SCR-A20通用保护测控装置技术及使用手册.doc

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1、SCR-A20 110kV 线路保护装置线路保护装置 使用手册使用手册 上上 海海 驰驰 瑞瑞 电电 力力 科科 技技 有有 限限 公公 司司SHANGHAI CHIRUI POWER TECHNOLOGY CO.LTD.SCR-A20 110kV 线路保护装置（距离保护）使用说明 书目目 录录SCR-A20 线路保护装置（距离保护）.11 概述.12 主要功能.13 装置使用说明.13.1 交流电压输入回路.13.2 交流电流输入回路.13.3 直流电源输入回路.13.4 开关量输入（遥信）回路.13.5 开关量输出（遥控）回路.23.6 断路器操作回路.23.7 通讯接口.24 按键及显示

2、.25 技术参数.25.1 装置的额定参数.25.2 功率消耗.25.3 热稳定性.35.4 装置精度.35.5 模拟量测量精度.35.6 动作时间.35.6 暂态超越.35.7 最小整定阻抗.35.8 测距误差.35.9 环境条件.35.10 绝缘性能.35.11 触点性能.45.12 抗干扰能力.45.13 机械性能.46 继电保护功能.46.1 距离保护.46.2 四段方向零序过流保护.126.3 过流保护.156.4 重合闸功能.156.5 失灵启动.17SCR-A20 110kV 线路保护装置（距离保护）使用说明 书6.6 合闸加速保护功能.176.7 交流电压电流异常判断.186.

3、7.1 交流电压断线.186.7.2 线路抽取电压异常.186.7.3 交流电流异常.18 6.8 低周减载功能.197 正常运行显示.198 功能主菜单.208.1 保护量显示.218.2 测量量显示.218.3 保护投退.228.4 保护定值.248.5 开关量输入.268.6 监控参数设置.268.7 事件记录.278.8 继电器测试.288.9 LED 测试.288.10 交流校准.298.11 出厂设置.298.12 运行状态.309 设计图纸及其说明.319.1 装置外形及开孔尺寸图.319.2 装置整体结构图.329.3 装置正面面板布置图.339.4 装置底板端子图.339.5

4、 装置接线端子图.349.6 各模块说明.359.6.1 电压切换模件.359.6.2 交流采样模件(BC).359.6.3 通讯接口模件（D）.369.6.4 开关量输入模块（E）.379.6.5 开出量输出模块(F).379.6.6 信号输出模件（G）.399.6.7 断路器位置模件（H）.399.6.8 电源模块（P） .40SCR-A20 110kV 线路保护装置（距离保护）使用说明 书1SCR-A20SCR-A20 线路保护装置（距离保护）线路保护装置（距离保护）1 1 概述概述该装置基于32位高性能DSP（数字信号处理器）和高速以太网络通信技术设计，包括三段相间阻抗保护，三段接地阻

5、抗保护，二段过流保护、四段零序方向过流保护和零序过流后加速保护功能。装置适用于110kV及以上中性点直接接地系统高压输电线路。2 2 主要功能主要功能(1) 继电保护功能： 三段相间阻抗保护 三段接地阻抗保护 二段定时限过流保护 四段零序过流保护（可受方向判据控制） 低周减载 重合闸功能 检同期、检无压功能 TV 和 TA 断线报警 控制回路断线报警 (2) 20 路开关量输入，16 路开关量输出。 (3) 装置失电告警功能。 (4) 具有故障录波功能，最长可录波 20s。 (5) 对时功能：GPS 对时。 (6) 装置可掉电保存最新 80 次报警记录。 (7) 装置带有 2 个 RS485

6、总线通信口和 2 个以太网通信口，1 个打印机接口，1 个串口。3 3 装置使用说明装置使用说明3.13.1 交流电压输入回路交流电压输入回路 装置内部设置有 4 个小 TV 可接受 0100V 交流电压的输入，其中 4 个小 TV 分别接相电压 Ua、Ub、Uc，1 个小 TV 接线路抽取电压 Ux，U0 由软件计算。3.23.2 交流电流输入回路交流电流输入回路 装置内部设置有 7 个小 TA，可接受额定为 5A 或 1A 的交流电流输入，需在订货时注明，用 于采集保护电流 IA、IB、IC、3I0，测量电流 Ia、Ib、Ic。3.33.3 电源输入回路电源输入回路 电源输入为 DC220

7、V 或 110（订货请注明），允许工作范围 80%115%。接线端子为 POWER 板 的 P1（L/P+）和 P2(N/P-)端子 3.43.4 开关量输入（遥信）回路开关量输入（遥信）回路 19 个开关量信号和 1 路 GPS 脉冲对时输入，端子定义请参考 9.6.49.6.4 开关量输入模块开关量输入模块 。SCR-A20 110kV 线路保护装置（距离保护）使用说明 书23.53.5 开关量输出（遥控）回路开关量输出（遥控）回路 16 路开关量输出，端子定义请参考 9.6.59.6.5 开关量输出模块开关量输出模块 。3.63.6 断路器操作回路断路器操作回路 带断路器操作回路并内置防

8、跳继电器及跳合闸回路保持继电器。3.73.7 通讯接口通讯接口 两个高速以太网接口和两个 RS-485 通讯接口，本装置的各种信号和外部遥信信号可通过通 讯网络上传至综合自动化系统的监控主机。4 4 按键及显示按键及显示装置面板包括：一块 320240 液晶显示屏、20 个按键、11 个指示灯组成和 1 个调试串口； 指示灯：运行、通讯、保护动作、重合动作、PT 断线、I 段母线、II 段母线、告警、合位、 分位； 按键：数字键、方向选择键、确认键、取消键、功能键、复归键。 A.正常显示时： 按键进入主菜单； 按键复归信号； B.菜单选择时： 按键：返回； 按键：光标移动； 按键：进入下一级子

9、菜单； C.保护定值设置时： 按键：放弃； 按键：设置位移动； 按键：数据更改； 按键：数字的正/负切换； 按键：确认； D.投退设置时： 按键：进入设置； 按键：返回； 按键：光标移动；5 5 技术技术参数参数 5.15.1 装置的额定参数装置的额定参数 相电压：100/V3线路抽取电压 100/V 或 100V3交流电流：5A/1A (订货请注明，额定电流 In) 频率：50Hz 或 60Hz(60Hz 订货请注明) 直流电压：220V 或 110V5.25.2 功率消耗功率消耗 交流电压回路：不大于 0.5VA/相（额定电压下） 交流电流回路：不大于 0.5VA/相（额定电流下） 直流回

10、路：正常时IQD 其中：I.max =| |I K-I(K-T)|-|I(K-T)-I(K-2T) | |，.max 指A、B、C 三种相别；IQD 为突变量启动电流定值。当任一突变量连续6 次超过启动门槛时，保护启动。采用此方式取得偿电网频率变化引起的不平衡电流。零序电流辅助启动元件是为了防止远距离故障或经过大电阻接地故障时相电流突变量启 动元件灵敏度不够而设置的的辅助元件。该元件在零序电流大于启动门槛值并持续 30ms 后动作。 零序电流启动门槛值和零序电流四段定值相同。6.1.2 判相元件判相元件选相是为了防止区内外故障时非故障回路的测量阻抗可能发生误动。包括突变量选相元件和稳态量选相元

11、件。突变量选相用的相间电流突变量，稳态量用的是阻抗选相、电压选相和序分量选相的综合判别。SCR-A20 110kV 线路保护装置（距离保护）使用说明 书56.1.2.3 接地与否判别接地与否判别主要采用零序电流和零序电压进行判断,判据为：（3IoI0QD）（3IoI0QD）3UoU0 其中：3I0=| |3i0K-3i0K-T|-|3i0K-T-3i0K-2T| |为零序电流突变量, 3Io 为装置采集零序电流，I0QD 为零序启动电流定值，3U0= |a+b+c|，U0 为零序电压阀值=2V。6.1.2.4 突变量故障选相判断的主要步骤突变量故障选相判断的主要步骤 是接地短路还是相间短路；

12、如是接地短路，先判断是否单相接地； 如不是单相接地，则判断是哪两相接地； 如不是接地短路，则判断是哪两相短路； 如不是两相短路，则为三相短路。 6.1.2.5 稳态量故障选相判断的主要步骤稳态量故障选相判断的主要步骤在突变量选相灵敏度不够就用稳态量进行选相。 是接地短路还是相间短路； 如是接地短路，用序分量、阻抗选相判别是单相还是两相短路； 如不是相接地，则电压选相；6.1.3 测距元件测距元件测距元件以实时电压，实时电流计算对应回路阻抗值。阻抗计算采用解微分方程法与傅氏滤波相结合的方法同时计算ZA、ZB、ZC、ZAB、ZBC、ZCA 六种阻抗。计算相间阻抗的算法为：U =L(dI/dt)+R

13、I =AB,BC,CA计算接地阻抗的算法为：U =L*(d(I+Kx*3I0)/dt)+R(I+Kr3I0) =A,B,C其中Kx=(X0-X1)/(3X1),Kr=(R0-R1)/(3*R1)；故障电抗 X=2fL6.1.4 阻抗元件阻抗元件阻抗元件是通过阻抗测量元件的实时采集，采用方向四边形特性阻抗继电器原理，并带有方向元件判别。 方向阻抗继电器动作特性方向阻抗继电器动作特性方向四边形特性具有反应故障点过渡电阻能力强、避越负荷阻抗能力好的特点。图3示出了方向性四边形阻抗的动作特性。在双电源线路上，考虑经过过渡电阻时，始端故障时的附加测量阻抗比末端时的小，所以1小于线路阻抗角，取60；为保证

14、正向出口经过渡电阻短路时的可靠动作，2应有一定大小，取15；为保证被保护线路金属性短路故障时动作可靠，3取15，SCR-A20 110kV 线路保护装置（距离保护）使用说明 书6为防止保护区末端经过渡电阻短路时可能出现超范围动作，4取7。4=71=603=152=15jXRRsetXsetZmXmRmab cdo图3以四边形特性接地方向阻抗特性为例。由于以上规定，使得动作整定参数仅有Rset和Xset。当装置测量到的阻抗具体值为Zm=Rm+jXm时，则动作判据为：-Rm tg15Xm Xset - Rmtg7-Xm tg15Rm Rset + Xmctg60其方向的动作方程可写为:-15arg

15、(0.M/(+K30) 90+15 （式1）-15argZm 90+15考虑到故障发生在出口处时，保护动作的可靠性，装置带有方向判别元件，当电压低于2V时，采取故障前电压作为记忆电压,即故障时刻瞬间电压A0。GGMZmK1NZ M1R+jX （Zm）Z N1GGMZmNR+jX （Zm）K2（a）（b）正、反向短路故障 （a）正向短路故障；（b）反向短路故障Z N1K1图 4SCR-A20 110kV 线路保护装置（距离保护）使用说明 书7设在图4（a）中保护方向上的K1点A相发生了单相接地，M侧A相电动势MA可写为：MA =（A+K30）（Zm+ZM1）其中Zm为K1点到保护安装处的线路阻抗

16、（测量阻抗）。及可得到M母线（保护安装处）故障时刻瞬间电压为：A0 = kMMe-jM =（A+K30）（Zm+ZM1）e-jM经整理得：-15+Marg（Zm+ZM1） 90+15+M当然空载情况下发生短路故障时，M=0。计及负荷电流时，若保护安装处在送电侧，则有M0；若保护安装处在受电侧，则有M0、M0关系；当保护处于受电侧时，有 m|I1|(2) 以上判据成立的依据是：a) 系统振荡或振荡又区外故障时不开放系统振荡时，I0，I2 接近于零，式(2)不开放是容易实现的。振荡同时区外故障时，相间和接地阻抗继电器都会动作，这时式(2)不应开放。这种情况考虑的前题是系统振荡中心位于装置的保护范围

17、内。对短线路，必须在系统角 180时继电器才可能动作，这时线路附近电压很低，外部短路时的故障分量很小，因此，容易取 m 值以满足式(2)不开放的条件。对长线路，区外故障时，故障点故障前电压较高，有较大的故障分量，因此，式(2)的不利SCR-A20 110kV 线路保护装置（距离保护）使用说明 书10条件是长线路在电源附近故障时。不过这时线路上零序电流分配系数较低，短路电流小于振荡电流，因此，仍很容易以最不利的系统方式验算 m 的取值。本装置中 m 的取值是根据最不利的系统条件下，振荡又区外故障时振荡闭锁不开放为条件验算，并留有相当裕度，其值为 0.66。b) 区内不对称故障时振闭开放当系统正常

18、发生区内不对称相间故障时，将有较大的负序分量，这时式(2)左侧大于右侧，振荡闭锁开放。当系统振荡伴随区内故障时，如果短路时刻发生在系统电势角未摆开时，振荡闭锁将立即开放。如果短路时刻发生在系统电势角已摆开状态，则振荡闭锁将在系统角逐步减少时开放。因此，采用不对称分量元件开放振荡闭锁保证了在任何情况下，甚至系统已经发生振荡的情况下，发生区内故障时瞬时开放振荡闭锁以切除故障，振荡或振荡又区外故障时则可靠闭锁保护。（3 3） 对称故障开放元件对称故障开放元件在起动元件开放 160ms 以后或系统振荡过程中，如发生三相故障，则上述二项开放措施均不能开放保护，本装置中另设置了专门的振荡判别元件，其测量振

19、荡中心电压 Uos：(3)11cosUUOS是正序电流与正序电压的夹角，为正序电压。1 1U由图 7，设两侧等效电势有效值相同，系统等效阻抗为纯电抗，在系统正常运行或系统振荡时，恰好反应振荡中心的正序电压。11cosU图 7在三相短路时，电压方程为：，其中为弧光电阻上的压降，arcLLUIjXRU 11)(arcU如果忽略系统联系阻抗中的电阻分量，则。弧光电阻上的压降不大于LRarcUU11cos ，与故障电流大小无关。nU05. 0实际上系统阻抗中的电阻不等于零，则可进行角度补偿，如图 8 所示。设线路阻抗角为，L补偿角，设，用代替，从图 8 中可见，L 901cos1U11cosUSCR-

20、A20 110kV 线路保护装置（距离保护）使用说明 书11，由于角较小（约为 515），与arcUoa arcarcUUUoccoscos1cos1U很接近，因此可反应弧光压降。arcUcos1UUOS图 8本装置采用的动作判据分二部分： ，延时 150ms 开放。nOSnUUU08. 003. 0实际系统中，三相短路时故障电阻仅为弧光电阻，弧光电阻上压降的幅值不大于，nU05. 0因此，三相短路时，该幅值判据满足，为了保证振荡时不误开放，其延时应保证躲过振荡中心电压在该范围内的最长时间。振荡中心电压为时，系统角为 171，振荡中心电压为nU08. 0时，系统角为 183.5，按最大振荡周期

21、 3s 计，振荡中心在该区间停留时间为 104ms。nU03. 0装置中取延时 150ms 己有足够的裕度。 ，延时 500ms 开放。nOSnUUU25. 01 . 0该判据作为判据一部分的后备，以保证任何三相故障情况下保护不可能拒动。 时，系统角为 151，时，系统角为 191.5，按最大振荡周期 3s 计，振荡中心nU25. 0nU1 . 0在该区间停留时间为 337ms，装置中取 500ms 已有足够的裕度。震荡闭琐开放距离保护逻辑：SCR-A20 110kV 线路保护装置（距离保护）使用说明 书12H1160TJZ10 0TT 150msT 500ms|I2|+|I0|m|I1|-0

22、.03UnIzdI II IQD振荡闭锁开放 距离保护图 96.26.2 四段方向零序过流保护四段方向零序过流保护本装置零序电流设有四段、不灵敏 I 段及加速段，均可由控制字选择是否带方向元件。设有零序 I 段、零序 II 段和零序总投压板。零序总投压板退出时，零序保护各段都退出。零序 III 段及加速段若单独退出，可将该段的电流定值及时间定值整定到最大值。 零序 IV 段电流定值也作为零序辅助启动门槛，必须不大于其他各段。若需退出零序 IV 段， 可将零序 IV 段电流整定为其他各段的最小值，且时间定值整定为 20 秒。 不灵敏 I 段仅用在断路器合闸或重合闸时瞬时切除严重故障。其定值按躲过

23、断路器不同时合 闸产生的最大零序电流整定，且不小于加速断定值。不灵敏 I 段是否带方向由零序 I 段方向投退 控制字控制，其投退零序 I 段压板控制。 零序电压 3U0 由保护自动求和完成，即：3U0=Ua+Ub+Uc 当 3U02V“1“0“0“1“1“0“0“1“1“0“0“1“1“0“I04定值32I03定值30I02定值28零序跳闸零序报警1111手合加速和重 合加速 判断模块1零序正方向I0JS定值44ION1定值25I01定值263TV断线AB注释：A表示延时闭合时间，B表示延时断开时间 ，如：定值13表示此压板为常开压板，0 需延时“定值表第13号定值“后再闭合为外部硬压板“1“

24、0“（*）指的是保护投退表中第*号控制字，如（09） 指的是保护投退表中第9号保护控制字(零序过 流一段)，“0“指的是保护退出，“1“表示保护 投入，+表示保护退出后是接高电平（如没有 表明电平，均作低电平处理）。定值27 00定值29定值31 00定值33定值45 0零序I段零序总投零序总投零序总投零序总投零序总投零序总投手合加速重合加速零序II段零序I段SCR-A20 110kV 线路保护装置（距离保护）使用说明 书146.36.3 过流保护过流保护 保护装置配备两段相电流保护和延时元件，正常时由控制字中“过流保护”位投退。在TV断线时，若控制字中“过流保护”位或“TV断线投入过流”位任

25、意一个投入，过流保护都将投入。过流保护逻辑图过流保护逻辑图6.46.4 重合闸功能重合闸功能本装置的重合闸为三相一次重合闸。重合闸由本保护跳闸接点返回时启动、断路器位置启动 或“其他保护动作”开入量启动。 重合闸放电条件： a)“重合闸方式”处于停用位置 b)有“闭锁重合闸”开入 c)控制回路断线动作 d)保护永跳动作或重合闸动作 e)手合或手跳开入 f)有遥跳或遥合命令 g)“低气压闭锁重合闸”开入持续 400ms 后重合闸启动（重合闸启动后禁止“低气压闭锁 重合闸”开入） h)充电未满时保护启动、保护动作或跳位继电器动作 i)重合闸启动后重合闸计时条件不满足持续 10s j)跳位继电器持续

26、 30s k)低周减载动作 l)检同期电压异常动作 以上任一条件满足时重合闸放电。 重合闸充电条件： a)重合闸放电条件均不满足 b)保护未启动 c)保护未动作 d)合闸继电器动作Ia过流一段定值Ic过流一段定值定值39过流I段跳闸1（17）“1“0“（19）“1“0“PT断线动作10Ib过流一段定值1PT断线动作“0“1“（19）“0“1“（18）Ib定值40Ic定值40Ia定值401过流II段跳闸定值410SCR-A20 110kV 线路保护装置（距离保护）使用说明 书15以上所有条件都满足时重合闸充电。 由控制字选择在开关偷跳时是否启动重合闸，开关偷跳后，重合闸按整定的检同期方式动作。 重合闸有四种方式：非同期、检无压、检同期、检无压方式在有压时自动转检同期。 在线路抽取电压或母线电压小于 0.75 倍额定电压时检同期元件闭锁。 本装置的检无压方式为检线路无压或母线无压，即当线路或母线无压时皆启动重合闸计时器。 母线无压门槛值固定为正序电压 30V。 本装置可自适应线路抽取电压、相别和极性，不再需要整定。 自动识别抽取电压条件： 1、 投入重合闸 2、断路器在合位 3、正序电压大于 0.75Un 4、负序电压小于 8V 5、没有故障发生 6、以上条件持续满足 5 秒检同期电压异常报警条件 1、重合闸和检同期电压异常都投入 2、断路器没在分位或最大相电流大于