国网南瑞SAI-318CL数字式进线保护测控及自投装置

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国网南瑞SAI-318CL数字式进线保护测控及自投装置

SAI-318CL数字式进线保护测控及自投装置

一 概述

　　SAI318CL数字式线路保护测控装置是以电流、电压保护及三相重合闸为基本配置的成套线路保护装置。适用于66kV及以下电压等级的非直接接地系统或经电阻接地系统中的方向线路保护及测控，可在开关柜就地安装，也可组屏安装于控制室。

　　保护功能配置：

　　l 三段式电压闭锁的方向相间电流保护

　　l 三段式零序电流保护

　　l 电流保护定时限、反时限可选

　　l 零序保护定时限、反时限可选

　　l 方向闭锁

　　l 电压闭锁

　　l 三相一次重合闸（检同期、检无压、非同期方式可选）

　　l 三相二次重合闸

　　l 过负荷告警及跳闸保护

　　l 合闸加速保护（前加速、后加速、手合加速）

　　l 低周减载、低压解列保护

　　l 小电流接地选线功能

　　l 故障滤波、事件SOE、立的操作回路

　　l 备自投功能

　　测控功能配置：

　　l 11路强电遥信开入采集

　　l 装置失电告警，装置事故信号，装置告警信号

　　l 断路器分合、分合次数统计

　　l 模拟量遥测：Ia、Ib（选配，订货时须注明）、Ic、Ua、Ub、Uc、P、Q、COSθ、F

　　二 保护原理说明

　　2.1 方向元件

　　2.1.1本装置的相间方向元件采用90°接线方式，按相起动，各相电流元件仅受表中所示相应方向元件的控制。为消除死区，方向元件带有记忆功能。
　

　　2.1.2 本装置的零序方向元件动作区为Arg(3U0/3I0)=-180°～-120°及120°～180°，3U0为自产，外部3I0端子接线不需倒向。边缘误差角度<±5°


　　说明：在现场条件不具备时，方向动作区由软件可以不作校验，但模拟量相序要作校验。

　　2.2 低电压元件

　　低电压元件在三个相电压(Ua、Ub、Uc)中的任意一个低于低压解列电压定值时动作，开放被闭锁保护元件。利用此元件，可以装置在电机反充电等非故障情况下不出现误动作。

　　2.3 过电流元件

　　装置实时计算并进行三段过流判别。为了躲开线路避雷器的放电时间，本装置中I段也设置了可以立整定的延时时间。装置在执行三段过流判别时，各段判别逻辑一致。装置在执行三段过流判别时，各段判别逻辑一致，其动作条件如下：

　　In为n段电流定值，Ia,b,c为相电流

　　2.4 零序过电流元件

　　零序过电流元件的实现方式基本与过流元件相同，满足以下条件时出口跳闸：

　　1)3I0>I0n ；I0n： 接地N段定值

　　2)T>T0n ；T0n： 接地N段延时定值

　　3)相应的方向条件满足（若需要）

　　本功能通过压板实现投退,带方向的选择由控制字选定，零序三段可设为反时限。

　　2.5 反时限元件

　　反时限保护元件是动作时限与被保护线路中电流大小自然配合的保护元件，通过平移动作曲线，可以非常方便地实现全线的配合。常见的反时限特性解析式大约分为三类，即标准反时限、非常反时限、极端反时限，本装置中反时限特性由整定值中反时限指数整定。各反时限特性公式如下：


a.一般反时限(整定范围是0.007～0.14)

　　b.非常反时限(整定范围是0.675～13.5)

　　c.极端反时限(整定范围是4～80)

　　其中：tp为时间系数，范围是（0.05~1）

　　Ip为电流基准值

　　I为故障电流

　　t为跳闸时间

　　注意：整定值部分反时间为上面表达式中分子的乘积值，单位是秒。



　　本装置相间电流及零序电流均带有定、反时限保护功能，通过设置控制字的相关位可选择定时限或反时限方式。当选择反时限方式后，自动退出定时限II、III段过流及II、III段零流元件，相间电流III段和零序电流III段的功能压板分别变为相间电流反时限及零序电流反时限功能投退压板。

　　2.6加速

　　本装置的加速回路包括手合加速及保护加速两种，加速功能设置了立的投退压板。

　　本装置的手合加速回路不需由外部手动合闸把手的触点来起动，此举主要是考虑到目前许多变电站采用综合自动化系统后，已取消了控制屏，在现场不再安装手动操作把手，或仅安装简易的操作把手。本装置的不对应启动重合闸回路也作了同样的考虑，详见后述。

　　手合加速回路的启动条件为：

　　a) 断路器在分闸位置的时间超过30秒

　　b) 断路器由分闸变为合闸，加速允许时间扩展3秒

　　保护加速分为前加速或重合后加速方式，可由控制字选择其中一种加速方式。

　　本装置设置了立的过流及零流加速段电流定值及相应的时间定值，与传统保护相比，此种做法使保护配置更趋灵活。本装置的过流加速段还可选择带低电压闭锁，但所有加速段均不考虑方向闭锁。

　　2.7 三相重合闸

　　本系列所有型号的装置都设有三相重合闸功能，此功能可由压板投退。

　　2.7.1 启动回路

　　a) 保护跳闸启动

　　b) 开关位置不对应启动

　　在不对应启动重合闸回路中，仅利用TWJ触点监视断路器位置。考虑许多新设计的变电站，尤其是综合自动化站，可能没有手动操作把手，本装置在设计中注意避免使用手动操作把手的触点，手跳时利用装置跳闸板上的STJ动合触点来实现重合闸的闭锁。

　　2.7.2 闭锁条件

　　断路器合位时重合充电时间为15秒；充电过程中重合绿灯发闪光，充电满后发常绿光，不再闪烁。本系列的装置设置的重合闸“放电”条件有：

　　a) 控制回路断线后，重合闸延时10秒自动“放电”

　　b) 弹簧未储能端子高电位，重合闸延时2秒自动“放电”

　　c) 闭锁重合闸端子高电位，重合闸立即“放电”

　　2.7.3 手动捕捉准同期(选配)

　　有手合（4x3）或遥合开入量输入，检查是否满足准同期条件，满足即提个导前时间发出合闸令，将开关合上，否则不合闸。母线或线路抽取电压过低，则不再检测准同期条件。准同期方式及同期电压相别选择同重合闸，可参见整定值。准同期出口为备用出口二（4x15-4x16），准同期条件包括：

　　a)母线与线路抽取电压差小于整定值。

　　b)频率差小于整定值

　　c)加速度小于整定值

　　d)导前角度小于整定值，且（母线与线路抽取电压的夹角－导前角度 ）< 15度

　　e)断路器在分闸位置

　　f)手合或遥合开入量输入

　　2.7.4 两次重合闸（选配）

　　保护瞬动后一次重合，如果燃弧仍存在，一次重合不成功再次跳开，允许经过一段较长延时等燃弧烧尽后再二次重合。

　　2.8 低周减载

　　利用这一元件，可以实现分散式的频率控制，当系统频率低于整定频率时，此元件就能自动判定是否切除负荷。

　　低频减载功能逻辑中设有一个滑差闭锁元件以区分故障情况、电机反充电和真正的有功缺额。

　　考虑低频减载功能只在稳态时作用，故取AB相间电压进行计算，试验时仍需加三相平衡电压。当此电压（UAB）低于闭锁频率计算电压时，低周减载元件将自动退出。



　　说明：现场试验条件不具备时，该试验可免做。模拟量正确，则精度由软件。

　　2.9 低压解列

　　适用于发电厂和系统间的联络线保护，可以实现低压控制，当系统电压低于整定电压时，此元件就能自动判定是否切除负荷。

　　低压解列的判据为：



　　1)三相平衡电压，U相

　　2)dV/dt

　　3)T>Tudy

　　4)负序线电压<5V

　　5)本线路有载(负荷电流>0.1In)

　　本功能通过控制字实现投退,PT断线时闭锁低压保护。

　　2.10 过负荷元件

　　过负荷元件监视三相的电流，其动作条件为：

　　1)MAX(IF)>Ifh

　　2)T>Tgfhgj：告警

　　3)T>Tgfhtz：跳闸

　　其中Ifh为过负荷电流定值。

　　本功能通过压板实现投退,过负荷告警与跳闸的选择由控制字选定。

　　2.11 PT断线检测



　　在下面三个条件之一得到满足的时候，装置报发“PT断线”信息并点亮告警灯：

　　1)三相电压均小于8V，某相(a或c相)电流大于0.25A，判为三相失压。

　　2)三相电压和大于8V， 小线电压小于16V，判为两相或单相PT断线。

　　3)三相电压和大于8V， DA线电压与小线电压差大于16V，判为两相或单相PT断线。

　　装置在检测到PT断线后，可根据控制字选择，或者退出带方向元件、电压元件的各段保护，或者退出方向、电压元件。PT断线检测功能可以通过控制字（KG1.15）投退。

　　2.12 小电流接地选线

　　小电流接地选跳系统由SAI318D装置和SAI8000监控主站构成。当系统发生接地时，3U0抬高。当装置感受到自产3U0有突变且大于10V，即记录当前的3U0，3I0。与此同时，母线开口三角电压监视点向主站报送接地信号。主站则在接到接地信号后调取各装置内记录的3U0,3I0量，计算后给出接地点策略。

　　无主站系统时，单装置接地试跳判据为：合位时3U0大于18V，试跳分位后3U0小于18V，即判为本线路接地。

　　2.13 备投功能

　　适用于：线路开关备投。其接线形式如下图：



　　备投逻辑：

　　母线失电，1DL处于合位，在对侧有压情况下跳开1DL合2DL；母线失电，2DL处于合位，在本侧有压情况下跳开2DL合1DL；当工作电源断路器偷跳合备用电源。为防止PT断线时备自投误动，取线路电流作为母线失压的闭锁判据。

　　须接入的模拟量、开入量、开出量如下：

　　a) 模拟量：母线电压Umab,Umbc (1x7、1x8、1x9)；

　　本侧电压Ua、Ub、Uc (1x1、1x2、1x3、1x4)；

　　对侧电压Udc (1x5、1x6)；

　　对侧电流Idc(1x15-1x16）；

　　本侧电流Ia、Ib、Ic(1x19-1x20、1x21-1x22、1x23-1x24）。

　　b)开入量：1DL、2DL开关位置接点4X5、4X6(取TWJ,当开关处于跳开位置时,给装置开入量端子一正电)。闭锁本备投，开入量为4x4。

　　c)开出量：

　　1DL跳闸接点(4x8-4x9)； 1DL合闸接点(4x10-4x11)；

　　2DL跳闸接点(4x13-4x14）；2DL合闸接点(4x15-4x16）；

　　以上过程可分解为下列动作逻辑：

　　一：充电条件：

　　母线有压；本侧有压有流，对侧有压；开关1DL在合位，开关2DL在分位；无闭锁条件。满足以上条件面板自投灯闪烁10秒后常亮，充电完成。

　　二：自投逻辑：

　　去掉母线电压和本侧电压电流，延时Tztt，出口7动作，跳1DL；检测对侧有压，延时Tzth，出口6动作，合2DL。

　　反之，去掉母线电压和对侧电压电流，延时Tztt，出口8动作，跳2DL；检测本侧有压，延时Tzth，出口5动作，合1DL。

　　相关定值说明：

　　母线失压定值软件固定为30V，母线三相线电压均小于30V时，判为母线失压。母线失压定值不取30V时，可以通过定无压定值Udz2来整定，此时逻辑图相应的输入元件要对应到Udz2；

　　有压定值Udz1：线路Ⅰ或线路Ⅱ有压定值；

　　无流定值Idz：线路Ⅰ或Ⅱ无电流定值，用于母线失压判别（区别于PT断线）；

　　自投跳闸延时Tztt： 跳1DL或2DL的延时时间；

　　自投合闸延时Tzth： 合1DL或2DL的延时时间；

　　2.14 数据记录

　　本装置具备故障录波功能。可记录的模拟量为Ia、Ib、Ic、3I0、Ua、Ub、Uc、Ux、Ii0，可记录的状态量为断路器位置、保护跳闸合闸命令。所有数据记录信息数据存入FLASH RAM中，可被PC机读取。可记录的录波报告为8个以上，每次录波数据总时间容量为1S，分两段记录，动态捕捉并调整记录时间。可记录的事件不少于1000次。本装置除记录系统扰动数据外，还记录装置的操作事件、状态输入量变位事件、更改定值事件及装置告警事件等。

　　2.15 遥信、遥测、遥空功能

　　遥空功能主要有三种：正常遥空跳闸操作和合闸操作，接地选线遥空跳闸操作。

　　遥测量主要有：IAc、(IBc)、ICc、UA、UB、UC、UAB、UBC、UCA、COS￠、P、Q、F 和电度。所有这些量都在当地实时计算，实时累加，三相有功无功的计算消除了由于系统电压不对称而产生的误差，且计算完全不依赖于网络，精度达到 0.5 级。

　　遥信量主要有：16 路遥信开入、装置变位遥信及事故遥信，并作事件顺序记录，遥信分辨率小于2ms。