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1、UYG深瑞PRS-701S超高压线路成套保护装置技术说明VI.00编写：俞伟国张广嘉 侯林 陈远生 徐成斌长园深瑞眶保自动化有跟公司（原深圳南瑞科技）321突变量选相突变员选相比拟电压电流复合突变=u TTZx(其中Zr为一设定的阻抗常数)的幅值。1)由于该补偿电压中没有零序分量，使选相变得明确；2)由于-里小中包含了电压突变量和电流突变最，提高了选相的灵敏度；3) /、A/eZr相减产生了方向性，使得在正反方向同时故障时，可以正确选出正方向故障 的故障相 以及在弱电源侧时由于有电压分量仍可正确选出故障相。稳态里1 无相稳态量选相逻辑如下：首先采用判据判断是否接地：当判断为接地故障时，采用(2
2、) (3)选相；当判断为非接 地故障时，采用 (4)选相。(1)利用零序电压和零序电流大小确定是不接地故障还是接地故障；(2)在接地故障中，利用匕和的相位关系，把故障分为3个区，确定可能的故障类型: 60 /rg 土 60o AG/BCG 区-60。/宓 460项o BG/CAG 区-60 Mx |At/|反方向判据(3-5)(3-5)|2x研A/x(0.7Zzl其中AZ为电压、电流变化最；Z,为线路全长阻抗(设Zzd=0.7Z”即整定到线路70%阻抗处)；M为补偿系数动作特性分析1)正方向故障以三相短路为例，如图3-1,有二一AZxZs,取补偿系数那么：正方向判据为:|2 x (- AZ x
3、 Zs) - AZ x Zzo| 2 x |(- AZ x Z$ (3-6)(3-6)|2Z$ + ZzJ 2|ZS|反方向判据为：|2x (- AZ x Z$ 2x |(- AZ xZs)-AZ Zzo|(3-7)式(3-7)(3-7)式(3-7)|2Zs|) 2|Zs+ZzJ设系统阻抗角与线路阻抗角一致，那么正方向故障时，式(3-6)成立，正方向元件可靠动作, 不成立，反方向兀件不可能动作。图3-1正方向故障计算用图 Ey 02)反方向故障以三相短路为例,如图3-2,加二AIxZfSf取补偿系数M = 2那么:正方向判据为：|2x(A/xZ ; )-A/xZzo|2x |(A/ x Z ;
4、(3-8)|2Z ; -Zzo|2|Z ; |反方向判据为:|2x (A/x ) 2x | (A/xZ； ) - A/ x Zzd|2Z$| 2|ZS Zzq（3-9）设系统阻抗角与线路阻抗角一致，那么反方向故障时，式（3-8）不成立，正方向元件不可能动作，巾以上分析可知：1）将变化量电压补偿到70%的线路处，在大系统长线路的情况下可以根本改善继电器的灵敏 度，使得 此方向判据不仅适用于短线路，而且适用于任何长距离的输电线路；2）由公式推导过程可知，判据的方向性与接地过渡电阻无关。暂态电流方向元件平安可靠，无电压死区，不受负荷电流和过渡电阻影响，具有很高的灵敏度。3.4纵联零序方向保护零序方向
5、继电器ill常规零序方向元件和无死区零序方向元件组成。3.4.1 方向元件零序方向元件设正、反两个方向元件，反方向元件的灵敏度高于正方向元件。正方向元件的零序电流定值了&D与反方向元件的零序电流定值了 jzD的关系为：IQZD kzD其中：厂勿为“纵联零序电流定值”，了云取为“零序启动电流定值”常规零序方向元件正方向判据3U180 4g 340（3-10）3/o反方向判据3U-10 Arg 刀 3|（3-12）反方向判别二阳。| Z 阳 o-3Lx0.7 （3 尺 + 1）乙 （3-13）其中：K为“零序补偿系数Kz”定值。3.5距离继电器本装置分别设置了快速距离继电器及三段式相间和接地距离继
6、电器，各段保护均可由用户整定 独立投退。351快速距离继电器快速距离继电器采用突变量距离继电器。突变量接地距离继电器的动作判据为% （3-14）Z 招（AZe+KA/打中二 &B,C突变量相间距离继电器的动作判据为（3-15）二 |At/叫一Z7LT /OO = ABf BCfCA式中：U U”为相和相间补偿电压；风、为和的突变最；品|、同为以和U”在故障前的值，其二次值近 似为U品|=57.7V、U”|o|=lOOV;为“快速距离保护定值”。分析说明，突变量距离继电器tf： 1）距离性；2）方向性。其保护范围由整定阻抗决定。在阻抗 平面上的动作特性如图3-3所不。图中=Zl （线路全长阻抗）
7、，丽二2心圆G和G分别为正、反方向故障时的动作特性。本保护在故障后40ms内依次用6个突变量相和相间距离继电器进行测量，充分发挥突变量距 离保护原 理的优点，快速切除整定阻抗范围内的各种故障（包括在出门和背后母线上同时发生的复故障），在故障40ms 后那么用稳态员实现保护。图3-3突娈量距离继电器动作特性352相间距离继电器带记忆特性的姆欧继电器动作特性相间故障采用带记忆特性的姆欧继电器。带记忆特性的姆欧继电器的动作判据为270 arg枷可.90八 x八(3-10)TJ-7 f (p (p pzd (p (pt7|0|为故障前电膈对于相间故障是健全相电膈对于三相故障是2忆电住式(3-16)在阻
8、抗平 面上的动作特性 如图3-4(a)所不，图中N如 加分别为保护安装侧母线至本侧及对侧的系统阻抗。图 中的圆G和C2分别为继 电器在正、反方向的动作特性。正方向短路时测量阻抗落于圆G内，继电 器能灵敏的动作；反方向短路时测 量阻抗落于第HI象限，不会落入反方向动作圆C2内，继电器肯 定不会动作。因而健全相电压极化的姆欧继 电器方向性I,清楚确。需要提及注意的是，正、反方向故障时的动作特性必须以正、反方向故障为前提导出，图3-4(a)中C1包 含原点说明正向出门经或不经过渡电阻故障时都能正确动作，并不表示反方向故障时会误 动。3.5.2.1 两相故障相间距离继电器两相故障相间距离继电器采用健全
9、相电压极化的姆欧继电器。相间距离继电器在有些情况下，可能躲不开负荷阻抗。装置配置了 “负荷限制电阻定值”，通过负荷线 限制距离。参照图3-4(b),负荷线为与整定阻抗平行的一条直线，其与实轴的交点值为“负 荷限制电阻定值”。(3-17)-JU ,270 arg7 J. 90Ubc Zp：dInC两相故障三段相间距离继电器在阻抗平面上的动作特性如图3-4(b)所示。图3-4式(3-18)在阻抗平面上的动作特性如前肖图3.4(a)。在2忆电压存在期间，其正、反方向的动作 特性仍分 别为图3-4(a)T的圆G和G ;但在2忆作用消失后，外前就是故障后何线实际的残压，因而动作特性变成图 中的圆C3,此
10、圆称为继电器的稳态特性，对正、反方向故障都适用。由图3-4(a)可见，在诺忆作用消失后，继电器对出门和母线上故障的方向判别将变得不明确。本装置采 取给稳态特性设置电压死区的方式来解决这一问题：背后母线上故障时，残压缺乏以克服 死区，继电器始终 不会动作；正向出n故障时在记忆电压作用下继电器立即动作；在继电器已动作 的条件下，如果残压未发生 变化，说明故障仍然存在，就将继电器的动作一直保持下这样在断 路器拒动时可有效地启动断路器失灵保护。 三相故障三段相间距离继电器的动作特性如图3-5所示(记忆电压存在期间，动作特性如图中实线圆；记忆电 压消失后，动作特性如图中虚线圆)。装置检测到系统发生振荡时
11、，H动将三相距离继电器III段反偏，包含原点，以对振荡中反方向出口发生 三相故障起后备作用。jx图3-5三相故障三段相间距离继电器动作特性以上图形及公式中：办少为“相间距离I段阻抗定值”，G 相间距离ii段阻抗定值”，z.为“相间 距离ni段I壮抗定值接地距离继电器为了提高接地距离继电器的动作特性，使其能覆盖较大的接地过渡电阻又不会发生超越，本装 置采用了 零序电抗继电器。零序电抗继电器的动作判据为(3-19)(3-19)360 arg* 一季(么 + 灯 0) I8QO7-7式中：左为“零序补偿系数Kz”，其计算公式为A二一,其中Zg和乙分别为“线路零序阻抗定值”和 “线路正序阻抗定值”定值
12、，在实际应用中建议采用实测值对左值进行整定。本装置经过选相，保证在单相故障时，只有故障相才用零序电抗继电器测量，将两相短路接地 故障划归 相间故障，山相间距离继电器测量。式(3-19)在阻抗平面上的动作特性如图3-6所不,为经过整定阻抗矢员末端的直线。装置采用零 序功率方 向继电器来保证接地距离继电器的方向性，同时在零序电抗继电器的动作判据中将L相位后移度，适、限 制其动作区，提高平安性。另外，装置还增设了姆欧继电器，以进一步解决接地H 离继电器超范围误动作的 问题。姆欧继电器(假设为A相)的动作判据为(3-20)极化电压的相应前移。度，既扩了继电器的动作特性对接地过渡电阻的覆盖能力，又使继电
13、 器能可靠 地防止了超越。综上所述，完整的三段接地距离继电器的动作特性如图3-6所不（图中实线圆为。=0。，虚线圆为。=30。）。f jX图36三段接地距离继电器动作特性以上图形及公式中：Z”为接地RI 离I段定值“，Zc2zd为“接地RI 离II段定值” ,Zc3zd为“接地距离ni段定值”。式（3-20）中角度。为定值“接地距离偏移角”。3.6零序电流保护PRS-701S装置配置了如卜的零序电流保护： 两段定时限零序过流保护（零序过流n段、零序过流UI段），其中零序过流n段保护固定带方向，零序过流m段保护的方向元件可由控制j 零序过流m段经方向”投退； 一段零序反时限过流保护，固定经方向元件； 单相/三相重合闸或手合时投入经100ms延时的零序过流加速段保护； PT断线时H动投入可整定的零序过流保护，取消方向元件；线路非全相运行时的零序电流保护不考虑健全相再发生高阻接地故障的情况，当线路非全相运行时H动将零序过流ni段动作时间缩短0.5s并取消方向元件，作为线路非全相运行时不对称故障的总后 备保护，取消零序电流保护的其他段。1.1.1 零序过流方向元件零序过流保护其正方向判
