超高压线路保护装置介绍
RCS-901(903)保护装置原理分析PPT课件
RCS-901A 压板
投主保护（纵联高频） 投距离保护 投零序保护 投闭重 （勾三压板） 出口压板有：跳A、B、C、重合闸、一般还
有启动失灵、启动重合闸等
10
软件原理部分
1. 纵联变化量方向保护原理 2. 纵联零序电流保护 3. 零序方向过流保护 4. 工频变化量阻抗继电器 5. 距离保护 6. 振荡闭锁新原理
时，M侧起动元件起动立即发信。N侧由于起动元件
未起动，又收到了M侧发来的信号所以远方起信，也
发信10秒。这样M侧保护就被N侧的10秒的信号所闭
锁不会误动。
远方起信除了有上述作用外在通道检查中还要用
到此功能
17
纵联保护相关问题（1）
为什么要先收到8ms高频信号后才能停信？
假如没有8ms延时的话会出现什么问题？在下图中 发生短路后，M侧高定值起动元件起动。M侧判断反方 向元件不动，正方向元件动作以后就立即停信，此时对 侧N侧发的闭锁信号还可能未到达M侧，尤其是在N侧 是远方起信的情况下。所以M侧保护匆忙停信后由于收 信机收不到信号将造成保护误动。
护 装 置
1
外部空接点开入
7
(C)
A
B
AC
C
此系统为典型接线
断 路 器
201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214
215
201 IA
202
203
IB
至 低
204
通
插
205
IC 件
206
207
I0
208
215
至
209 UA
213
低
UL 通
RCS-900系列线路保护
PCS-902系列超高压线路成套保护装置说明书
6.3 命令菜单使用说明............................................................................................................... 64 6.4 装置的运行说明................................................................................................................... 66
4．硬件构成 ................................................................................................................................... 43
4.1 装置硬件框图 ...................................................................................................................... 43 4.2 机械结构与安装................................................................................................................... 45 4.3 面板布置图 .......................................................................................................................... 46 4.4 背板布置图 .......................................................................................................................... 46 4.5 输入输出定义 ...................................................................................................................... 47 4.6 各插件简要说明................................................................................................................... 49
NSR-300系列高压保护及平台介绍
NSR-300系列继电保护装置简介国电南瑞科技股份有限公司一装置整体平台介绍二线路保护及辅助保护三变压器保护四母差保护1.特高压建设、交直流系统互联，对继电保护适应性提出了新要求。
2.智能电网、智能变电站建设给继电保护提出了新课题。
智能一次设备、电子式互感器、数字化的二次回路及IEC61850标准的应用，使得保护装置的构成形式及继电保护系统的实施方案有了新的变化。
3. 日益复杂的电网结构与运行方式给继电保护提出了新问题和要求。
问题主要包括：☐同塔双回线跨线故障选相☐弱电强磁问题☐开关性能改善带来新的功率倒向问题☐励磁涌流与故障电流的识别☐纵联差动保护的光纤通道问题☐非故障相CT饱和对差动保护的影响......4. 研制目标：总结、抽取各种保护装置的共性需求，构建结构清晰、灵活通用、扩展能力强、可靠性高的软硬件平台。
研究解决当前存在问题的原理和方案。
在统一平台和成熟保护算法的基础上，进行了一定的技术创新，研制NSR-300系列保护装置，构成了涵盖35kV-1000kV电压等级，完整的高压、超高压系列成套保护装置。
NSR-302、NSR-303超高压线路保护装置NSR-371 母线保护装置NSR-376 发电机变压器组保护装置NSR-377 并联电抗器保护装置平台硬件平台软件数据通信总线通信管理板保护处理板输入输出板统一编程接口自检及监视调试、组态工具保护应用保护功能线路保护母差保护主变保护板卡间通信任务调度底层驱动与控制结构分层：按硬件、支撑软件、应用进行分层。
功能分块：每层按照功能模块划分。
灵活组合：根据不同的插件、不同的软件功能模块组建合适的应用装置。
充分解耦：⏹应用与硬件通过支撑软件隔离⏹支撑程序提供统一编程接口，应用与支撑程序独立。
优点：结构清晰、扩展性好、适应性强1. NSR-300系列装置平台构架ADCADCCPUFPGA以太网接口DSP继电器E/O E/O输出阵列滤波+E信号事件记录跳闸UIDC+DC-地串 口5V24V 0V0V 正常运行告警前面板指示灯打印机工厂调试口GPS键盘液晶监控系统监控系统保信子站调试网口SVGOOSE信号UI滤波测试仪2. NSR-300系列装置平台硬件构架2. NSR-300系列装置平台硬件构架➢装置的核心是一块CPU和一块DSP➢CPU系统负责总启动，只有总起动元件动作才能开放出口继电器正电源➢DSP负责保护功能，两者同时发出开出命令装置才会出口➢装置既支持常规互感器，也支持电子式互感器➢既支持继电器开出、光耦开入，也支持智能化接口➢ADC芯片选用8通道16位高精度并行同步采样ADC ➢CPU与DSP的数据采样系统（ADC）在电路上完全独立2. NSR-300系列装置平台硬件构架2. NSR-300系列装置平台硬件构架平台通过配置不同的板卡插件即可实现各种型号保护装置。
PCS-931线路保护
可视化集成开发与调试软件工具 系统软件
可视化符号块 板卡管理 任务调度 数据交换 参数管理
件独立开发，不依
赖于硬件；
底层驱动
平台硬件
CPU/DSP板 通讯板卡 IO板卡 HTM总线
PCS平台介绍_硬件架构
平台硬件架构
• •
所有插件采用标准化、模块化、可扩展理念设计，扩展能力强，支 持分层分布式系统； 具备广泛的外部接口兼容性；
接点 跳闸输出 GOOSE 跳闸输出
模块
PCS平台介绍_高可靠性保障
•
提供了完善的监视功能 板卡级监视（电源、通信链路等） 装置级监视（总线监视、异常统计等） 系统级监视（平台自动闭环测试系统）
PCS平台介绍_PCS平台优势
对比RCS
•
基于软硬件解耦理念设计，应用软件独立于硬件开发，有利于提高 应用软件的稳定性和产品生命周期；
PCS平台介绍_软件架构
2. 可视化工具软件
•
•
• • •
可视化逻辑编程，缩短开发周期，满足不同用户的需求； 支持可视化的装置配置和IEC61850建模，实现保护配置与61850模 型的同源维护； 方便的硬件资源配置管理； 工程配置可视化，满足智能变电站的灵活配置要求； 支持在线可视化调试；
PCS平台介绍_软件架构
• •
平台发展历史_PCS平台
PCS平台：
• • •
基于Motorola PowerPC微处理器； 根据不同应用可选定点、浮点DSP； 灵活配置的适应常规变电站、数字化变电站各种输入输出接口，统 一的配置调试分析工具软件，满足当今各类形式的智能变电站的应 用需求； 产品系列：高压线路及辅助保护、元件保护、变电站综合自动化系 统、稳定控制系统、励磁控制系统，故障录波器、PMU、直流保护 控制系统，电子式互感器合并单元、智能终端等智能一次设备、 SVC控制系统等等；
PCS-931线路保护装置基础知识讲解
二. PCS平台介绍
平台发展历史_LFP平台
➢ LFP平台（上世纪90年代初）：
• 基于Intel80C196微控制器； • 开创了实时的保护并行计算、可靠的独立起动元件的保护控制设计
理念； • 加速了微机保护全面国产化的历程； • 产品系列：高压线路及辅助保护、元件保护、变电站综合自动化系
统；
PCS931与RCS931比较
电流差动继电器的变化：
➢ PCS－931与RCS－931相比，差动算法作如下改动： （1）保护定值中不再设“差动高定值”、 “差动低定值”；改
用一个“差动电流定值”，方便整定。 差动电流定值：差动 保护的最低起动值，按躲最大负荷情况下的最大不平衡电流 整定，建议整定：一次电流300A～600A。若“投电容电流补 偿”控制字置0（即不投入电容电流补偿），可将此定值适当 放大一点，建议一次电流500～800A 。 （2）差动算法中加入新的异步法思想的抗TA保护判据。 （3）全新的差动同步技术。 （4）暂态电容电流补偿方案。 （5）纵联码功能把关 （6）远跳远传功能经两侧差动压板把关
PCS平台介绍_软件架构
➢ 平台软件架构
• 嵌入式系统软件
提供与应用程序的标准接口，完成装置内部 任务调度、报文管理、录波管理、定值管理 、人机界面、后台通信等功能。
• 可视化工具软件
在PC端实现装置的输入/输出资源配置、保护 功能逻辑编程、智能变电站工程文件配置、 可视化调试等。
PCS平台介绍_软件架构
可视化集成开发与调试软件工具
系统软件
控
制
保
护
板卡管理
平
台
可视化符号块
任务调度
数据交换
底层驱动
平台硬件
PSL601（602）系列保护装置运行说明
PSL601/602系列保护装置运行说明一、装置功能概述1、保护功能整体描述：PSL601 /602（A、C、D）数字式超高压线路保护装置以纵联距离和纵联零序作为全线速动主保护，以距离保护和零序方向电流保护作为后备保护。
保护有分相出口，可用作220kV及以上电压等级的输电线路的主保护和后备保护。
保护功能由数字式中央处理器CPU模件完成，其中CPU1模件完成纵联保护功能，CPU2模件完成距离保护和零序电流保护功能。
对于单断路器接线的线路，保护装置中还增加了实现重合闸功能的CPU3模件，可根据需要实现单相重合闸、三相重合闸、综合重合闸或者退出。
2、保护装置CPU分工描述：CPU1模件完成纵联保护功能，CPU2模件完成距离保护和零序电流保护功能。
CPU3模件实现重合闸功能。
3、其它功能描述：PSL 601 /602（A、C、D）数字式超高压线路保护装置还具有完善的自动重合闸功能，可以实现单重检线路三相有压重合闸方式，专用于大电厂侧，以防止线路发生永久故障，电厂侧重合于故障对电厂机组造成冲击。
强大的故障录波功能，可以保存1000次事件，12至48次故障录波报告（含内部元件动作过程），故障时有重要开关量多次变化时会自动多次启动录波并且记录重要开关量（如发信、收信、跳闸、合闸、TWJ等）的变化。
录波数据可以保存为COMTRADE格式。
4、保护主要参数：二、装置背板结构图简介图4.1.2.2是装置的背面面板布置图。
插件注释：组成装置的模件有：交流模件（AC）、AD模件（AD）、保护模件（CPU1、CPU2、CPU3），COM模件（COM）、电源模件（POWER）、跳闸出口模件（TRIP1、TRIP2）、信号模件（SIGNAL）、重合闸出口模件（TRIP3）、人机对话模件（MMI）。
三、装置面板说明操作密码：99 内部定值设置密码：3138图4.1.2.1是装置的正面面板布置图。
国电南京自动化股份有限公司图4.1.2.1 面板布置图液晶显示器（LCD）:用以显示正常运行状态、跳闸报告、自检信息以及菜单。
500KV高压线路保护
教学内容
一、电力系统继电保护的基本知识 二、500KV线路保护的配置
知识点
三、线路保护装置的简介及运行操作
一、电力系统继电保护的基本知 识
• （一）电力系统运行有如下特点： • 1、电能的生产，输送和使用必须同时进 行。 • 2、与生产及人们的生活密切相关。 • 3、暂态进程非常短，一个正常运行的系 统可能在几分钟，甚致几秒钟内瓦解。
直流电源
组跳闸线圈
主后保护与开关保护
主后保护
纵差保护 距离保护 零序电流保护
失灵保护
开关拒动时，由失灵保 护切除故障。
开关保护
自动重合闸
保护死区或断路器拒动 时，用来切除故障的保护。 单相重合闸
500KV与220KV线路保护区别
3/2接线线路CVT与避雷器为三相 500KV线路保护单独配置开关保护
1QF
输电线路 高频阻波器
耦合电容器
2QF
N
避
接 地 开 关
T
结合滤波器
雷 器
继电 部分
G R
高频电缆
高频通道部分
G R
继电 部分
（一）阻波器的作用
阻止高频电流外流，以免产生不必要的损耗和造成对其他高频通道的 干扰。但不影响工频电流的传输。阻高频，通工频。
（二）耦合电容器的作用
将发信机发出的高频电流送至高压输电线路，并使对端送来的高频电 流进入收信机。
一、电力系统继电保护的基本知识
• 3.2 电力系统故障的类型
• • • • • （1）单相接地故障 D（1） （2）两相接地故障 D（1.1） （3）两相短路故障 D（2） （4）三相短路故障 D（3） （5）线路断线故障
0-产品系列介绍
2、元件保护
2.1 2.2 NSR890系列数字式变压器保护装置 NSR890系列数字式变压器保护装置 MGT100系列微机发电机变压器保护 MGT100系列微机发电机变压器保护 测控装置 NSR600R系列保护测控装置 NSR600R系列保护测控装置
2
3、中低压保护
3.1Leabharlann 1.1 NSR810系列超高压线路保护 NSR810系列超高压线路保护
NSR810系列超高压线路保护适用于220kV～ 500kV输电线路，作主保护和后备保护。主要 由NSR811（纵联方向）、NSR812（纵联距离）、 NSR813（纵联电流差动）保护组成，每套装置 具有独立的主保护和后备保护，可以构成超高 压输电线路不同原理的双重化保护配置。
1.2 NS383X系列110kV线路保护 NS383X系列110kV线路保护
3.1 NSR600R系列保护测控装置 NSR600R系列保护测控装置
适用于66kV及以下电压等级变电站的系列 测控和保护装置。采用统一的软硬件平台，保 护和测控功能全面，配置合理，调试、维护简 单方便。采用三个CPU方案的高可靠性硬件设 计，有着极高的可靠性和安全性。系列装置按 照面向对象的原则设计，抗干扰能力强，既可 集中组屏，也可就地安装。应用范围广泛。
2.2 MGT100系列微机发电机变压器 MGT100系列微机发电机变压器 保护测控装置
MGT100系列微机型发电机、变压器成套保 护装置适用于单机容量300MW以下的火力发电 厂、水力发电站、企业自备电厂，220kV及以 下的枢纽变电站、降压变电站、配电所，作为 发电机、变压器、电抗器、母线等电力主设备 的保护和送出线的保护。
继电保护产品系列介绍
国电南瑞科技股份有限公司
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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。
CSC-103AFN超高压线路保护装置介绍
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：△i>IQD 或 △3i0>IQD 其中：△i=|| ik − ik −T |-| ik −T − ik −2T ||，指AB、BC、CA三种相别。
CSC-103AFN超高压线路保护装置介绍
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： XD＝Uφ/(Iφ+KX*3I0) (φ= 90°) RD＝Uφ/(Iφ+KR*3I0) (φ= 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 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KL＝KX+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KL＝KR+j0。 或实部(Re)=KR、虚部(Im)=0。
CSC-103AFN超高压线路保护装置介绍
主要内容
一）简介 二）保护功能 三）调试 四）硬件平台 五）运行维护
CSC-103AFN超高压线路保护装置介绍
功能简介
CSC-103AFN数字式超高压线路保护装置适用于500KV及以上电压等级的输 电线路保护，其主要功能见下表：
主保护
装置型号
后备保护 一段定时 限和反时 限零序 PT 断线后 过流保护
CSC-103AFN超高压线路保护装置介绍
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7° c）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。
CSC-103AFN超高压线路保护装置介绍
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。
CSC-103AFN超高压线路保护装置介绍
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。但如果电 阻定值整定过大，则I段动作时会适当缩小取值范围。
CSC-103AFN超高压线路保护装置介绍
保护功能：距离元件
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。 c)做电阻定值精度试验时，测试仪选择“系统阻抗Zs恒定”，并且Zs的 阻抗角设定为大于18°、小于180°之间，不要选择“电流恒定”。因为 距离I段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：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。 动作判据：3i0> I 0 dz 其中：3i0为外接零序电流。 I 0 dz 为启动电流定值。
CSC-103AFN超高压线路保护装置介绍
保护功能：保护启动元件
CSC-103AFN超高压线路保护装置介绍
保护功能：距离元件
小矩形动作区的X、R取值见下表：
当 X DZ
X取值
5 In
5 In
时，取 X DZ / 2 时，取（2.5/In）Ω (In=1A、5A)
当
X DZ
R取值
8倍上述X取值与 RDZ / 4 两者中的最小值，在此基础上 再取2倍的上述X值中的最大值
CSC-103AFN超高压线路保护装置介绍
保护功能：距离元件
小矩形的功能： 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。
纵联电流 差动
CSC-103AFN
三段式相 纵联距离 间和接地 距离
√
√
√
√
√
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程序结构简介
保护程序主要包括三部分：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、固化定值、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。
ik − 2T 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Fra bibliotek时， 保护启动。
ik − T ik 、
CSC-103AFN超高压线路保护装置介绍