WXH-803微机线路保护装置技术说明书

目录

1 概述 (3)

2 技术指标 (4)

2.1 基本数据 (4)

2.2 主要技术性能指标 (5)

2.3 环境条件 (7)

2.4 直流电压波动范围 (7)

3 装置硬件 (7)

3.1 硬件结构 (7)

3.2 DSP-11 保护插件 (8)

3.3 MMI-12 接口 (8)

3.4 通信插件及光收发模块 (9)

3.5 交流输入插件(AC) (10)

3.6 继电器插件 (10)

3.7 电源插件 (11)

4 保护原理及配置 (11)

4.1 装置主要元件 (11)

4.2 线路保护方案 (22)

4.3 远跳、远传信号 (33)

4.4 其他特性 (34)

4.5 时间纪录 (35)

4.6 实时监视及测量 (35)

4.7 通信 (36)

4.8 自检功能 (36)

5 定值及整定计算说明 (36)

5.1 分相电流差动保护 (36)

5.2 距离保护 (38)

5.3 零序电流保护 (40)

5.4 重合闸 (41)

6 保护报文输出说明 (42)

6.1 事件报文 (43)

6.2 事故报文 (45)

7 报告打印及说明 (47)

7.1 事件报告 (47)

7.2 定值报告 (47)

7.3 保护动作报告 (48)

7.4 故障录波 (49)

8 人机接口操作说明 (49)

8.1 键盘与正常显示 (49)

8.2 菜单概况 (50)

8.3 操作说明 (50)

9 投运说明及注意事项 (59)

9.1 投运前的设置、检查 (59)

9.2 正常运行信号 (60)

9.3 中央信号 (60)

9.4 运行注意事项 (60)

9.5 装置异常告警及其处理 (60)

10 装置安装及调试 (61)

10.1 调试资料准备 (61)

10.2 试验仪器准备 (61)

10.3 试验通电检查及注意事项 (61)

10.4 通道联调 (64)

10.5 带断路器整组传动试验 (64)

10.6 保护极性校验 (64)

10.7 投运“三取二”检查 (64)

11 装置端子及组屏说明 (65)

12 订货须知 (68)

13 附图 (69)

14 附录 (75)

附录A 采样点打印例示

附录B 打印机设置

附录C 光端机及PCM、2M复用接口说明

附录D 光纤通道常用知识

1 概述

WXH-803是适用于110kV 及以上输电线路的成套数字式保护装置。该装置是基于故障分量及稳态分量的分相电流差动保护及零序电流差动保护构成全线速动主保护，由三段式相间距离和接地距离以及六段零序电流方向保护构成后备保护。并配有自动重合闸。

功能特点：

●采用32位浮点DSP作为保护CPU，数据处理能力强，可靠性高，运行速度快。

●数据采集采用16位A/D，保护测量精度高。每种保护有独立的A/D，A/D自动校准，

不需要零漂及刻度调整。

●采用每周波96点高速采样以及专门模拟和数字滤波器，使得保护具有极强的数据

抗干扰和谐波抑制能力，有效的提高保护的测量精度。

●采用自主开发的快速变数据窗相量算法，将计算的最小数据窗缩短到1/4工频周期，

使得保护具有天然的抗TA饱和能力，动作速度有了明显的提高。

●保护中采用长、短线路及双、单电源系统以及振荡的自适应对策。

●具有TA断线检测和TA饱和判别及自适应功能。

●自适应主从定位技术，不需用户整定。

●自适应于自愈环网或可变通道工作方式下的同步调整技术。

●线路两侧数据同步采样,两侧电流互感器(TA)变比可以不一致。

●保护采用64kb/s高速数据通信接口，两侧通过专用光缆通信，也可以提供64kb/s

数据同向接口和2M数据接口，实现数据通道复接功能。

●基于两侧电压、电流的测距功能，不受过渡电阻及零序网络的影响。

●保护动作事件可连续记录16次，每次可记录保护各种动作情况故障前2周、故障

后6周采样数据，报告全汉化输出，可体现保护动作的测量值与整定值，采样数据

可波形输出也可采样值输出。

●采用80186芯片作为人机对话（MMI），LCD采用全汉化显示。

●硬件存储容量大，可存储多达100次保护事件报告记录。装置任何操作，如装置上

电、修改定值等均有记录。

●具有RS-422/485或LonWorks总线网络或以太网。可直接同微机监控或保护管理机

相连。

●具有完善、灵活的调试软件及离线分析软件，便于事故分析。

●机箱结构采用6U结构，CPU板采用先进的表面贴装技术；装置强弱电回路、开入开

出回路布局合理，提高了装置的抗干扰能力。

表1-1 WXH-803保护装置主要功能

2 技术指标

2.1基本数据

2.1.1额定交流数据

a．交流电压Un：

相电压UΦ：100/3V

线路抽取电压UXL：100/3V或100V

b. 交流电流In：5A或1A

c. 频率：50Hz

2.1.2额定直流电压：220V或110V

2.1.3打印机工作电压：交流220V、50Hz

2.1.4交流回路过载能力

a. 交流电压：1.2Un—持续工作

b. 交流电流：2In—持续工作

40In—1s

2.1.5功率消耗

a. 交流电压回路每相不大于0.5VA

b. 交流电流回路：当In=5A时，每相不大于1VA当In=1A时，每相不大于0.5VA

c. 直流电压回路：正常运行时，不大于40W；动作时，不大于60W

2.1.6输出触点

a. 出口跳合闸触点：

在电压不大于250V，电流不大于1A，时间常数L/R为5ms±0.75ms的直流有感负荷电路中，触点断开容量为50W，长期允许通过电流不大于5A。

b. 出口信号及其它触点：

在电压不大于250V，电流不大于0.5A，时间常数L/R为5ms±0.75ms的直流有感负荷

电路中，触点断开容量为20W，长期允许通过电流不大于3A。

2.2主要技术性能指标

2.2.1成套保护

a. 被保护线段范围内各种类型金属性故障整组动作时间（含继电器出口时间）不大于20ms。故障全过程均有快速保护；

b. 被保护线段范围内各种类型故障有正确选择性，能正确选相跳闸；

c. 适用于同杆并架双回线及串补线路等；

d. 设有TA二次回路断线及TV二次回路断线闭锁，可靠不误动；

e. 在系统发生振荡时不会误动作，振荡中发生故障能正确快速动作；

f. 对500kV线路，接地电阻不大于300Ω能可靠切除故障；对220kV线路，接地电阻不大于100Ω能可靠切除故障；

g. 具有一次自动重合闸。

2.2.2 差动保护

a. 精确电流工作范围：0.04In ～20In；

b. 动作电流整定范围：0.1In ～4In；整定误差不超过±2.5%或0.01In；

c．整组动作时间：区内故障各侧电流在4倍动作整定值时，动作时间不大于20ms；在动作整定值时，动作时间不大于30ms；

d．被保护线路两侧加幅值相等的电流时，装置的不动作区角度范围不大于120°±5°；

e．双端测距：过渡电阻不大于100Ω时各种故障，误差不超过±2.5%；

过渡电阻不大于300Ω（500kV）时各种故障，误差不超过±10%。

2.2.3 距离保护

a. 相间距离保护测量阻抗元件具有圆特性，接地距离保护测量元件具有多边形特性；

b. 整定范围： 0.01Ω～50Ω (In=5A)

0.05Ω～250Ω (In=1A)

每段可分别整定，整定值误差不超过±2.5%

c. 最大灵敏角为60°～85°（线路阻抗角）；

d. 精确工作电压：0.5V～60V；

e. 精确工作电流范围：0.1In ～20In；

f. Ⅰ段的暂态超越不大于5%；

g. Ⅱ、Ⅲ段延时时间元件：0.2s～9.9s，整定值误差不超过±1%±20ms；

h. Ⅰ段整组动作时间：在0.7倍整定阻抗内不大于25ms；

i. 测距误差不超过±2.5%（金属性短路时）。

2.2.4零序电流(方向)保护

a. 整定范围：0.1In ～20In，整定值误差不超过±2.5%或0.01In；

b. 零序功率方向元件的死区电压：不小于1V，不大于2V；

c. 零序功率方向元件动作范围：不大于180°，不小于140°；

d. 延时段时间元件：0.2s～9.9s，误差不超过±1%±20ms；

e. Ⅰ段整组动作时间：在2倍整定值的条件下，不大于20ms；在1.2倍整定值的条件下，不大于25ms。

2.2.5自动重合闸

a. 具有单重、三重、综重及停用四种功能；

b. 无压检定元件整定范围为：0.2Un～0.7Un；

c. 同期元件整定范围为：20°～60°；

d. 重合闸延时时间元件：0.3s～9.9s，误差不超过±1%±20ms；

e. 一次重合闸时间间隔为15s。

2.2.6 继电保护复用接口

① 64kb/s 接口

a. 同向64 kb/s；

b. 4线0.5～0.7mm双绞线式电缆；

c. 阻抗：120Ω±5%；

d. 速率：64 kb/s；

e. 线编码：64 kb/s同向线路编码；

f. 接口码型：符合G703.1接口码型要求；

g. 允许通道传输延时：单向不大于20ms。

②2Mb/s接口

a.速率：2.048Mb/s；

b.阻抗：75Ω不平衡或120Ω平衡；

c.编码：HDB3；

d.接口码型：符合G703.6接口码型要求；

e.允许通道传输延时：单向不大于20ms。

2.2.7光纤接口

a. 光纤类型：单模，特性符合CCITT Ree.G652；

b. 光波长：1310nm（复用或60km以内专用方式）；

1550nm（60km以上专用方式）；

c. 光纤接收灵敏度：≤-34dBm；

d. 发送电平：-14dBm（复用或30km以内专用）；

-5dBm（60km以内专用，光波长1310nm）；

-5dBm（60km以上专用，光波长1550nm）；

e. 传输距离：100km以内专用方式或400km以内复用方式；

f. 光纤连接器类型：FC。

2.2.8 绝缘

2.2.8.1绝缘电阻

各带电的导电电路分别对地（即外壳或外露的非带电金属零件）之间，交流回路与直流回路之间，交流电流回路和交流电压回路之间，用开路电压为500V的测试仪器测试其绝缘电阻值应不小于100MΩ。

2.2.8.2介质强度

各带电的导电电路分别对地（即外壳或外露的非带电金属零件）之间，交流回路与直流回路之间，交流电流回路和交流电压回路之间，能承受50Hz、2kV(有效值)的交流电压，历时1min的检验无击穿或闪络现象。

2.2.8.3冲击电压

各带电的导电端子分别对地，交流回路与直流回路之间，交流电流回路和交流电压回路之间，能承受5kV(峰值)的标准雷电波冲击检验。

2.2.9抗电气干扰

2.2.9.1能承受GB/T 14598.13-1998规定的频率为1MHz及100kHz衰减振荡波(第一个半波电压幅共模为2.5kV、差模为1kV)脉冲群干扰检验。

2.2.9.2能承受GB/T 14598.14-1998规定的严酷等级为Ⅲ级的静电放电干扰检验。

2.2.9.3能承受GB/T 14598.9-1995规定的严酷等级为Ⅲ级的辐射电磁场干扰检验。

2.2.9.4能承受GB/T 14598.10-1996规定的严酷等级为Ⅲ级的快速瞬变干扰检验。

2.2.10机械性能

2.2.10.1工作条件：能承受GB/T11287-2000规定的严酷等级为Ⅰ级的振动响应、GB/T14537-1993规定的严酷等级为Ⅰ级的冲击响应检验。

2.2.10.2运输条件：能承受GB/T11287-2000规定的严酷等级为Ⅰ级振动耐久、GB/T14537-1993规定的严酷等级为Ⅰ级的冲击耐久及碰撞检验。

2.3环境条件

2.3.1环境温度： 0℃～+45℃，24h内平均不超过35℃；

2.3.2贮运：-25℃～+70℃，在极限值下不加激励量，装置不出现不可逆变化，温度恢复后装置应能正常工作。

2.3.3相对湿度：最湿月的平均最大相对湿度为90%，同时该月的月平均最低温度为25℃且表面无凝露；最高温度为+40℃时，平均最大相对湿度不超过50%。

2.3.4大气压力：80kPa～110kPa(海拔高度相对1km及以下)。

2.4直流电压波动范围

直流电压波动范围：80%～115%额定直流。

3装置硬件

3.1硬件结构

WXH-803线路保护装置采用6U高度，19英寸标准机箱。机箱采用整体面板及大背板结构。背板出线分上、下层布置，上层为箱体内部出线的弱电回路，下层为模拟量输入、开关量输入、信号触点、出口跳闸触点、直流电源等强电回路。保护插件采用6层印制板，贴装工艺，集DSP系统、模数转换、开入开出等于一体。开关量的输入输出采用高可靠性的光电隔离器件。这些措施提高了装置的可靠性，增强了装置的抗干扰能力。装置的安装方式为嵌入式安装；结构型式为组合插件式结构；接线方式为后接线方式。装置总原理图可参见附图3。

a.装置的外形尺寸如图3-1所示。

图3-1 外形尺寸

b. 装置的安装开孔尺寸如图3-2所示。

图3-2 安装开孔尺寸

c．装置的端子图如图3-3所示。详细端子定义参见附图2。

图3-3 端子图(背视)

N6-串口打印机 N1,N2,N3,N4,N5 -34线端子Ｔ-交流电流 U3-光收发模块。

ｄ. 插件位置图如图3-４所示。

图3-4 插件位置图

e. 重量

装置的重量不大于10kg

3.2 DSP-11保护插件（插件2，4，5，6）

该插件由数字信号处理器（DSP）、16位A/D转换、I/O等组成，主要完成数据采集、保护算法和逻辑、控制功能等，差动、距离、零序、重合闸选用单独的CPU插件，具有独立的A/D，每种保护数据采集损坏不影响其他保护。该插件采用6层印制板，表面贴装工艺，抗干扰能力强。其中CPU1为差动保护，CPU2为距离保护，CPU3为零序保护，CPU4为重合闸（可选）。

3.3 MMI-12接口（插件10）

MMI接口模块是通用的人机接口功能模块，作为基本的软硬件平台，适应各种继电保护

装置，主要完成继电保护装置的人机对话功能、管理功能及作为监控系统的智能终端。3.4通信插件及光收发模块

本插件完成分相电流差动保护的数据发送、数据接收、同步计算、通道检测等功能。本插件接收光收发模块传来的64kb/s的同步串行数据，先把它变为并行数据送至本插件的CPU，由CPU完成对数据的检错、同步计算后，将正确的带有同步信息的数据通过双口RAM 送给差动CPU插件。

发送数据时，本插件把差动CPU插件传来的采样数据变为64kb/s同步串行数据送至光收发模块，由光收发模块将串行数据信号转化成光信号，通过光纤向通道传送。装置正常运行时，每5ms发送一帧采样数据。

光收发模块背在WXH-803装置箱体背后。通过RS-422差分口与通信插件相连。

光收发模块根据不同的通道形式采用不同的工作方式，当保护装置工作在专用光缆通道方式下及2M口通道复用方式下时采用主时钟方式，即由本侧光端机提供发送时钟，接收时钟从数据流中提取；当装置工作在64kPCM复用通道方式下时，采用从时钟方式，即接收、发送时钟为同一时钟，从数据流中提取。光收发模块的内部设有专用/复用（主时钟/从时钟）切换插针。（见附录）

专用、复用通信接口示意图如图3-5、3-6所示。

图3-5 专用方式连接示意图

图3-6 复用方式连接示意图

光收发模块及复用接口的使用详见附录。

3.5交流输入插件(插件1)

本插件将系统电压互感器、电流互感器二次侧信号变换成保护装置所需的弱电信号，同时起隔离和抗干扰作用。

3.6继电器插件(插件7，8，9)

3.6.1 继电器跳闸逻辑板(插件7)

本插件提供了两组跳闸出口继电器，可用于同时跳开两个断路器QF1及QF2，每组跳闸出口都包括了三个分相出口继电器及分别用于驱动操作继电器箱中TJQ和TJR的三跳和永跳继电器，其中三跳继电器由三个分相出口继电器的触点接成三取二回路驱动，各分相出口及三跳永跳继电器均由CPU插件开出光耦直接驱动（各保护CPU对应端子接成或门逻辑）。所有跳闸出口继电器线圈都经过由三个启动继电器触点接成的三取二回路，三个启动继电器分别由差动、距离和零序三个CPU驱动。插件上装有三取二闭锁投退控制继电器，可以通过逻辑插件上的短路环控制三取二闭锁的投退。

本插件还提供了两组断路器的启动失灵回路。

3.6.2 逻辑继电器板(LOG1保护逻辑) (插件8)

3.6.2.1本插件设有三个分相出口继电器CKJA3、CKCB3、CKJC3和三跳继电器CKJQ、永跳继电器CKJR2。用三个分相出口触点接成三取二回路后驱动三跳重动继电器3TZDJ。而用三个二级管构成的或门逻辑驱动跳闸重动继电器TZDJ及两个保护动作继电器TZDJ2及TZDJ3。利用这些继电器触点分别构成联锁切机（分单跳、三跳及永跳切机三个触点输出回路）、启动重合闸及远动信号。TZDJ2-2及TZDJ3-2用于连接其他保护（考虑最多连本保护共三套保护），告知本保护动作。各保护驱动CKJR2的回路还接有二极管接至重合闸作为永跳闭锁重合开入。

注意本装置考虑了两套启动重合闸回路，并且每套都分别提供了三跳启动重合闸（用3TZDJ）及单跳（用TZDJ，实际是单、三跳都动作，要求重合闸内部逻辑来判别）启动重合闸回路。注意这些触点都是保护的跳闸重动继电器，因而重合闸内部逻辑应在这些触点闭合时启动，而在返回时（表示故障已切除）开始计时。在单相重合闸过程中，如果三跳启动重合闸触点接通，应立即停止计时，并在此触点返回后再重新按三相重合闸要求计时。

3.6.2.2 保护动作信号

包括三个分相动作信号继电器CXJA 、CXJB 、CXJC 及一个重合闸动作信号继电器ZHXJ 。这四个继电器都是磁保持的，在失去直流电源时也不会返回，必须由保护屏面板上的信号复归按钮或通过操作MMI 中信号复归菜单驱动复归继电器FJ ，由其触点FJ-1使之反向磁化才能消磁复归。

这四个继电器的一组触点连至装置面板上的本地信号灯，另一组CXJA 、CXJB 、CXJC 触点 经过二极管或门驱动保护动作中央信号继电器BDXJ ，其触点引至中央信号回路。 3.6.2.3 告警信号

本装置设计了两种告警方式：

一种是各保护CPU 自检发现有严重异常情况，必须立即切断本保护跳闸电源，这种情况称告警Ⅰ，它包括了分别由四个CPU 驱动的GJ1、GJ2、GJ3和GJ4四个继电器。它们启动后一方面经过各自的常开触点自保持，另一方面由其常闭触点切断本CPU 插件的24伏跳闸正电源，此外还经过另一组常开触点构成或门驱动一个磁保持的告警信号继电器GJ ，其触点GJ-1用以点亮面板上本地告警信号灯，GJ-2用于中央信号。

另一种是不需要立即切断保护跳闸正24伏电源的异常情况，称告警Ⅱ，它由一个磁保持的继电器GJ5构成，其触点GJ5-1及GJ5-2分别用于发本地和中央信号，GJ5可以由各保护CPU 驱动，也可以由MMI 人机对话驱动。

3.6.3 逻辑继电器板2（重合闸逻辑）(插件9)

本插件中包括重合闸出口继电器ZHJ 、重合闸后加速继电器JSJ 、沟通三跳继电器GTST 。 重合闸逻辑在重合闸充电未满状态、重合闸停用状态、三相重合闸方式、低气压、装置异常告警、装置失电状态时，都给出GTST 开出触点，以配合保护动作。

3.7 电源插件(插件11)

本插件为直流逆变电源插件。

4保护原理及配置

4.1装置主要元件

4.1.1启动元件

a. 相电流突变量启动元件1DI

装置的差动、距离、零序三种保护插件均设有该启动元件，启动元件动作后，一方面驱动相应插件的启动继电器(QDJ)，开放跳闸回路；另一方面控制程序执行相应的故障处理程序。其判据为：

n

T I i i 2.025.1+?>?ΦΦ

其中：

n I 2.0为固定门槛。

T

i Φ?为浮动门槛，随着变化量输出增大而逐步自动提高，取1.25倍可保证门槛值

始终略高于不平衡输出。

b. 分相差流启动元件和零序差流启动元件 差动保护设有分相差流启动元件，启动门槛取差动定值，用作差动保护稳态量辅助启动元件。差动保护还设有零序差流启动元件，启动门槛取零序差流定值，用于高阻接地时的稳态量辅助启动元件。

c. 零序电流辅助启动元件04I

为保证在单相经特大电阻接地时，距离、零序二种保护的启动继电器（QDJ ）都应能动作，为此，本装置距离、零序在各保护的自检循环程序块中，设置了一个零序电流辅助启动元件，可以整定得很灵敏，动作后经延时同样驱动相应插件的启动继电器（QDJ ）。

d. 静稳破坏检测元件

距离保护还设有静稳破坏BC 相阻抗辅助启动及A 相电流辅助启动，用于监测系统失稳，动作后同样驱动相应插件的启动继电器（QDJ ）。 4.1.2 选相元件

分相电流差动保护本身具有选相功能，因此不考虑选相元件；后备保护（距离、零序）选相采用相电流差突变量选相、稳态量选相、电压选相相结合的方法。再辅助以综合选相判据，区分单相故障、两相接地故障、两相短路故障、三相短路故障。

a. 相电流差突变量选相

在保护启动后50ms 之内采用相电流差突变量选相。 △I φφmax

其中：△I φφmax 相电流差突变量最大者；

△I φφmid 相电流差突变量中者； △I φφmin 相电流差突变量最小者；

若上式成立，必为单相接地，最小者为两个非故障相之差。若上式不成立为相间故障。 b. 稳态量选相

在保护启动50ms 之后或由辅助元件引起的启动，采用稳态量选相，其中接地故障采 用序分量和阻抗结合选相，不接地故障采用阻抗选相。 接地故障：

图4-1 序分量选相元件相区图

序分量选相：

903020<<-a

I I Arg 选A 区

2109020<

I I Arg 选B 区

330210

20<

I I Arg

选C 区

若进入A 区，必为AG 、BCG 。如图4-1所示。 故障相为 min{Z A ，Z BC } 同理可以计算B 区、C 区。

不接地故障：

故障相为 min{Z AB ，Z BC ，Z CA } c. 电压选相

在弱电源时采用电压选相。根据零序电流与负序电流的大小，决定是否采用电压选相。在I 0>kI 2时选用电压选相。 4.1.3 模拟量实时检测 4.1.3.1 电压回路检查

a. TV 断线检测

装置各保护均设有两种检测TV 断线的判据，两种判据都带延时，且仅在线路正常运行，启动元件不启动的情况下投入，一旦启动元件启动，TV 断线检测立即停止，等整组复归后才重新投入。

1) 三相电压之和不为零，用于检测一相或两相断线。判据为：|UA+UB+UC|>7V(有效值) 2) 三相失压检测

三相失压判据：三相电压有效值均低于8V ，且任一相电流大于0.04In 或三相电流均小于0.04In 且无跳闸位置开入。附加电流条件是防止TV 在线路侧时，断路器合闸前误告警。

检测到TV 断线后，驱动告警Ⅱ发出本地及中央告警信号，但不切断保护出口回路的+24V 电源。

在TV 断线时，差动保护退出电容电流补偿并自动按2I C 抬高动作门槛；距离保护将被闭锁；零序保护带方向段退出或选择无方向。装置继续监视TV 电压，一旦电压恢复正常，各保护恢复正常。 b. 抽取电压断线检测

重合闸同时对抽取电压Ux 进行检查，在开关处于合位，且有电流流过，并检查到抽取电压低于无压定值时，报抽取电压TV 断线。 c. TV 反序

装置零序保护设有TV 反序判据，且仅在线路正常运行，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。

TV 反序判据：负序电压（U 2）大于四倍正序电压（U 1）且负序电压（U 2）大于12V 。 此判据带2min 延时, 报TV 反序，驱动告警Ⅱ电器。 4.1.3.2 电流回路检查 a. TA 反序

装置零序保护设有TA 反序判据，且仅在线路正常运行，启动元件不启动的情况下投入，一旦启动元件启动，TA 反序检测立即停止，等整组复归后才重新投入。

TA 反序判据：负序电流（I 2）大于四倍正序电流（I 1）且负序电流（I 2）大于0.04I n 。 此判据带2min 延时, 报TA 反序，驱动告警Ⅱ电器。

b. TA 断线检查

由于差动保护的灵敏性，对TA 二次回路的监视应更加严格，其中TA 断线可能引起误动。本装置当一侧TA 断线时，本侧可能电流突变量启动，但对侧不会突变量启动，且系统电压不会发生变化，因此差动保护不会开放，不会误动作。在两侧装置都不启动的情况下，投入以下TA 断线或异常识别判据：

① c n n m I I I I ?+>+15.0 n m I I 04.0< ；或 n n I I 04.0< ②. c n n m I I I I ?+>+15.0

n m I I 04.0>

n m n m I I I I ->+25.0

式中当电容电流补偿投入或线路参数电纳整定为零时ΔI C =0，否则ΔI C =1.5I C ，I C 为根据线路电纳参数求得的全线路电容电流，采用以上判据，既具有灵敏性，又能自适应于重负荷运行方式。以上判据①或②满足持续1s 后，装置发生告警Ⅱ信号，呼唤值班员进行处理。当判据①满足n m I I 04.0< 时报文为本侧A （B 、C ）相TA 断线，当判据①满足n n I I 04.0< 时报文为对侧A （B 、C ）相TA 断线。判据②满足时，报文为本侧A （B 、C ）相差流长期存在。装置TA 断线后在相应控制字投入情况下，分相闭锁差动保护；当TA 断线消失后，差动保护重新投入。差流长期存在时，装置只发告警信号，并不闭锁保护。

后备保护在判断出零序电流持续12s 大于零序辅助启动定值I 04时，将驱动告警Ⅱ继电器发出本地及中央告警信号，并发出“TA 回路异常”告警报告，闭锁保护，装置继续监视零序电流，一旦零序电流消失，保护将自动解除闭锁。 4.1.3.3 过负荷检查

距离保护在未起动的情况下，BC 相阻抗在四边形全阻抗定值（XD3/RD1）范围内且I BC

大于0.5倍额定电流或A 相电流大于IJW 定值持续30s ，报系统过负荷，驱动告警Ⅱ电器。 4.1.4 比例制动分相电流差动元件

4.1.4.1 动作特性

本装置差动保护由故障分量差动、稳态量差动及零序差动保护组成。

差动保护采用每周波96点采样，由于高采样率，差动保护可以进行短窗相量算法实现快速动作，使典型动作时间小于20ms 。故障分量差动保护灵敏度高，不受负荷电流的影响，具有很强的耐过渡电阻能力，对于大多数故障都能快速出口；稳态量差动及零序差动则作为故障分量差动保护的补充。

比例制动特性动作方程如下：

CDset N

M I I

I ?+..

（3）

N

M N

M I I K I

I ....-?+ （4）

式中M I .

、N I .

为两侧A （B 、C ）相电流，K 为制动系数，CDset I 为自适应动作门槛，对

于各差动保护有其各自的取值。考虑到正常运行时由于未正确补偿电容电流或两侧TA 特性不一致重负荷下产生的差流，取其长时间的平均值作为差动保护的制动门槛之一，定义为BPH I ，同样的零序差流平均值定义为BPH I 0。

1） 对故障分量差动，式中M I .

、N I .分别对应于两侧相电流的故障分量M I .?、N

I .?，

K

取

0.75,

CDset

I 取

}

{BPH

CD I I 5.1,max ?，其中

CD

I ?又取

?

???

??

++)21(),1.0(min dz

dz n dz I I I I ；式中dz I 为分相差动整定值，n I 为额定电流。故障分量

差动定值在dz I 的基础上增加一附加量?

??

?

??dz n I I 21

,

1.0min 是考虑dz I 取得较小时提高可靠性。

2） 对稳态量差动，式中M I .

、N I .

分别对应于两侧相电流稳态量，K 取0.6, CDset I 取

}{BPH

dz I I 5.1,max 。

3）对零序电流差动，式中M I .

、N I .分别对应于两侧零序电流M I 0.、N I 0.

，K 取0.75,

CDset I 取}{BPH

dz I I 005.1,max ，dz I 0为零序差动整定值。

各保护动作特性如图4-2所示，图中①为故障分量差动，②为稳态量差动，③为零序差

动。

N

M CD I

I I ..

+=，

N

M f

I

I I

..

-=。

图4-2 差动保护稳态动作特性

4.1.4.2 反时限特性

以上动作方程中dz I 及K 是针对整周波（20ms ）模拟量而言，即采用全周傅氏算法时用。因为差动保护采用短窗（5ms ）相量算法以提高动作速度，故障暂态过程中必须要采用与算法对应的高动作门槛及制动系数以保证高可靠性。故障分量差动及稳态量差动的暂态动作特性如图4-3所示。

图4-3 差动保护暂态动作特性

4.1.4.3 弱馈线路方案及TA 饱和自适应

对于公式（4），N

M N

M I I K I I ..

..

-?+，取M

N

I I ..

.ρ=，X

R

j ρ

ρ

ρ

+=.

，动作方程

可转化为

K >-+.

.

11ρ

ρ

（5）

图4-4示出K 取不同值时动作特性。阴影区为动作区。

图 4-4 差动保护比例制动特性

由图可知K 大于1时，即使两侧电流同向，仍有拒动区，此时对于弱馈系统保护将拒动。因此取K 小于1（对故障分量及零序差动为75.0，对稳态量为6.0）以保证可靠动作。但在短线路情况下，区外大电流故障引起TA 饱和时就可能误动。因此装置根据线路参数识别可能引起TA 饱和的短线路，并采取特殊处理方案：

从TA 饱和特性（图4-5）分析，在故障初始5ms 内不会发生严重TA 饱和，本装置差动保护最快时段取故障后5ms 数据，故对短线路K 取值可以小于1，任何情况下不会拒动。当

5ms 数据窗不动作时，自动抬高K 值，并投入TA 饱和判别逻辑，通过波形畸变识别法判断出TA 不饱和后，投入低K 值，否则一直投高K 值；当装置判断出TA 饱和时，退出零序电流差动，K 值取1.2。

图 4-5 饱和时电流波形

4.1.4.4 弱馈线路启动逻辑

对于单电源供电或一侧大电源一侧小电源系统，当发生故障时，无电源或弱电源侧相电流突变量启动元件灵敏度可能不够，不能满足差动保护双端同时启动才能出口的必要条件，因此可能拒动。对此，本保护投入启动回授逻辑，在收到对侧启动信号后，本侧判任一侧电压突变量条件满足时，回授信号使双端能够跳闸出口，同时本侧还有相应报文输出。 4.1.4.5 电容电流补偿方案 对于高压长线路，电容电流不可忽略，若整定值按躲电容电流整定，这样经大过渡电阻接地故障时将失去灵敏度，因此需进行补偿，当投入电容电流补偿时定值整定可不考虑电容电流的影响。

本装置采用两端各补偿一半的方法，向对侧传送的电流值是经过补偿后的电流值，不增加额外的工作量，以实时数据进行差动。以Ｍ侧为例，其补偿公式如下：

2

*2

*)(0.

010

.

..

Y j

U Y j

U

U

I M M M CM +-=Φ

（6）

式中Φ

M U .

、0

.

M U

对应于Ｍ侧测得的相电压及零序电压，1Y 、0Y 为基于Π型等值电路

的对应于线路全长的正序电纳及零序电纳。

如现场投并联电抗器补偿电容电流,装置通过“并联电抗器投入”开入量来识别其投入与否，并通过定值电容电流补偿系数KIC 来自动补偿，在公式（6）的基础上最终电容电流补偿公式如下：

CM

CM I K I )21(-=' （7） 如果现场不投电容电流补偿（装置设有控制字），定值整定应按大于C I 5.1整定，C I 为线路全长电容电流。

4.1.4.6 远方跳闸方案

本保护设有远跳开入回路，当本侧远跳端有开入，装置将远跳命令传给对侧差动保护。对侧差动保护在收到远跳命令后，控制字中投“远跳投入”且不投“远跳经本地闭锁”时，对侧三相永跳，并给出远跳报文；若对侧投“远跳投入”及“远跳经本地闭锁”控制字，则需经本地相电流突变量启动元件开放后三相永跳。 4.1.5采样同步调整

本保护采用采样同步方式，即同步后两侧同一序号模拟量同时采样。线路两端一侧设定为参考端（主端），一侧设定为同步调准端（从端）。主、从端的设定由软件自适应实现，不需用户整定。同步信息随同模拟量成帧传给对侧。初次同步时，通过三次同步计算结果稳定确定同步完成，同步后仍然在每帧数据中交换同步信息，实时进行同步微调。考虑到适应自愈环网或可变通道的工作方式，两侧数据的传输延时可能不一致，带来同步角差，本保护采用自适应算法进行在线分析，发现收、发通道传输延时不一致时进行同步修正。严重至不能可靠工作时将会给出告警信息。

主端（参考端）按自己的固定频率采样发送，从端（同步端）先按自己的固定频率采样发送，然后经过计算调整本侧的采样序号，使两侧达到同时同序号。整个调整过程中，主端保持自己的步点不变，从端调整完成后通知主端进入同步状态。

调整过程如图4-6示：

M2

T

M1

△T1

M0

N1

△T’

N’

N2

△T2

N3

(M)

从端

(N)

图4-6 采样同步原理图

如图所示，双端同步前按各自步调间隔T 发送数据，T 为5ms 。从端在N1时刻发送带同步请求信息的数据帧，含N1时刻信息。主端收到该命令后，根据上次数据发送时刻M 0求出△T 1，并在M1时刻将△T 1及N 1时刻信息返送给从端，从端收到信息后根据最近一次发送

数据时刻N 2求出△T 2，进而可以求出对应于主端M 1时刻的从端N ’

时刻的时标：

'

1'

T N N ?+=

2

)

()(1212'

T T T T N N T ?-+?+-=

? （8）

从端然后可以确定对应于主端M 2时刻的同步时刻N 3，在该时刻完成数据帧的同步采样发送，并预置同步信息，主端收到该帧后回送同步确认信息，使两端进入同步状态。之后装置实时进行同步校验及同步微调，保证两端时时同步状态。 4.1.6 距离保护

4.1.6.1多边形特性阻抗元件

接地距离保护采用多边形特性的综合阻抗元件。接地综合阻抗元件由Z A 、Z B 、Z C 三个阻抗元件、偏移阻抗元件、零序方向元件、电抗线和电阻线组成。

a. 阻抗元件

根据电流电压方程

]f R X

R I I K I K I K

I j X U *)3*()3*(*0010++++=ΦΦΦ （9）

求解ΦΦ

Φ+=R jX Z

φ=A 、B 、C

1

103)(X X X K X -= 零序电抗分量补偿系数

1

103)(R R R K R -= 零序电阻分量补偿系数

11

1

1ctgPS X R K ==

线路正序电阻与正序电抗之比

b. 偏移阻抗元件

偏移阻抗元件是在原多边形特性基础上加一个包括坐标原点的小矩形特性，以保证

出口短路可靠切除故障。矩形的X 、R 取值，按500kV 一次系统、每公里0.3Ω、10公里线路长度考虑，220kV 一次系统、每公里0.4Ω、7公里线路长度考虑。

}{19.0,/3min XD TV TA R X ==

TA 为TA 变比 TV 为TV 变比

XD1接地距离Ⅰ段电抗分量定值

c. 零序方向元件

零序方向元件属故障分量方向元件，其方向特性与阻抗元件方向特性相反，按线路

阻抗角考虑，零序方向元件最大灵敏度角-110°，保证接地距离的方向性。 动作方程：

30

1900

0-<<-I U Arg

（10）

d. 电抗线

电抗线是为了防止接地距离超越，计算X 后下倾α，接地距离的多边形特性如图

4-7所示。

图4-7接地综合阻抗元件的多边形特性

e. 电阻线

电阻线倾斜，与R 轴夹角为60°。 4.1.6.2 圆特性阻抗元件

相间距离保护采用圆特性的阻抗元件。相间阻抗元件由Z AB 、Z BC 、Z CA 三个阻抗元件和全阻抗元件组成，相间阻抗元件是为保护二相、三相故障而设置。在故障发生40ms 之内采用

带记忆的正序电压作极化量的姆欧继电器，记忆电压采用故障前三周电压。

动作方程： 1|0|11270

90θθφφ

φφ-<-<-

I Z U U Arg

Y m （11）

式中： U 1m|0|为故障前的正序电压；

φφ=AB 、BC 、CA

θ1为方向特性向第一象限偏移角。

40ms 之后取消记忆，采用正序电压作极化量，动作方程为 111270

90θθφφ

φφ-<-<-

I Z U U Arg

Y m

（12）

若正序电压较低（15%Un ），为三相短路，为保证正方向故障能动作，反方向故障不动作，设置了偏移特性。在Ⅰ、Ⅱ段距离继电器暂态动作后，增加一个全阻抗继电器，保证继电器动作后能保持到故障切除。在Ⅰ、Ⅱ段距离继电器暂态不动作时，去掉一个全阻抗继电器，保证母线及背后故障时不误动。对Ⅲ段及后加速则一直投入全阻抗继电器。全阻抗继电器为：

ΦΦΦΦ>U I Z q

}{19.0,/3min ZY TV TA Z q = 1

ZY 为相间距离Ⅰ段定值

图4-8a Ⅰ、Ⅱ段阻抗继电器暂态特性 图4-8b Ⅰ、Ⅱ段阻抗继电器稳态特性 在单相故障跳开后，DI2元件又开放计算Z φφ时，为消除断开相（TV 在线路侧）引起正序电压频率偏差的影响，改用健全相电压作极化量，动作方程为：

11270

90θθφφ

φφφφ

-<-<-

I Z U U Arg

Y （13）

Ⅰ、Ⅱ段阻抗继电器暂态及稳态动作特性如图4-8所示。 Ⅲ段阻抗继电器的动作特性：

270901<-<φφ

φφI Z U U Arg

Y m

（14）

4.1.6.3 距离保护振荡闭锁及故障开放元件 a) 短时开放保护