CSC103高压线路光纤差动保护课件(南网版).ppt
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1、CSC103B系列光纤差动保护装置介绍,一)产品简介二)硬件特点三)保护功能四)调试五)运行维护,主要内容,CSC-103系列保护,适用于220kV及以上电压等级的高压输电线路,其主要功能包括纵联差动保护、纵联距离、三段式距离保护、二段式零序电流保护、两段相过流保护、PT断线后过流保护、自动重合闸及三相不一致保护等。,产品简介,CSC103系列装置型号及功能配置,产品简介,CSC103系列装置的保护版本变更表,产品简介,CSC-103BN、CSC-10BDN和CSC-103BSN,CSC-103BFN和CSC-103BFN(快速复归),CSC103系列装置插件布置图,注意:CPU1和CPU2硬
2、件板号不同,CPU1板可以完全兼容CPU2板,即CPU1板插件可以替代用于CPU2板插件,反之是不行的。,设备需更换软件或在运行中出现不能处理的问题须更换CPU插件后应:a)首先检查CPU板地址跳线正确、通信跳线正确,输入并固化定值;CPU1设置为0000、CPU2设置为0001 通道I 通道II出厂时默认为011b)检查CPU软件版本号及CRC检验码;c)设置录波打印的模拟量和开关量;d)若出现“软压板错”或“压板不一致”,对于更换软压板的应将每个软压板操作一遍;若出现“定值区出错”或“定值错”,须重新固化定值、切换定值区;e)核对一遍零漂和刻度、做一遍开入开出;f)按现场运行规程由运行人员
3、做投运行前的其他相应试验。,产品硬件特点,CSC系列产品的装置通过了EMC试验。全部满足电力系统典型应用的试验等级要求。其中,有 9 项通过了最严酷等级的试验,比电力系统典型应用高 1 个试验等级。满足1000kV保护的要求。,抗干扰性能优良,产品硬件特点,CSC产品特点,大容量的故障录波,可以保存不少于24次。可根据需求调取波形和数据。完整的事件记录,可保存动作报告、告警报告、启动报告和操作记录均不少于2000条。停电不丢失。,硬件模块化、智能化设计,实现“积木式”结构。,产品硬件特点,产品硬件特点,召唤配置无应答、开入板、开出板、CPU 板通讯中断,同时报或者只报其中几个。,开入可靠性、自
4、检(已申请专利),产品硬件特点,开入插件“x”开入“x”开入击穿。开入插件“x”开入“x”开入输入不正常。,产品硬件特点,3、全面、实时 的自检(已申请专利),开出插件“x”开出“x”开出检测不响应。开出插件“x”开出“x”开出击穿。,产品硬件特点,双CPU和双A/D冗余设计,可靠防止硬件任一元器件损坏导致保护误动。在保护模拟量里面有Ia和IaR、Ib和IbR、Ic和IcR等模拟量,它们的区别是同一个模拟量有两路A/D采集,通过采集回路的相互比较,确保可靠性。其中,Ia、Ib、Ic为主要的测量模拟量;IaR、IbR、IcR等后缀带大写字母“R”的模拟量起备用和自检作用。,程序结构简介,保护程序
5、主要包括三部分:主循环、采样中断程序、故障处理。1)正常运行时(即保护没有启动的状态下),程序运行在主循环中,主要完成程序自检、硬件自检、投切压板、面板操作相应、上送报告等。2)在主循环过程中,每隔2.5/3ms(即每周波24点采样)保护执行一次采样中断程序,对所有模拟量通道进行一次采样。采样中断中进行电流突变量启动判别,如果启动满足,则程序跳转到故障处理程序;如果没有启动则回到主循环。3)故障处理程序中主要判别故障量是否满足定值条件,如果满足出口条件,则CPU驱动保护的跳闸继电器TJ动作;如果不满足则启动延时5s返回主循环。,保护功能:保护启动元件,作用:启动保护、开放出口继电器正电源,防止
6、硬件原因误出口。启动后现象:运行灯闪烁、启动继电器动作。1)电流突变量启动元件:动作判据:iIQD 或 3i0IQD 其中:i=|-|,指AB、BC、CA三种相别。、分别为当前时刻、1周前、2周前时刻的采样值。T 为采样周期。CSC系列的保护为每周波24点采样。3i0 为零序电流突变量。IQD 为突变量电流启动定值。当任意的相间电流突变量或零序电流突变量连续4次超过启动门槛值时,保护启动。,保护功能:保护启动元件,2)零序电流辅助启动元件:为防止经大过渡电阻接地短路时,故障电流小,而突变量启动元件灵敏度不够。带30ms延时。判据为:3I0I04其中:3I0 为三倍的零序电流;I04 零序启动电
7、流定值。,保护功能:保护启动元件,3)过流辅助启动元件:为了防止突变量启动元件灵敏度不够而设置的辅助启动元件。判据:突变量启动元件未动作,任一相电流0.9*min(过流、段定值),并持续30ms后该元件动作。如果充电过流两段均投入,相电流大于该两段最小电流定值的0.9倍时保护启动;如果只投入充电过流段,相电流大于该段电流定值的0.9倍时保护启动;如果只投入充电过流段,相电流大于该段电流定值的0.9倍时保护启动。,保护功能:保护启动元件,4)静稳失稳启动元件:动作判据:ia、ib、ic均大于振荡闭锁过流定值,且电流突变量未启动;或ZAB、ZBC、ZCA均进入阻抗III段定值范围内,且电流突变量未
8、启动。以上任意条件持续满足30ms后,程序进入振荡闭锁模块。此时保护会报告“阻抗元件启动”、或“静稳失稳启动”及“保护启动”。5)低电压启动元件:对于纵联差动保护,当被保护线路的一侧为弱电源或无电源时,其它启动元件不动,为此,装置设有弱馈启动,即由低电压差流作为启动元件。对于纵联距离保护,当弱电源保护的功能投入时,如果在电流突变量元件不启动的情况下,保护满足低电压和收信的条件,弱电源侧保护也能启动。6)三相不一致启动,保护功能:启动元件与保护功能对照表,保护启动元件用于监视电力系统是否发生故障,在确认为故障的情况下,开放保护跳闸出口继电器的电源,并启动保护故障处理程序。任何一个启动元件动作后开
9、放保护功能,并自保持到装置的整组复归。注意:PT断线后过流保护,是先判出PT断线,再有保护启动后开放保护功能。,保护功能:距离元件,1)距离元件的动作特性:采用多边形特性和小矩形特性。如图所示:,a)第一象限的60的设计:提高躲负荷阻抗的能力。b)第一象限的7的设计:在双侧电源的线路上,由于助增电流的影响,当线路末端经过渡电阻短路时,易落于水平线内,可能会引起保护超范围动作,为此向下倾斜7c)第二象限的15的设计:能保证发生金属性短路时可靠动作。d)第四象限的15的设计:能保证本线路出口短路经过渡电阻时可靠动作。,保护功能:距离元件,小矩形动作区的X、R取值见下表:,保护功能:距离元件,小矩形
10、的功能:a)在手合到故障时,能保证可靠切除故障。因为在手合时PT电压可能没有,所以不能用记忆电压判方向,此时如果落在了不带方向的小矩形范围内则保护加速出口。b)对于距离III段的小矩形,三相故障,由于考虑到III段是远后备保护,只要进入III段小矩形范围之内,保护就按III段延时出口。,保护功能:距离元件,2)距离保护的方向元件为解决距离保护出口故障电压死区问题,设置了专门的方向元件。对于三相故障采用记忆电压与故障后电流比相来判方向(如下图);对于不对称故障采用负序方向元件判方向。,保护功能:距离元件,3)距离保护试验注意事项:a)相间或接地距离的I、II、III段电阻值共用,电抗值分开。但如
11、果电阻定值整定过大,则I段动作时会适当缩小取值范围(详见说明书)。,b)做四边形保护试验时,可只验证电抗和电阻的边界定值,四边形边界由软件保证,即可以只验证纯电抗定值或纯电阻定值的精度。电抗分量XDZ和阻抗定值ZZD的差异:XDZ(Sindtg7Cosd)|ZZD|c)做电阻定值精度试验时,建议测试仪选择“系统阻抗ZS恒定”,并且ZS的阻抗角设定为大于0、小于162之间,不要选择“电流恒定”。因为距离保护要求负序满足正方向的条件,选择“电流恒定”时测试仪输出的故障量不能满足此条件。,保护功能:距离元件,d)接地距离零序补偿系数问题(只讨论阻抗角为90和0 的情况):接地距离的计算公式为:XDU
12、/(I+KX*3I0)(=90)RDU/(I+KR*3I0)(=0)推导公式为:KX=(X0-X1)/3X1、KR=(R0-R1)/3R1、Z0=(R0+jX0)、Z1=(R1+jX1)零序补偿系数的计算公式为:KL=(Z0-Z1)/3Z1。为线路正序阻抗角。则:1)90时:电阻分量为0,即Z0=jX0、Z1=jX1,则KL实部=KX,虚部为0。此时测试仪中的KLKX+j0。有的测试仪显示为实部(Re)和虚部(Im)的形式,实部=KX、虚部=0。2)0时:电抗分量为0,即Z0=R0、Z1=R1,则KL实部=KR,虚部为0。此时测试仪中的KLKR+j0。或实部(Re)=KR、虚部(Im)=0。,
13、保护功能:距离元件,保护功能:方向元件,1)零序方向元件零序正方向元件的动作区:18arg(/)180零序反方向元件的动作区:162arg(/)0,最大灵敏角:99,此方向元件用于接地故障时零序保护判别方向。,正方向元件的动作判据:在正向区内且3I0 3I0dz反方向元件的动作判据:在反向区内且3I0 0.6253I0dz其中3I0dz为纵联零流定值、零流I、II、III、IV段定值中最小值。3U0要大于1V固定门槛。鉴于零序方向保护经常因3Uo接反而误动,装置取消了外接3Uo接线回路,因此判方向的3Uo取自产3Uo,即三个相电压的相量和。装置的外接3Uo已取消,无论判方向还是幅值都用自产3U
14、o,保护功能:方向元件,2)负序方向元件负序正方向元件的动作区:18arg(/)180负序反方向元件的动作区:162arg(/)0,最大灵敏角:99 用于不对称故障开放距离保护包括高频距离的方向判别。,保护功能:方向元件,保护功能:振荡闭锁开放元件,1)进入振荡闭锁程序的条件:在电流突变量启动后的150ms之内,系统不会出现振荡,此时所有距离元件全部投入,不经闭锁;150ms之后或经静稳失稳启动后,为防止振荡发生使距离保护误动,此时距离元件需经开放元件开放。2)不对称故障的开放元件:利用振荡时和故障时零序和负序电流不同的特征来区分。开放判据:|I0|m1|I 1|或|I 2|m2|I 1|振荡
15、时I0、I2接近于零,上式不满足;振荡并区内故障时,I0、I2将有较大数值,上式能满足,即能开放距离元件。3)三相故障的开放元件:经实践及计算分析发现,短路时的电阻变化率远小于振荡时的电阻变化率,利用这一特点可区分是振荡还是三相短路。,1)通道连接方式,专用通道:,正常运行:流入线路与流出线路电流大小相等、方向相反;故障时:其中一侧的电流反向(或负荷端时变为0A),电流都变为了:母线流向线路,判为区内故障。,保护功能:光纤差动保护通道连接及设置,通道设置:装置为双通道,通道一、通道二的时钟方式和通信速率为:通信速率固定为“2Mbps”;时钟方式固定为“内时钟(即主时钟)”。,保护功能:光纤差动
16、保护通道连接及设置,2)复用光纤通道:由光电转换装置、复用数字设备等构成,保护功能:光纤差动保护通道连接及设置,a)复用2M(E1)的通道设置:两侧的保护都选择2M的通信速率。保护时钟设置,如下表:,注意:有些SDH设备具有2M支路信号输出再定时的功能,必须关闭,否则会造成丢帧或误码,致使通道告警。,保护功能:光纤差动保护通道连接及设置,3)电流差动保护的两侧电流采样同步:光纤电流纵差保护要求两侧的保护对同一电流同时进行采样。由于两侧保护的电流采样分别由两侧保护的晶振控制,虽然两侧的采样频率相同(即时间间隔相同,都是每隔2.5/3ms采样一次),但两侧的采样时刻不同步,因此需要控制两侧保护同时
17、采样。CSC103A/B采用采样标号同步的方法。通过控制字设置,两侧的保护必须一侧为“主机”(参考端),另一侧为“从机”(同步端)。与两侧的时钟设置方式(内时钟还是外时钟)无关。对于智能站的保护,已经取消了此控制字,装置默认“地址码”大的一侧为主机,小的一侧为从机。,a)要求CT极性以靠近母线侧的一端为极性端。b)CT要求“减极性”接线。(减极性:电流从一次侧极性端流入时,要求从二次侧的极性端流出)c)CT的极性端接保护的极性端(装置的背板端子:IA、IB、IC为保护的极性端,IA、IB、IC为保护的非极性端。IN为合成3I0的极性端、IN为非极性端,正常时必须把IAIBICIN短接!)d)电
18、流以母线流向线路为正方向,以线路流向母线为反方向。现场出现过CT极性接反的情况。开始时负荷轻,不能发现,重负荷或区外故障时,差动保护误动或报“长期有差流”告警。或空投变压器时差动误动。,4)关于CT极性问题:,a)差动电流和制动电流的计算公式(控制字选“不补偿电容电流”时),b)控制字选择“补偿电容电流”时:,5)分相电流差动保护的动作特性:,保护功能:光纤差动保护功能,保护功能:光纤差动保护功能,电容电流补偿的方法:利用线路两侧的实测电压对电容电流进行精确补偿,即半补偿方案:在线路两侧各补偿电容电流的一半。当线路较短时,如果误投了“补偿电容电流控制字”,差流反而会变大!当CT极性接线正确、定
19、值整定正确,线路正常运行时,两侧电流的向量和(即差流)就等于电容电流。,保护功能:光纤差动保护功能,6)零序电流差动保护的动作特性:,动作区,保护功能:光纤差动保护功能,a)不经电容电流补偿时,零序差动电流和零序制动电流的计算公式:ID0=(MA+MB+MC)+(NA+NB+NC)IB0=(MA+MB+MC)-(NA+NB+NC)b)考虑电容电流时,与分相差动补偿方法类似:ID0=(MA-MAC)+(MB-MBC)+(MC-MCC)+(NA-NAC)+(NB-NBC)+(NC-NCC)IB0=(MA-MAC)+(MB-MBC)+(MC-MCC)-(NA-NAC)+(NB-NBC)+(NC-NC
20、C),本侧、对侧电流的察看:例如本侧TA为1200/1,对侧TA为600/5,则:本侧定值“TA变比补偿系数”为1;对侧定值“TA变比补偿系数”为0.5。若本侧某相电流为1,对侧看到相应相电流=1/0.5*5=10A;若对侧某相电流为1,本侧看到相应相电流=1/5*0.5=0.1A。正常运行时,两侧同名相电流相位约相差180o最简单的折算方法,将电流折成一次电流,然后再折算成本侧的二次电流。,保护功能:差动保护试验方法和注意事项,1)装置本身自环:用一根光纤跳线,将通道A或通道B的TX、RX短接,投入“通道环回”控制字,选择2M速率、内时钟,保护设置为主机。例如高定值或低定值为2A,则加一相1
21、.1A的电流,差动保护动作。此时差流为2.2A,制动电流为0A。或加0.9A的电流,差动保护制动。(自环试验时不需要加故障电压)2)复用通道,带上CSC186A/B做自环:保护与CSC186A/B正常连接,CSC186的拨轮选择“运行”状态,(2M方式时,用同轴电缆将2M口的上面一组的TX、RX短接。保护设置:投入“通道环回”控制字,选择64K或2M的速率、内时钟、主机。试验方法同上。3)带通道远方环回:通道正常连接。通信速率、主从时钟、主机从机按正常运行定值设置。例如在M侧试验,投入“通道环回”控制字,同时投入“检修状态压板”,试验方法同上,此时对侧的装置收到M的数据后直接回传给M侧,M侧差
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- CSC103 高压 线路 光纤 差动 保护 课件 南网版
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