HSA-557线路距离保护

HSA-557 线路距离保护测控单元使用说明书

一、                      概述

   适用范围   

本装置适用于110kV及以下电压等级的经消弧线圈接地或不接地系统中的进线、馈线保护。可集中组屏，也可在开关柜就地安装，全面支持变配电所综合自动化系统。

  功能及特点  

1．       保护功能

◆       四段相间距离保护；

◆       四段接地距离保护；

◆       振荡闭锁；

◆       四段零序电流保护；

◆       低频减载；

◆       低电压解列；

◆       双母线交流电压切换；

◆       不对称故障相继速动保护；

2．       辅助功能

◆       PT断线告警

◆       母线接地告警

◆       控制回路断线告警

◆       装置故障告警

◆       故障录波

◆       保护定值和时限的独立整定

◆       自检和自诊断

3．       测控功能

◆       电量测量（遥测量）：电压、电流、有功功率、无功功率、有功电能、无功电能、功率因数、电网频率等

◆       遥信量：装置共有14路开入量，其中：12路为采集外部遥信，2路为内部开关量信号

4．       闭锁功能

◆       断路器就地和遥控操作互为闭锁且具有防跳功能

5．       通讯功能

◆       标准的RS485多机通讯接口

6．       特点

◆       采用分层分布式设计，可组屏安装或直接安装于开关柜上

◆       封闭、加强型单元机箱，抗强干扰设计，适用于恶劣环境，可靠性高、抗干扰能力强，符合IEC电磁兼容标准

◆       可以实现远方定值整定与修改

◆       事件顺序记录并上传SOE事件

◆       汉字液晶显示，键盘操作

◆       设有独立的起动元件用来开放继电器电源，提高装置的安全性

       二、基本原理

启动元件

         启动判据为：                        

        即A，B，C三相任一相电流突变量大于启动值且负序电流突变量大于启动值，启动元件启动。

        式中：是相电流突变量启动定值；是负序电流突变量启动定值；

        为保证启动元件可靠启动，实验中相电流突变量启动定值可整定为单个采样点幅值最大突变量的三分之一。

        程序中，只整定相电流突变量启动值，负序电流突变量启动值规定为相电流突变量启动值的一半。只有保护元件启动，保护才能进入保护判断模块。保护启动时，液晶屏上会显示“qd”。启动元件启动8S后，整组复归。

选相元件

 故障选相流程图

        (1) 接地与否判别

        接地与否判别判据为：

                                                        

        式中：为零序电流突变量的有效值；为零序电流的有效值；为零序电压的有效值； 、和为相应的整定值；

        (2) 单相接地判断

        当判断为接地短路时，首先采用相电流差突变量判断是否为单相接地以及单相接地故障相别。其判据为：

                

        在大多数电力系统结构情况下，一般可按 4m8选取m值。本保护装置中m取为4。

        (3) 两相接地判断

        当满足接地短路条件而不满足单相接地条件时，可判为两相接地。两相接地选相用相电流差最大量来判断具体故障相别。判据如下：

                   

        (4) 三相短路判断

        当不满足接地判据时，可先判是否为三相短路。当A、B、C三相相电流突变量都大于整定值，可以判为三相短路。判据如下：

                                           

        式中：为三相短路选相突变量整定值；

        (5) 两相短路判断

        当既不满足接地短路，也不满足三相短路条件，便可判别为两相短路。两相相间短路的相别用相电流突变量最大值来判断。判据如下：

                        

方向零序电流元件

         对零序电流的正方向，仍然采用流向故障点为正，而对零序电压的正方向，线路高于大地为正。

                                 相量图 

 一般线路的零序阻抗角，按规定的的正方向画出零序电压和电流的相量图，如上图所示，超前，超前。为保证零序方向的灵敏性，需将零序方向的灵敏角设为。为避免零序接线错误，本装置零序方向元件所用的零序电压和零序电流均为自产。

即若零序方向投入后，自产零序电压和自产零序电流的相位差（电压超前电流）在-190°—-20°范围内，同时满足零序过流条件，方向零序电流元件才动作。

距离元件

        (1) 三相故障相间距离继电器

        三相短路时，三个相阻抗和三个相间阻抗性能一样，本装置用BC相参数进行测量。其动作判据为：

                                             

动作特性见下图：

图3

为相间距离整定值，对应定值清单中相间距离I、II、III段定值。为正序阻抗角度。测量阻抗落在圆内则保护动作，落在圆外则保护不动作。

        实验中须保证符合三相短路选相条件。

        (2) 两相故障相间距离继电器

        两相故障相间距离继电器动作判据为：                   

        假设选相结果为BC相间(接地或不接地)故障，则继电器动作判据为：

                                   

        同样为相间距离整定值，对应定值清单中相间距离I、II、III段定值。对应定值清单中的相间方向阻抗偏角，整为0时，动作特性如图3方向阻抗圆。

        (3) 接地距离继电器

        接地距离继电器的动作判据由方向阻抗继电器和零序电抗继电器两部分组成，同时满足两部分条件，接地距离继电器才动作。

        1) 方向阻抗继电器

        方向阻抗继电器判据为：

                                   

         为“零序阻抗补偿系数”定值，其计算公式为，其中和分别为“线路单位长度零序阻抗定值”和“线路单位长度正序阻抗定值”。

        如选相为A相接地短路，则判据为：

                                    

        判据方程引入了移相角，其作用是在短线路应用时，将方向阻抗特性向第一象限偏移，以扩大允许故障过渡电阻的能力和可靠避免超越。取值范围为—，被保护线路越短取值越大。

        2) 零序电抗继电器

        零序电抗继电器的动作判据为：

                       

        式中，为“线路单位长度零序阻抗定值”。        

三相一次重合闸

本装置具有三相一次自动重合闸功能。当重合闸不投时可通过设置保护控制字退出。重合闸必须进行检无流（检无流定值为0.3A），检同期或检无压可分别通过相应的保护投退控制字选择其投退。

保护只有判断出断路器处于分位﹑充电完成﹑没有闭锁条件﹑满足同期条件或线路无压(该项保护条件投入时起作用)的情况下，重合闸才能够经延时出口动作。重合闸出口除了动作合闸外，还置后加速标志。

    重合闸充电是在手动或遥控合闸后，判断到断路器处于合位，经过15秒充电完成。

重合闸闭锁条件包括值班人员手动分闸或遥控分闸﹑合闸于故障状态而随即后加速跳闸﹑有外部闭锁重合闸信号(B6)输入。

    重合闸保护逻辑框图如下图所示。

 

后加速 

         如果零序过流II、III段或距离II段或距离III段跳闸并重合闸，若合闸于永久故障，可后加速跳闸，跳闸后重合闸不再充电，只有手动合闸或遥控合闸后才能再充电。重合闸后加速逻辑框图如下图。

PT断线

装置具有PT断线检查功能，可通过保护控制字投退。判据如下：

（1）三相电压之和大于PT断线电压定值

（2）零序电压（通过开口三角形接出）小于PT断线电压定值

满足上述两个条件后延时10秒报母线PT断线，发运行异常告警信号。程序中PT断线电压定值规定为30        V。

   异常告警   

控制回路断线：断路器在合位时检测跳闸回路，断路器在分位时检测合闸回路。

装置异常：电源消失或自检出错（ROM、RAM、EPROM定值检验出错），闭锁开出继电器。

   测   量   

测量系统频率f，母线电压Uab、Ubc、Uca、Ua、Ub、Uc,3U0，电流Ia、Ib、Ic、3I0及有功功率、无功功率、功率因数，另外可接收电度脉冲输入，计数值上传给上位机。

   控    制   

装置可接受遥控命令对所保护的线路开关实行远方跳、合闸控制，还可以在面板上设置对开关进行手动跳合闸，每次须间隔10S。

   事件记录   

可以存储不少于60次的各项记录，包括事件日期、时间、事故电流（电压）、保护动作类型等，并可传送到管理系统或监控系统。

   故障录波   

可以保存事故发生时的电流电压波形。

三、操作说明

装置的面板由LCD显示器、LED指示灯及简易键盘组成。

LED 指示灯指示装置的工作状态及保护信号。其中 “24V”指示灯指示装置工作电源是否正常，正常运行时这个灯应常亮。“运行”指示灯指示装置运行状态，正常运行时运行指示灯应有规律地闪动。故障指示灯有3个，其中“事故”和“告警”指示灯分别表示有未复归的保护信号，“故障”指示灯指示装置通过自检发现有故障。

当保护动作或装置发生故障时，面板上相应的“事故”、“告警”、“故障”信号指示灯会亮，并在LCD显示器的最后一行显示保护动作或装置故障的类型。请注意：此时显示的内容不表示事件发生的顺序。若要进一步了解详细情况，可在主菜单中选择“事件记录”来查看事件顺序记录（SOE）。

装置的当地监控功能通过面板上的LCD显示器及简易的键盘操作实现。

LCD显示器为带背光的8*4汉字字符液晶显示模块，简易键盘由“↑”、“↓”、“→”、“←”、“退出”、“确认”及“复归”七个触摸键组成。

 正常运行时液晶显示器自动循环显示各遥测量及一些保护模拟量的一次值。若需查看未显示的项目，可按“↑”、“↓”键选择。需要显示的项目可在“出厂设置”菜单下设定。若需要复归保护动作或装置故障信号，可按下“复归”键，选择“是”后再按“确认”键即可。

通过“↑”、“↓”键可选择任一种功能，按“确认”键后进入该菜单的功能，按“退出” 键或选择“退出”菜单则回到自动循环显示界面。

  保护投退  

此时光标位于第1个投退项目即“速断”的投退设置。通过按“↑”、“↓”键可选择其它投退项目。当光标位于某一项目时，可通过“→”、“←”键来改变设置。当全部投退项目设置完成后，可按“确认”键来保存这些设置。

当输入正确的PASSWORD后，就将所修改的保护投退设置保存好了。

  保护定值  

通过“↑”、“↓”键可选择显示或要修改的定值，按下“→”键进入光标所在定值的编辑状态。在编辑状态下，通过“↑”、“↓”、“→”、“←”键可对定值进行编辑。编辑完成后按“确认”键，在核实输入正确的口令后，再按“确认”键后本号定值修改有效，按“退出”键无效。

整定值定义及说明详见后面“定值清单”。

注：一次电压、电流系数*10后为实际的一次PT、CT变比。

  事件记录  

其中，No.后为记录号，02-06-26 为该事件发生的日期，即2002年6月26日。11:21:22.525该事件发生的时间，即11时21分22秒525毫秒。

通过按“↑”、“↓”键可选择显示其余的事件。

当事件类型为保护动作时，可以按“确认”键去查看该保护的动作值，再按“退出”键返回。

  输入输出  

其中“0”表示输入的开关未闭合，“1”表示输入的开关已闭合，在上图中，第7个和第13个开入量为1，其余为0。

按“退出”键可退出并返回上一级菜单。

通过“↑”、“↓”、“→”、“←”键可对开出量进行编辑。“1”对应输出继电器闭合或指示灯亮，“0” 对应输出继电器断开或指示灯灭。编辑完成后按“确认”键，在核实输入正确的口令后，再按“确认”键后，相应的继电器就能出口。

  采样数值  

由于屏幕只能显示4行，需要查看屏幕外的数据时，可通过按“↑”、“↓”键来选择。其中大部分装置的0通道为A相测量电流，1通道为B相测量电流，2通道为A相测量电压，3通道为B相测量电压，4通道为C相测量电压，5通道为A相保护电流，6通道为B相保护电流，7通道为C相保护电流。8~12通道在不同类型的装置中各不相同（见采样实时显示）。

  实时时钟  

通过简易键盘可对时钟进行修正。按“确认”键后进入时钟编辑状态。在编辑状态下，通过“↑”、“↓”、“→”、“←”键可对时钟进行编辑。编辑完成后按“确认”键，修改完成。若此时不想修改时钟，可按“退出”键退出时钟编辑状态。

该时钟也可由通信网统一校时（精确到2ms），以使整个系统保持同一时基。

实时时钟主要作为事件顺序记录的时间依据。

  电能脉冲  

进入电能计量模块后，可对脉冲电度表脉冲计数进行初值设定，初值设定后，该值将随着电能脉冲的累积而变化，直到下一次重新设定初值。每个装置共安排了2路脉冲计数输入。

  出厂设置  

出厂设置在装置出厂前已设置完成，用户通常不必更改。出厂设置项目如下表所示：

其中，二次电压比例系数、二次测量电流比例系数、二次保护电流比例系数、二次零序电流比例系数、二次零序电压比例系数由二次互感器类型及满量程值确定。（注意：我公司在产品出厂之前已经按相应的PT、CT型号设置好二次系数，请用户勿要擅自修改！）

PT零序系数：为PT主绕组与开口三角形绕组额定电压不同时的修正系数。设置值为：

PU0 = PT开口三角形绕组额定电压 ∕ PT主绕组额定电压

开关量报警设定：当某些开入量发生变化时，若需要启动报警信号，可通过设置该项来实现。设置值=∑(2(n-1)/100)。式中，n为第n个开入量。例如，当需要第3个开入量变位时发出报警信号，则设置值=2(3-1)/100=0.04。可以同时设定多个开关量报警，只要分别算出每个开入量的设置值并将它们相加即可。

滚动显示项目选择：选择显示项目时，大部分可按下表的设置值确定，将所选的各项目设置值相加。

显示项目	设置值	显示项目	设置值
Uab	0.01	Ic	1.28
Ubc	0.02	P	2.56
Uca	0.04	Q	5.12
Ua	0.08	cosφ	10.24
Ub	0.16	f	20.48
Uc	0.32	Ux	40.96
Ia	0.64

装置通讯地址：装置通讯地址的设置范围为1~243。

装置通讯波特率：装置通讯波特率的单位为kbps。例如要设置通讯波特率为9600bps，其设定值为9.60。

自检出口继电器设置：设定值为∑2(n-1)，式中n为第n路开出。例如，某装置有J1、J2、J3、J4共4个开出继电器，自检设定值应为20+21+22+23=15。

  设备信息  

设备信息将显示装置的一些基本信息，如版本、装置类型及型号，程序存贮器校验码等。

  定值清单   

定值序号	代      号	定  值  名  称	整  定  范  围
01	Kv1	一次电压比例系数	实际变比/10
02	Ki1	一次电流比例系数	实际变比/10
03	Zl1zd	单位正序阻抗值	0~100
04	Ps1	正序阻抗角度	0~90°
05	Zl0zd	单位零序阻抗值	0~100
06	Ps0	零序阻抗角度	0~90°
07	Iqdzd	相电流启动值	0~100A
08	Di0-s	零序增量选相定值	0~100A
09	I0zd-s	零序电流选相定值	0~100A
10	U0dz-s	零序电压选相定值	0~100V
11	Izd-s	三相电流选相定值	0~100A
12	Izd0-0	零序过流I段定值	0~100A
13	Izd0-1	零序过流II段定值	0~100A
14	Tzd0-1	零序II段延时定值	0~100S
15	Izd0-2	零序III段定值	0~100A
16	Tzd0-2	零序III段延时	0~100S
17	Zdz0-0	接地距离I段定值	0~100
18	Zdz0-1	接地距离II段定值	0~100
19	Tdz0-1	接地距离II段延时	0~100S
20	Zdz0-2	接地距离III段定值	0~100
21	Tdz0-2	接地距离III段延时	0~100S
22	Dg1	接地方向阻抗偏角	0~50°
23	Zdz1-0	相间距离I段定值	0~100
24	Zdz1-1	相间距离II段定值	0~100
25	Tzd1-1	相间距离II段延时	0~100S
26	Zdz1-2	相间距离III段定值	0~100
27	Tzd1-2	相间距离III段延时	0~100S
28	Dd2	相间方向阻抗偏角	0~50°
29	Tchzd	重合闸延时定值	0~10s
30	Utq	同期电压	1~3
31	Ch-a	检同期允许角度	0~30°
32	Thjszd	后加速延时定值	0~100S
33		PASSWORD1
34		PASSWORD2

   保护投退   

保护序号	代       号	保 护 名 称	整 定 方 式
01	RLP1	零序过流I段	投入/退出
02	RLP 2	零序I段方向	投入/退出
03	RLP 3	零序过流II段	投入/退出
04	RLP 4	零序II段方向	投入/退出
05	RLP 5	零序过流III段	投入/退出
06	RLP 6	零序III段方向	投入/退出
07	RLP 7	零序后加速	投入/退出
08	RLP 8	备用	\
09	RLP 9	备用	\
10	RLP 10	接地距离I段	投入/退出
11	RLP 11	接地距离II段	投入/退出
12	RLP 12	接地距离III段	投入/退出
13	RLP 13	相间距离I段	投入/退出
14	RLP 14	相间距离II段	投入/退出
15	RLP 15	相间距离III段	投入/退出
16	RLP 16	距离II段后加速	投入/退出
17	RLP 17	距离III段后加速	投入/退出
18	RLP 18	重合闸投入	投入/退出
19	RLP 19	同期电压线电压	投入：同期电压为线电压 退出：同期电压为相电压
20	RLP 20	合闸不检条件	投入/退出
21	RLP 21	重合闸检无压	投入/退出
22	RLP 22	重合闸检同期	投入/退出
23	RLP 23	手合/遥合检同期	投入/退出
24	RLP 24	手合/遥合检无压	投入/退出
25	RLP 25	备用	\
26	RLP 26	振荡闭锁	投入/退出
27	RLP 27	PT断线报警	投入/退出
28	RLP 28	断路器失灵	投入/退出
29	RLP 29	备用	\
30	RLP 30	备用	\
31	RLP 31	备用	\
32	RLP 32	录波	投入/退出