牵引供电系统断电保护-馈线保护装置继电保护

1.装置功能 装置功能 1.1 保护功能 ●自适应三段距离保护 ●电流速断保护 ●过电流保护 ●自适应电流增量保护 ●反时限过负荷保护 ●接触网发热保护 ●一次自动重合闸 ●PT断线检测 断线检测 分区所、 ●分区所、开闭所检有压元件
1.2 测量功能 ●遥测量 a)母线电压 母线电压 b)馈线电流（测量绕组） 馈线电流（测量绕组） 馈线电流 ●召测量 a)负荷录波量 负荷录波量 ☉母线电压 ☉馈线电流（测量绕组） 馈线电流（测量绕组）
其中：Q─日照吸收热量（ 其中：Q─日照吸收热量（W） 日照吸收热量 接触网馈线电流（ IT─接触网馈线电流（A）
R─接触网接触导线电阻（Ω/cm） R─接触网接触导线电阻（Ω/cm） 接触网接触导线电阻 C─热容量（WS/deg） C─热容量（WS/deg） 热容量 A─热辐射率（W/deg） A─热辐射率（W/deg） 热辐射率 θ─导线与环境的温差。 θ─导线与环境的温差。 导线与环境的温差 根据热平衡方程, 根据热平衡方程,可以计算出不同负荷情况下 接触网温升。 接触网温升。
2 2 IS + I C
(1)
其中： 基波电压正弦、 其中：VS、VC—基波电压正弦、余弦分量； 基波电压正弦 余弦分量； 基波电流正弦、 IS、IC—基波电流正弦、余弦分量； 基波电流正弦 余弦分量； 测量电阻和电抗。 R、X—测量电阻和电抗。 测量电阻和电抗
·谐波抑制与闭锁 谐波抑制与闭锁 谐波抑制： 谐波抑制：
信号
PT 断线 I2/I1≥ K YL 阻抗III段在动作区内
&
t3ZD
跳闸
图2-4 自适应Ⅲ段距离保护原理框图 自适应Ⅲ
2.2 电流速断保护
图3-5电流速断保护原理框图
2.3 过电流保护
图2-6过电流保护原理框图
2.4 电流增量保护 a)动作方程 a)动作方程
' ' ' ∆I = I1 − I1 − K h (I 2 + I 3 + I 5 − I '2 − I 3 − I 5 ) ≥ ∆I ZD (6)
谐波闭锁： 谐波闭锁： I 2 I1 ≥ K YL
(3)
其中： 为二次谐波含量整定值。 其中：K YL 为二次谐波含量整定值。 ·动作特性实现 动作特性实现
[ - R h tgϕ 2 ≤ X h ≤ 0 and 0 ≤ Rh ≤ RZD ] or [ 0 ≤ X h ≤ X ZD and X h ctgϕ1 ≤ Rh ≤ X h ctgϕ L + RZD
]
(4)
·PT断线闭锁判据 断线闭锁判据
U ≤ U ZD and 0.2A ≤ I ≤ I ZD
(5)
其中： 其中：U、I─分别为馈线电压（二次值）、电 I─分别为馈线电压（二次值）、电 分别为馈线电压 ）、 二次值）； 流（二次值）； PT断线整定值 断线整定值。 UZD、IZD─为PT断线整定值。
2.6 接触网发热保护 本装置增设接触网发热保护。 本装置增设接触网发热保护。接触网温度 的上升是由负荷电流引起导线发热和导线直接 由日照吸收的热量决定。对于每单位长度， 由日照吸收的热量决定。对于每单位长度，有 式（11）的热平衡方程。 ）的热平衡方程。
2 Qdt + I T Rdt = Cdθ + Aθdt
Rh = (1 + K h K ∑ h ) R X h = (1 + K h K ∑ h ) X
其中： 其中：
K∑h
(2)
=（I2+I3+I5）/I1；
分别为基波、 I1、I2、I3、I5—分别为基波、二次、三次、五次谐波分量； 分别为基波 二次、三次、五次谐波分量； 谐波抑制加权系数； Kh─谐波抑制加权系数； 分别为考虑谐波抑制后的电阻和电抗。 Rh、Xh—分别为考虑谐波抑制后的电阻和电抗。 分别为考虑谐波抑制后的电阻和电抗
I I
1周波前二、 1周波前二、三、五次谐波电流； 周波前二 五次谐波电流；
Kh
─谐波加权抑制系数； 谐波加权抑制系数； ─电流增量保护整定值； 电流增量保护整定值；
∆I ZD
K YL─二次谐波闭锁整定值。 二次谐波闭锁整定值。
c)实现框图 c)实现框图
图2-7电流增量保护原理框图
2.5 反时限过负荷保护 本装置设反时限过负荷保护。 本装置设反时限过负荷保护。当接触网因 长期大电流发热达到一定程度时应跳开馈线断 路器，以保证行车安全。本装置提供反时限特 路器，以保证行车安全。 性的三种曲线。在实际运行中， 性的三种曲线。在实际运行中，用户可根据实 际需要选择合适的反时限特性。 际需要选择合适的反时限特性。
b)谐波闭锁： b)谐波闭锁： 谐波闭锁
I 2 / I1 ≥ K YL
(7)
' 其中： 当前和一周波前馈线基波电流； 其中：1 、I1 ─当前和一周波前馈线基波电流； 当前和一周波前馈线基波电流 I
当前二、 五次谐波流； I I I 2 、 3 、 5 ─当前二、三、五次谐波流；
' ' ' I 2、 3、 5 ─
●手工切换功能 将当前运行整定值区中的“定值切换方式” 将当前运行整定值区中的“定值切换方式” 整定为“手工方式” 用户可以通过后台、 整定为“手工方式”时，用户可以通过后台、 试验工具软件（或液晶界面） 试验工具软件（或液晶界面）中的定值区切换 功能实现定值区的切换。 功能实现定值区的切换。 ●自动切换功能 自动切换功能仅适用于备用断路器， 自动切换功能仅适用于备用断路器，装置 根据隔离开关的位置信号自动切换定值区， 根据隔离开关的位置信号自动切换定值区，
1.3 控制功能 ●馈线断路器 ●电动隔离开关 ●故障识别负荷开关 重合闸投入/退出 ●重合闸投入 退出 ●定值区切换 ●装置复归 1.4 遥信功能 ●“当地 当地” 遥控 遥控” ●“当地”/“遥控”方式开关位置信号 ●断路器位置信号 ●手车位置信号
●隔离开关位置信号 ●接地刀闸位置信号 ●故障识别负荷开关位置信号 重合闸投入/退出信号 ●重合闸投入 退出信号 ●故障识别熔断器接点信号 ●控制回路断线信号 ●机构故障信号 ●装置不良告警
注：（1）当阻抗值小于 ：（ ）当阻抗值小于0.5 时，按小阻抗元 件特性动作； 件特性动作； 和直供方式下， （2）在BT和直供方式下，阻抗 段、II段 ） 和直供方式下 阻抗I段 段 为正向，阻抗III段为反向 段为反向； 为正向，阻抗 段为反向； 供电方式下， 安装位置” （3）在AT供电方式下，“安装位置”整 ） 供电方式下 定为分区所、开闭所时，阻抗Ⅰ 段为正向， 定为分区所、开闭所时，阻抗Ⅰ、Ⅱ段为正向， 阻抗Ⅲ段为反向； 安装位置”整定为变电所时， 阻抗Ⅲ段为反向；“安装位置”整定为变电所时， 阻抗Ⅰ 段为正向。 阻抗Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段为正向。
3 主要技术性能指标 3.1自适应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段距离保护 自适应Ⅰ 自适应 ●阻抗整定范围：0.1～50 ； 阻抗整定范围： ～ ●在额定电流、线路阻抗角及电压范围 在额定电流、 0.5～120V条件下，动作误差不超过 ±5％， 条件下， ～ 条件下 ％， 其中0.1～ 动作误差不超过± 其中 ～0.5 时，动作误差不超过±10%； ； ●延时整定范围：0.03～5s； 延时整定范围： ～ ； ●在额定电流，线路阻抗角及0.7倍整定值 在额定电流，线路阻抗角及 倍整定值 误差不超过± ％； 下，误差不超过±2.5％；
2 保护原理 2.1自适应三段距离保护 自适应三段距离保护 ·动作特性：如图 所示 动作特性： 动作特性 如图2-1所示
X XZD
φ1 φ2
φL RZD
R
图2-1 阻抗继电器动作特性
·测量阻抗计算 测量阻抗计算
R= X= VS I S + VC I C
2 2 IS + I C
VC I S − VS I C
3.2电流速断保护 电流速断保护 倍额定电流， ●电流整定范围：0.2～10倍额定电流，动作 电流整定范围： ～ 倍额定电流 误差不超过± ％； 误差不超过±2.5％； ●延时整定范围：0.03～1s，在1.2倍整定值 延时整定范围： ～ ， 倍整定值 误差不超过± ％。 下，误差不超过±2.5％。 3.3过电流保护 过电流保护 倍额定电流， ●电流整定范围：0.2～10倍额定电流，动作 电流整定范围： ～ 倍额定电流 误差不超过± ％； 误差不超过±2.5％； ●延时整定范围：0.1～5s，误差不超过±2.5 延时整定范围： ～ ，误差不超过± ％。
●保护动作信号 ☆电流速断保护 ☆过电流保护 ☆自适应电流增量保护 自适应距离保护Ⅰ ☆自适应距离保护Ⅰ段 自适应距离保护Ⅱ ☆自适应距离保护Ⅱ段 自适应距离保护Ⅲ ☆自适应距离保护Ⅲ段 ☆反时限过负荷保护 ☆接触网发热保护
1.5 通信功能 环网接口， ●一个可选的光纤LonWorks环网接口，采 一个可选的光纤 环网接口 用插卡方式，可采用单环或冗余双环通信方式， 用插卡方式，可采用单环或冗余双环通信方式， 通信速率为1.25Mbps； 通信速率为 ； ●一个可选的以太网络接口，采用插卡方式， 一个可选的以太网络接口，采用插卡方式， 通信媒介采用光纤，通信速率为10Mbps； 通信媒介采用光纤，通信速率为 ； 串口， ●一个标准的RS232串口，用于通过便携机 一个标准的 串口 进行日常维护； 进行日常维护； 校时接口。 ●一个标准的RS485GPS校时接口。 一个标准的 校时接口
2.7 一次重合闸
图2-8 一次重合闸功能原理框图
2.8 PT断线检测 断线检测
0.2A≤I≤IZD U≤UZD
信号
&
闭锁距离保护
图2-
2.9 低压元件 当母线电压U 闭锁过电流元件。 当母线电压U＞UZD时，闭锁过电流元件。
2.10 断路器失灵保护 当装置发出合闸命令（重合闸或遥控合闸） 当装置发出合闸命令（重合闸或遥控合闸） 若断路器在整定时间内（开关动作时间） 后，若断路器在整定时间内（开关动作时间）未 动作，则给出断路器失灵的事件报告， 动作，则给出断路器失灵的事件报告，同时给出 断路器失灵信号（空接点）。 断路器失灵信号（空接点）。 当装置发出跳闸命令（保护跳闸或遥控跳闸） 当装置发出跳闸命令（保护跳闸或遥控跳闸） 若断路器在整定时间内（开关动作时间） 后，若断路器在整定时间内（开关动作时间）未 动作，则给出断路器失灵的事件报告， 动作，则给出断路器失灵的事件报告，同时给出 断路器失灵信号（空接点）。 断路器失灵信号（空接点）。