最新保护功能及原理说明.docx
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最新保护功能及原理说明
保护功能及原理说明
DMP100保护控制单元
保护功能技术原理说明书
1.1I段定时限无方向过电流保护3
1.2II段定时限无方向三相过电流保护4
1.3III段定时限无方向三相过电流保护4
2三段式低电压闭锁方向过流保护4
Imax>Izd6
Izd为各段电流的整定值6
3反时限过流保护6
T——动作时间6
4零序过流保护（I0/I0X/I0z）7
T——动作时间8
5两段式负序过流保护8
II段保护逻辑图9
a）在系统最小运行方式下电动机机端两相短路时，最小的短路电流负序分量应使9
b）时限按躲过开关不同期合闸的时间整定，推荐整定范围为0.05～0.1s，一般可9
6复合电压启动的三相定时限过流保护9
MAX（IA、IB、IC）——为三相保护电流最大值10
7低电压启动的三相定时限过流保护10
Min（UA、UB、UC）——为三相电压最小值11
8带比例调整的定时限负序过流保护11
MAX（IA、IB、IC）——为三相保护电流最大值12
9三段式带启动过程的三相过流保护12
10独立电流加速段保护13
11三相一次重合闸14
12差动速断保护14
13二次谐波及比率制动的差动保护15
Ires=（|İ1|＋|Kph·İ2|）/216
Id>Icd16
K2·Id>Ih2nd16
14低周减载17
15三相电容器端过压保护18
16过压保护（取最大电压）19
17过压保护（取最小电压）20
Uzd——过压整定值20
18欠压保护（取最大电压）20
Uzd——欠压整定值21
19欠压保护（取最小电压）21
Uzd——欠压整定值22
20负序电压保护22
21零序过电压保护（U0/U0Z——实测/计算）22
22I/II段PT开口三角电压过高母线单相接地23
T——动作时间24
23备用电源自动投切24
1）有过流等故障跳闸和手跳1DL或3DL26
3）有过流等故障跳闸和手跳1DL或2DL26
UI＜Uzd、UII＜Uzd分别为Ⅰ母、Ⅱ母三相无压；26
BS为外部闭锁输入；26
24来电自复动作27
保护功能及原理说明
1三段式过电流保护（单向供电的线路）
定时限无方向过电流保护I>
定值
电流值设定Izd
3.0……99.9
A
步长
0.1
A
时限
保护动作时限设定Tzd
0.1……99.99
S
步长
0.1
S
1.1I段定时限无方向过电流保护
动作原理：
在保护出口投入时，任一相电流高于整定电流并且超过整定时限时，保护出口动作。
在报警出口投入时，任一相电流高于整定电流并且超过整定时限时，报警出口动作。
当时限设为0时，为传统的速断保护，故障30ms内保护动作。
保护逻辑图
1.2II段定时限无方向三相过电流保护
动作原理：
在保护出口投入时，任一相电流高于整定电流并且超过整定时限时，保护出口动作。
在报警出口投入时，任一相电流高于整定电流并且超过整定时限时，报警出口动作。
保护逻辑图
1.3III段定时限无方向三相过电流保护
动作原理：
在保护出口投入时，任一相电流高于整定电流并且超过整定时限时，保护出口动作。
在报警出口投入时，任一相电流高于整定电流并且超过整定时限时，报警出口动作。
保护逻辑图同上
注：
IA、IB、IC为三相保护电流基波值；Izd为电流整定值；Tzd为时限。
2三段式低电压闭锁方向过流保护
低电压闭锁方向过流保护I-->>
定值
电流值设定Izd
3.0……99.9
A
步长
0.1
A
时限
保护动作时限设定Tzd
0.1……99.99
S
步长
0.1
S
装置设三段定时限过流保护，配置方向元件和电压元件的主要对两端供电的输电线路故障进行保护。
方向元件和电流元件接成按相启动方式,方向元件带有记忆功能以消除近处三相短路时方向元件的死区。
三段定时限方向过流保护分别为过电流I段（速断）、定时限过电流II段、定时限过电流III段。
各段保护均可分别通过控制字选择经方向和低压闭锁,方向元件取90o接线方式并按相启动。
方向元件的灵敏角为φ=45︒,则IA在-45︒～135︒（相对方UBC方向）范围方向元件动作。
90o接线方式方向元件判据：
方向元件
电流
电压
A
IA
UBC
B
IB
UCA
C
I
U
CAB
采取90o接线方式的方向元件矢量分析图
保护逻辑图
过流保护的动作判据为：
Imax>Izd
T>Tzd
式中：
Imax为三相电流中的最大值
Izd为各段电流的整定值
Tzd为各段时限
方向元件的动作判据为：
式中:
IL故障相电流
UL为其对应的线电压
α为整定的方向元件内角，一般为45︒
三段式电流保护是35KV及以下线路的主保护，其中一段对应“速断保护”，二段对应“定时限速断保护”、三段对应“过电流保护”，因此用户在整定时应该保证：
一段保护电流定值大于等于二段保护电流定值，二段保护电流定值大于等于三段保护电流定值；时间定值整定则相反：
一段保护时间定值小于等于二段保护时间定值，二段保护时间定值小于等于三段保护时间定值。
3反时限过流保护
反时限过电流保护
一般反时限I/1
t=0.14Tp/[（I/Ie）0.02-1]
非常反时限I/2
t=13.5Tp/[（I/Ie）-1]
极端反时限I/3
t=80Tp/[（I/Ie）2-1]
定值
电流值设定Izd
3.0……99.9
A
步长
0.1
A
时限
时间常数设定Tp
0.1……99.99
S
步长
0.1
S
装置中的过流Ⅲ段可设置为反时限保护，作为线路的后备保护。
根据国际电工委员会标准（IEC2554）和英国标准规范（BS142.1966）的规定，装置采用下列三个标准特性方程，供用户选用。
T——动作时间
Imax——故障电流
Izd——动作电流整定值
Tp——时间常数
曲线族
1—一般反时限
2—非常反时限
3--极端反时限
K
0.14
13.5
80
α
0.02
1
2
三种反时限特性曲线
在2倍动作电流整定值时，反时限延时不一致性不大于5%。
逻辑图
注：
Imax=MAX（IA,IB,IC）时，为反时限（5A）三相过流保护
Imax=I0时，为反时限零序（1A）过流保护
Imax=I0x时，为反时限零序（5A）过流保护
Imax=I0z时，为反时限计算零序（5A）过流保护
4零序过流保护（I0/I0X/I0z）
定时限零序过流保护I0/I0X/I0z>
定值
电流值设定Izd
3.0……99.9
A
步长
0.1
A
时限
保护动作时限设定Tzd
0.1……99.99
S
步长
0.1
S
保护逻辑图
T——动作时间
Tzd——动作整定时限
I0——零序电流
注：
I0=I0时，为反时限零序（1A）过流保护
I0=I0x时，为反时限零序（5A）过流保护
I0=I0z时，为反时限计算零序（5A）过流保护
5两段式负序过流保护
两段式负序过流保护I2>
定值
负序过流值设定Izd
3.0……99.9
A
步长
0.1
A
时限
保护动作时限设定Tzd
0.1……99.99
S
步长
0.1
S
动作原理：
当电动机三相电流有较大不对称时，电动机会出现较大的负序电流，而负序电流
将在转子中产生2倍工频的电流，使转子附加发热大大增加，危及电动机的安全运行。
本装置采用两段式负序电流保护，分别为负序过流速断I段保护、负序过流II段。
I段保护逻辑图
II段保护逻辑图
注：
I2为负序电流最大值；Izd为电流整定值；Tzd为时限。
装置设置的定时限负序过流Ⅰ段保护，对电动机反相断相，匝间短路以及较严重
的电压不对称等异常运行工况提供保护。
整定计算原则：
a）在系统最小运行方式下电动机机端两相短路时，最小的短路电流负序分量应使
负序过流Ⅰ段保护可靠动作，推荐整定范围为0.6～1.2Ie
b）时限按躲过开关不同期合闸的时间整定，推荐整定范围为0.05～0.1s，一般可
取0.05s。
负序过流Ⅱ段作为灵敏的不平衡电流保护。
若采用定时限，其定值可按大于电动
机长期允许的负序电流整定做为负序过负荷报警。
负序过负荷报警定值整定：
在电动机正常运行及起动过程中,允许三相电压之间有持续性的5%以内的误差，此时会出现较长时间的负序电流，负序过电流定值应Izd可靠躲过这个负序电流不动作,因此电流定值不应小于0.3Ie，一般可以取0.3～0.6Ie。
Tzd负序过流时间的整定：
必须可靠躲过断路器跳合闸及其它暂态干扰所出现的短时间I2的影响，时间一般可取1s～3s。
6复合电压启动的三相定时限过流保护
复合电压启动的三相定时限过流保护U2>I>
定值
电流值设定Izd
3.0……99.9
A
步长
0.1
A
时限
保护动作时限设定Tzd
0.1……99.99
S
步长
0.1
S
定值
负序电压设定U2zd
0……120
U
步长
1
U
定值
电压最小值设定Uzd
0……120
U
步长
1
U
动作原理：
在保护出口投入时，当正序电压小于整定值或负序电压大于整定值且任一相电流超过整定电流值并且超过整定时限时，保护出口动作。
在报警出口投入时，任一相电流高于整定电流并且超过整定时限时，报警出口动作。
保护逻辑图
注：
T——动作时间
Tzd——动作整定时限
Izd——动作电流整定值
U2——负序电压
U2zd——负序电压整定值
Uzd——电压最小值整定值
MAX（IA、IB、IC）——为三相保护电流最大值
Min（UA、UB、UC）——为三相电压最小值
7低电压启动的三相定时限过流保护
低电压启动的三相定时限过流保护U
定值
电流值设定Izd
3.0……99.9
A
步长
0.1
A
时限
保护动作时限设定Tzd
0.1……99.99
S
步长
0.1
S
定值
电压最小值设定Uzd
0……120
U
步长
1
U
动作原理：
在保护出口投入时，当正序电压小于整定值且任一相电流超过整定电流值并且超过整定时限时，保护出口动作。
在报警出口投入时，任一相电流高于整定电流并且超过整定时限时，报警出口动作。
保护逻辑图
注：
T——动作时间
Tzd——动作整定时限
Izd——动作电流整定值
Uzd——电压最小值整定值
MAX（IA、IB、IC）——为三相保护电流最大值
Min（UA、UB、UC）——为三相电压最小值
8带比例调整的定时限负序过流保护
带比例调整的定时限负序过流保护I+kI2>
定值
电流值设定Izd
3.0……99.9
A
步长
0.1
A
时限
保护动作时限设定Tzd
0.1……99.99
S
步长
0.1
S
参数1
定时限与比例调整负序过流转换设定
0……1
步长
1
参数2
比列调整系数设定
0……9.9
步长
0.1
动作原理：
当电动机电流不对称时，会出现较大的负序电流，而负序电流将在转子中产生2倍的工频电流，使转子发热大大增加危及电动机的安全运行。
在保护出口投入时，当电动机三相电流有较大不对称，出现负序电流高于整定负序电流并且超过整定时限时，保护出口动作。
在报警出口投入时，负序电流高于整定电流并且超过整定时限时，报警出口动作。
保护逻辑图
注：
T——动作时间
Tzd——动作整定时限
Izd——动作电流整定值
I2——负序电流
参数2——比列调整系数
参数1——当等于1时为带比例调整的定时限负序过流保护，当等于0时，且参数2等于1时为传统负序过流保护
MAX（IA、IB、IC）——为三相保护电流最大值
9三段式带启动过程的三相过流保护
三段式带启动过程的三相过流保护_/-I>
定值
电流值设定Izd
3.0……99.9
A
步长
0.1
A
时限
保护动作时限设定Tzd
0.1……99.99
S
步长
0.1
S
时限2
启动时间设定
0.1……99.9
S
步长
1
S
参数2
起动中的上调倍数设定
0……9.9
步长
0.1
9.1I段带启动过程的三相过流保护
动作原理：
在保护出口投入时，电动机起动时有较大的起动电流，为了更可靠的保护电动机特设了时限2（启动时间）和参数2（起动中的上调倍数）用来躲过电动机的正常起动电流，电动机起动时，时限2（启动时间）计时开始，启动时间内的保护电流等于整定电流值乘以参数2（起动中的上调倍数），超过启动时间后自动恢复到定时限过流保护；这样，既可有效防止启动过程中因启动电流过大引起的误动作，同时还能保证正常运行中保护有较高的灵敏度。
电动机起动超过启动时间后任一相电流没有超过整定电流值为正常起动。
当任一相电流超过整定电流值并且超过整定时限时，保护出口动作。
在报警出口投入时，任一相电流高于整定电流并且超过整定时限时，报警出口动作。
当时限设为0时，为传统的速断保护，故障30ms内保护动作。
若电动机采用熔断器－高压接触器（F-C）回路控制，该端保护可设小延时以躲过熔断器熔断时间。
保护逻辑图
9.2II段带启动过程的三相过流保护
动作原理：
在保护出口投入时，设定时限2（启动时间）和参数2（起动中的上调倍数）是用来使本保护正常起动时退出，电动机起动时，时限2（启动时间）计时开始，启动时间内的保护电流等于整定电流值乘以参数2（起动中的上调倍数）；当电动机启动完毕后定值回复正常值后，当运行时的单相电流大于整定值并且超过整定时限时，保护出口动作。
在报警出口投入时，任一相电流高于整定电流并且超过整定时限时，报警出口动作。
保护逻辑图通上
9.3III段带启动过程的三相过流保护
动作原理：
为防止启动时电动机绕组绝缘失效或启动时间过长等故障，特设本保护。
在保护出口投入时，由于电动机启动时有较大的启动电流，为了可靠的保护电动机转子，防止启动时间过长或启动堵转，在设定时限2（启动时间）和参数2（起动中的上调倍数）用来躲过电动机的正常起动电流，电动机起动时，时限2（启动时间）计时开始，启动时间内的保护电流等于整定电流值乘以参数2（起动中的上调倍数）；这样，在启动时间加设定的时限后电流未降到设定的电流以下时，认为电动机启动时间过长，造成转子发热，保护出口动作。
在报警出口投入时，任一相电流高于整定电流并且超过整定时限时，报警出口动作。
保护逻辑图同上
注：
IA、IB、IC为三相保护电流基波值；Izd为电流整定值；Tzd为时限。
10独立电流加速段保护
独立电流加速段保护Ijs>
定值
电流值设定Ijszd
3.0……99.9
A
步长
0.1
A
时限
保护动作时限设定Tjszd
0.1……99.99
S
步长
0.1
S
合闸后加速保护包括手合于故障加速跳与自动重合于故障加速跳。
过流加速段的电流及时间定值可独立整定。
过流加速段动作判据如下：
Imax>Ijszd
T>Tjszd
Imax为三相电流中的最大值
Ijszd、Tjszd为过流加速段保护整定值
11三相一次重合闸
三相一次重合闸重合闸Ch-H--
定值
检无流电流设定
0.5……99.99
A
步长
0.1
A
时限
重合闸动作时限设定T
0.1……10.0
S
步长
0.1
S
动作原理：
本重合闸方式采用保护启动方式，在重合闸动作出口投入时，首先检测到投入的保护动作后且已选择启动重合闸，重合闸自动投入计时开始，在设定的时限内未出现异常后，合闸出口动作。
保护逻辑图
12差动速断保护
差动速断保护I-Is>
定值
差流设定Izd
3.0……99.9
A
步长
0.1
A
时限
保护动作时限设定Tzd
0.1……99.99
S
步长
0.1
S
Y/D
星——三角转换设定
0……1
Y/D=1为补偿
步长
1
参数2
平衡系数设定
0.001……3.000
步长
0.001
动作原理：
当差动电流大于最大可能励磁涌流时立即出口跳闸，主要用于变压器严重故障时加速。
在保护出口投入时，任一相差动电流高于整定电流，保护出口动作。
在报警出口投入时，任一相差动电流高于整定电流，报警出口动作。
本保护为了在变压器区严重性故障时快速切除变压器各侧开关，以确保变压器的安全。
为了保证装置的正确动作，速断电流的定值必须按下列原则先取：
第一：
必须躲过空投变压器时可能产生的最大励磁涌流。
第二：
必须躲过变压器区外端部故障时穿越电流造成的不平衡电流。
保护逻辑图
注：
Izd为差流整定值；Tzd为时限
Kph即平衡系数:
用来对主变各侧因CT变比不同引起的误差进行校正，以变压器副边电流的一次值为基准，将变压器原边电流二次值乘以Kph来进行差流判断。
Kph=I2nH/I2nL低压电压*低压电流变比/高压电压*高压电流变比
I2nL——流入保护装置低压侧二次电流;I2nH——流入保护装置高压侧二次电流。
13二次谐波及比率制动的差动保护
二次谐波及比率制动的差动保护I-I_/
定值
差动启动电流设定Icd
3.0……99.9
A
步长
0.1
A
定值g
比率特性曲线拐点制动电流Ires.0
0.1……99.99
A
步长
0.1
A
参数1
比率制动系数K1（常取0.4～0.6左右）
0.01……0.99
步长
0.1
参数2
二次谐波制动系数K2（0.10～0.3之间，建议为0.15）
0.01……0.99
步长
0.01
保护逻辑图
13.1折线比率差动保护元件
由于变压器各侧额定电流一般不相等，差动保护计算时电流量不能直接加减，以下公式中均须使用了标幺值；
变压器主保护装置是通过分别监测变压器高低压侧的电流，分ABC三相计算的差动保护单元。
该保护采用标么值的计算方法，在标么系统中，同一电流归算至不同的电压等级后，其有名（实际）值虽然发生变化，但其标么值却保持不变，所以可定出变压器绕组中的基本侧，然后将各侧电流根据标么方法进线归算（本差动保护的基本原则）具体实现如下：
比率制动方程：
Id=|İ1+Kpb·İ2|
Ires=（|İ1|＋|Kph·İ2|）/2
式中：
Kph为需要整定计算的变压器绕组的电流平衡系数，所有İ以指向变压器为正方向
差动保护动作条件：
Id>Icd
Id>Icd+K1·（Ires–Ires.0）
Id>Icdsd
K2·Id>Ih2nd
式中：
Id——差动电流（电流矢量差的模值）
Ires——制动电流（电流模值最大）
Icd——差动最小动作电流
K1——比率制动系数
Ires.0——比率特性曲线拐点制动电流
Icdsd——差动速断电流定值
K2——二次谐波制动系数
Ih2nd——二次谐波电流
如图所示：
由于变压器两侧电流互感器都是根据产品目录选取标准的变比而且变压器的变比也是一定的，因此三者不能准确的满足nLy/nLd=nT的要求。
为防止由于变压器各绕组所配电流互感器计算变比与实际变比不同和此时差动回路就有不平衡电流流过使保护装置误动。
所以通常也利用Kph电流系数平衡来消除或减小这个差值。
即用平衡系数弥补实际变比与理想值之间的差，使各臂电流差接近零，从而消除或尽量减小不平衡电流。
13.2二次谐波制动元件
本元件是为了在变压器空投时防止励磁涌流引起差动保护误动，
其闭锁判据为：
Ih2nd＞Icd·K2;
其中：
Ih2nd差动保护电流中的二次谐波电流；
Icd为变压器基波差动电流；
K2差动保护二次谐波制动系数。
励磁涌流时，含有大量的偶次谐波分量存在，故障时，偶次谐波分量很小，故在故障时不会拒动。
13.3启动元件
保护启动元件用于开放保护跳闸出口闭锁继电器启动该保护故障处理程序。
启动元件包括相电流突变量启动元件、稳态差流启动元件。
各保护的启动元件相互独立。
任一启动元件动作则保护启动。
14低周减载
低周减载保护f<
定值
频率设定Fzd
40.0……51.0
Hz
步长
0.1
Hz
时限
保护动作时限设定Tzd
0.1……9.99
S
步长
0.1
S
参数1
低压闭锁设定Uzd
0……2
U
步长
1
U
df/dt
平衡系数设定（dF/dT）zd
0.1……1.0
步长
0.01
动作原理：
通过控制字选择经低压闭锁和滑差闭锁。
当装置投入运行时，频率必须在±0.5Hz范围内，低周保护才允许投入。
当系统发生故障时，频率下降过快超过滑差频率定值时闭锁低周保护。
频率必须恢复到50±0.5Hz范围，低周保护才能再次投入。
线路不在运行状态，保护自动退出。
保护动作判据为：
F>Fzd
dF/dT<（dF/dT）zd
U>Uzd
Fzd为低周减载定值
dF/dt为滑差
U为低周减载低电压闭锁定值
保护逻辑图
15三相电容器端过压保护
三相电容器端过压Ux>
定值
过压设定Uxzd
1……129
U
步长
1
U
时限
保护动作时限设定Tzd
0.1……99.99
S
步长
0.1
S
动作原理：
电压引自A，B，C三相电容器的泄放PT端电压，保护出口投入时，各相电容器任一组的电压超过整定电压值时，保护出口动作。
在报警出口投入时，各相电容器任一组的电压超过整定电压值时，报警出口动作。
保护逻辑图
注：
T——动作时间
Tzd——动作整定时限
MAX（UAx、UBx、UCx）——为三相电容器的泄放PT端电压
Uxzd——过压整定值
16过压保护（取最大电压）
过压保护UMAX>
定值
过压设定Uzd
1……129
U
步长
1
U
时限
保护动作时限设定Tzd
0.1……99.99
S
步长
0.1
S
动作原理：
三相电压的最大值，三相任一相电压的最大值大于整定电压值并且超过整定时限时，保护出口动作。
保护逻辑图
注：
T——动作时间
Tzd——动作整定时限
MAX（UA、UB、UC
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