110KV RCS941超高压线路成套保护装置.docx
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110KVRCS941超高压线路成套保护装置
5.4RCS-941A(BD)型超高压线路成套保护装置
5.4.1应用范围
RCS-941A(B、D)为由微机实现的数字式输电线路成套快速保护装置,可用作110kV输电线路的主保护及后备保护。
5.4.2保护配置
RCS-941A(B、D)包括完整的三段相间和接地距离保护、四段零序方向过流保护和低周保护;装置配有三相一次重合闸功能、过负荷告警功能、频率跟踪采样功能;装置还带有跳合闸操作回路以及交流电压切换回路。
此外,RCS-941B还包括以纵联距离和零序方向元件为主体的快速主保护。
RCS-941A用于无特殊要求的110kV高压输电线路。
RCS-941B用于要求全线路快速跳闸的110kV高压输电线路。
RCS-941D用于负荷变化频繁的110kV高压输电线路(如负荷为电气化铁路、大型冶炼电炉等)。
RCS-941AQ用于负荷为小水电,重合闸无压检定定值独立整定的110kV高压输电线路。
RCS-941J用于要求以顺序重合闸方式实现全线速动的110kV高压输电线路。
5.4.3软件工作原理
5.4.3.1保护程序结构
保护程序结构框图同RCS-901A。
5.4.3.2装置总起动元件
起动元件的主体由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和负序过流继电器互相补充;低周起动元件可经控制字选择投退。
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,而装置有很高的灵敏度。
电流变化量起动
是相间电流的半波积分的最大值;
为可整定的固定门坎;
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7秒,去开放出口继电器正电源。
●零序过流元件起动
当外接和自产零序电流均大于整定值,且无交流电流断线时,零序起动元件动作并展宽7秒,去开放出口继电器正电源。
●负序过流元件起动
当负序电流大于整定值时,经40ms延时,负序起动元件动作并展宽7秒,去开放出口继电器正电源。
●低周元件起动
当低周保护投入,系统频率低于整定值,且无低电压闭锁和滑差闭锁时,低周起动元件动作并展宽7秒,去开放出口继电器正电源。
●重合闸起动
当满足重合闸条件则展宽10分钟,在此时间内,若有重合闸动作则开放出口继电器正电源500ms。
5.4.3.3保护起动元件
RCS-941A(B、D)保护起动元件包括电流变化量起动元件、零序过流起动元件和负序过流起动元件,上述起动元件与总起动元件相同,只是总起动元件由CPU计算,保护起动元件由DSP计算。
除此之外,RCS-941B保护起动元件与总起动元件相比,增加了一个电流变化量低定值起动元件,用以起动闭锁式方向保护的发信,其判据为:
电流变化量低定值起动元件动作仍进入正常运行程序,当电流变化量高定值起动元件或零序过流元件动作进入故障测量程序。
5.4.3.4距离方向继电器
RCS-941B型装置配有由距离方向和零序方向继电器,经通道交换信号构成全线路快速跳闸的方向保护,即装置的纵联保护。
将按超范围整定的距离继电器构成方向比较元件,其动作特性与距离保护基本一致,由低压距离继电器、接地距离继电器、相间距离继电器组成、反方向距离继电器,这些继电器的工作原理请参考第三章。
反方向距离继电器仅在控制字“弱电源侧”置“1”时才投入,它由三个接地距离继电器和三个相间距离继电器组成。
在弱电侧,当零序反方向元件不动作时,若反方向距离继电器动作,则判为反方向故障,若反方向距离继电器不动作,且任一相或相间电压小于30V,即判为正方向故障。
5.4.3.5零序方向继电器
请参见3.2.3。
5.4.3.6距离继电器
本装置设有三阶段式相间、接地距离继电器和两个作为远后备的四边形相间、接地距离继电器。
当正序极化电压较高时,由正序电压极化的距离继电器有很好的方向性序电压下降至10%Un以下时,进入三相低压程序,由正序电压记忆量极化,Ⅰ、Ⅱ段距离继电器在动作前设置正的门坎,保证母线三相故障时继电器不可能失去方向性;继电器动作后则改为反门坎,保证正方向三相故障继电器动作后一直保持到故障切除。
Ⅲ段距离继电器始终采用反门坎,因而三相短路Ⅲ段稳态特性包含原点,不存在电压死区。
远后备的四边形相间、接地距离继电器,所使用的工作电压同距离继电器,只是特性不同。
四边形距离继电器的动作特性如图5.4.3.6中的ABCD,为接地Ⅲ段圆阻抗定值,为接地Ⅲ段四边形定值,四边形中BC段与平行,且与Ⅲ段圆阻抗相切;AD段延长线过原点偏移jX轴15°;AB段与CD段分别在/2和处垂直于。
整定四边形定值时只需整定即可。
图5.4.3.6四边形距离继电器的动作特性
5.4.3.7振荡闭锁
装置的振荡闭锁参考3.3.4,因为110KV电网没有非全相工况,只取前三个部分,任意一个元件动作开放保护。
5.4.3.8不对称相继速动保护
不对称故障时,利用近故障侧切除后负荷电流的消失,可以实现不对称故障时相继跳闸。
如图5.4.3.8所示,当线路末端不对称故障时,N侧Ⅰ段动作快速切除故障,由于三相跳闸,非故障相电流同时被切除,M侧保护测量到任一相负荷电流突然消失,而Ⅱ段距离元件连续动作不返回时,将M侧开关不经Ⅱ段延时即跳闸,将故障切除。
图5.4.3.8不对称故障相继速动保护动作示意图
5.4.3.9双回线相继速动保护
RCS-941B由于有纵联保护,所以没有该功能,仅RCS-941A(D)具有此功能。
双回线相继速动保护原理见图5.4.3.9,两条线路中的Ⅲ段距离元件动作或其它保护跳闸时,输出FXJ信号分别闭锁另一回线Ⅱ段距离相继速跳元件。
图5.4.3.9双回线相继速动保护动作示意图
距离Ⅱ段继电器相继速动的条件是:
Ⅰ)距离Ⅱ段继电器动作;Ⅱ)收到邻线来的FXJ信号,其后FXJ信号消失;Ⅲ)距离Ⅱ段继电器经小延时不返回。
例如本保护装置安装于1、3处,对M侧保护,L1末端故障,短路初期,保护1,3的Ⅲ段距离元件均动作,分别闭锁另一回线Ⅱ段距离相继速动保护,其后,保护2由Ⅰ段跳开,保护3距离继电器返回,FXJ信号返回,保护1收不到FXJ信号,同时Ⅱ段距离继电器等待一个短延时不返回,则立即跳闸。
5.4.3.10低周保护
当三相均有流,系统频率低于整定值,且无低电压闭锁和滑差闭锁时,经整定延时,低周保护动作。
5.4.3.11重合闸
本装置重合闸为三相一次重合闸方式,可根据故障的严重程度引入闭锁重合闸的方式。
重合闸可采用检线路无压母线有压重合闸(“检线无压母有压”)、检母线无压线路有压重合闸(“检母无压线有压”)、检线路无压母线无压重合闸(“检线无压母无压”)或检同期重合闸,也可采用不检重合闸方式。
检线路无压母线有压时,检查线路电压小于30V同时三相母线电压均大于40V;检母线无压线路有压时,检查三相母线电压均小于30V同时线路电压大于40V;检线路无压母线无压时,检查线路电压和三相母线电压均小于30V;上述三者可单独使用,也可组合使用。
检同期时,检查线路电压和三相母线电压都大于40V,且线路和母线电压间相位差在整定范围内。
5.4.3.12正常运行程序
●检查开关位置状态
三相无电流,同时TWJ动作,则认为线路不在运行,开放准备手合于故障400ms;线路有电流但TWJ动作,经10秒延时报TWJ异常。
●控制回路断线
TWJ和HWJ均不动作,经500ms延时报控制回路断线。
控制回路断线则重合闸放电。
●交流电流断线(始终计算)
自产零序电流小于0.75倍的外接零序电流,或外接零序电流小于0.75倍的自产零序电流,延时200ms发TA断线异常信号;
有自产零序电流而无零序电压,则延时10秒发TA断线异常信号。
●交流电压断线
三相电压向量和大于8伏,保护不起动,延时1.25秒发TV断线异常信号;
正序电压小于33V时,当任一相有流元件动作或TWJ不动作时,延时1.25秒发TV断线异常信号。
TV断线信号动作的同时,退出纵联距离、纵联零序和距离保护,自动投入两段TV断线相过流保护,零序过流元件退出方向判别,零序过流Ⅰ段可经控制字选择是否退出。
TV断线时可经控制字选择是否闭锁重合闸。
TV断线相过流保护受距离压板的控制。
三相电压正常后,经10秒延时TV断线信号复归。
●线路电压断线
当重合闸投入且装置整定为重合闸检同期或检无压方式,则要用到线路电压,TWJ不动作或线路有流时检查输入的线路电压小于40V,经10秒延时报线路TV异常。
线路电压正常后,经10秒延时线路TV断线信号复归。
如重合闸不投、或不检同期或无压时,线路电压可以不接入本装置,装置也不进行线路电压断线判别。
●角差整定异常告警
当重合闸投入且装置整定为重合闸检同期方式时,若装置实时监测的线路电压与母线A相电压的角度与整定值的差大于100,TWJ不动作或线路有流,且线路电压和母线电压均大于40V,则经500ms延时报角差整定异常。
角差恢复正常后,经500ms延时角差整定异常信号复归。
●电压、电流回路零点漂移调整
随着温度变化和环境条件的改变,电压、电流的零点可能会发生漂移,装置将自动跟踪零点的漂移。
5.4.4各保护方框图
5.4.4.1纵联保护方框图(RCS-941B)
纵联保护由整定控制字选择是采用超范围允许式还是闭锁式,两者的逻辑有所不同,都分为起动元件动作保护进入故障测量程序和起动元件不动作保护在正常运行程序两种情况。
这些框图与RCS-902基本相同,仅起动元件动作保护进入故障测量程序后稍有不同。
区别在于:
(1)因110KV线路没有非全相运行工况,因而需将“任一相跳闸”改为“跳闸”;
(2)该“跳闸”信号返回后,延时150ms仃信。
5.4.4.2距离保护方框图
图5.4.4.2距离保护方框图
1.保护起动时,如果按躲过最大负荷电流整定的振荡闭锁过流元件尚未动作或动作不到10ms,则开放振荡闭锁160ms,另外不对称故障开放元件、对称故障开放元件任一元件开放则开放振荡闭锁;用户可选择“投振荡闭锁”去闭锁Ⅰ、Ⅱ段距离保护,否则距离保护Ⅰ、Ⅱ段不经振荡闭锁而直接开放;
2.合闸于故障线路时加速跳闸可由二种方式:
一是受振闭控制的Ⅱ段距离继电器在合闸过程中加速跳闸,二是在合闸时,还可选择“投重合加速Ⅱ段距离”、“投重合加速Ⅲ段距离”、由不经振荡闭锁的Ⅱ段或Ⅲ段距离继电器加速跳闸。
手合时总是加速Ⅲ段距离。
5.4.4.3过流保护方框图
图5.4.4.3过流保护方框图
1.本装置设置了四个带延时段的零序方向过流保护,各段零序可由用户选择经或不经方向元件控制。
在TV断线时,零序Ⅰ段可由用户选择是否退出;四段零序过流保护均不经方向元件控制。
2.所有零序电流保护都受起动过流元件控制,因此各零序电流保护定值应大于零序起动电流定值。
纵联零序反方向的电流定值固定取零序起动过流定值,而纵联零序正方向的电流定值取零序方向比较过流定值。
3.当最小相电压小于0.8Un时,零序加速延时为100ms,当最小相电压大于0.8Un时,加速时间延时为200ms,其过流定值用零序过流加速段定值。
4.TV断线时,本装置自动投入两段相过流元件,两个元件延时段可分别整定。
5.4.4.4不对称相继速动保护方框图
图5.4.4.4不对称故障相继速动保护方框图
不对称故障时,保护测量到任一相负荷电流突然消失,Ⅱ段距离元件经延时将故障切除。
5.4.4.5双回线相继速动保护方框图
图5.4.4.5双回线相继速动保
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