CSC-161系列数字式线路保护装置 工程说明书
3.3 选相元件
110kV及以下输电线路为三相跳闸，本装置的选相元件用以判别实际系统的故障情况，以投入不同的距离元件，实现保护的正确跳闸和故障距离测量。
不同的系统发生不同类型的故障时，电流电压特征不同。装置针对不同的故障特征，综合利用各种选相原理以满足不同系统的需要。在突变量起动后的故障初期采用突变量选相元件。在非突变量启动或者突变量起动20ms后，采用稳态序分量选相元件。在故障时电流特征不明显时，结合低电压和阻抗选相元件。
3.4 距离保护 3.4.1距离元件 1) 距离保护配置
大电流接地系统距离保护包括三段式相间距离和三段式接地距离，小电流接地系统距离保护包括三段式相间距离。距离保护各段的投退均受距离压板控制。 2) 距离方向元件
对于出口短路或三相短路，距离保护采用记忆电压判方向（故障前电压前移两周波后，同故障后电流比相）。对于不对称故障，距离保护采用负序方向元件把关。负序方向元件见图2。
负序方向元件正向区为： 18°≤arg（3I2/3U2）≤180°
负序方向元件反向区为： －168°≤arg（3I2/3U2）≤0°
18°18°3I2正方向3U2反方向
图2
3) 距离测量元件
距离测量元件以实时电压，实时电流计算对应回路阻抗值。阻抗计算采用解微分方程法与傅氏滤波相结合的方法同时计算ZA、ZB、ZC、ZAB、ZBC、ZCA六种阻抗。
dI??计算相间阻抗的算法为：U??＝L??+ RI??，??=AB；BC； CA
dt
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计算接地阻抗的算法为：U?＝L?
d(I??KX3I0)+R? (I?+Kr3I0)，?= A；B； C
dt 其中： Kx=(X0-X1)/ (3X1)，Kr=(R0-R1)/ ( 3R1)。故障电抗X=2πfL 。 4) 距离保护的动作特性
距离保护的动作特性均为多边形特性（如图3），其中R独立整定可满足长、短线路的不同要求，以灵活调整对短线路允许过渡电阻的能力，以及对长线路避越负荷阻抗的能力，多边形上边下倾角α的适当选择可提高躲区外故障超越能力。
图3
设置小矩形动作区是为了保证出口故障时距离保护动作的可靠性。 小矩形动作区的X、R取值见表3：
表3
5?时，取XDZ/2 In 52.5当XDZ> ?时，取 ? (In=1A、5A) In In 当XDZ≤X取值 8倍上述X取值与RDZ/4两者中小者 R取值 5) 距离保护的出口选择
根据系统的需求情况，可以选择“相间故障永跳”和“Ⅲ段及以上故障永跳”，此时若发生相间故障、Ⅲ段范围内故障，距离保护出口永跳，避免扩大故障影响范围。
3.4.2振荡中不对称故障开放元件、振荡中对称故障开放元件
本装置距离保护Ⅰ、Ⅱ段可以由控制字选择经或不经振荡闭锁。选择“经振荡闭锁”时，Ⅰ、Ⅱ段仅在突变量启动元件启动后的150毫秒内开放（Ⅱ段固定），以后由不对称、对称故障检测元件开放距离Ⅰ、Ⅱ段。
1) 不对称故障开放元件: |I0|＋|I 2|>m|I 1|。该方法能有效的防止振荡下发生区外故障时距离保护的误动，而对于区内的不对称故障能够开放。为了防止振荡系统切除时零序和负序电流不平衡输出引起保护的误动，保护延时50ms动作。
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2) 对称故障开放元件:阻抗变化率（dR/dt）检测元件。本保护利用三相故障发生、发展过程中所显现出来的一系列特征，如故障以后阻抗基本不变，而振荡时阻抗总在渐变等，快速识别振荡闭锁中的三相对称故障，保护的三相故障动作时间与振荡特征的明显程度成反时限特性。
3.4.3 转换性故障
如果故障开始时为单相接地，但不在Ⅰ段保护范围内，以后在振荡闭锁开放的时间(本装置为0.15s)后发展成相间故障，此时一般的相间距离保护只能靠由Ⅲ段切除故障或靠振荡闭锁中不对称故障开放元件、对称故障开放距离元件，势必造成一定延时。本装置在故障开始时计算并记忆单相接地的故障距离，以后如果转成相间故障，立即计算三种相间阻抗，如果任一相别在Ⅱ段内，并且故障距离同开始时单相接地故障距离相近，立即固定Ⅱ段。从而保证了由Ⅱ段延时切除上述故障。
3.4.4双回线相继速动功能(仅在启动后300ms内投入) 3.4.4.1 双侧电源的双回线相继速动功能
利用相邻线路距离Ⅲ段的动作行为而实现，如图4。
MACDL1DL3L1L2K1DL2DL4NAC
图4
故障开始DL3的ZⅢ动作，当DL2由其速动段保护跳开后，DL3的ZⅢ马上返回，同时向DL1的ZⅡ输送一个“加速信号”。DL1的ZⅡ在收到“加速信号”而且满足以下相继速动的条件后加速ZⅡ动作出口，跳开DL1：
1) 双回线相继速动压板投入； 2) 本线距离Ⅱ段ZⅡ动作；
3) 故障开始时没有收到加速信号，其后又收到同一侧另一回线来的加速信号； 4) 本线ZⅡ在满足2)中条件后经一个短延时(20ms)仍不返回。 3.4.4.2单侧电源双回线路的负荷端保护的相继速动功能
当M侧无电源，即为负荷端时，因为在K1点故障时，DL3的ZⅢ不可能动作，故上述相继速动的条件不能满足,而可以利用负荷端保护在对侧DL2跳闸前和跳闸后感受的电流变化来实现加速功能。故障开始，DL3的电流方向从线路流向母线，故DL3的ZⅢ不可能动作；当DL2跳开后，DL1和DL3的保护感受的电流相对故障初期会突然增大，根据以下判据：
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1) 双回线相继速动压板投入；同时控制位“双回线负荷端”投入； 2) 本侧（DL1）ZⅡ动作；
3) 收不到同侧另一回线（DL3）来的加速信号；
4) 300ms内DL1的相电流相对故障开始时增大4倍以上； 5) 同侧另一回线（DL3）有电流（门槛0.1In）； 6) 本侧ZⅡ在满足上述条件后经小延时(40ms)不返回。
此时本侧的距离Ⅱ段加速出口，跳开DL1。
3.4.5不对称故障相继速动功能
不对称故障时，利用近故障侧三相跳闸后，非故障相电流的消失，可以实现不对称故障相继速动。如图5：
ABCDL1ACIhK2DL2ACABC 图5
当线路末端K2点不对称故障时，非故障相仍有负荷电流Ih，在N侧速动保护跳开DL2后，由于DL2为三相跳闸，非故障相电流Ih同时被切除。因此M侧保护可以利用本侧非故障相电流消失而确认为对侧断路器已跳闸，来加速本侧距离Ⅱ段动作出口，跳开DL1。
不对称故障相继速动的条件是：
1) 定值中“不对称相继速动”功能投入； 2) 本侧距离Ⅱ段动作；
3) 有一相电流由故障时有电流（大于0.16In）突然变为无电流（小于0.08In）； 4) 本侧距离Ⅱ段在满足2)中条件后经短延时(40ms)不返回。 此时，本侧距离Ⅱ段加速出口，跳开DL1。 3.5 TV断线后的两段过流保护
TV断线后距离保护退出，用于大电流接地系统的装置，配有距离保护的型号，还配有两段TV断线后过流保护。该保护不带方向和电压闭锁，在TV断线后随距离压板的投入而自动投入。
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3.6 零序电流保护
零序电流保护包括四段零序电流保护和一段零序加速段（可选配）。四段零序电流保护的投退受零序压板控制。
零序正方向元件的动作判据：
18°≤arg（3I0/3U0）≤180°（图6），且 3I0>零序Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ段定值 其中零序方向元件的方向判别采用自产3I0（由三个相电流相加）和自产3U0（三个相电压相加），自产3U0小于1.5V时，闭锁零序方向元件。动作门槛值则取{自产3I0,外接3I0}最小值与定值比较。
3I0正方向18°18°3U0 图6
根据系统的需求情况，可以选择“Ⅲ段及以上故障永跳”。此时，零序Ⅲ、Ⅳ段出口时闭锁重合闸。
3.7 过电流保护
过流保护包括三段过流保护和一段过流加速段(可选配)。三段过流保护的投退受过流压板控制。
根据系统的需求情况，可以选择“Ⅲ段及以上故障永跳”。此时，过流Ⅲ段出口时闭锁重合闸。
3.7.1过流保护动作条件
1) 过流元件正方向（控制字投退是否带方向）；
2) 过流元件电压条件满足（控制字投退是否带电压闭锁）； 3) 过流元件定值满足； 4) 过流元件时间延时到。 3.7.2过流方向元件
过电流方向元件为90°接线方式，按相启动，各相电流保护受表4所示相应方向元件的控制。动作区范围为 -90°~ 30°（电流滞后电压角度为正）。
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