國網(wǎng)南瑞SAI-318CL數(shù)字式進(jìn)線保護(hù)測控及自投裝置

SAI-318CL數(shù)字式進(jìn)線保護(hù)測控及自投裝置

一 概述

SAI318CL數(shù)字式線路保護(hù)測控裝置是以電流、電壓保護(hù)及三相重合閘為基本配置的成套線路保護(hù)裝置。適用于66kV及以下電壓等級的非直接接地系統(tǒng)或經(jīng)電阻接地系統(tǒng)中的方向線路保護(hù)及測控，可在開關(guān)柜就地安裝，也可組屏安裝于控制室。

保護(hù)功能配置

l 三段式電壓閉鎖的方向相間電流保護(hù)

l 三段式零序電流保護(hù)

l 電流保護(hù)定時(shí)限、反時(shí)限可選

l 零序保護(hù)定時(shí)限、反時(shí)限可選

l 方向閉鎖

l 電壓閉鎖

l 三相一次重合閘（檢同期、檢無壓、非同期方式可選）

l 三相二次重合閘

l 過負(fù)荷告警及跳閘保護(hù)

l 合閘加速保護(hù)（前加速、后加速、手合加速）

l 低周減載、低壓解列保護(hù)

l 小電流接地選線功能

l 故障濾波、事件SOE、獨(dú)立的操作回路

l 備自投功能

測控功能配置

l 11路強(qiáng)電遙信開入采集

l 裝置失電告警，裝置事故信號，裝置告警信號

l 斷路器遙控分合、分合次數(shù)統(tǒng)計(jì)

l 模擬量遙測：Ia、Ib（選配，訂貨時(shí)須注明）、Ic、Ua、Ub、Uc、P、Q、COSθ、F

二 保護(hù)原理說明

2.1 方向元件

2.1.1本裝置的相間方向元件采用90°接線方式，按相起動，各相電流元件僅受表中所示相應(yīng)方向元件的控制。為消除死區(qū)，方向元件帶有記憶功能。

表1  方向元件的對應(yīng)關(guān)系

  本裝置Arg(I/U)=-30°～90°，邊緣稍有模糊，誤差<±5°。

  圖1-1 相間方向元件動作區(qū)域

  2.1.2 本裝置的零序方向元件動作區(qū)為Arg(3U0/3I0)=-180°～-120°及120°～180°，3U0為自產(chǎn)，外部3I0端子接線不需倒向。邊緣誤差角度<±5°

  圖1-2 零序方向元件動作區(qū)域

  說明：在現(xiàn)場條件不具備時(shí)，方向動作區(qū)由軟件保證可以不作校驗(yàn)，但模擬量相序要作校驗(yàn)。

  2.2 低電壓元件

  低電壓元件在三個(gè)相電壓(Ua、Ub、Uc)中的任意一個(gè)低于低壓解列電壓定值時(shí)動作，開放被閉鎖保護(hù)元件。利用此元件，可以保證裝置在電機(jī)反充電等非故障情況下不出現(xiàn)誤動作。

  2.3 過電流元件

  裝置實(shí)時(shí)計(jì)算并進(jìn)行三段過流判別。為了躲開線路避雷器的放電時(shí)間，本裝置中I段也設(shè)置了可以獨(dú)立整定的延時(shí)時(shí)間。裝置在執(zhí)行三段過流判別時(shí)，各段判別邏輯一致。裝置在執(zhí)行三段過流判別時(shí)，各段判別邏輯一致，其動作條件如下：

  In為n段電流定值，Ia,b,c為相電流

  2.4 零序過電流元件

  零序過電流元件的實(shí)現(xiàn)方式基本與過流元件相同，滿足以下條件時(shí)出口跳閘：

  1)3I0>I0n ；I0n： 接地N段定值

  2)T>T0n ；T0n： 接地N段延時(shí)定值

  3)相應(yīng)的方向條件滿足（若需要）

  本功能通過壓板實(shí)現(xiàn)投退,帶方向的選擇由控制字選定，零序三段可設(shè)為反時(shí)限。

  2.5 反時(shí)限元件

  反時(shí)限保護(hù)元件是動作時(shí)限與被保護(hù)線路中電流大小自然配合的保護(hù)元件，通過平移動作曲線，可以非常方便地實(shí)現(xiàn)全線的配合。常見的反時(shí)限特性解析式大約分為三類，即標(biāo)準(zhǔn)反時(shí)限、非常反時(shí)限、極端反時(shí)限，本裝置中反時(shí)限特性由整定值中反時(shí)限指數(shù)整定。各反時(shí)限特性公式如下：

  a.一般反時(shí)限(整定范圍是0.007～0.14)

  b.非常反時(shí)限(整定范圍是0.675～13.5)

  c.極端反時(shí)限(整定范圍是4～80)

  其中：tp為時(shí)間系數(shù)，范圍是（0.05~1）

  Ip為電流基準(zhǔn)值

  I為故障電流

  t為跳閘時(shí)間

  注意：整定值部分反時(shí)限時(shí)間為上面表達(dá)式中分子的乘積值，單位是秒。

  本裝置相間電流及零序電流均帶有定、反時(shí)限保護(hù)功能，通過設(shè)置控制字的相關(guān)位可選擇定時(shí)限或反時(shí)限方式。當(dāng)選擇反時(shí)限方式后，自動退出定時(shí)限II、III段過流及II、III段零流元件，相間電流III段和零序電流III段的功能壓板分別變?yōu)橄嚅g電流反時(shí)限及零序電流反時(shí)限功能投退壓板。

  2.6加速

  本裝置的加速回路包括手合加速及保護(hù)加速兩種，加速功能設(shè)置了獨(dú)立的投退壓板。

  本裝置的手合加速回路不需由外部手動合閘把手的觸點(diǎn)來起動，此舉主要是考慮到目前許多變電站采用綜合自動化系統(tǒng)后，已取消了控制屏，在現(xiàn)場不再安裝手動操作把手，或僅安裝簡易的操作把手。本裝置的不對應(yīng)啟動重合閘回路也作了同樣的考慮，詳見后述。

  手合加速回路的啟動條件為：

  a) 斷路器在分閘位置的時(shí)間超過30秒

  b) 斷路器由分閘變?yōu)楹祥l，加速允許時(shí)間擴(kuò)展3秒

  保護(hù)加速分為前加速或重合后加速方式，可由控制字選擇其中一種加速方式。

  本裝置設(shè)置了獨(dú)立的過流及零流加速段電流定值及相應(yīng)的時(shí)間定值，與傳統(tǒng)保護(hù)相比，此種做法使保護(hù)配置更趨靈活。本裝置的過流加速段還可選擇帶低電壓閉鎖，但所有加速段均不考慮方向閉鎖。

  2.7 三相重合閘

  本系列所有型號的裝置都設(shè)有三相重合閘功能，此功能可由壓板投退。

  2.8.1 啟動回路

  a) 保護(hù)跳閘啟動

  b) 開關(guān)位置不對應(yīng)啟動

  在不對應(yīng)啟動重合閘回路中，僅利用TWJ觸點(diǎn)監(jiān)視斷路器位置。考慮許多新設(shè)計(jì)的變電站，尤其是綜合自動化站，可能沒有手動操作把手，本裝置在設(shè)計(jì)中注意避免使用手動操作把手的觸點(diǎn)，手跳時(shí)利用裝置跳閘板上的STJ動合觸點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)重合閘的閉鎖。

  2.8.2 閉鎖條件

  斷路器合位時(shí)重合充電時(shí)間為15秒；充電過程中重合綠燈發(fā)閃光，充電滿后發(fā)常綠光，不再閃爍。本系列的裝置設(shè)置的重合閘“放電”條件有：

  a) 控制回路斷線后，重合閘延時(shí)10秒自動“放電”

  b) 彈簧未儲能端子高電位，重合閘延時(shí)2秒自動“放電”

  c) 閉鎖重合閘端子高電位，重合閘立即“放電”

  2.8.3 手動捕捉準(zhǔn)同期(選配)

  有手合（4x3）或遙合開入量輸入，檢查是否滿足準(zhǔn)同期條件，滿足即提前一個(gè)導(dǎo)前時(shí)間發(fā)出合閘令，將開關(guān)合上，否則不合閘。母線或線路抽取電壓過低，則不再檢測準(zhǔn)同期條件。準(zhǔn)同期方式及同期電壓相別選擇同重合閘，可參見整定值。準(zhǔn)同期專用出口為備用出口二（4x15-4x16），準(zhǔn)同期條件包括：

  a)母線與線路抽取電壓差小于整定值。

  b)頻率差小于整定值

  c)加速度小于整定值

  d)導(dǎo)前角度小于整定值，且（母線與線路抽取電壓的夾角－導(dǎo)前角度 ）< 15度

  e)斷路器在分閘位置

  f)手合或遙合開入量輸入

  2.8.4 兩次重合閘（選配）

  保護(hù)瞬動后一次重合，如果燃弧仍存在，一次重合不成功再次跳開，允許經(jīng)過一段較長延時(shí)等燃弧燒盡后再二次重合。

  2.8 低周減載

  利用這一元件，可以實(shí)現(xiàn)分散式的頻率控制，當(dāng)系統(tǒng)頻率低于整定頻率時(shí)，此元件就能自動判定是否切除負(fù)荷。

  低頻減載功能邏輯中設(shè)有一個(gè)滑差閉鎖元件以區(qū)分故障情況、電機(jī)反充電和真正的有功缺額。

  考慮低頻減載功能只在穩(wěn)態(tài)時(shí)作用，故取AB相間電壓進(jìn)行計(jì)算，試驗(yàn)時(shí)仍需加三相平衡電壓。當(dāng)此電壓（UAB）低于閉鎖頻率計(jì)算電壓時(shí)，低周減載元件將自動退出。

  說明：現(xiàn)場試驗(yàn)條件不具備時(shí)，該試驗(yàn)可免做。模擬量正確，則精度由軟件保證。

  2.9 低壓解列

  適用于發(fā)電廠和系統(tǒng)間的聯(lián)絡(luò)線保護(hù)，可以實(shí)現(xiàn)低壓控制，當(dāng)系統(tǒng)電壓低于整定電壓時(shí)，此元件就能自動判定是否切除負(fù)荷。

  低壓解列的判據(jù)為：

  1)三相平衡電壓，U相

  2)dV/dt

  3)T>Tudy

  4)負(fù)序線電壓<5V

  5)本線路有載(負(fù)荷電流>0.1In)

  本功能通過控制字實(shí)現(xiàn)投退,PT斷線時(shí)閉鎖低壓保護(hù)。

  2.10 過負(fù)荷元件

  過負(fù)荷元件監(jiān)視三相的電流，其動作條件為：

  1)MAX(IF)>Ifh

  2)T>Tgfhgj：告警

  3)T>Tgfhtz：跳閘

  其中Ifh為過負(fù)荷電流定值。

  本功能通過壓板實(shí)現(xiàn)投退,過負(fù)荷告警與跳閘的選擇由控制字選定。

  2.11 PT斷線檢測

  在下面三個(gè)條件之一得到滿足的時(shí)候，裝置報(bào)發(fā)“PT斷線”信息并點(diǎn)亮告警燈：

  1)三相電壓均小于8V，某相(a或c相)電流大于0.25A，判為三相失壓。

  2)三相電壓和大于8V，最 小線電壓小于16V，判為兩相或單相PT斷線。

  3)三相電壓和大于8V，最 DA線電壓與最小線電壓差大于16V，判為兩相或單相PT斷線。

  裝置在檢測到PT斷線后，可根據(jù)控制字選擇，或者退出帶方向元件、電壓元件的各段保護(hù)，或者退出方向、電壓元件。PT斷線檢測功能可以通過控制字（KG1.15）投退。

  2.12 小電流接地選線

  小電流接地選跳系統(tǒng)由SAI318D裝置和SAI8000監(jiān)控主站構(gòu)成。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生接地時(shí)，3U0抬高。當(dāng)裝置感受到自產(chǎn)3U0有突變且大于10V，即記錄當(dāng)前的3U0，3I0。與此同時(shí)，母線開口三角電壓監(jiān)視點(diǎn)向主站報(bào)送接地信號。主站則在接到接地信號后調(diào)取各裝置內(nèi)記錄的3U0,3I0量，計(jì)算后給出接地點(diǎn)策略。

  無主站系統(tǒng)時(shí)，單裝置接地試跳判據(jù)為：合位時(shí)3U0大于18V，試跳分位后3U0小于18V，即判為本線路接地。

  

2.13 備投功能

適用于：線路開關(guān)備投。其接線形式如下圖：

備投邏輯：

母線失電，1DL處于合位，在對側(cè)有壓情況下跳開1DL合2DL；母線失電，2DL處于合位，在本側(cè)有壓情況下跳開2DL合1DL；當(dāng)工作電源斷路器偷跳合備用電源。為防止PT斷線時(shí)備自投誤動，取線路電流作為母線失壓的閉鎖判據(jù)。

須接入的模擬量、開入量、開出量如下：

a) 模擬量：母線電壓Umab,Umbc (1x7、1x8、1x9)；

本側(cè)電壓Ua、Ub、Uc (1x1、1x2、1x3、1x4)；

對側(cè)電壓Udc (1x5、1x6)；

對側(cè)電流Idc(1x15-1x16）；

本側(cè)電流Ia、Ib、Ic(1x19-1x20、1x21-1x22、1x23-1x24）。

b)開入量：1DL、2DL開關(guān)位置接點(diǎn)4X5、4X6(取TWJ,當(dāng)開關(guān)處于跳開位置時(shí),給裝置開入量端子一正電)。閉鎖本備投，開入量為4x4。

c)開出量：

1DL跳閘接點(diǎn)(4x8-4x9)； 1DL合閘接點(diǎn)(4x10-4x11)；

2DL跳閘接點(diǎn)(4x13-4x14）；2DL合閘接點(diǎn)(4x15-4x16）；

以上過程可分解為下列動作邏輯：

一：充電條件：

母線有壓；本側(cè)有壓有流，對側(cè)有壓；開關(guān)1DL在合位，開關(guān)2DL在分位；無閉鎖條件。滿足以上條件面板自投燈閃爍10秒后常亮，充電完成。

二：自投邏輯：

去掉母線電壓和本側(cè)電壓電流，延時(shí)Tztt，出口7動作，跳1DL；檢測對側(cè)有壓，延時(shí)Tzth，出口6動作，合2DL。

反之，去掉母線電壓和對側(cè)電壓電流，延時(shí)Tztt，出口8動作，跳2DL；檢測本側(cè)有壓，延時(shí)Tzth，出口5動作，合1DL。

相關(guān)定值說明：

母線失壓定值軟件固定為30V，母線三相線電壓均小于30V時(shí)，判為母線失壓。母線失壓定值不取30V時(shí)，可以通過定無壓定值Udz2來整定，此時(shí)邏輯圖相應(yīng)的輸入元件要對應(yīng)到Udz2；

有壓定值Udz1：線路Ⅰ或線路Ⅱ有壓定值；

無流定值Idz：線路Ⅰ或Ⅱ無電流定值，用于母線失壓判別（區(qū)別于PT斷線）；

自投跳閘延時(shí)Tztt：  跳1DL或2DL的延時(shí)時(shí)間；

自投合閘延時(shí)Tzth：  合1DL或2DL的延時(shí)時(shí)間；

2.14 數(shù)據(jù)記錄

  本裝置具備故障錄波功能?？捎涗浀哪M量為Ia、Ib、Ic、3I0、Ua、Ub、Uc、Ux、Ii0，可記錄的狀態(tài)量為斷路器位置、保護(hù)跳閘合閘命令。所有數(shù)據(jù)記錄信息數(shù)據(jù)存入FLASH RAM中，可被PC機(jī)讀取?？捎涗浀匿洸▓?bào)告為8個(gè)以上，每次錄波數(shù)據(jù)總時(shí)間容量為1S，分兩段記錄，動態(tài)捕捉并調(diào)整記錄時(shí)間。可記錄的事件不少于1000次。本裝置除記錄系統(tǒng)擾動數(shù)據(jù)外，還記錄裝置的操作事件、狀態(tài)輸入量變位事件、更改定值事件及裝置告警事件等。

  2.15 遙信、遙測、遙空功能

  遙空功能主要有三種：正常遙空跳閘操作和合閘操作，接地選線遙空跳閘操作。

  遙測量主要有：IAc、(IBc)、ICc、UA、UB、UC、UAB、UBC、UCA、COS￠、P、Q、F 和電度。所有這些量都在當(dāng)?shù)貙?shí)時(shí)計(jì)算，實(shí)時(shí)累加，三相有功無功的計(jì)算消除了由于系統(tǒng)電壓不對稱而產(chǎn)生的誤差，且計(jì)算完全不依賴于網(wǎng)絡(luò)，精度達(dá)到 0.5 級。

  遙信量主要有：16 路遙信開入、裝置變位遙信及事故遙信，并作事件順序記錄，遙信分辨率小于2ms。