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NSP784A配电变保护测控装置技术和使用说明书
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NSP784A配电变保护测控装置技术和使用说明书
第 3 章 保护工作原理
3.1 差动速断保护
当配电变内部、配电变引出线或配电变套管发生故障CT饱和时，CT二次电流的波形发生严重畸变，为防止比率差动保护误判为涌流而拒动或延缓动作，采用差动速断保护快速切除严重故障。其动作判据为：
Id?Isdset
Id为差动电流，Isdset为差动速断保护定值，此定值应躲开配电变空载合闸时可能产生的最大励磁涌流和躲过变压器区外故障时穿越电流造成的最大不平衡电流。当任一相差动电流大于差动速断整定值时，瞬时跳开各侧开关。跳闸逻辑如下：
差动保护硬压板开放投差动保护差动保护软压板投入差动速断控制字投入差动速断元件动作硬压板≥1&差动速断保护动作 图3.1.1差动速断保护的动作逻辑图
3.2 比率差动保护
1) 比率制动特性
比率差动保护的动作特性如图所示，能可靠躲过外部故障时的不平衡电流，比率差动保护采用二次谐波制动。
Id>> K2 Id> K1 Kb1Ie Kb2Ie Ir
图3.2.1比率差动保护的动作特性
其中：Id为动作电流，Ir为制动电流，Id为保护动作区。
装置采用三折线比率差动原理，其动作方程如下：
?为差动电流起动值，Id??为差动速断值，Kl、K2
为比率差动制动系数，Ie为二次额定电流， Kb1Ie、Kb2Ie为动作特性曲线的起始点，图中阴影部分
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Id?（ Id?）
Ir?Kb1Ie
Id?（Id?）?K1?(Ir?Kb1Ie)
其中：
Kb1Ie?Ir?Kb2 Ie
Ir?Kb2 Ie
Id?（Id?）?K1?(Kb2?Kb1)Ie?K2(Ir?Kb2 Ie)
Id?I1?I2
Ir?0.5(I1|?|I2)
用于配电变差动保护，各侧电流经软件进行Y／△调整和CT匹配，并采用全星形接线方式。采用全星形接线方式对减小电流互感器的二次负荷和改善电流互感器的工作性能有很大好处。 2) 二次谐波制动
在NSP784A保护中，比率差动保护利用三相差动电流中的二次谐波作为励磁涌流闭锁判据。其动作方程如下：
Id2??Kset?Id1?
式中Id2?为A、B、C三相差动电流中的二次谐波，Id1?为对应的三相基波差动电流，Kset为二次谐波制动系数。保护采用按相闭锁和交叉闭锁自适应的方式。 3) CT饱和闭锁原理
为防止在区外故障时CT的暂态与稳态饱和时可能引起的稳态比率差动保护误动作，装置采用各侧相电流的谐波作为CT饱和的判据，其表达式如下：
I2??K2?*I1?I3??K3?*I1?
其中I2?，I3?为某侧某相电流中的2次、3次谐波电流，I1?为对应相电流的基波，K2?，K3?为2次、3次谐波的比例系数。其逻辑框图为：
差动保护硬压板开放投差动保护差动保护软压板投入比率差动控制字投入任意侧Imax>1.2Ie某侧某相基波 I1??硬压板≥1&&该侧CT饱和20%Ie该相二次谐波 I2??10%I1?该相三次谐波I 3??10%I1? 图3.2.2CT饱和判断逻辑框图
注意：CT饱和情况下，如果只有一侧CT有流则不闭锁差动，必须两侧均至少有一相电流才闭锁比率差动。
4) 高值比率差动原理
为避免区内严重故障时CT饱和等因素引起的比率差动延时动作，装置设有一高比例和高起动值的比率差动保护，利用其比率制动特性抗区外故障时CT的暂态和稳态饱和，而在区内故障CT饱和时能可靠正确动作。稳态高值比率差动的动作方程如下：
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Id?1.2Ie?K3(Ir?1.6Ie)Ir?1.6Ie
式中K3为高值比率差动制动系数，一般取0.6—0.8，本装置取0.75。其中：差动电流和制动电流的选取同上。
程序中依次按每相判别，当满足以上条件时，比率差动动作。 注：高值比率差动的各相关参数由装置内部设定（勿需用户整定）。 5) 瞬时CT断线报警功能
瞬时CT断线报警在差动保护启动后且保护跳闸之前才进行，满足下述所有条件则认为该侧CT瞬时断线：
a) 起动前该侧最大相电流大于0.12Ie； b) 起动后各侧最大相电流小于1.2Ie； c) 起动后任一侧电流没有比起动前增加；
d) 该侧至少有一相电流启动后为零（即小于0.06Ie），而启动前大于0.12Ie。
只有在比率差动元件动作后，才进入瞬时CT断线判别程序，这也防止了瞬时CT断线的误闭锁。通过整定控制字选择，瞬时CT断线判别动作后可闭锁比率差动保护出口。
CT断线闭锁比差投入比率差动启动且保护未动作启动前某侧Imax>0.12Ie启动后任一侧Imax<1.2Ie启动后任一侧电流没有比启动前增加20%Ie某侧至少有一相电流在启动前Ix>0.12Ie,起动后Ix<0.06Ie&某侧CT瞬时断线
图3.2.3瞬时CT断线判断逻辑框图
6) 差动电流越限告警
当差流大于差流越限门槛时，此时不会引起差动启动，为防止负荷增加后或者区外故障引起差动保护误动，特增设差流越限告警元件。
当任一相差流大于差流越限定值时，经过延时发出“差流越限告警”信号，不闭锁差动保护。 7) 比率差动动作逻辑
比率差动保护逻辑图如下所：
比率差动元件CT饱和&硬压板软压板控制字差动保护硬压板开放投差动保护差动保护软压板投入比率差动控制字投入差动元件启动CT瞬时断线二次谐波闭锁差动比率差动元件≥1≥1比率差动保护动作&&图3.2.4差动保护逻辑框图
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3.3 复合电压闭锁方向过流
三段复合电压闭锁方向过流保护可分别通过控制字来实现对本段的投退、复合电压闭锁和方向闭锁。
过流保护的主判据是：Imax > Inzd。其中Imax为最大相电流，Inzd为各段过流定值。
复合电压闭锁的条件是：Upp.min < ULBS 或 U2 > U2BS。其中：Upp.min 为最小线电压，ULBS为低电压闭锁过流定值，U2为负序电压，U2BS为负序电压闭锁过流定值。
方向闭锁采用90度接线功率方向原理，以过流方向灵敏角（IFDEG）为灵敏角，动作判据如下： 以Ia，Ubc功率方向为例，当Ubc超前Ia的角度在-(180°- IFDEG)～IFDEG之间时判为正方向。 当发生近出口处的三相短路时，Uab，Ubc，Uca下降到接近0，常规的90度接线功率方向判断失效，这时装置利用短路时电流和短路前的记忆电压的角度来判断方向。
当发生PT断线时，复合电压闭锁和方向闭锁的判据失效。如果母线PT断线闭锁（PTDXBS）投入，则投入复合电压闭锁或方向闭锁的过流退出；如果母线PT断线闭锁（PTDXBS）退出，则投入复合电压闭锁或方向闭锁的过流转化为纯过流保护。
Upp.min<低压定值≥1U2>负序定值&母线PT断线≥1复压发生&PT断线闭锁投入控制字图3.3.1复压闭锁逻辑图
-(180°- IFDEG)<∠Ubc-Ia &≥1控制字母线PT断线A相正向PT断线闭锁投入& 图3.3.2方向闭锁逻辑图(A相为例，B、C相逻辑类似) 过流1段和过流2段固定为定时限保护；过流3段可以经控制字选择是定时限还是反时限，反时限特性沿用国际电工委员会(IEC255-4)和英国标准规范(BS142.1996)的规定，采用下列三个标准特性方程以供选择： (1) 一般反时限：t?(2) 非常反时限：t?(3) 极端反时限：t?0.14tp(I/IP)0.02 ?113.5tp(I/IP)?1 80tp(I/IP)?12 (4) 长反时限：t?120tp (I/Ip)?1式中：Ip为过流3段定值；tp为过流3段时限；I为故障电流；t为计算出的反时限时间。 12