
～
64Kb/s
(方向可选择)
• 重合闸
单相重合闸、三相重合闸整、理课综件合重合闸、重合闸仃用
光纤电流纵差保护原理
M IM
I C D
Icdqd
• 以母线流向被保护线路 方向为正方向。
IN N
• 动作电流(差动电流)为：
ICD IM IN
• 制动电流为：
IR IM IN
0.7 5
• 动作电流与制动电流对
应的工作点位于比率制
IR
动特性曲线上方，继电 整理课件 器动作。
输电线路电流纵差保护原理
线路内部短路
M IM IN N
IK
• 动作电流：
ICD IMIN IK
• 制动电流：
IR IM IN
• 因为 ICD IR 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。
整理课件
输电线路电流纵差保护原理
线路外部短路
MUX-2M
光 发
整理课件
PCM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，而整理产课生件 周期性的数据丢失（或重复）
MUX-64
光 发
整理课件
PCM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。
光
RCS－900 发 系列纵联 差动保护
光 收
光纤 64Kb/s
光 收
• 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。
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
整理课件
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
制动电流：
0.15
ICD IMIN
IR
I L 为I QD 0 、0.6倍实测电容电 流和 0 .6U N 中的最大值。制动
X C1
整理系课件数仅取为0.15。
931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 I L 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 I L 比电容电流小，故动作电流要经电容电流 补偿。
整理课件
防止TA断线误动的措施
主程序
采样程序
N 起动？ Y
正常运行程序
故障计算程序
• 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。
解决方法： 采取措施防止TA断线时差动继电器误 动。
整理课件
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
整理课件
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。
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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。
整理课件
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