距离主保护说明书

四边形特性距离主保护

1.                      启动元件

         启动判据为：                        

        程序中，只整定电流突变量启动值，负序电流突变量启动值(3I2)规定为相电流突变量启动值的3/5，既I2规定为相电流突变量启动值的1/5。

装置具有智能无故障快速复归功能，启动元件动作后所有故障检测元件均不启动并持续500ms后整组复归。保证了再次故障发生时的快速反应。若启动元件动作后检测元件一直动作则7S后整组复归。

2.                      选相元件

程序设计中，若按照本选相方案，仍不明确故障类型和故障相，则立即全组复归，等待重新启动。如在测试中，若所加故障量不满足接地故障判据，而三相电流中只有一相有值，其他两相为零，此时，既非接地故障，也非三相短路，两相短路故障也不明确，这种情况保护将立即全组复归，等待重新启动，具体表现为界面不出现“QD”。

 故障选相流程图

        2.1 接地与否判别

        接地与否判别判据为：

        2.2 单相接地判断

         本保护装置中m取为4。

        2.3 两相接地判断

        2.4 三相短路判断

        2.5 两相短路判断

       3. 工频变化量距离继电器元件（ΔZ继电器） (采用阻抗继电器，有效地防止过度电阻的影响)

工频变化量距离继电器是反应故障前后补偿电压的工频变化量而构成，它具有动作方向明确、允许过渡电阻能力强、出口短路无死区、经过渡电阻故障时无超越、可适应有串联补偿电容的线路等优点。同时工频变化量不反应系统振荡，无需振荡闭锁。 

其动作方程为：

对于接地距离继电器：，对应A、B、C三相 

对于相间距离继电器：，对应AB、BC、CA三相 

其中为整定阻抗 ；k为零序补偿系数；为门槛电压，本装置取1.05和故障前的工作电压的大者。 

动作阻抗特性如下图所示：其中C1为正方向动作区；C2为反方向动作区。 

其动作逻辑框图如下图所示： 

4．多边性阻抗距离继电器

       4.1 距离元件的动作特性 

相间距离与接地距离的I、II、III段动作符合如下图的多边形特性： 

接地阻抗的测量公式为： 其中：对应A、B、C三相；为零序补偿系数，近似为实数；为外接零序电流。所有电流的极性以母线流向线路为正。 

相间阻抗的测量公式为： 其中：对应AB、BC、CA三相。 

其中各段公用同一个电阻值，且此值可以灵活调整以提高线路允许过渡电阻的能力，以及对长线路躲开负荷阻抗的能力。多边形的上边界下倾角7°是为防止保护区末端经过渡电阻短路时而可能出现的超越动作；下边界伸向第四象限的15°，为保证出口经过渡电阻短路时能可靠动作；左侧边界伸向第二象限的15°是为金属性短路时保证可靠性。叠加的小矩形特性是为保证TV在线路侧时出口短路电压很小时能够被可靠切除，而其动作的方向性靠故障相两个周波前的记忆电压和故障电流组成的方向元件闭锁，电压记忆时间40ms，记忆作用消失后方向元件自保持；小矩形动作区的定值见下表：

       4.2 距离元件的方向特性 

距离继电器的动作区已经具有了较好的方向性，但在线路出口处短路时由于故障电压接近为0，所以本保护增加了故障相两个周波前的记忆电压和故障电流组成的方向特性元件，采用两个周波前的记忆电压与故障后电流进行比相。

正序极化电压的动作区为：

单相接地故障：；其中对应A、B、C三相，为两个周波前的记忆相电压。

两相短路相间故障：；其中对应AB、BC、CA三相，为两个周波前的记忆线电压。

距离继电器的方向元件的动作特性如下图所示：

距离继电器方向元件的动作逻辑如下图所示

为当前相记忆电压；I为当前相电流。

5. 振荡闭锁元件 

本装置的振荡闭锁元件除继承我国长期行之有效的方法即在启动元件动作后160ms内开放保护外，还具有在先振荡后区外故障时能可靠闭锁；在先振荡后区内不对称故障时瞬时开放保护；在先振荡后区内三相对称性故障时经短延时开放保护。因此，本振荡闭锁元件克服了传统距离保护在系统振荡后只能由距离III段长延时切除故障的缺陷。关于振荡闭锁元件作以下几点说明：

5.1 距离I段II段经振荡闭锁元件闭锁，距离III段不经振荡闭锁元件闭锁。

5.2 振荡判断元件

本装置在系统运行的两种情况下进入振荡闭锁处理程序。

       5.2.1 启动元件动作后160ms内距离I、II段不动作 

启动元件动作后160ms内，若距离I段动作则瞬时出口，距离II段动作则突破此时间限制一直动作下去，直到故障被切除，距离I、II段均不动作则进入振荡闭锁处理程序。其中160ms的时间设计可以使装置躲过由于系统振荡而引起保护误动作，160ms后保护不动作即认为是由于系统扰动或振荡引起启动元件动作而进入振荡闭锁程序。 

       5.2.2 装置判断静稳破坏即进入振荡闭锁处理程序 

在装置未启动时，正序电流大于振荡闭锁过流定值（）超过20ms后即判断为系统静态稳定破坏。 

5.3 振荡中区内故障开放距离I、II段保护判断元件 

如果判断系统已经进入振荡状态，由于此时启动元件动作起始160ms以内开放距离I、II段条件已经被闭锁，所以既使发生区内短路故障也不能及时由该元件切除，故装置设计了在振荡中发生区内故障开放距离I、II段保护判据，开放条件同时兼顾了区外故障时可靠不动作。 

5.3.1 不对称故障开放保护 

，系数m取0.667。

参数m的选择可以保证区外故障时不启动，而区内故障时又能及时动作。为了防止振荡系统切除时零序和负序电流不平衡输出引起保护的误动，该元件延时50ms动作，不满足条件立即返回。 

       5.3.2 对称故障开放保护 

在启动元件开放160ms后或系统振荡过程中，如发生三相故障，保护不能及时开放。所以必须根据振荡与三相短路的区别确定判据，本装置根据传统的振荡中心电压判据实现，实现方法包括以下两项： 

Ø                      满足超过150ms后开放距离I、II段。两个参数的选择可以根据最大振荡周期3s时验证。振荡时满足上式的时间一定小于150ms，所以超过150ms的时候一定是发生三相短路了； 

Ø                      满足超过500ms后开放距离I、II段。此判据为第一判据的后备，其设计原理与第一判据相同。 

不满足以上条件该元件立即返回。 

其中为额定相电压；为正序相电压；是补偿后的阻抗角；是正序电压电流阻抗角，是线路阻抗角。

5.4 振荡闭锁逻辑框图如下图所示：

       6. 相继速动功能 

本装置在保留阶段式保护的前提下取其超范围元件构成末端故障相继速动功能。 

6.1 双侧电源的双回线相继速动 

如图在L1的末端发生故障，M侧DL1的距离保护II段（2Z）和III段（3Z）均动作，DL3的III段（3Z）动作，当N侧靠近故障点的DL2瞬时跳开后，DL3的III段（3Z）返回。利用相邻线路距离III段的这种动作行为可构成相继速动功能，使DL1加速跳开而无需等待距离II段动作。这样在两台装置中设计一组信号输入和一组信号输出用来接收和发送“加速信号”。3Z动作后立即复归时输出“加速信号”；2Z动作过程中满足以下条件时加速动作立即跳开本侧开关DL1： 

Ø                      双回线相继速动功能投入； 

Ø                      本线路2Z动作； 

Ø                      故障开始时没有收到“加速信号”，其后300ms内又收到“加速信号”； 

Ø                      本线路2Z在满足以上条件后经20ms仍不返回。

6.2 单回线不对称故障相继速动功能 

不对称故障时利用近故障侧三相跳闸后，非故障相电流消失的特点实现不对称故障的相继速动。当线路末端K点不对称故障时，非故障相仍有负荷电流，在N侧速动保护三相跳闸后非故障相电流消失而确认为对侧断路器已经跳闸，加速本侧距离II段动作出口跳开DL1。 

所以判断满足以下条件时本侧的2Z立即跳开本侧开关DL1： 

Ø                      不对称故障相继速动功能投入； 

Ø                      本侧DL1的2Z动作； 

Ø                      有一相电流故障时有流（大于0.16In）突然变为无电流（小于0.08In）； 

Ø                      本侧2Z满足上述条件后经40ms不返回。 

       6.3 相继速动的动作逻辑如下图所示： 

7.       TV断线和TV失压

  TV断线判据如下：

（1）三相电压之和大于TV断线电压定值

（2）零序电压（通过开口三角形接出）小于TV断线电压定值

满足上述两个条件后延时10秒报母线TV断线，发运行异常告警信号。

  TV断线闭锁功能需投“TV断线闭锁报警”方可。

TV失压判据如下：

（1）                      三相电压均小于8V

（2）                      某相电流（a或者c相保护电流）大于0.25A；

满足上述两个条件后延时10秒报母线TV失压，发运行异常告警信号。

  TV失压闭锁功能需投“TV失压闭锁报警”方可。

8.       TA断线报警

装置检测自产3I0大于零序IV段定值并持续一段时间后报TA断线，当自产3I0返回100ms后TA断线信号复归。其动作逻辑如下图所示：

为TA断线定值。

9．后加速

        主保护后加速分为距离II段后加速和距离III段后加速。后加速的启动为：开入量检测到断路器由分位变为合位，置后加速标志保持2S，若重合闸于永久性故障则加速跳闸。

10. 开入量定义

1、       断路器分位信号（开入1）

2、       断路器合位信号（开入2）

3、       压力异常信号（开入8，压力异常有开入）

11．开出定义

1、       保护跳闸（J3）

2、       主保护动作标志出口（J4，和后备保护配合用于主保护跳闸后，后备保护重合闸元件的启动）

HSA-557距离保护投退菜单（多边形特性主保护）

HSA-557距离保护定值菜单(多边形特性主保护)