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CSD-200系列保护测控装置技术说明书BD201104 CSD-200系列保护测控装置技术说明书编制：校 核： 标准化审查： 审 定： 出 版 号：V1.01文 件 代 号：F0SF.451.141出 版 日 期：2013年1月版权所有：北京四方继保自动化股份有限公司注：本公司保留对此说明书修改的权利。如果产品与说明书有不符之处，请您及时与我公司联系，我们将为您提供相应的服务。技术支持 电话：010-62986668 传真：010-62981900重 要 提 示感谢您使用北京四方继保自动化股份有限公司的产品。为了安全、正确、高效地使用本装置，请您务必注意以下重要提示：1) 本说明书仅适用于上海标准化CSD-200系列保护测控装置。2) 请仔细阅读本说明书，并按照说明书的规定调整、测试和操作。如有随机资料，请以随机资料为准。3) 为防止装置损坏，严禁带电插拔装置各插件、触摸印制电路板上的芯片和器件。4) 请使用合格的测试仪器和设备对装置进行试验和检测。5) 装置如出现异常或需维修，请及时与本公司服务热线联系。6) 本装置的默认操作密码是：8888，出厂设置的操作默认密码为7777。7) 出版号是说明书的版本号，不代表软件版本号。目 录第一篇 装置的技术说明11概述11.1适用范围11.2装置主要特点12技术条件32.1环境条件32.2电气绝缘性能32.3机械性能32.4电磁兼容性32.5安全性能42.6热性能（过载能力）42.7功率消耗42.8输出触点容量42.9装置主要技术参数43装置硬件63.1装置结构63.2装置功能组件概述63.3交流插件（AC）73.4CPU插件（CPU）73.5出口插件（OUT）73.6人机接口（MMI）73.7电源插件（POW）73.8插件布置84测控功能94.1测量表计94.2断路器控制94.3运行方式控制94.4可编程逻辑控制94.5事故记录和分析94.6通信104.7诊断功能114.8CSmart调试分析软件115CSD-211线路保护测控装置125.1装置简介125.2保护元件135.3定值及整定说明225.4装置端子图255.5接线示意图266CSD-213光纤纵联差动保护测控装置276.1装置简介276.2保护元件286.3定值及整定说明356.4装置端子图387CSD-221电容器保护测控装置397.1装置简介397.2保护元件407.3定值及整定说明467.4装置端子图498CSD-231电抗器保护测控装置508.1装置简介508.2保护元件518.3定值及整定说明568.4装置端子图589CSD-241厂（所）用变保护测控装置599.1装置简介599.2保护元件609.3定值及整定说明639.4装置端子图6510CSD-246备用电源自动投入装置6610.1装置简介6610.235kV备自投6710.310kV备自投6810.4加速保护及其它功能7010.5定值及整定说明7110.635kV自切逻辑图7310.710kV自切逻辑图7410.8装置端子图75第二篇 用户安装使用7611开箱检查7612安装调试7612.1安装7612.2通电前的检查7612.3绝缘电阻测量7612.4装置通电检查7612.5采样精度检查7712.6开入开出校验7712.7跳合闸电流保持试验7712.8站内通信检验7712.9保护功能试验7712.10相序检查7713人机接口及其操作7713.1装置正面布置图7713.2正常运行显示7913.3装置菜单8014运行及维护8214.1装置投运8214.2装置运行8214.3运行注意事项8214.4装置的维护8214.5运行环境8315运输、贮存8316附图和附表8416.1电源插件原理图8416.2操作插件原理图8516.3常见故障及对策86第一篇 装置的技术说明1 概述CSD-200系列保护测控装置适用于110kV以下电网及发电厂的厂用电系统，具备完善的保护、测量、控制与监视功能，为低压电网及厂用电系统的保护与控制提供了完整的解决方案，可有力地保障低压电网及厂用电系统的安全稳定运行。本系列装置采用了全新的设计理念，所有装置均建立在一个通用的软硬件平台基础上，各种功能均按模块化设计，并同时配备功能完善的诊断、调试工具，可根据现场实际需求，通过可视化的图形逻辑编辑来定制各种保护、控制逻辑。装置具有高度的稳定性、灵活性、可维护性以及对不同现场情况的适应性。支持IEC61850标准通信，实现与变电站自动化系统和保护信息管理系统接口；提供符合IEC61850要求的设备描述文件（ICD文件），支持IEC61850定义的有关网络服务。间隔层实现监控网MMS与GOOSE网合一。可在开关柜就地安装。图1-1 装置外观图1.1 适用范围本说明书包含的CSD-200系列保护测控装置型号及适用范围见表1-1。表1-1 CSD-200系列型号及适用范围型号名称适用范围CSD-211线路保护测控装置110kV以下非直接接地系统的线路和馈线CSD-213光纤纵联差动保护测控装置110kV以下非直接接地系统的线路CSD-221电容器保护测控装置66kV以下非直接接地系统中的的电容器CSD-231电抗器保护测控装置66kV及以下电压等级的低压电抗器CSD-241厂用变保护测控装置变电站中的厂（所）用变或接地变CSD-246备用电源自动投入装置变电站中各电压等级的备用电源自动投入装置1.2 装置主要特点装置具有以下特点：a) 采用嵌入式32位微处理器，具备很强的数据处理能力；b) 灵活的保护控制逻辑可编程功能，实现保护及控制方案图形化编辑，满足个性化需求；c) 具有虚拟测试功能，实现遥信自动对点、SOE事件自动触发、故障模拟、控制方案在线仿真；d) 提供基于光电以太网、光电485的通信接口，内部集成丰富的规约库，为用户提供完善的组网方案；e) 装置具有良好的中/英文视窗界面，通过键盘进行切换，兼容国、内外应用场合；f) 全面的设备运行信息和故障信息记录，为运行优化和事故分析提供充分的数据信息；g) 与保护CPU系统完全独立的高精度测量表计系统，可满足运行监视和远程自动抄表的要求；h) 完善的软硬件自检功能和免调节电路设计，安装调试更简单；i) 人机接口界面友好、操作简便，中文显示液晶,主接线图显示令显示更直观；j) 支持网络对时和GPS脉冲对时，支持IRIG-B码对时，具备硬件时钟系统；k) 装置能够支持IEC61850标准通信，可以提供符合IEC61850要求的设备描述文件（ICD文件），支持IEC61850定义的有关网络服务。可以支持多种站内网络配置方式；l) 实现IEC61850自动建模功能，减少工程调试量；m) 开关量输入名称可根据现场使用情况灵活命名，使得现场信息一目了然；n) 基于PC机的辅助分析软件，轻松完成保护控制逻辑定制、事故分析、虚拟测试等功能；o) 灵活的保护控制逻辑可编程功能，实现保护及控制方案图形化编辑，满足个性化需求；p) 装置实现基于MMS网的GOOSE功能，可以进行间隔间通讯，满足数字化变电站的需求。q) 高标准电磁兼容性能，密闭机箱设计，满足装置下放安装的苛刻要求；r) 可集中组屏，也可分散安装在开关柜上或就地安装于户外开关场。2 技术条件2.1 环境条件装置在以下环境条件下能正常工作：a) 工作环境温度：-1055；b) 相对湿度：10%90%；c) 大气压力：80 kPa110 kPa。2.2 电气绝缘性能表2-1 电气绝缘性能试 验指 标参 考 标 准绝缘电阻500 V DC, 100 MWGB/T 14598.3 (IEC 60255-5)绝缘耐压2.0 kV AC, 1 minGB/T 14598.3 (IEC 60255-5)冲击电压5 kV, 1.2/50 sGB/T 14598.3 (IEC 60255-5)2.3 机械性能a) 振动能承受GB/T 11287 (idt IEC 60255-21-1)规定的I级振动响应和振动耐受试验。b) 冲击和碰撞能承受GB/T 14537 (idt IEC 60255-21-2)规定的I级冲击响应和冲击耐受试验，以及I级碰撞试验。2.4 电磁兼容性表2-2 抗扰度性能试 验指 标参 考 标 准脉冲群抗扰度1MHz/100kHz，共模2.5kV/差模1kVGB/T 14598.13（IEC 60255-22-1）静电放电抗扰度4级 ， 8kVGB/T 14598.14（IEC 60255-22-2）辐射电磁场抗扰度10V/mGB/T 14598.9（IEC 60255-22-3）工频磁场抗扰度5级GB/T 17626.8 （IEC 61000-4-8）电快速瞬变抗扰度A级， 4 kVGB/T 14598.10（IEC 60255-22-4）浪涌（冲击）抗扰度线-线：2 kV线-地：4 kVGB/T 14598.18（IEC 60255-22-5）射频场感应的传导骚扰抗扰度10 VGB/T 14598.17（IEC 60255-22-6）工频抗扰度A级GB/T 14598.19（IEC 60255-22-7）辅助电源跌落和中断0%、50 ms;40%、200 msGB/T 14598.11（IEC 60255-11）2.5 安全性能符合GB 14598.27 规定。2.6 热性能（过载能力）产品的热性能（过载能力）符合DL/T 478的以下规定：a) 交流电流回路：在2倍额定电流下连续工作，40倍额定电流下允许1 s；b) 交流电压回路：在1.4倍额定电压下连续工作，2倍额定电压下允许10 s。2.7 功率消耗a） 直流电源回路：不大于15W； b） 交流电流回路：当额定电流为5 A 时，每相不大于1 VA, 当额定电流为1 A 时，每相不大于0.5 VA；c） 交流电压回路：当额定电压时，每相不大于1 VA。2.8 输出触点容量a） 接通容量：当L/R = 40 ms，不小于1000 W；b） 通过电流： 连续：不小于5 A； 短时：不小于30 A(持续200 ms)；。c） 最大断开容量：当L/R = 40 ms 时，不小于30 W；d） 触点间最大电压：直流110 V 或直流220 V。2.9 装置主要技术参数2.9.1 额定参数a） 直流电压：220V或110V（按订货要求）；b） 交流电压：100V或V；c） 交流电流：5A或1A（按订货要求）；d） 频率：50Hz。2.9.2 整定范围a） 电流整定范围：0.05 In20In；b） 电压整定范围：1.0120.0V；c） 频率整定范围：45.050.0Hz；d） 短时间定值整定范围：0.032.00s； e） 长时间定值整定范围：6.06000s。2.9.3 动作值误差a） 电流动作值误差不超过3；b） 电压动作值误差不超过3；c） 频率动作值误差不超过0.02Hz；d） 频率变化率误差不超过0.5Hz/s；e） 延时段动作值平均误差不超过40ms或1.5；f） 事件记录分辨率： 1ms。2.9.4 测量准确度a） 电流、电压：0.2级；b） 功率、电度：0.5级。2.9.5 通信端口规范a） 电RS485端口：屏蔽双绞线接口；b） 光RS485端口：多模光纤介质，波长850nm，ST接口，出纤功率 -15dB，灵敏度 -34.4dB；c） 电以太网端口：UTP5双绞线、RJ45接口；d） 光以太网端口：多模光纤，波长850nm，ST接口，出纤功率 -15dB，灵敏度 -34.4dB。2.9.6 精确工作范围a） 电压：0.5V120V；b） 电流：0.0520；（注：为装置CT的额定电流）c） 频率：4050Hz（或5065Hz，订货时注明）。2.9.7 跳合闸电流a） 跳闸电流：0.5A4 A；b） 合闸电流：0.5A4 A。2.9.8 差动通讯端口规范a） 光纤类型：单模；b） 光波长：1310nm(1550nm 可选)；c） 光接收灵敏度：-38dBm；d） 发送电平：-10dBm；e） 光纤联接器类型：FC 型；f） 采用专用光缆时传送距离小于 50km；（若专用光缆时传送距离大于50km，请在订货时注明）。3 装置硬件3.1 装置结构装置机箱高度为4U、宽度为英寸，符合IEC60297-3标准，整体嵌入式安装，后接线，安装开孔尺寸见3-1。图3-1 装置外形尺寸及安装开孔尺寸3.2 装置功能组件概述装置采用功能模块化设计思想，不同的产品由相同的功能组件按需要组合配置，实现了功能模块的标准化。装置由交流插件、CPU插件、出口插件、电源插件、DIO插件以及人机接口组件构成，硬件结构图如图3-2。图3-2 硬件模块示意图3.3 交流插件（AC）交流模块包含电压变换器和电流变换器，它们将CT或PT二次侧电流电压转换为数据采集系统可以处理的信号，并起到电气隔离的作用。不同型号的装置其电流电压变换器的配置不同。3.4 CPU插件（CPU）CPU模块是本装置的核心模块，包含CPU系统、模拟量采集系统、开关量输入/输出系统、实时硬时钟系统和高速通信系统。采用多层印制板和表面贴装工艺制作，并采取了多种抗干扰隔离措施。3.5 出口插件（OUT）出口模块提供保护跳合闸控制、遥控跳合闸控制输出等功能，并起到电气隔离的作用。其中，所有重要出口只能在启动继电器开放以后才能执行，避免器件损坏所造成的误动；出口模块同时提供断路器位置监视、手跳手合、跳合闸保持及防跳等功能。跳合闸保持电流在0.54A范围内自适应，不需要更改回路的电气参数。根据用户的技术要求，也可取消本模块中的跳合闸操作回路。3.6 人机接口（MMI）MMI模块采用内部通信方式与CPU模块进行数据交换，为用户提供对装置的本地操作接口，包括LCD显示屏、LED指示灯、操作按键以及以太网调试端口。3.7 电源插件（POW）电源模块利用逆变原理将直流220V/110V输入转换为装置工作所需的四组直流电压，几组工作电压均不共地且采用浮地方式，起到电气隔离的作用。为提高电源回路的抗干扰性能，模块在内部其直流输入和引出的外部24V电源回路中均装设抗干扰滤波器件。模块还配备有完善的电源保护功能（欠压、过压、过流、过功率等）以防止电源故障造成装置损坏。电源模块提供9路220V或110V强电开入和一路24V开入，并提供可靠的电气隔离；同时集成了装置的告警、信号出口。3.8 插件布置MMI模块安装在装置前面板内，其他插件由后面插拔，图3-3为装置插件布置图，该图指出了标准配置下的插件位置及排列顺序，工程应用中，插件布置图可能随着硬件配置的不同有所差异，具体情况请参照各装置背板端子图。图3-3 插件布置图4 测控功能4.1 测量表计测量表计功能包括设备的实时运行数据（电流、电压、功率）计算、运行累计值（电度量）计算；其中测量量通过专门的测量通道采集。运行累计值掉电不丢失，可以在装置上电后从内部存储器重新载入。a) 电流Ia，Ib，Ic；b) 电压Ua，Ub，Uc，Uab，Ubc，Uca；c) 有功功率P，无功功率Q，功率因素COS；d) 频率；e) 正向（或反向）有功电度，正向（或反向）无功电度。4.2 断路器控制断路器的正常分合操作可以通过通信端口、保护屏柜上的操作手柄或装置操作界面来执行。装置提供防止误操作的间隔闭锁功能，其间隔闭锁逻辑可通过逻辑编辑器定制。“远方操作”开入高电平时允许远方遥控，低电平时闭锁远方遥控，就地操作功能不受此开入影响。4.3 运行方式控制装置提供32组定值管理功能，掉电不丢失，可满足绝大多数情况下的运行方式变化。装置提供主要保护元件的软投退功能，用户可通过通信端口或装置操作界面在线投退装置的部分保护元件以满足设备的运行需要，压板状态掉电不丢失。4.4 可编程逻辑控制高效的工程配置软件提供的可编程控制逻辑可以为用户灵活定制各种保护和控制功能；定制装置开入、开出和LED指示灯的用途；也可以定制录波报告的触发条件和触发长度，使装置可靠满足用户要求。4.5 事故记录和分析装置能实时监视并记录运行设备、相关二次回路及装置自身的运行工况，包括故障记录、录波记录、事件顺序记录和装置操作记录。记录的时标信息来源于装置内部的时钟系统，其时间分辨率为1ms。时钟系统支持网络对时和精确GPS脉冲时间同步及IRIG-B码对时，在装置失电后由内部后备电源提供时钟工作电源。4.5.1 故障记录装置在驱动跳闸出口触点、点亮面板相应的LED指示灯，驱动事故信号触点以及发送故障报告时，同时记录故障时刻有重要参考价值的数据以便于故障分析。事故发生时，这些记录信息自动显示在装置界面，同时通过通信端口实时传递到站级控制中心。装置可保存最近40次的设备故障记录（掉电不丢失），可通过装置操作界面或通信端口调阅，故障记录包含的主要信息有：a) 故障时标：日期、时间；b) 动作事件表：动作元件、动作时间；c) 运行数据：电流、电压、频率等相关信息（是具体时间而定）；d) 运行定值；e) 切换方式及保护元件压板。4.5.2 录波记录录波功能是用来捕捉某一事件前后预定义长度的模拟量数据和状态量数据，再现被保护设备在事件前后的运行轨迹， 装置内部任何逻辑元件和开关量的状态变化都可以用来触发录波功能。录波记录包含模拟量通道、数字量通道（开入、开出、保护元件状态等）以及时标序列信息。装置按每周期24个点进行数据记录，每份记录累计长度可达10s，并可保存最近的10次录波记录。录波记录可通过CSPC工具软件从装置面板上的以太网调试端口检索调出（COMTRADE通用格式），也可以通过站内通信网上传到工程师站，用于保护动作行为分析。4.5.3 事件顺序记录（SOE）装置实时监视记录动作事件、告警事件、开关输入、开关输出和保护投退压板的状态变化，记录事件发生的时标、原因和当前状态，并由通信端口实时传递到站级控制中心。装置可保存最近上百次的事件记录，可通过装置操作界面或CSPC工具软件调出浏览。图4-1 CSmart录波图4.5.4 操作记录装置记录最近40次对装置重要运行参数的修改操作和遥控跳合闸操作，记录装置操作的操作对象、发生的时间、数据的修改情况或操作原因，为事故追溯提供依据。4.6 通信装置前面板配备一个RJ45的电以太网调试端口用来连接PC机，PC机借助工具软件CSPC可对装置进行参数设置、功能测试、下载软件和数据分析等访问操作。为满足自动化系统的组网需要，装置提供如下通信端口供用户选择：以太网接口和485接口信号请参见装置接线示意图。a) 双以太网或者三以太网接口；b) 可选配一对或两对光纤以太网（或RS485）接口；c) 双RS485现场总线接口；装置支持IEC61850、IEC60870-5-103、MODEBUS、CSC-2000通信规约。通过通信端口和相应通信规约，装置可以向站级监控和SCADA系统传送各类实时运行信息（如测量数据、开关位置、事件记录）。站级设备也可以通过通信端口向装置下发控制命令或进行远方保护信息管理。4.7 诊断功能装置通过上电自诊断和运行自监视来实现装置的软硬件自检和监视，以确保装置运行的高可靠性。自检对象包括硬件关键部件（如模拟量采集回路、开关量输出回路、RAM、ROM）、硬件辅助部件（如通信接口）和重要运行参数（如定值、软投退压板），另外，装置内置两级软件监视器用以监视软件的运行状况。当装置检测到任何异常状况时，将记录相应异常事件并驱动相关信号节点和LED指示灯，对于关键异常状况，装置将闭锁保护功能和重要开出回路，防止装置误动作。用户也可以通过装置提供的装置测试命令来检查装置的重要硬件回路，如交流回路、开入回路、开出回路等。为配合自动化系统工程实施，装置提供远动对点测试功能用以快速检验本地监控和远动主站信息库，免除了监控及远动人员手动对点的烦琐操作。主要包括遥信对点、遥测对点、告警事件对点和动作事件对点。为检验装置的通信状况，发现装置或装置所在网络中可能存在的通信性能缺陷，装置提供相关通信端口的运行统计信息以提供部分网络诊断数据。4.8 CSmart调试分析软件CSmart调试分析软件包随装置一同发行，运行于Windows 98/2000/NT/XP环境，安装使用简单方便。通过装置前面板以太网调试端口，利用PC机的资源优势可以方便快捷地对装置实施硬件测试、保护配置及监视控制等操作。CSmart主要功能如下：a) 定值查询、修改、整定及维护功能；b) 压板设置、定值区切换、时间设置、信号复归功能；c) 故障报告和事件记录实时监视和检索功能；d) 录波数据检索、分析功能；e) 装置配置参数查询和设置功能；f) 装置配置方案和保护软件的快速更新、升级支持；g) 装置交流回路、开入开出回路监视和测试；h) 虚拟测试平台支持。5 CSD-211线路保护测控装置5.1 装置简介CSD-211为适用于110kV以下电压等级的中性点非直接接地系统的线路保护及测控装置，可在开关柜就地安装。5.1.1 保护功能a) 三段式定时限过流保护（可经方向和电压闭锁），一段反时限过流保护；b) PT断线相过流保护；c) 两段式定时限零序过流保护，一段反时限零序过流保护；d) 前加速保护；e) 低频减载保护；f) 间歇接地保护；g) 三相一次重合闸。5.1.2 测控功能a) 20路开入遥信采集、装置遥信变位、事故遥信；b) 正常断路器遥控分合、小电流接地探测遥控分合；c) Ua、Ub、Uc、Uab、Ubc、Uca、Ia、Ic、P、Q、COS、F等模拟量的遥测；d) 正向/反向有功电度，正向/反向无功电度；e) 事件SOE记录。5.1.3 其它功能a) PT断线告警；b) 控制回路断线告警；c) 故障录波；d) 32组定值区；e) GOOSE功能。5.2 保护元件5.2.1 过电流保护装置提供三段定时限过流保护和一段反时限过流保护，定时限段可有选择性的投入方向元件和低压元件。各段过流保护可以独立应用，也可根据需要相互之间配合使用。各段过电流由独立的控制字分别进行投退，其中过流段配有软、硬压板。5.2.1.1 低电压闭锁元件三段定时限过流的低电压闭锁条件可由控制字分别进行投退，利用此元件可以防止过流元件的误动，如电机反充电等非故障情况。低电压闭锁元件的动作判据为：其中，为三个线电压，为线电压闭锁定值。图5-1 低压元件逻辑图5.2.1.2 方向元件方向元件采用90接线方式，按相起动，各相电流元件受表5-1中所示相应方向元件的控制。动作区范围为（如图5-1所示），误差小于2，灵敏角为-30。为消除死区，方向元件带有记忆功能。表5-1 方向元件电流、电压对应关系相间方向元件ABC 图5-2 相间方向元件动作区域图5-3 方向元件逻辑图5.2.1.3 定时限过电流元件三段式定时限过流保护各段定值相互独立，每相电流分别和各段电流定值相比较，装置检测到电流大于定值，过流保护启动，启动计时元件。以过电流段为例，过流元件的动作条件表达为：其中，为过电流段电流定值。以定时限过电流段为例，下图是相动作情况的保护逻辑图：图5-4 过流I段定时限保护逻辑图5.2.1.4 反时限过流元件反时限过电流元件是动作时限与被保护线路中电流大小自然配合的元件，通过平移动作曲线，可以非常方便地实现全线的配合。反时限过电流保护的动作时限与被保护线路故障电流的大小有关，故障电流越大，动作时限越短，反之，故障电流越小，动作时限越长。IEC反时限特性解析式分为三类，即标准反时限、非常反时限、极端反时限，各反时限特性公式及曲线示意图如下：a) 反时限特性1：一般反时限b) 反时限特性2：非常反时限c) 反时限特性3：极端反时限图5-5 电流较小时反时限曲线图5-6 电流较大时反时限曲线其中：为过流反时限时间系数，为电流基准值，为故障电流，为跳闸时间。下图是相动作情况的保护逻辑图：图5-7 反时限过电流保护逻辑图5.2.1.5 过流保护动作逻辑当投入方向元件或低压闭锁元件时，PT断线闭锁过流保护；如果方向元件和复压闭锁元件均未投入，过流保护动作逻辑不受PT异常的影响。5.2.2 PT断线相过流保护装置提供PT断线相过流保护，可经控制字选择投入，该保护在PT断线时有效。下面是PT断线相过流保护的逻辑图：图5-8 PT断线相过电流保护逻辑图5.2.3 零序过流保护装置提供两段式定时限零序过流保护和一段反时限零序过流保护。各段零序过流保护可以独立应用，也可根据需要相互之间配合使用。各段零序过流由独立的控制字分别进行投退，其中零序过流段配有软、硬压板。本章CSD-211保护装置零流保护(零流1段，零流2段，零流反时限，零流加速可以由外部专用的零序CT引入装置X2-4端子，也可以软件自产，通过系统定值中控制字“零序电流自产”实现)，后面不在说明。5.2.3.1 定时限零序过电流元件定时限零序过电流保护各段定值相互独立，零序电流分别和各段零序电流定值做比较，装置检测到零流大于定值，零流保护启动，启动计时元件。以零序过电流段为例，零序过电流元件的动作条件表达为：其中，为零序过电流段定值。以定时限零序过流段保护为例，动作逻辑如下：图5-9 定时限零序过流段保护逻辑图5.2.3.2 反时限零序过流元件反时限零序过流元件根据线路中零序电流的大小，通过反时限动作特性曲线自动计算出相应的动作时限。零序电流越大，动作时限越短，反之，零序电流越小，动作时限越长。装置提供三类反时限特性曲线，即标准反时限、非常反时限、极端反时限。各反时限特性公式如下：a) 反时限特性1：一般反时限b) 反时限特性2：非常反时限c) 反时限特性3：极端反时限 下图为反时限零序过流保护的动作逻辑：图5-10 零序过流反时限保护逻辑图5.2.4 间歇接地保护在经小电阻接地系统中，可使用间歇接地保护元件，该保护采用外接零序电流3I0和自产零序电压3U0。当3I0达到150A（一次值）以上，如果投入3U0判别还要同时满足3U0大于10V（二次值），经20ms延时（即故障至少持续一个周波），则确认此次故障脉冲的产生，间断接地保护启动，时间元件开始计数。故障脉冲消失时，启动展宽1000ms，在展宽的1000ms内如果再次有故障脉冲，则在新的故障脉冲消失时再重新展宽1000ms，以后依次展宽，期间时间元件一直计数，当计时达到整定出口时间后，如果控制字“间歇性接地保护投入”，则出口跳闸。如果在展宽的1000ms以内没有新的故障脉冲出现，则间断接地保护返回，时间计数器清零。间歇性接地保护不启动重合闸。间歇性接地保护门槛值固定为150A，在程序中自动根据“设备参数”中的（零序CT额定一次值、零序CT额定二次值）折算成二次值，必须根据实际情况整定零序CT额定一次值和零序CT额定二次值。间歇接地保护逻辑如下：图5-11 间歇接地保护逻辑5.2.5 三相一次重合闸架空线路故障大多数为瞬时性故障，在继电保护跳开断路器后电弧即可熄灭，装置可以依靠重合闸功能把断开的开关重新合上，从而恢复正常的供电，提高供电的可靠性。装置提供三相一次重合闸功能，设置专门的停用重合闸软压板、停用重合闸硬压板和停用重合闸控制字。装置具有检同期或检无压合闸的功能。5.2.5.1 启动条件1） 保护跳闸启动重合闸，即保护发跳令，装置检到无电流且跳位则启动重合闸；2） 外部开入DI2启重合闸。图5-12 重合闸启动逻辑5.2.5.2 闭锁条件断路器处于合闸位置时重合闸开始充电，充电时间默认为15秒，此时间可在内部定值中整定。充电过程中面板上充电灯闪烁，充电满后充电灯长亮。以下任一条件满足时，重合闸放电，重合功能闭锁：a) 控制回路断线后，延时告警并放电；b) 低频减载动作对重合闸放电；c) 手跳或遥跳放电；d) 合闸条件不满足；e) 保护跳闸失败。5.2.5.3 重合方式重合闸启动后，装置开始判断同期条件是否满足。如果在“重合闸等同期时间”Twait内，装置检到合闸条件，经过Tch时间确认，装置发合闸令；如果在此时间内都没有检到合闸条件，装置告警“重合失败”。装置合闸命令脉宽150ms，在此期间内，如果装置检到有流条件，则收合闸令；否则150ms后合闸令返回。a) 重合闸检同期装置判断两侧电压是否均大于有压值（0.75），同时两侧相位角差是否在要求范围“同期合闸角”之内。b) 重合闸检线无压母有压 装置判断线路侧Ux是否低于无压值（0.3）且母线电压是否大于有压值（0.75）。c) 重合闸检线有压母无压装置判断线路侧Ux是否大于有压值（0.75）且母线侧电压是否低于无压值（0.3）。d) 重合闸检线无压母无压装置判断线路侧Ux及母线侧电压是否均低于无压值（0.3）。如果以上四种方式均没投入，装置非同期合闸。重合闸启动后，经过重合闸时间定值Tch确认，装置固定发合闸令。根据定值整定的配合，可根据现场需求组合形成不同的合闸条件。若“重合闸检线无压母有压”和“重合闸检线有压母无压”同时投入，装置检任一侧无压发重合令。当合闸方式需要判断Ux时，必须接入线路抽取电压。装置根据接入的母线电压和抽取线路电压，在正常运行时自动识别线路电压Ux的相别。图5-13 重合闸动作逻辑5.2.6 前加速保护装置提供前加速过电流保护和前加速零序过电流保护，由独立的控制字进行投退，以配合重合闸快速切除故障，提高供电可靠性。前加速保护的启动条件为：a) 重合闸充电满；b) 故障发生。5.2.6.1 加速过电流元件过流加速元件有独立的电流定值和时间定值，每相电流和电流定值相比较，装置检测到电流大于定值，保护启动，将启动计时元件。过流元件的动作条件表达为：其中，为过流加速段电流定值。下面是过流前加速段保护的逻辑图：图5-14 过流前加速段保护逻辑图5.2.6.2 加速零序过流元件零序过流加速保护具有独立的零流定值和时间定值，零序电流和零序电流加速段定值做比较，装置检测到零流大于定值，保护启动，将启动计时元件。零流加速元件的动作条件表达为：其中，为零序加速段电流定值。下面是过流前加速段保护的逻辑图：图5-15 零序前加速段保护逻辑图5.2.7 分散式低频减载元件当系统频率从正常状态变为低于整定频率时，低频元件启动，根据滑差的大小来区分故障情况、电机反充电和真正的有功缺额，从而判定是否切除负荷。低频减载功能由专门的压板和控制字投退，其动作不启动重合闸。5.2.7.1 动作逻辑当装置检测到系统频率低于低频减载频率时，保护启动，如果以下任一条件满足，低频元件将被闭锁：a) ，其中为低频电压闭锁定值； b) ，其中为低频频率滑差闭锁定值；c) ，其中为低频电流闭锁定值，该条件可由控制字投退；d) ； e) 开关在跳位；f) PT异常。低频保护启动，计时启动，延时到，低频减载动作出口。以下为分散式低频减载的简化动作逻辑图：图5-16 分散式低频减载动作逻辑图5.2.8 PT异常检测装置提供PT回路监视功能，可由控制字进行投退。5.2.8.1 母线PT异常检测母线侧PT回路监视用来检测PT回路单相断线、两相断线或三相失压故障，在满足以下三个条件之一时，装置延时确认报告“PT断线或失压”，缺省时间定值为9s。PT断线分为三相失压和不对称断线。a) 自产小于8V且三相电压均小于8V，电流大于无流门槛值，判为三相失压。b) 自产大于8V，最大线电压与最小线电压差大于16V，判为不对称断线。c) 自产大于8V，最大线电压小于16V，判为不对称断线（用于检测PT回路有并联支路时的两相断线）。装置在检测到PT异常后，方向元件或低压元件恒不满足，闭锁带方向或电压闭锁的过流元件。图5-17 PT断线逻辑图5.2.8.2 线路PT异常检测若PT断线检测功能投入，装置将根据具体功能投退情况来决定是否需要判断抽取线路侧Ux正常。如果重合闸功能投入，且需要检线路电压，如检同期、检线路无压母线有压、检线路有压母线无压、检线路无压母线无压，装置需要监视Ux回路是否正常。若线路电压小于0.3Un且线路有流，装置经延时确认线路PT异常，告警“抽取线路PT异常”，默认时间定值为9s，此时间可在系统定值中整定。Ux异常会闭锁线路无压条件从而闭锁重合闸功能。图5-18 线路Ux断线告警示意图5.2.9 控制回路断线检测根据跳闸插件上继电器HWJ和TWJ的触点位置判断控制回路的完好性，正常运行情况下，HWJ和TWJ应是不同状态，若监测到HWJ和TWJ的触点位置相同，经过延时确认，装置告警“控制回路断线”。控制回路断线确认时间默认为15s，此时间可在系统定值中整定。控制回路断线检测功能可由控制字投退。控制回路断线检测逻辑图：图5-19 控制回路断线告警逻辑图5.3 定值及整定说明5.3.1 压板清单软压板硬压板对应功能远方修改定值/软压板远方切换定值区/软压板远方投退软压板/软压板过电流保护段DI7过流I段压板软硬串联零序过流段DI8零流I段压板软硬串联前加速保护DI5前加速压板软硬串联停用重合闸DI6停用重合闸软硬并联低频减载DI9低频减载压板软硬串联5.3.2 保护定值清单及说明类别序号定值名称定 值 范 围（In为1A或5A）单位备注标准1低压闭锁定值10.0100.0V2过电流段定值(0.0520)InA3过电流段时间0.0100.0s4过电流段定值(0.0520)InA5过电流段时间0.0100.0s6过电流段定值(0.0520)InA7过电流段时间0.0100.0s8过流反时限定值(0.0520)InA9过流反时限时间0.0100.010过流反时限特性1/2/3无11PT断线相过流定值(0.0520)InA12PT断线相过流时间0.0100.0s13过电流前加速段定值(0.0520)InA14过电流前加速段时间0.0100.0s15零序过流段定值(0.0520)InA16零序过流段时间0.0100.0s17零序过流段定值(0.0520)InA18零序过流段时间0.0100.0s19零序过流反时限定值(0.0520)InA20零序反时限时间0.0100.021零序反时限特性1/2/3无22零流反时限最小延时0.0100.0s23间歇性接地跳闸时间0.0100.0s24零流前加速段定值(0.0520)InA25零流前加速段时间0.0100.0s26低频减载频率45.050.0Hz27低频减载时间0.1100.0s28低频频率滑差闭锁定值0.320.0Hz/s29低频电压闭锁定值30100V30重合闸同期角09031重合闸时间0.110.0s自定义32重合闸等同期时间2600.0s33低频电流闭锁定值(0.0520)InA5.3.3 控制字定义类别序号控制字名称整定方式备注标准1过电流段投入0，12过电流段投入0，13过电流段投入0，14过流反时限投入0，15过电流段经低压闭锁0，16过电流段经低压闭锁0，17过电流段经低压闭锁0，18过电流段经方向闭锁0，19过电流段经方向闭锁0，110过电流段经方向闭锁0，111PT断线检测投入0，112PT断线相过流投入0，113过流前加速段投入0，114零序过流段投入0，115零序过流段投入0，116零流反时限投入0，117零序反时限最小时间投入0，118间歇性接地保护投入0，119间歇性接地3U0闭锁0，120零序前加速段投入0，121低频减载投入0，122停用重合闸0，123合闸检同期0，124合闸检线无压母有压0，125合闸检线有压母无压0，126合闸检线无压母无压0，1自定义27低频减载电流闭锁0，128控制回路断线检测投入0，15.3.4 设备参数清单及说明序号定值名称范围单位备注1保护CT额定一次值08000A2保护CT额定二次值15A3零序CT额定一次值04000A4零序CT额定二次值15A5测量CT额定一次值08000A6测量CT额定二次值15A7母线PT额定一次值0110kV8母线PT额定二次值100V9线路PT额定一次值0110kV10线路PT额定二次值50100V5.3.5 整定说明a) 工程应用当中，若不使用装置内部操作箱时，操作箱上的跳位（TWJ）、合位（HWJ）监视回路都不能形成通路，导致“控制回路断线”告警；此时可以通过控制字退出此功能。b) 保护功能都可通过压板或控制字投退。5.4 装置端子图5.5 接线示意图接线说明：测量用电流模拟量由专用测量CT输入，以保证有足够的精度； 测量用电压与保护电压PT输入共用。零序电流的接入最好用专用零序电流互感器接入，若无专用零序电流互感器，在保证零序电流能满足小接地系统保护选择性要求前提下用三相电流之和即CT的中性线电流。6 CSD-213光纤纵联差动保护测控装置6.1 装置简介CSD-213为适用于110kV以下电压等级的中性点非直接接地系统的线路保护及测控装置，可在开关柜就地安装。6.1.1 保护功能a) 分相电流差动保护、CT断线检测、CT饱和检测、长期差流告警；b) 三段式定时限过流保护（可经方向和电压闭锁），一段反时限过流保护；c) PT断线相过流保护；d) 两段式定时限零序过流保护，一段反时限零序过流保护；e) 前加速保护；f) 低频减载保护；g) 间歇接地保护；h) 三相一次重合闸(检同期、检无压或非同期)；i) 保护信号远传远跳功能。6.1.2 测控功能a) 20路开入遥信采集、装置遥信变位、事故遥信；b) 正常断路器遥控分合、小电流接地探测遥控分合；c) Ua、Ub、Uc、Uab、Ubc、Uca、Ia、Ic、P、Q、COS、F等模拟量的遥测；d) 正向/反向有功电度，正向/反向无功电度；e) 事件SOE记录。6.1.3 其它功能a) PT断线告警；b) 控制回路断线告警；c) 故障录波；d) 32组定值区；e) GOOSE功能。6.2 保护元件6.2.1 分相光纤纵联差动保护6.2.1.1 主要原理及功能电流差动保护系统的构成见图61，图中M、N为两端均装设CSD-213光纤电流差动保护装置，保护与通信终端设备间采用光缆连接。图6-1 数字式电流差动保护系统构成示意图电流差动保护主要功能有：a) 分相式电流差动保护；b) 具有TA断线闭锁功能，TA断线后不闭锁差动保护功能；c) 具有TA饱和检测功能，TA饱和后可经控制字选择闭锁差动；d) 具有TA变比补偿功能，线路两侧保护可以使用变比不同的TA；e) 具有2Mbps高速通信口，可采用专用通道(2Mbps)。可复接G.703标准64kbps同向接口，也可复用2Mbps (E1)接口；f) 具有双通道冗余功能，两个通道可分别采用专用或复用64kbps或2Mbps任意组合；g) 经由保护的通信通道可传送“远跳”命令和“远传”命令；h) 保护间的数据通信采用16位CRC校验；可应用于双端电源系统、弱电源系统和T接线。6.2.1.2 电流差动保护装置与通信系统的连接方式连接方式有专用方式和复用方式两种。1) 专用方式：连接方式见图6-2。图6-2 双通道冗余方式2) 复用方式：连接方式见图6-3（以A通道为例）图6-3复用连接方式示意图6.2.1.3 启动元件1、 电流突变启动：装置设有专门的突变量启动电流定值；2、 稳态过流启动：相电流大于三段电流定值的最小值(未投入段定值默认为200)；3、 零流起动：零流大于零流起动定值4、 弱馈启动：相电流大于0.9差动定值，线电压低于60V5、 对侧启动报文：对侧启动后发启动报文给本侧，本侧收到启动报文后置启动标志，以提供本侧录波及动作跳闸需要。当M侧“启动相互闭锁”投入时，两侧侧本身都要启动才能开放M侧差动保护；N侧类似。6.2.1.4 差流越限告警任一相连续有差流大于0.15In且保持12S后，报告该相“长期有差流”。6.2.1.5 动作特性分相差动的动作曲线见图5-4，动作方程如下，其中Icd为差动定值：u 当IrIcd(分相差动定值)时动作 u 当(5/3)*IcdIr0.6*(Ir-Icd*5/3)时动作u 当Ir=5*Icd时 Id-0.6*(5*Icd-Icd*5/3)+Icd0.8*(Ir-5*Icd)时动作 上式中：Id=M + N， Ir=M - N常规三段式折线特性，2拐点(Ir1=5Icd/3，Ir2=5Icd)，3斜率(0，0.6，0.8)组成2拐点3折线。当检测到任一相CT饱和后，闭锁该相差动保护，非饱和相不受影响；当检测到任一相CT断线后，不闭锁差动保护。 图6-4 差动保护的制动特性6.2.1.6 TA相关判别1)线路两端TA变比补偿当线路两端TA变比不一样时，装置自动计算TA变比补偿系数进行补偿，使两侧的电流一致。2)TA断线告警TA断线告警：任一相差流大于0.15In，且断线侧基波幅值小于0.05In，保持12s后，断线侧装置报告“本侧X相TA断线”，对侧装置报告“对侧X相TA断线”。但TA断线不闭锁差动。3)TA饱和检测两侧基波幅值均大于保护CT二次额定电流，饱和侧基波幅值小于非饱和侧基波幅值的90%，饱和侧2次谐波含量大于0.15，非饱和侧2次谐波含量小于0.07则判为TA饱和。TA饱和后是否闭锁差动保护视控制字“TA饱和闭锁差动”整定情况而定，按相闭锁。6.2.1.7 压板电流差动保护只有在线路两侧保护装置差动压板均处于投入状态时才能动作，两侧压板互为闭锁。装置能对此作出检测，若差动压板的状态不一致，会告警“差动压板不一致”。6.2.1.8 通信电流差动保护正常工作的前提条件是两侧装置通信的同步。装置通信的同步包括两个方面：时钟同步和采样同步。6.2.1.8.1 时钟同步(1)装置可采用的通信方式：a)以2Mbps速率采用专用光纤通道。b)以64kbps速率复接基群设备的G.703同向接口。c)以2Mbps速率复接二次群设备的2Mbps(E1)接口。(2）通道控制字设置方法a)采用专用光纤通道时，装置定值均应设为2Mbps速率、“内时钟”。即数据发送采用装置的内部时钟，接收时钟从接收数据码流