SEL一321—5繼電器在330kV線路中的應用

　　美國SEL公司（SchweizerEngineeringLaborato—ries，inc）從1984年推出數字式微機保護，1997年進入我國電力系統以來，其產品的穩定性，靈活性和可靠性被電力系統所廣泛接受，且適用于各個電壓等級。其中，尤以在中低壓系統中得以大量的應用。SEL．321繼電器是SEL公司專為110kV及以上系統而開發的，其中的SEL一321．5專門針對中國市場的特點而作了邏輯上的修改，在國內的220kV及500kV超高壓系統中得到了推廣，而此次陜西330kV羅敷變電站兩條330kV線路上得以采用SEL一321-5作為主保護，在330kV這一電壓等級應用這一類型繼電器在我國尚無先例。
1 SEL．321—5功能簡介
　　作為一種專為超高壓系統而設計的保護，SEL一321．5除了具有Ⅳ段式相間和接地距離保護外（分為歐姆圓接地距離、四邊形接地距離），還有Ⅲ段相間方向過流、Ⅳ段零序方向過流、Ⅳ段負序方向過流，以及正序、負序、零序反時限元件、低電壓、過電壓等元件可供選擇作為后備保護，利用靈活的SEL—OGIC方程進行編程組合以適應系統的需要。在高頻保護方面，SEL．321保護可以構成超范圍允許式porl3"、欠范圍允許式PUTT、閉鎖式DCB和解除閉鎖式DCUB等4種方式。該保護共有6個定值組區，可存6套不同的定值以適應不同的運行方式。該裝置共有3個EIA．232型串行通訊口供繼電器與其他裝置通訊，1個IRIG—B端口供繼電器與GPS時鐘對時。整個裝置采用32位單CPU及高速DSP全密封設計。
2 現場調試應用
2．1 一次系統及配屏方式
　　羅敷330 kV變電站采用一個半斷路器接線方式，其330 kV線路保護為雙高頻配置，用SEL一321-5和江蘇宏圖高科的GSF．6A收發信機構成一套高頻閉鎖（DCB）保護，用南瑞的LFP-902和許繼的sF一600型收發信機構成方向高頻保護。因此，每套保護均應控制兩臺斷路器，啟動兩套短路器失靈保護和兩套綜合重合閘。重合閘裝置選用國產CSI100系列，線路兩側的保護配置形式基本相同。
2．2 SEL．321．5繼電器的組屏
　　本項目選用的SEL．321．5帶兩塊附加I／O板，尺寸為4U，有28個輸出、16個輸入，可以滿足控制兩臺開關、啟動兩套重合閘、啟動兩套失靈保護的需要。主保護利用SEL．321．5繼電器的DCB邏輯與國產GsF．6A收發訊機構成高頻閉鎖距離零序保護，后備保護為Ⅲ段相間距離保護、Ⅲ段四邊型接地距離保護、Ⅳ 段零序方向保護。SEL一321—5通過規約轉換器將SEL—ASC II規約轉換成IEC 870—5．103規約，以實現保護信息、定值、保護投退等數據的上送。SEL一321—5另配置一臺SEL一2020，接入打印機，可實現保護信息的實時打印，同時接入GPS衛星對時信號（見圖1）。

2．3 SEL．321．5原理及邏輯設計
　　SEL．321．5繼電器沒有重合閘功能模塊，在超高壓系統應用中，用戶會要求重合閘裝置和保護分開，本工程中，另外配置了CSI100重合閘裝置。因我國電力系統的特殊需要，超高壓系統要求分相跳閘，縱聯保護的邏輯也與國外有所不同，因此在使用時應根據系統情況和實際需要靈活選取，或作相應變化，以下進行簡要說明。
（1）高頻閉鎖（DCB）邏輯
　　裝置內部DCB邏輯模塊要求相間距離Ⅲ段M3P、接地距離Ⅲ段Z3G、零序電流Ⅲ段67N3、負序電流Ⅲ段67Q3均設為反向，且只用于啟動收發訊機，不作為保護出口。
　　當反向三相短路時，如果二次電壓足夠維持極化電壓，VPOLV字位置“1”，則經過2周波延時啟動發信；如果二次電壓低沒有極化電壓，VPOLV字位不會馬上置“0”，由記憶元件保持一定時間，VPOLV才會置“0”。這一回路將依靠Ⅲ段的電流監視元件50PP3啟動的字位50AB3、50BC3、50CA3來保持這一回路，直到故障消失（如圖2所示）。

　　SEL．321-5繼電器DCB邏輯中由Ⅱ段元件停信，且啟信和停信同時發生時啟信優先。字位START啟動發信，字位STOP停止發信，外部收發信機接收到信號時，其接點輸出引入SEL-321-5的開入端，將該開入量定義為BT，則有閉鎖信號時BTX字位置“1”（見圖3）。

　　區內故障時反向元件不動作，不啟動發信元件，Ⅱ段元件出口并在判斷無本側啟信和對側發信時，裝置發出跳閘令；區外故障時，一側反向元件動作，則閉鎖兩側保護（邏輯圖如圖4）。

　　SEL一321-5保護中的高頻閉鎖DCB邏輯同國內常用的DCB邏輯的最大區別：
　　SEL一321-5的啟動發信元件選用反向Ⅲ段，而國內習慣選用無方向且門檻值較低的電流（正序、負序、零序）元件來作為啟信元件；
　　SEL．321-5沒有遠方啟信功能，國內的DCB啟信元件要求正反向故障均應動作，可以選用無方向的50Q4、50G4及距離Ⅳ段來啟信，裝置中原有的啟信邏輯因為只在反向Ⅲ段情況下才啟信，且有2周波的延時，不符合國內的要求，放棄不用，改進后的發信邏輯如圖5。

　　啟信邏輯中用50G4而沒有用50N4，因為50N4被用于零序Ⅳ 段，零序啟信50G4一般比零序Ⅳ段50N4定值要小。
　　改進后的啟信邏輯方程為：
　　W=M2P +Z2G +67N2
　　Y=!W＊M4P+!W＊5OQ4+!W＊50C
　　OUT1=Y
　　停信邏輯圖改進見圖6。

事實上停信的零序元件的門檻值只相當于零序保護的Ⅳ 段定值，圖6中仍用67N2，只是為了和M2P、Z2G保持一致，67N2按零序Ⅳ 設定，而67N4按零序Ⅱ段設定。
　　改進后的邏輯方程為：
　　OUT2=!Y＊W
　　圖7為改進后的跳閘邏輯。

　　SEL．321．5中原DCB出口MTCS方程式為經過短延時0．5周波的Ⅱ段元件，而國內的DCB邏輯為先檢測到通道上有0．25周波閉鎖信號，然后信號消失。且同時Ⅱ段元件動作，則出口跳閘。圖7中LP3為高頻閉鎖信號輸入，啟動中間字位Z，LP1為高頻閉鎖保護投退的硬壓板輸入，則邏輯方程為:
　　IN1=LP1
　　IN3=BT
　　IN4=LP3（IN3、IN4在裝置外部短接）
　　Z =LP3
　　MTCS =ZT＊M2P＊LP1+ZT＊Z2G＊LP1+ZT＊67N2＊LP1
　　TZPU =0．25cyc
　　TZDO =15cyc
（2）后備保護邏輯
　　相間距離、接地距離、零序等作為后備保護，邏輯基本不需較大改動，整定簡單；存在的問題是：SEL．321．5中零序過流保護I段至Ⅳ段均為三相跳閘，和國內習慣有一定出入，國內用戶要求零序I段必須分相跳閘，Ⅱ段至Ⅳ 段可以三相跳閘。方程如下：
　　MTU = M1P +Z1G + M2PT + Z2GT + M4PT +Z4GT +67N2T +67N4T
　　MER =50H +67N1
　　X =67N1＊!M2P
　　OUT=TPn+FSn XT（n=A，B，C）

　　上述方程中零序I段67N1“與”上選相間距離Ⅱ段的“非”后。再“與”上選相元件才寫入輸出方程OUT中，主要是考慮相間接地不由這種方式出口，此方式只考慮單純的單相故障。
（3）合于故障加速邏輯SOFT　　由于SEL．321不帶重合閘功能模塊，啟動后加速由相鄰CSI．100重合閘屏提供接點，實現加速功能。對于合閘到三相出口短路的情況加入無方向性過電流高值50H實現加速跳閘。方程如下:
　　MTO =M2P+Z2G +67N2 +50H
　　IN =CLOSE
　　OPO =27
　　ENCLO =Y
　　后加速方式外部重合接點引入式，即ENCLO=Y。因為本工程沒有將斷路器輔助接點引入SEL-321．5裝置中，所以沒有采用斷路器輔助接點式，即EN52A =N。
3 SEL一321保護的現場調試試驗
　　SEL系列繼電器元件性能穩定，在非常惡劣的條件下仍能穩定的運行，各項指標符合IEEE標準，運行溫度可達一40℃ ～85°C；現場調試也無特殊的要求，基本不需要調整，按照國內的保護調試習慣和項目就可以進行。同時，利用SEL公司提供的SEL5010調試軟件和SEL5601分析軟件使調試工作更加透明方便；在繼電器特性調試中，利用TAR命令可以觀察每一個繼電器字位的變化情況，類似于國內的分立繼電器測試。在整組試驗中，利用EVE。HIS等命令可以觀察繼電器動作結果和歷史報告。
　　利用繼電器本身先進的自適應和自檢功能，可以使調試工作量減少，一般情況下，只要在精度和自檢都合格的情況下，繼電器本身就具備運行條件。和收發信機的配合調試也按正常方式進行即可。
4 結束語
　　SEL-321保護裝置在國內的220 kV及500 kV系統中都得到了應用。運行情況良好。高頻動作出口時間大約在30～40 ms左右，比國內保護動作慢一些，這也是所有國外保護普遍的特點。SEL保護靈活性高。可以適應系統較為特殊的用戶需求，給用戶提供了靈活的選擇空間，在現場的調試中，正確的整定是使用好裝置的關鍵，因為整定項目比較多，因此。必須對每一項定值進行深入的理解和消化。