SAI-318CL數(shù)字式進線保護測控及自投裝置

   一 概述

  SAI318CL數(shù)字式線路保護測控裝置是以電流、電壓保護及三相重合閘為基本配置的成套線路保護裝置。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)中的方向線路保護及測控，可在開關柜就地安裝，也可組屏安裝于控制室。

  保護功能配置：

  l 三段式電壓閉鎖的方向相間電流保護

  l 三段式零序電流保護

  l 電流保護定時限、反時限可選

  l 零序保護定時限、反時限可選

  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 過負荷告警及跳閘保護

  l 合閘加速保護（前加速、后加速、手合加速）

  l 低周減載、低壓解列保護

  l 小電流接地選線功能

  l 故障濾波、事件SOE、獨立的操作回路

  l 備自投功能

  測控功能配置：

  l 11路強電遙信開入采集

  l 裝置失電告警，裝置事故信號，裝置告警信號

  l 斷路器分合、分合次數(shù)統(tǒng)計

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

  二 保護原理說明

  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方向元件的控制。為消除死區(qū)，方向元件帶有記憶功能。

相間方向元件	I	U
A	IA	UBC
B	IB	UCA
C	IC	UAB

  表1 方向元件的對應關系

  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，方向動作區(qū)由軟件保證可以不作校驗，但模擬量相序要作校驗。

  2.2 低電壓元件

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

  2.3 過電流元件

  裝置實時計算并進行三段過流判別。為了躲開線路避雷器的放電時間，本裝置中I段也設置了可以獨立整定的延時時間。裝置在執(zhí)行三段過流判別時，各段判別邏輯一致。裝置在執(zhí)行三段過流判別時，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現(xiàn)方式基本與過流元件相同，滿足以下條件時出口跳閘：

  1)3I0>I0n ；I0n： 接地N段定值

  2)T>T0n ；T0n： 接地N段延時定值

  3)相應的方向條件滿足（若需要）

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

  2.5 反時限元件

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

  a.一般反時限(整定范圍是0.007～0.14)

  b.非常反時限(整定范圍是0.675～13.5)

  c.極端反時限(整定范圍是4～80)

  其中：tp為時間系數(shù)，范圍是（0.05~1）

  Ip為電流基準值

  I為故障電流

  t為跳閘時間

  注意：整定值部分反時限時間為上面表達式中分子的乘積值，單位是秒。

  本裝置相間電流及零序電流均帶有定、反時限保護功能，通過設置控制字的相關位可選擇定時限或反時限方式。當選擇反時限方式后，自動退出定時限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電流反時限及零序電流反時限功能投退壓板。

  2.6加速

  本裝置的加速回路包括手合加速及保護加速兩種，加速功能設置了獨立的投退壓板。

  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間超過30秒

  b) 斷路器由分閘變?yōu)楹祥l，加速允許時間擴展3秒

  保護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。

  本裝置設置了獨立的過流及零流加速段電流定值及相應的時間定值，與傳統(tǒng)保護相比，此種做法使保護配置更趨靈活。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有三相重合閘功能，此功能可由壓板投退。

  2.7.1 啟動回路

  a) 保護跳閘啟動

  b) 開關位置不對應啟動

  在不對應啟動重合閘回路中，僅利用TWJ觸點監(jiān)視斷路器位置?？紤]許多新設計的變電站，尤其是綜合自動化站，可能沒有手動操作把手，本裝置在設計中注意避免使用手動操作把手的觸點，手跳時利用裝置跳閘板上的STJ動合觸點來實現(xiàn)重合閘的閉鎖。

  2.7.2 閉鎖條件

  斷路器合位時重合充電時間為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。本系列的裝置設置的重合閘“放電”條件有：

  a) 控制回路斷線后，重合閘延時10秒自動“放電”

  b) 彈簧未儲能端子高電位，重合閘延時2秒自動“放電”

  c) 閉鎖重合閘端子高電位，重合閘立即“放電”

  2.7.3 手動捕捉準同期(選配)

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

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

  e)斷路器在分閘位置

  f)手合或遙合開入量輸入

  2.7.4 兩次重合閘（選配）

  保護瞬動后一次重合，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，可以實現(xiàn)分散式的頻率控制，當系統(tǒng)頻率低于整定頻率時，此元件就能自動判定是否切除負荷。

  低頻減載功能邏輯中設有一個滑差閉鎖元件以區(qū)分故障情況、電機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)時作用，故取AB相間電壓進行計算，試驗時仍需加三相平衡電壓。當此電壓（UAB）低于閉鎖頻率計算電壓時，低周減載元件將自動退出。

  說明：現(xiàn)場試驗條件不具備時，該試驗可免做。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)絡線保護，可以實現(xiàn)低壓控制，當系統(tǒng)電壓低于整定電壓時，此元件就能自動判定是否切除負荷。

  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)負序線電壓<5V

  5)本線路有載(負荷電流>0.1In)

  本功能通過控制字實現(xiàn)投退,PT斷線時閉鎖低壓保護。

  2.10 過負荷元件

  過負荷元件監(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為過負荷電流定值。

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

  2.11 PT斷線檢測

  在下面三個條件之一得到滿足的時候，裝置報發(fā)“PT斷線”信息并點亮告警燈：

  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，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)控主站構成。當系統(tǒng)發(fā)生接地時，3U0抬高。當裝置感受到自產(chǎn)3U0有突變且大于10V，即記錄當前的3U0，3I0。與此同時，母線開口三角電壓監(jiān)視點向主站報送接地信號。主站則在接到接地信號后調取各裝置內記錄的3U0,3I0量，計算后給出接地點策略。

  無主站系統(tǒng)時，單裝置接地試跳判據(jù)為：合位時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，在對側有壓情況下跳開1DL合2DL；母線失電，2DL處于合位，在本側有壓情況下跳開2DL合1DL；當工作電源斷路器偷跳合備用電源。為防止PT斷線時備自投誤動，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)；

  本側電壓Ua、Ub、Uc (1x1、1x2、1x3、1x4)；

  對側電壓Udc (1x5、1x6)；

  對側電流Idc(1x15-1x16）；

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

  b)開入量：1DL、2DL開關位置接點4X5、4X6(取TWJ,當開關處于跳開位置時,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(4x8-4x9)； 1DL合閘接點(4x10-4x11)；

  2DL跳閘接點(4x13-4x14）；2DL合閘接點(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；本側有壓有流，對側有壓；開關1DL在合位，開關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電壓電流，延時Tztt，出口7動作，跳1DL；檢測對側有壓，延時Tzth，出口6動作，合2DL。

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

  相關定值說明：

  母線失壓定值軟件固定為30V，母線三相線電壓均小于30V時，判為母線失壓。母線失壓定值不取30V時，可以通過定無壓定值Udz2來整定，此時邏輯圖相應的輸入元件要對應到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Tztt： 跳1DL或2DL的延時時間；

  自投合閘延時Tzth： 合1DL或2DL的延時時間；

  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機讀取?？捎涗浀匿洸▓蟾鏋?個以上，每次錄波數(shù)據(jù)總時間容量為1S，分兩段記錄，動態(tài)捕捉并調整記錄時間?？捎涗浀氖录簧儆?000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?shù)貙崟r計算，實時累加，三相有功無功的計算消除了由于系統(tǒng)電壓不對稱而產(chǎn)生的誤差，且計算完全不依賴于網(wǎng)絡，精度達到 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。