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以Zy为弦,向第一象限偏移θ(0~30°
)作圆。
后加速及III段相间特性不带电抗线方程
动作方程中极化电压Upol:
启动后0-40ms,采用三周前的记忆正序电压作为极化量。
·
启动40ms后,全相运行时采用当前正序电压作为极化电压,
当|U1|<
8V时,增加偏移圆特性;
在首次计算阻抗在II段范围内,之后计算增加偏移圆特性。
非全相运行时,采用当前健全相相间电压作为极化量。
偏移圆特性:
|Zφφ|<
=|Zp|
|Zp|=Min{3CT/PT,0.9ZZD1}且,0.3<
|Zp|<
3
在保护启动0~40ms内,采用反时限特性与相间I段比较
0~18ms与0.5ZZ1比较
18ms~30ms与0.8ZZ1比较
30ms~40ms与0.95ZZ1比较
40ms后与相间各段定值比较
暂态圆与稳态圆的定义:
若极化电压Upol采用故障前的正序电压(短路前只有正序电压,所以就是故障的负荷电压)的记忆量,此时对应的动作特性称为暂态动作特性。
若极化电压不用记忆,而用短路后的正序电压,此时对应的动作特性称为稳态动作特性。
暂态特性圆正向三相短路稳态特性圆
推导如下:
(以BC相相间阻抗继电器为例)
短路系统图
暂态特性圆推导:
待入动作方程:
三相短路稳态特性圆推导:
b)接地距离
(与
比较,R测量值的差别)
接地距离动作特性
理解多边形各条边的含义:
下倾电抗线、负荷线,躲负荷扇形
含接地距离I、II、III段
全相:
零序方向元件+阻抗多边形出口
零序功率方向元件:
-190<
Arg(3U0/3I0)<
-30
非全相:
阻抗方向+阻抗多边形出口
偏移特性动作方程:
|ZΦ|<
=Zp=MIN{3CT/PT,0.9XD1}且0.3<
|Zp|<
3
在保护启动0~40ms内,采用反时限特性与接地距离I段比较
18ms~40ms与0.95ZZ1比较
40ms后与接地各段定值比较
关键:
Rdz躲负荷整定(在定值整定中说明)
软压板控制:
接地距离I、II、III段;
相间距离I、II、III段由不同软压板控制
硬压板控制:
距离接地距离I段和相间距离I段
距离II、III段硬压板控制接地距离II、III段和相间距离II、III段
c)零序方向定时限保护
零序保护是根据大接地电流系统发生接地故障时出现较大的零序电流且故障线路的零序功率方向由线路流向母线的原理构成的一种保护。
对高阻接地故障有较高的灵敏度;
缺点:
保护范围受系统运行方式影响较大;
不能实现全线速动。
定时限零序:
零序方向电流Ⅰ~Ⅳ段、零序不灵敏Ⅰ段、零序不灵敏Ⅱ段。
全相运行及非全相运行时各段保护的投退由压板控制每段都各由控制字选择经方向或不经方向元件闭锁。
PT断线下的零序保护:
可由控制字(TFX)选择退出所有带方向元件各段,或由控制字(TFX)选择退出所有方向元件,成为零序过流保护。
零功方向:
零序过流判据:
3U0:
软件自产3U0=Ua+Ub+Uc
3I0:
由装置交流插件自产
零序各段分别由不同软压板控制
零序I段硬压板控制零序I段和不灵敏I段
零序其他段硬压板控制零序II、III、Ⅳ段和不灵敏II段
在保护启动0~40ms内,采用反时限特性与零序I段或零序不灵敏I段比较:
0~20ms与1.67I01或1.67IN1比较
20ms~40ms与1.18I01或1.18IN1比较
40ms后与零序各段定值比较
d)零序反时限保护(用于500kv广东非标程序)
一般反时限曲线
非常反时限曲线
极端反时限曲线
长的反时限曲线
I:
被测电流Ip:
整定电流
I/Ip整定范围:
1.1~20(小于1.1不投,大于20,当成20处理)
Tp:
时间常数,整定范围:
0.05~3.2
t:
跳闸时间t>
tset(tset:
反时限最快动作时间)
可由控制字选着投退方向,出口时由控制字选着发三跳或永跳
使用时只选用其中的一种曲线
专设零序反时限软压板和硬压板
e)零序保护中的相过流保护
投入条件:
仅在TV断线的情况下由软压板选择投入
组成:
相过流I段、相过流II段,延时可整定
投入时间:
全相运行保护启动后40ms投入
出口跳闸:
三跳出口
零序I段硬压板和零序其他段硬压板任一控制
判据:
(定值)
f)距离保护手合故障加速逻辑
手合判别:
有跳闸位置开入,且三相无流,确认20s(或三跳位置开入,且三相无流,确认20s),认为开关在跳位,此条件下突然有流(保护电流突变量起动),则判为手合,保持200ms
手合故障加速出口:
等待30ms数据窗,(GZSZ>
36),计算六种阻抗(ZAZBZCZABZBCZCA),任一在阻抗III段定值范围内则永跳出口。
(带偏移四边形特性)
必须有任一硬压板和任一段的软压板投入
g)零序保护手合故障加速逻辑
按全相投入的各段定值加速,加速延时如下:
不灵敏I段:
全相运行投入
延时20ms出口
不灵敏II段:
按不灵敏II段延时出口
零序I段:
延时100ms出口
零序II段:
零序III段:
零序Ⅳ段:
h)距离保护重合后加速逻辑
重合后判别:
保护跳闸后故障相无流,一段时间后(跳闸400ms后)故障相有流,则认为重合闸已合闸成功
后加速逻辑:
持续时间:
重合后一直到整组复归
投入保护:
瞬时加速II段(控制字JS2投入)
瞬时加速III段(控制字JS3投入)
延时加速I、II、III段:
I段按0.5s加速,II段按1s加速,III段按1.5s加速
(控制字YSJS投入)
JS2、JS3、YSJS都不投,则只投距离III段
(JS2、JS3可同时投,但YSJS与JS2、JS3不能同时投)
断路器重合后不会引起线路振荡时,可投入瞬时加速控制字(JS2JS3)
断路器重合后可能会引起线路振荡时,选着投入延时加速(YSJS),I、II、III段的延时加时间是按躲振荡经验值设计的。
i)零序保护重合后加速逻辑
判据:
按全相投入的各段定值加速,加速延时如下:
不灵敏I段:
延时20ms出口
按不灵敏II段延时出口
加速零序II段投(JS2=1),延时100ms出口
加速零序II段不投(JS2=0),按II段延时出口
加速零序III段投(JS3=1),延时100ms出口
加速零序III段不投(JS3=0),按III段延时出口
加速零序Ⅳ段投(JS4=1),延时100ms出口
加速零序Ⅳ段不投(JS4=0),按Ⅳ段延时出口
j)距离保护全相振荡中故障开放
振荡波形图:
对振荡的理解:
并列运行的系统或发电厂失去同步,破坏了稳定运行,分以下两种:
静态稳定破坏:
由于大机组失磁或线路传输功率超过极限等原因造成的稳定破坏
暂态稳定破坏:
一般由短路引起,如切除短路故障时间过长。
振荡对系统影响:
因电流、电压大幅度变化对用户产生严重影响,有时造成大面积停电。
因此系统发生振荡后,可在励磁调节器或自动装置作用下恢复同步,必要时切除某些机组或切负荷等以尽快恢复同步,或将振荡的系统在预定点解列。
振荡中绝不允许继电保护装置发生误动作。
振荡对阻抗的影响:
系统振荡时电流上升、电压下降,测量阻抗可能落入动作区,引起距离保护误动。
振荡闭锁的概念:
由于振荡时会引起距离保护中的阻抗元件误动,故系统只发生振荡时必须将可能误动的距离I、II段退出,即I段经振荡(Z1KF)投入时,只发生振荡时将距离I段退出;
II段经振荡(Z2KF)投入时,只发生振荡时将距离II段退出。
若Z1KF、Z2KF不投,振荡时势必会造成距离I段或II段误动;
由于现场距离III段动作时限对一般大于1.5s,足以避开最大振荡周期(现场经验值最大振荡周期为1.8s),距离III段不需经振荡闭锁。
故障开放概念:
当系统振荡过程中发生故障时,要求保护能正确动作,即区外故障不误动,区内故障不拒动;
对区内故障若靠距离III段动作不能保证系统安全稳定运行,则必须有相应的故障识别元件,识别为区内故障后将距离I、II段重新投入。
不对称故障判别元件:
全相振荡时系统保持对称性,不会出现负序、零序分量,在非三相短路时会出现正序、负序
|I2+I0|≥m|I1|
m=0.6
振荡无故障:
I2=0I0=0I1≠0判据不满足
振荡中单相故障故障点:
即
振荡中两相短路故障点:
振荡中两相接地短路故障点:
保护安装处测量到的故障电流关系是否满足判据,与故障点位置及m的取值有关。
故障点位置不同,各侧序电流的分配系数也不一样。
m取0.6的目的:
只开放区内故障,不开放区外故障。
对称故障判别元件:
全相振荡时发生三相短路故障,不会出现负序、零序分量,不对称故障判别元件已不适用,只能采用对称故障判别元件,即判别测量中心振荡电压UCOSφ。
(原理同高频保护)
开放延时:
(根据振荡周期Ts的长短确定元件开放延时时间)
Ts>
1.5s延时350ms
0.6s<
Ts<
1.5s延时270ms
0.6s延时150ms
k)距离保护非全相逻辑
非全相:
A、B、C三相中某一相跳开
投入元件:
健全相相间阻抗、接地阻抗,按Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段出口
Ⅰ段瞬动出口
Ⅱ段延时出口,延时时间MAX[200ms,MIN(TD2,TX2)]
Ⅲ段延时出口,延时时间1.5s
k)零序保护非全相逻辑
投入元件:
可由软压板选着投入零序Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ段、不灵敏Ⅰ段、不灵敏Ⅱ段;
要求:
投入的零序各段在动作值或动作延时上要躲过非全相运行的最大零序电流或允许非全相最大运行时间;
一般用法:
非全相投入的各段不能带方向,故一般要求除零序Ⅳ段以外全相运行中投入的段在非全相运行中不要投入。
l)跳闸失败逻辑(同高频保护)
本保护发单跳令后,检测故障相一直有流(认为开关失灵),持续250ms后发“单跳失败”报文,同时发三跳令;
本保护发三跳令后,检测三相电流,任一相一直有流,持续250ms后发“三跳失败”报文,同时发永跳令;
本保护发用跳令后,检测三相电流,任一相一直有流,持续500ms后发“永跳失败”报文
(永跳的意思即闭锁重合闸)
m)距离整组复归逻辑
复归概念:
退出故障处理程序返回主程序
全相运行整组复归:
复归条件:
IA<
IJW(A相电流小于静稳电流定值)
3I0<
I04(无零序电流)
ZabZbcZca<
Zset(三个相间阻抗都不在定值区内)
满足以上条件无TV断线,4.5s整组复归
上述条件不满足:
3I0>
I04,有零序电流,12s整组复归,报TA异常
无零序电流,其他两条件不满足,长期启动不复归
若有TV断线,满足条件后12s整组复归
单跳后整组复归:
(未重合)无条件8s整组复归
三跳后整组复归:
(未重合)无条件12s整组复归
永跳后整组复归:
无条件5s整组复归
n)零序整组复归逻辑
复归条件:
3I0<
min(I01,I02,I03,I04,IN1,IN2)(无零序电流)
满足以上条件4s整组复归
不满足条件12s整组复归,报TA异常
单跳后(非全相)整组复归:
无零流8s整组复归
有零流12s整组复归,报TA异常
3.2.4重合闸
3.2.4.1主要内容
a)重合闸方式
b)重合闸充放电
c)重合闸启动
d)重合闸重合条件(无检定、检同期、检无压)
e)重合闸沟通三跳
3.2.4.2具体介绍
重合方式与开关量重合方式
(1)、重合方式
(2)关系:
重合方式1
重合方式2
重合闸方式
0
单重
1
综重
三重
停用
单重方式:
单相故障单相跳闸单相重合闸,多相故障三相跳闸不重合闸。
三重方式:
任何故障三相跳闸三相重合闸。
综重方式:
单相故障单相跳闸单相重合闸,多相故障三相跳闸三相重合闸。
停用方式:
重合闸停用,重合回路被放电,任一故障三跳,不输出重合闸命令。
重合闸不用时,应设置于停用方式。
充电条件:
断路器在“合闸”位置,断路器跳闸位置继电器TWJ不动作;
重合闸启动回路不动作;
没有低气压闭锁重合闸和闭锁重合闸开入;
重合闸不在停用位置。
充电时间:
15秒。
放电条件:
重合闸方式在停用位置;
重合闸在单重方式时保护三跳;
收到外部闭锁重合闸信号(如手跳闭锁重合闸等);
重合闸脉冲发出的同时“放电”;
重合闸“充电”未满时,跳闸位置继电器TWJ动作或有保护启动重合闸信号开入。
保护启动、断路器位置不对应启动
保护启动:
分单相跳闸启动重合闸、三相跳闸启动重合闸,接点来自跳闸继电器,重合闸在这些触点闭合又返回时开始计时;
重合闸在单相重合闸计时过程中收到三相跳闸启动重合闸信号,将立即停止单相重合闸计时,并在三相跳闸启动重合闸触点返回时开始三相重合闸计时。
保护启动重合闸虽然有单相和三相两个输入端,可以区分单跳还是三跳,但本装置还将根据三相跳闸位置继电器触点进一步判别,防止三相跳闸按单相重合闸处理。
断路器位置不对应启动:
主要用于断路器偷跳;
本装置仅利用跳闸位置继电器触点启动重合闸。
使用注意:
在操作机构检修时,为避免操作箱失电而又没有其他闭锁重合闸的措施时重合闸充电,然后操作箱上电,重合闸可能经跳位起动延时后重合,因此应预先采取可靠闭锁重合措施,如停用或打开重合闸出口压板。
d)重合
单重:
无检定
三重:
可选着无检定、检无压、检同期(通过控制字选着)
重合闸启动后,在未发重合令前,程序完成以下功能:
不断检测有无闭锁重合闸开入。
若有,则放电。
若为单相跳闸启动重合闸或单相偷跳启动重合闸,则不断检测是否有三相跳闸启动重合闸开入和三相跳闸位置,若有,则按三相重合闸处理。
检无压方式投入时无压开始重合计时,有压时转为检同期方式。
若重合闸一直未能重合,等待一定延时后整组复归,在单相重合闸方式下,此延时为2*TS1(TL1)+4s,在三相重合闸方式下,此延时为2*TS3(TL3)+4s。
其中TS1(TL1)为单重短(长)延时,TS3(TL3)为三重短(长)延时。
延时加4s是考虑保护Ⅱ段延时动作,一侧Ⅱ段跳闸并有一定裕度,高压线路一般取4s。
发出重合闸令后,本装置将驱动加速继电器并展宽4s。
(思考:
检同期与WXH-810系列区别)
e)沟通三跳
由于重合闸装置的原因不允许保护装置选相跳闸时,由重合闸输出沟通三相跳闸空触点,连至各保护装置相应开入端,实现任何故障跳三相。
在以下情况下,本装置输出沟通三相跳闸触点:
重合方式把手在三重(或停用)位置;
装置出现“致命”错误或装置失电;
重合闸未充好电。
3.2.5辅助功能
a)TV断线检测
投入:
启动元件不启动,且压和自检控制字投入
一相或两相断线:
|
+
|>
7V,经1s延时报断线,发告警Ⅱ
三相断线:
三相电压均小于8V,A相(或任一相)电流大于(0.04In)或无跳位(跳闸位置)开入,经1s延时报断线,发告警Ⅱ
保护闭锁情况:
纵联、距离保护全部退出,零序保护中可通过控制字投入部分保护(考虑:
如何投入?
投入哪些保护?
恢复:
电压恢复正常后1.25保护恢复
(考虑与66kv以下保护的判据有何区别?
a)TA异常检测
启动前判据1:
|ia+ib+ic|<
0.75*|3i0|且|ia+ib+ic|>
0.2In
或0.75*|ia+ib+ic|>
|3i0|且|3i0|>
0.2In;
启动前判据2:
|ia+ib+ic-3i0|>
1.4In
压和自检控制字投入,判据在采样中断中实现,对每个采样点进行判别,连续30ms发告警Ⅰ,报“TA异常”
启动后判据:
无故障长期有零序电流,持续12s,发告警Ⅱ,报“TA异常”(不受压和自检控制字控制)
c)启动元件
突变量起动元件
DI1>
1.5Itt+0.2In;
DI1=|ik-i(k-n)|,Itt=|i(k-n)-i(k-2n)|,Itt为辅动门槛
6个点启动(5ms)
3个点提前发信(专用闭锁式)
I0辅助起动元件
测量3I0>
I04定值延时40ms进入150ms后逻辑,
此元件保证在单相经特大电阻接地时启动继电器可靠动作。
ZBC阻抗起动元件(仅高频、距离保护)
利用振荡时阻抗穿越特性,即阻抗时而动作,时而返回
U0<
15VU2<
5VIф>
0.1In
首先满足:
|R|<
0.5*RDZ、|X|<
XDZ,IBC>
0.5In,且IBC>
IBCf(负荷电流),持续30ms
再满足:
|R|>
RDZ、|X|>
XDZ;
启动后进入150ms后逻辑
(对距离保护,XDZ为XD3)
IA静稳起动元件(仅高频、距离保护)
利用振荡时电流时而大时而小的特点
IA>
IJW,持续30ms
IA<
0.85IJW
弱馈起动元件(仅高频、距离保护)
控制字弱馈回授(RKHS)或弱馈跳闸(RKTZ)任一投入
ΔUφ>
0.5Un或ΔUφφ>
0.5(Un*1.732)(任一相满足)
ΔUφ=(Ik-(Ik-3n))-1.5((Ik-3n)-(Ik-4n))
ΔUφφ=(Ik-(Ik-3n))-1.5((Ik-3n)-(Ik-4n))
连续8点满足
有收信输入
满足上述条件即启动
d)过负荷
且|R|<
RDZ、|X|<
XDZ持续30s
或:
IJW持续30s
e)TVTA反序(仅零序保护)
TV反序
线路正常运行,启动元件不启动的情况下投入,一旦启动元件启动,TV反序检测立即停止,等整组复归后才重新投入
负序电压(U2)大于四倍正序电压(U1)且负序电压(U2)大于12V
满足条件2min延时,报TV反序,驱动告警Ⅱ电器。
TA反序
负序电流(I2)大于四倍正序电流(I1)且负序电流(I2)大于0.04In。
满足条件2min延时,报TA反序,驱动告警Ⅱ电器。
f)开关偷跳
一般只考虑单相偷跳
开关偷跳回引起电流突变量启动,启动后需根据开关位置及偷跳相无流的特点判别进入非全相逻辑,避免保护误动
(考虑:
若不进入非全相哪些保护可能误动作?
g)通道检查(仅单接点)
对于单接点程序,收发信机的逻辑如远方启动发信、手动通道实验、定时通道实验、其他保护动作停信、三跳位置停信都做到保护中
具体实现
远方启动发信:
当收到对侧高频信号后,如本侧TWJ没有动作,则立即发信10秒;
如本侧在跳闸位置(TWJ动作),则延时160ms发信。
(必须解除收发信机的远方启信回路)
手动通道实验:
按下通道试验按钮,手动检查通道端子(N2-T)有开入时,本侧发信,200ms后本侧停信,对侧保护收到高频信号立即连续发信10秒,本侧保护收到对侧高频信号达5秒后,本侧再次发信10秒后通道实验结束。
在保护进行高频通道自检过程中,监测收信输入端子(N2-JJ)和3dB告警/导频消失端子(N2-NN),若一值无收信开入或200ms后收信中断,则报:
通道出错;
若有收信开入的同时有收发信机告警开入,则报:
3dB告警;
未进行通道试验时有收发信机告警开入,也报:
3dB告警。
(CSL101报:
收发信机故障)
定时通道实验:
可通过整定控制字,选择每天固定的整点时间自动进行高频通道实验,其动作过程与手动通道实验一样。
其他保护动作停信:
其他保护停信端子(N2-V)有开入时,保护即停信,无论开入时间长短,停信120ms后返回,且只有在保护启动状态才起作用。
每次故障启动后,此端子开入只停一次信,然后即闭锁。
本次故障启动返回并整组复归后,才开放下一次其他保护停信。
三跳位置停信:
保护未启动,三跳位置端子(N2-DD)有开入时,当收到对侧高频信号后,则停信160ms再发信。
保护启动后,自动解除三跳位置停信。
3.2.6自检功能
上电自检:
定值自检(1区自检、2区自检、1、2区互检),定值区号自检,程序和自检(ROM和),校验码(CRC)自检、开出自检
正常运行(保护未启动)自检:
定值自检,定值区号自检,开出自检,重要开入自检,RAM自检,TV、TA回路检测,通道错自检(允许式)
启动后自检:
通道错自检(专用闭锁式),TA回路检测(零流长期存在)
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