RCS-931系列超高压线路成套保护装置技术.docx

精选优质文档-倾情为你奉上ZL_XLBH0104. 0608RCS-931 系列超高压线路成套保护装置技术和使用说明书专心-专注-专业南瑞继保电气有限公司版权所有本说明书和产品今后可能会有小的改动，请注意核对实际产品与说明书的版本是否相符。更多产品信息，请访问互联网：版本升级说明0608 在 0604 的基础上增加了如下内容：增加纵联标识码功能，见“3.4.11”增加两个通道的差动保护装置（RCS-931XMM），见“3.14”增加多以太网通信插件，见“4.6.5”增加带纵联码功能程序版本（3.00 及以上版本）的定值清单，见“5.2” 。需纵联码功能的工程请在订货时注明，未注明的工程均按不带纵联码功能版本供货。增加附录部分，见“6.16.4”目录1概述. 11.1 应用范围 . 11.2 保护配置 . 11.3 性能特征 . 22技术参数 . 32.1 机械及环境参数. 32.2 额定电气参数 . 32.3 主要技术指标 . 33软件工作原理 . 73.1 装置总起动元件 . 73.2 保护起动元件 . 83.3 工频变化量距离继电器 . 83.4 电流差动继电器 . 93.5 距离继电器 . 143.6 选相元件 . 163.7 非全相运行 . 173.8 重合闸 . 183.9 正常运行程序 . 183.10 各保护方框图 . 203.11 远跳、远传 . 293.12 应用于串联电容补偿系统（RCS-931XS） . 303.13 过负荷告警和过流跳闸（RCS-931XL） . 343.14 采用两个通道的差动保护（RCS-931XMM）. 354硬件原理说明 . 374.14.24.34.44.54.6装置整体结构 .装置面板布置 .装置接线端子 .输出接点 .结构与安装 .各插件原理说明 .3738394040415定值内容及整定说明 . 525.15.25.35.4装置参数及整定说明 .保护定值及整定说明 .压板定值 .IP 地址 .525381816附录. 826.1 保护调试大纲.6.2 通道调试说明 .6.3 有关通道的告警信息 .6.4 光纤及光纤连接注意事项 .82858689NARI-RELAYSRCS-931 系列超高压线路成套保护装置技术和使用说明书1概述1.1 应用范围本系列装置为由微机实现的数字式超高压线路成套快速保护装置，可用作 220kV 及以上电压等级输电线路的主保护及后备保护。1.2 保护配置RCS-931 系列保护包括以分相电流差动和零序电流差动为主体的快速主保护，由工频变化量距离元件构成的快速段保护，由三段式相间和接地距离及多个零序方向过流构成的全套后备保护，RCS-931 系列保护有分相出口，配有自动重合闸功能, 对单或双母线接线的开关实现单相重合、三相重合和综合重合闸。RCS-931 系列保护根据功能有一个或多个后缀，各后缀的含义如下：RCS-931 系列保护具体配置如下：1型 号配 置通信速率RCS-931A分相电流差动零序电流差动工频变化量距离三段式接地距离三段式相间距离自动重合闸2 个延时段零序方向过流64kbit/sRCS-931AS适用于串补线路64kbit/sRCS-931AL过负荷告警过流跳闸64kbit/sRCS-931AM2048kbit/sRCS-931AMM2048kbit/sRCS-931AMS适用于串补线路2048kbit/sRCS-931B4 个延时段零序方向过流64kbit/sRCS-931BS适用于串补线路64kbit/sRCS-931BM2048kbit/sRCS-931BMM2048kbit/sRCS-931BML过负荷告警过流跳闸2048kbit/sRCS-931D1 个延时段零序方向过流1 个零序反时限方向过流64kbit/sRCS-931DS适用于串补线路64kbit/sRCS-931DM2048kbit/sRCS-931DMM2048kbit/sRCS-931DMS适用于串补线路2048kbit/s序号后缀功 能 含 义1A两个延时段零序方向过流2B四个延时段零序方向过流3D一个延时段零序方向过流和一个零序反时限方向过流4L过负荷告警、过流跳闸5M光纤通信为 2048 kbit/s 数据接口（缺省为 64kbit/s 数据接口）、两个M 为两个 2048kbit/s 数据接口（如 RCS-931AMM）6S适用于串补线路NARI-RELAYS1.3 性能特征RCS-931 系列超高压线路成套保护装置技术和使用说明书2lllllllllllllll设有分相电流差动和零序电流差动继电器全线速跳功能。64kbit/s 或 2048kbit/s 高速数据通信接口，线路两侧数据同步采样，两侧电流互感器变比可以不一致。利用双端数据进行测距。通道自动监测，通信误码率在线显示，通道故障自动闭锁差动保护。动作速度快，线路近处故障跳闸时间小于 10ms，线路中间故障跳闸时间小于15ms，线路远处故障跳闸时间小于 25ms。反应工频变化量的测量元件采用了具有自适应能力的浮动门槛，对系统不平衡和干扰具有极强的预防能力，因而测量元件能在保证安全性的基础上达到特高速，起动元件有很高的灵敏度而不会频繁起动。先进可靠的振荡闭锁功能，保证距离保护在系统振荡加区外故障时能可靠闭锁，而在振荡加区内故障时能可靠切除故障。灵活的自动重合闸方式。装置采用整体面板、全封闭机箱，强弱电严格分开，取消传统背板配线方式，同时在软件设计上也采取相应的抗干扰措施，装置的抗干扰能力大大提高，对外的电磁辐射也满足相关标准。完善的事件报文处理，可保存最新 64 次动作报告，24 次故障录波报告。友好的人机界面、汉字显示、中文报告打印。后台通信方式灵活，配有 RS-485 通信接口(可选双绞线、光纤)或以太网。支持三种对时方式：秒脉冲对时、分脉冲对时、IRIGB 码对时。支持电力行业标准 DL/T667-1999（IEC60870-5-103 标准）的通信规约。与 COMTRADE 兼容的故障录波。NARI-RELAYSRCS-931 系列超高压线路成套保护装置技术和使用说明书2技术参数2.1 机械及环境参数机箱结构尺寸：482mm×177mm×291mm；嵌入式安装正常工作温度：040极限工作温度：-1050贮存及运输： -25702.2 额定电气参数直流电源：220V，110V允许偏差：+15，-20交流电压：100 3 V （额定电压 Un）交流电流：5A，1A （额定电流 In）频率：50Hz/60Hz过载能力：电流回路： 2 倍额定电流，连续工作10 倍额定电流，允许 10S40 倍额定电流，允许 1S电压回路：1.5 倍额定电压，连续工作功耗：交流电流：1VA/相（In=5A）0.5VA/相（In=1A）交流电压：0.5VA/相直流：正常时35W跳闸时50W2.3 主要技术指标2.3.1 整组动作时间工频变化量距离元件：近处 310ms末端20ms差动保护全线路跳闸时间：25ms（差流1.5 倍差动电流高定值）距离保护段：20ms2.3.2 起动元件电流变化量起动元件，整定范围 0.1In0.5In零序过流起动元件，整定范围 0.1In0.5In2.3.3 工频变化量距离动作速度：10ms（ U OP > 2U Z 时）整定范围：0.17.5（In=5A）0.537.5（In=1A）3NARI-RELAYS2.3.4 距离保护RCS-931 系列超高压线路成套保护装置技术和使用说明书整定范围： 0.0125(In=5A)0.05125(In=1A)距离元件定值误差：5精 确 工 作 电 压 ：0.25V最小精确工作电流：0.1In最大精确工作电流：30In、段跳闸时间：010s2.3.5 零序过流保护整定范围：0.1In20In零序过流元件定值误差：5后备段零序跳闸延迟时间：010s2.3.6 暂态超越快速保护均不大于 22.3.7 测距部分单端电源多相故障时允许误差：±2.5单相故障有较大过渡电阻时测距误差将增大；2.3.8 自动重合闸检同期元件角度误差：±3°2.3.9 对时方式a. 外部空接点秒对时、分对时或 IRIGB 码对时；b. RS-485 方式的同步时钟秒对时、分对时或 IRIGB 码对时；c. 监控系统绝对时间的对时报文。2.3.10 电磁兼容幅射电磁场干扰试验符合国标：GB/T 14598.9 的规定；快速瞬变干扰试验符合国标：GB/T 14598.10 的规定；静电放电试验符合国标：GB/T 14598.14 的规定；脉冲群干扰试验符合国标：GB/T 14598.13 的规定；射频场感应的传导骚扰抗扰度试验符合国标：GB/T 17626.6 的规定；工频磁场抗扰度试验符合国标：GB/T 17626.8 的规定；脉冲磁场抗扰度试验符合国标：GB/T 17626.9 的规定；浪涌（冲击）抗扰度试验符合国标：GB/T 17626.5 的规定。2.3.11 绝缘试验绝缘试验符合国标：GB/T14598.3-93 6.0 的规定；冲击电压试验符合国标：GB/T14598.3-93 8.0 的规定。4NARI-RELAYSRCS-931 系列超高压线路成套保护装置技术和使用说明书2.3.12 输出接点容量信号接点容量：允许长期通过电流 8A切断电流 0.3A（DC220V，V/R 1ms）其它辅助继电器接点容量：允许长期通过电流 5A切断电流 0.2A（DC220V，V/R 1ms）跳闸出口接点容量：允许长期通过电流 8A切断电流 0.3A（DC220V，V/R 1ms），不带电流保持2.3.13 通信接口六种通信插件型号可选，可提供 RS-485 通信接口，或以太网接口，通信规约可选择为电力行业标准 DL/T667-1999(idt IEC60870-5-103)规约或 LFP（V2.0）规约，通信速率可整定；一个用于 GPS 对时的 RS-485 双绞线接口；一个打印接口，可选 RS-485 或 RS-232 方式，通信速率可整定；一个用于调试的 RS-232 接口（前面板）。2.3.14 光纤接口RCS-931 系列保护装置可通过专用光纤或经通信设备复接，与对侧交换数据。光纤接口位于 CPU 板背面，光接头采用 FC/PC 型式。光纤接口插件的发送功率由跳线决定，定义如下：1. 单一传输速率光纤接口插件（传输速率固定为：64kbit/s 或 2048kbit/s），参数如下：单通道光纤接口插件：双通道光纤接口插件：5发送速率跳线选择64kbit/s2048kbit/sA通道JP301OFF，JP302OFF-16dBm-16dBmJP301ON ，JP302OFF-9 dBm-12dBmJP301OFF，JP302ON-7 dBm-9 dBmJP301ON ，JP302ON-5 dBm-8 dBm通道JP601OFF，JP602OFF-16dBm-16dBmJP601ON ，JP602OFF-9 dBm-12dBmJP601OFF，JP602ON-7 dBm-9 dBmJP601ON ，JP602ON-5 dBm-8 dBm发送速率跳线选择64kbit/s2048kbit/sJP301OFF，JP302OFF-16dBm-16dBmJP301ON ，JP302OFF-9 dBm-12dBmJP301OFF，JP302ON-7 dBm-9 dBmJP301ON ，JP302ON-5 dBm-8 dBmNARI-RELAYSRCS-931 系列超高压线路成套保护装置技术和使用说明书光纤类型：单模 CCITT Rec.G652波长：1310nm接收灵敏度：传输距离：光过载点：45dBm（64kbit/s）、35dBm（2048kbit/s）100kM（64kbit/s）、60kM（2048kbit/s）>-5dBm2. 可选传输速率光纤接口插件（传输速率可由跳线选择为：64kbit/s 或 2048kbit/s），参数如下：单通道光纤接口插件：双通道光纤接口插件：光纤类型：单模 CCITT Rec.G652波长：1310nm接收灵敏度： 38dBm（64kbit）、38dBm（2048kbit/s）传输距离：光过载点：90kM（64kbit/s）、90kM（2048kbit/s）>-5dBm装置出厂时，发送功率跳线均在“OFF”档。所有光纤接口插件的精确指标均以实际插件标注为准。当采用专用光纤通道传输时，只有在传输距离大于 50km，接收功率不够时，才需要调整跳线，加大发送功率，使接收功率大于接收灵敏度，并有一定的裕度(3-10 dB)。当专用光纤传输距离超过 80 公里时，需在订货时注明，按特殊工程处理，配用 1550nm激光器件。当采用复用通道传输时，装置发送功率为出厂时的默认功率，不用调整跳线。采用通信设备复接时：信道类型：接口标准：数字光纤或数字微波（可多次转接）64kbit/s G.703 同向数字接口 或 2048kbit/s E1 接口保护对通道的要求：6时延要求：通道要求：单向传输时延 15ms必须保证保护装置的收发路由时延一致传输速率跳线选择64kbit/s2048kbit/sA通道发送功率JP302OFF-13.0±2.0 dBmJP302ON-3.0±2.0 dBm通信速率JP201OFF64kbit/sJP201ON2048kbit/s通道发送功率JP602OFF-13.0±2.0 dBmJP602ON-3.0±2.0 dBm通信速率JP501OFF64kbit/sJP501ON2048kbit/s传输速率跳线选择64kbit/s2048kbit/s发送功率JP302OFF-13.0±2.0 dBmJP302ON-3.0±2.0 dBm通信速率JP201OFF64kbit/sJP201ON2048kbit/sNARI-RELAYSRCS-931 系列超高压线路成套保护装置技术和使用说明书3软件工作原理3.1 装置总起动元件起动元件的主体以反应相间工频变化量的过流继电器实现，同时又配以反应全电流的零序过流继电器互相补充。反应工频变化量的起动元件采用浮动门坎，正常运行及系统振荡时变化量的不平衡输出均自动构成自适应式的门坎，浮动门坎始终略高于不平衡输出。在正常运行时由于不平衡分量很小，装置有很高的灵敏度，当系统振荡时，自动抬高浮动门坎而降低灵敏度，不需要设置专门的振荡闭锁回路。因此，起动元件有很高的灵敏度而又不会频繁起动，装置有很高的安全性3.1.1 电流变化量起动I ÖÖ MAX > 1.25I T + I ZDI ÖÖ MAX 是相间电流的半波积分的最大值；I ZD 为可整定的固定门坎；I T 为浮动门坎，随着变化量的变化而自动调整，取 1.25 倍可保证门坎始终略高于不平衡输出。该元件动作并展宽秒，去开放出口继电器正电源。3.1.2 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秒，去开放出口继电器正电源。3.1.3 位置不对应起动这一部分的起动由用户选择投入。当控制字“不对应起动重合”整定为“1”,重合闸充电完成的情况下，如有开关偷跳，则总起动元件动作并展宽 15 秒，去开放出口继电器正电源。3.1.4 纵联差动或远跳起动发生区内三相故障，弱电源侧电流起动元件可能不动作，此时若收到对侧的差动保护允许信号，则判别差动继电器动作相关相、相间电压，若小于 65额定电压，则辅助电压起动元件动作，去开放出口继电器正电源秒。当本侧收到对侧的远跳信号且定值中“远跳受本侧控制”置“0”时，去开放出口继电器正电源 500ms。7NARI-RELAYSRCS-931 系列超高压线路成套保护装置技术和使用说明书3.1.5 过流跳闸起动对于 RCS-931XL，“距离压板”投入并且“投过流跳闸”控制字置“1”，若其它起动元件不动作，但最大相电流大于“过流跳闸定值”，经“过流跳闸延时”，过流跳闸起动元件动作，去开放出口继电器正电源秒。最大相电流大于“过流跳闸定值”，经 100ms 延时，装置有开关变位报告”过流起动”；开关变位报告“过流起动”的主要作用是作为过流跳闸元件动作时间的参考。装置由“过流动作”起动时，动作报告中“过流动作”的动作时间为 1ms，无法直观看到“过流跳闸时间”延时。此时可参考“过流起动”变位报告的绝对时间。因最大相电流“过流跳闸定值”延时 100ms 报“过流起动”变位，最大相电流“过流跳闸定值”经“过流跳闸时间”延时动作，所以有：过流跳闸延时过流起动动作绝对时间过流起动变位的绝对时间+100ms。3.2 保护起动元件保护起动元件与总起动元件一致3.3 工频变化量距离继电器电力系统发生短路故障时，其短路电流、电压可分解为故障前负荷状态的电流电压分量和故障分量，反应工频变化量的继电器只考虑故障分量，不受负荷状态的影响。工频变化量距离继电器测量工作电压的工频变化量的幅值，其动作方程为：U OP > U Z对相间故障：对接地故障：U OPÖÖ = U ÖÖ I ÖÖ × Z ZDU OPÖ = U Ö (I Ö + K × 3I 0 ) × Z ZDÖÖ = AB, BC, CAÖ = A, B, CZ ZD 为整定阻抗，一般取 0.80.85 倍线路阻抗；U Z 为动作门坎，取故障前工作电压的记忆量。正、反方向故障时，工频变化量距离继电器动作特性如下图；jXjXZ ZDZ KZ 'S Z SZ S + Z KRZ ZDR Z K8图 3.3.1 正方向短路动作特性图 3.3.2 反方向短路动作特性NARI-RELAYSRCS-931 系列超高压线路成套保护装置技术和使用说明书正方向故障时，测量阻抗 Z K 在阻抗复数平面上的动作特性是以矢量 Z S 为圆心，以 Z S + Z ZD 为半径的圆，如上左图所示，当 Z K 矢量末端落于圆内时动作，可见这种阻抗继电器有大的允许过渡电阻能力。当过渡电阻受对侧电源助增时，由于 I N 一般与 I是同相位，过渡电阻上的压降始终与 I 同相位，过渡电阻始终呈电阻性，与轴平行，因此，不存在由于对侧电流助增所引起的超越问题。对反方向短路, 测量阻抗 Z K 在阻抗复数平面上的动作特性是以矢量 Z 'S 为圆心，以 Z ' S Z ZD 为半径的圆，动作圆在第一象限，而因为 Z K 总是在第三象限，因此，阻抗元件有明确的方向性。工频变化量阻抗元件由距离保护压板投退。3.4 电流差动继电器电流差动继电器由三部分组成：变化量相差动继电器、稳态相差动继电器和零序差动继电器。3.4.1 变化量相差动继电器动作方程：I CDÖ > 0.75 × I RÖÖ = A, B, CI CDÖ 为工频变化量差动电流，I CDÖ = I&MÖ + I&NÖ 即为两侧电流变化量矢量和的幅值；I RÖ 为工频变化量制动电流； I RÖ = I MÖI NÖ 即为两侧电流变化量的标量和；I H 为“差动电流高定值”（整定值）、4 倍实测电容电流和4U NXc1的大值；实测电容电流由正常运行时未经补偿的差流获得；U N 为额定电压；Xc1为正序容抗整定值，当用于长线路时， Xc1为线路的实际正序容抗值；当用于短线路时，由于电容电流和U NXc1都较小，差动继电器有较高的灵敏度，此时可通过适当减小 Xc1或抬高“差动电流高定值”来降低灵敏度。9I CDÖ > I HNARI-RELAYSRCS-931 系列超高压线路成套保护装置技术和使用说明书3.4.2 稳态段相差动继电器动作方程： I CDÖ > 0.75 × I RÖÖ = A, B, CI CDÖ 为差动电流， I CDÖ = I&MÖ + I&NÖ 即为两侧电流矢量和的幅值；I RÖ 为制动电流； I RÖ = I&MÖ I&NÖ 即为两侧电流矢量差的幅值；I H 定义同上。3.4.3 稳态段相差动继电器动作方程： I CDÖ > 0.75 × I RÖÖ = A, B, CI M 为“差动电流低定值”（整定值）、1.5 倍实测电容电流和1.5U NXc1的大值；I CDÖ 、 I RÖ 、U N 、 Xc1定义同上。稳态段相差动继电器经 40ms 延时动作。3.4.4 零序差动继电器对于经高过渡电阻接地故障，采用零序差动继电器具有较高的灵敏度，由零序差动继电器，通过低比率制动系数的稳态差动元件选相，构成零序差动继电器，经 100ms 延时动作。其动作方程：I CD 0 > 0.75 × I R 0I CD 0 > I QD 0IICD0为零序差动电流， I CD 0 = I&M 0 + I&N 0 即为两侧零序电流矢量和的幅值；I R 0 为零序制动电流； I R 0 = I&M 0 I&N 0 即为两侧零序电流矢量差的幅值；I QD 0 为零序起动电流定值； I L 为 I QD 0 、0.6 倍实测电容电流和0.6U NXc1的大值；I CDBCÖ 为经电容电流补偿后的差动电流，电容电流补偿见 3.4.5；I RÖ 、U N 、 Xc1定义同上。10 I CDÖ > I H I CDÖ > I MI CDBCÖ > 0.15 × I RÖ CDBCÖ > I LNARI-RELAYSRCS-931 系列超高压线路成套保护装置技术和使用说明书当 TV 断线或容抗整定出错时，自动退出电容电流补偿，零序差动继电器的动作方程为：I CD 0 > 0.75 × I R 0IICD0、 I R 0 、 I CDÖ 、 I RÖ 、 I M 定义同上。3.4.5 电容电流补偿对于较长的输电线路，电容电流较大，为提高经大过渡电阻故障时的灵敏度，需进行电容电流补偿。电容电流补偿由下式计算而得： U U M 0 2 X C1+U M 0 U NÖ U N 02 X C 0 2 X C1+UMÖ、UNÖ、UM0、UN0为本侧、对侧的相、零序电压；X C1 、 X C 0 为线路全长的正序和零序容抗；按上式计算的电容电流对于正常运行和区外故障都能给予较好的补偿。3.4.6 TA 断线TA 断线瞬间，断线侧的起动元件和差动继电器可能动作，但对侧的起动元件不动作，不会向本侧发差动保护动作信号，从而保证纵联差动不会误动。非断线侧经延时后报“长期有差流”，与 TA 断线作同样处理。TA 断线时发生故障或系统扰动导致起动元件动作，若控制字“TA 断线闭锁差动”整定为“1”，则闭锁电流差动保护；若控制字“TA 断线闭锁差动”整定为“0”，且该相差流大于“TA 断线差流定值”（整定值），仍开放电流差动保护。3.4.7 TA 饱和当发生区外故障时，TA 可能会暂态饱和，装置中由于采用了较高的制动系数和自适应浮动制动门槛，从而保证了在较严重的饱和情况下不会误动。3.4.8 采样同步两侧装置一侧作为同步端（控制字“主机方式”置“1”侧或纵联码大的一侧），另一侧作为参考端（控制字“主机方式”为“0”侧或纵联码小的一侧）。以同步方式交换两侧信息，参考端采样间隔固定，并在每一采样间隔中固定向对侧发送一帧信息。同步端随时调整采样间隔，如果满足同步条件，就向对侧传输三相电流采样值；否则，启动同步过程，直到满足同步条件为止。两侧装置采样同步的前提条件为:1、通道单向最大传输时延15ms。2、通道的收发路由单向延时应一致。11I CD 0 > I QD 0I CDÖ > 0.15 × I RÖ CDÖ > I MI CÖ = MÖ