浅谈RCS-931型线路保护装置特性

2022-09-12

1 RCS-931系列保护概述

RCS-931系列保护包括以分相电流差动和零序电流差动为主体的快速主保护, 由工频变化量距离元件构成的快速Ⅰ段保护, 由三段式相间和接地距离及多个零序方向过流构成的全套后备保护, RCS-931系列保护有分相出口, 配有自动重合闸功能, 对单或双母线接线的开关实现单相重合、三相重合和综合重合闸。

2 RCS-931系列保护软件原理

2.1 启动元件算法概述

继电保护装置通常工作在故障发生后的最初瞬变过程中。这时的电压和电流信号由于包含衰减直流分量和复杂的谐波成分而发生严重的畸变。微机保护装置根据模数转换器提供的输入电气量的采样数据进行分析、运算和判断, 以实现各种继电保护功能的方法称为算法。

微机保护装置中启动元件是由软件实现, 它的工作原理目前一般多采用反映两相电流差的突变量。其公式:

其中

N为工频每周采样点数;

2.2 装置总起动元件特性

起动元件的主体以反应相间工频变化量的过流继电器实现, 同时又配以反应全电流的零序过流继电器互相补充。反应工频变化量的起动元件采用浮动门坎, 正常运行及系统振荡时变化量的不平衡输出均自动构成自适应式的门坎, 浮动门坎始终略高于不平衡输出。在正常运行时由于不平衡分量很小, 装置有很高的灵敏度, 当系统振荡时, 自动抬高浮动门坎而降低灵敏度, 不需要设置专门的振荡闭锁回路。总启动元件包括:电流变化量起动、零序过流元件起动、位置不对应起动、纵联差动或远跳起动。纵联差动或远跳起动, 是当发生区内三相故障, 弱电源侧电流起动元件可能不动作, 此时若收到对侧的差动保护允许信号, 则判别差动继电器动作相关相、相间电压, 若小于65%额定电压, 则辅助电压起动元件动作, 去开放出口继电器正电源7秒。对于RCS-931XL还可以通过过流起动跳闸。

2.3 装置各继电器特性

工频变化量距离继电器的特点是, 电力系统发生短路故障时, 其短路电流、电压可分解为故障前负荷状态的电流电压分量和故障分量, 反应工频变化量的继电器只考虑故障分量, 不受负荷状态的影响。

电流差动继电器由三部分组成:变化量相差动继电器、稳态相差动继电器和零序差动继电器。零序差动继电器中, 对于经高过渡电阻接地故障, 采用零序差动继电器具有较高的灵敏度, 由零序差动继电器, 通过低比率制动系数的稳态差动元件选相, 构成零序差动继电器。

装设三阶段式相间和接地距离继电器, 继电器由正序电压极化, 因而有较大的测量故障过渡电阻的能力;当用于短线路时, 为了进一步扩大测量过渡电阻的能力, 还可将Ⅰ、Ⅱ段阻抗特性向第Ⅰ象限偏移;接地距离继电器设有零序电抗特性, 可防止接地故障时继电器超越。

正序极化电压较高时, 由正序电压极化的距离继电器有很好的方向性;当正序电压下降至10%以下时, 进入三相低压程序, 由正序电压记忆量极化, Ⅰ、Ⅱ段距离继电器在动作前设置正的门坎, 保证母线三相故障时继电器不可能失去方向性;继电器动作后则改为反门坎, 保证正方向三相故障继电器动作后一直保持到故障切除。Ⅲ段距离继电器始终采用反门坎, 因而三相短路Ⅲ段稳态特性包含原点, 不存在电压死区。长距离重负荷线路, 常规距离继电器整定困难时, 可引入负荷限制继电器, 负荷限制继电器和距离继电器的交集为动作区, 这有效地防止了重负荷时测量阻抗进入距离继电器而引起的误动。当正序电压小于10%Un时, 进入低压距离程序, 此时只可能有三相短路和系统振荡二种情况;系统振荡由振荡闭锁回路区分, 这里只需考虑三相短路。三相短路时, 因三个相阻抗和三个相间阻抗性能一样, 所以仅测量相阻抗。一般情况下各相阻抗一样, 但为了保证母线故障转换至线路构成三相故障时仍能快速切除故障, 所以对三相阻抗均进行计算, 任一相动作跳闸时选为三相故障。

2.4 非全相运行特性

非全相运行流程包括非全相状态和合闸于故障保护, 跳闸固定动作或跳闸位置继电器TWJ动作且无流, 经30ms延时置非全相状态。单相跳开形成的非全相状态。当单相跳闸固定动作或TWJ动作而对应的有流元件不动作判为跳开相, 装置测量两个健全相和健全相间的工频变化量阻抗, 对健全相求正序电压作为距离保护的极化电压, 测量健全相间电流的工频变化量, 作为非全相运行振荡闭锁开放元件, 然后跳开相有电流或TWJ返回, 开放合闸于故障保护200ms。三相跳开形成的非全相状态。三相跳闸固定动作或三相TWJ均动作且三相无电流时, 置非全相状态, 有电流或三相TWJ返回后开放合闸于故障保护200ms, 进全相运行的流程。非全相运行状态下, 退出与断开相相关的相、相间变化量距离继电器, RCS-931A将零序过流保护Ⅱ段退出, Ⅲ段不经方向元件控制, RCS-931B将零序过流保护Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段退出, Ⅳ段不经方向元件控制, RCS-931D将零序过流保护Ⅱ段退出, 零序反时限过流不经方向元件控制。

3 装置异常及运行人员注意事项

3.1 交流电压断线

TV断线信号动作的同时, 保留工频变化量阻抗元件, 将其门坎增加至1.5UN, 退出距离保护, 自动投入T V断线相过流和TV断线零序过流保护。RCS-931A将零序过流保护Ⅱ段退出, Ⅲ段不经方向元件控制, RCS-931B将零序过流保护Ⅰ、Ⅱ段退出, Ⅳ段不经方向元件控制, 若“零序Ⅲ段经方向”则退出Ⅲ段零序方向过流, 否则保留不经方向元件控制的Ⅲ段零序过流, RCS-931D将零序过流保护Ⅱ段退出, 零序反时限过流不经方向元件控制。

3.2 交流电流断线

TA断线瞬间, 断线侧的起动元件和差动继电器可能动作, 但对侧的起动元件不动作, 不会向本侧发差动保护动作信号, 从而保证纵联差动不会误动。非断线侧经延时后报“长期有差流”, 与TA断线作同样处理。保护判出交流电流断线的同时, 在装置总起动元件中不进行零序过流元件起动判别, RCS-931A将零序过流保护Ⅱ段不经方向元件控制, 退出零序过流Ⅲ段, RCS-931B将零序过流保护Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ段退出, Ⅲ段不经方向元件控制, RCS-931D将零序过流保护Ⅱ段不经方向元件控制, 退出零序反时限过流段。

3.3 线路电压断线

当重合闸投入且处于三重或综重方式, 如果装置重合闸要用到线路电压, 开关在合闸位置时检查输入的线路电压, 若小于40伏则经10秒延时报线路TV异常。当装置判定线路电压断线后, 重合闸逻辑中不满足同期和无压条件。

3.4 通道的告警信息

通道异常报文有以下四种:“通道异常”:差动保护退出400ms报警, 展宽3S返回。“无对侧数据”:一直接收不到对侧的数据延时400ms报警, 展宽3S返回。“长期有差流”:差动电流大于低门槛定值延时10S报警, 展宽10S返回。“容抗整定出错”:0.8倍的差动电流大于计算的电容电流且差动电流大于0.1In延时400ms报警。有任何一个报警, 液晶均有相应的报文显示, 且BJJ均动作。有“通道异常”“无对侧数据”告警时, 面板上“通道异常”灯亮, 同时开出TDGJ接点。