CSC-103B数字式超高压线路保护装置 说明书
3.4 交流插件
交流插件的作用是将系统电压互感器PT和电流互感器CT二次信号变换成保护装置所需的 弱电信号，同时起隔离和抗干扰作用。所有保护装置交流插件完全一样，背面接线端子为X1， 其电原理图如附图1。装置有8个模拟量输入变换器(PT及CT)，分别用于UA、UB、UC、UX、 IA、IB、IC和3I0的输入变换。
1）保护相电流变换器有两种类型：额定输入电流5A和1A，订货时请注明。 请注意IN为非极性端，IN’为极性端。
2）电压变换器固定为相电压额定值为100/3V；抽取电压UX为100V；零序电压全部取自 自产3U0。
3.5 CPU插件
CPU插件简化原理图见附图2，由MCU与DSP合一的32位单片机组成，保持总线不出芯 片的优点，程序完全在片内运行，内存Flash为1M字节,RAM为64K字节；CPU插件有两块， 其软件相同、硬件不同，用地址设置来区别CPU1和CPU2。在CPU的把手侧有AD3、AD2、 AD1、AD0四组跳线插针（设置方法见第二篇―用户安装使用‖），跳线插针旁边标有―H‖、―L‖， 分别表示高电平和低电平，用来设置地址。CPU1是保护CPU插件,并带光纤通信功能，它是装 置的核心插件，主要完成采样、A/D变换计算、上送模拟量及开入量信息、保护动作原理判断、 事故录波功能、软硬件自检等。装置的光纤差动保护CPU1自带64kbps、2Mbps兼容的数据接口， 需要根据用户要求配置1个数据接口或2个数据接口，通信跳线方法见第二篇―用户安装使用‖； CPU2是启动CPU插件，该插件完成保护的启动闭锁功能等。
单通道CPU1板号与双通道CPU1板号有不同，双通道CPU1板可以完全兼容单通道CPU1 板。
在保护模拟量里面有Ia和IaR；Ib和IbR等模拟量，他们的区别是同一路模拟量有两路A/D 来采集以做备份和A/D自检，IaR、IbR等后缀带大写字母―R‖的模拟量起备用和自检的作用。
3.6 管理板
也叫做通信板（Master），其简化原理图见附图3，该插件是装置的管理和通信插件，背板为 X3，是承接保护装置与外界通信及交换信息的管理插件,如与面板、PC调试软件、监控后台、工 程师站、远动、打印机等的联系，根据保护的配置组织上送遥测、遥信、SOE、事件报文和录波 信息等。管理板可以提供两路LON网口、两路RS485口和三路高速的电以太网接口(可选光纤以 太网接口)，用户可根据需要设置，以满足不同监控和远动系统的要求。另外，管理板上设置有 GPS对时功能，可满足网络对时、脉冲对时、IRIG-B码对时方式的要求。还配有串行打印口。 GPS对时方式的跳线方法见第二篇―用户安装使用‖。
3.7 开入板
开入插件简化原理图见附图4。
开入板的背板接线端子为X4，用来接入跳闸位置、各保护压板、通道状态、远传命令、沟 通三跳等开关量输入信号。
-10 -
CSC-103B数字式超高压线路保护装置 说明书
开入板有二组开入回路和自检回路，能对各路开入回路进行实时自检。开入板24V直接引入， 如需要其第二组开入也可接入220V或110V开入，但用户在订货时要注明，以便使用正确的开 入插件型号。
注：如需要接220V或110V开入，需更换插件。
3.8 扩展插件
根据订货要求，可选配提供一扩展板插件。
扩展插件说明如下：在X5-2、4、6的相应接点输入上有开入的情况下，可提供相应的两组 开出，接点输入1对应接点输出1_1，接点输出1_2，其他相同。
3.9 开出插件
开出插件简化原理图见附图5。
设有3块开出插件，开出插件1是组合插件，其背板接线端子为X6、X7，插件2、3背板接 线端子为X8、X9。各开出板的硬件均不同。
插件主要输出跳闸、启动重合闸、告警信号等触点，直接从板子上引出，抗干扰性能好。各 开出触点定义参见装置背板端子说明。
3.10 电源插件
背板接线端子为 X10，采用了直流逆变电源插件，如附图6。插件输入直流220V或110V（订 货时请注明），输出保护装置所需5组电源。
1）＋24V两组：开入、开出板电源； 2）±12V：模拟量用电源； 3）+ 5V：各CPU逻辑用电源。
3.11 人机接口（MMI）
固定在装置前面板上，设有液晶显示屏、各按键、复归按钮及和PC机通信的RS-232串口。
3.12 光纤通道接口
装置配有光纤通道接口，为通道A和通道B，也可仅配A通道。
-11 -
CSC-103B数字式超高压线路保护装置 说明书
4 装置软件
装置的软件采用模块化设计，不同型号中同一功能的设计是完全相同的。
4.1 保护程序整体结构
保护CPU软件包括主程序、采样中断服务程序和故障处理中断程序。
正常时运行主程序，主程序完成装置的硬件自检、投切压板、固化定值、上送报告等功能。 每隔一个采样间隔时间执行一次采样中断程序，进行电气量的采集、录波、突变量启动判别等。 故障处理中断也是每隔固定时间执行一次，完成保护功能的逻辑和PT异常、CT异常判别等。如 果有异常，则发出相应的告警信号和报文。
对于普通告警(保护运行异常)，发出信号提示运行人员注意检查处理；对于危及保护安全性 和可靠性的严重告警（装置故障告警），发出信号的同时闭锁保护出口。
当电力系统发生故障时，在故障处理中断中完成相应保护功能，直到整组复归，返回正常运 行的主程序。
4.2 保护基本元件
4.2.1 启动元件
启动元件主要用于监视故障、启动保护及开放出口继电器的正电源。启动元件一旦动作后， 要在保护整组复归时才返回。
保护的启动元件包括电流突变量启动、零序电流启动、静稳破坏的启动元件、弱馈低电压启 动元件、以及重合闸的启动元件。任一启动元件启动后，都将启动保护及开放出口继电器的正电 源。
4.2.1.1 电流突变量启动元件
电流突变量启动元件，在大部分故障情况下均能灵敏地启动，是保护的主要启动元件。 其判据为：△I??﹥IQD或 △3I0﹥IQD
其中：△I??=| |iK-iK-T|-|iK-T-iK-2T| |，??指AB、BC、CA三种相别，K指采样的当前时刻某 一点，T＝24为一周采样点数，（K-T）即指K点的1周前的采用值，（K-2T）即从K点的2周前采 用值；
△3I0 ── 零序电流突变量；IQD ── 变化量启动电流定值。
当任意相间电流突变量或零序电流突变量连续4次大于启动定值，保护启动。 4.2.1.2 零序辅助启动元件
除突变量启动外，保护还设置了零序辅助启动，解决大过渡电阻(220kV考虑100Ω，500kV 考虑300Ω)接地短路突变量启动元件灵敏度不够的问题，作为辅助启动元件带30ms延时动作。
判据为：3I0﹥I04
其中：3I0 —为三倍的零序电流；I04 —零序启动电流定值。 4.2.1.3 静稳失稳启动元件
-12 -
CSC-103B数字式超高压线路保护装置 说明书
为保证静稳失稳情况下保护的正确动作，保护还设置了静稳失稳启动元件。 判据为：
(1)A、B、C三相电流均大于振荡闭锁过流定值，且突变量启动元件未启动；
(2)AB、BC、CA三个相间阻抗，三个测量阻抗均落入阻抗III范围内，且突变量启动元件未 启动。
以上任一条件满足且持续30ms后，判断为静稳破坏，随即保护启动，程序转入振荡闭锁模 块，此时保护会报告―阻抗元件启动‖、或―静稳失稳启动‖及―保护启动‖。 4.2.1.4 弱馈启动元件
当被保护线路的一侧为弱电源或无电源时，其他启动元件不动，为此，装置设有弱馈启动， 即由低电压＋差流作为启动元件。 4.2.1.5 重合闸的启动元件
有保护跳闸启动和TWJ启动重合闸，详见重合闸部分。
4.2.2 选相元件
后备保护的选相元件可以判别故障的相别，利用各种选相原理判别不同故障情况以满足保护 选相跳闸的要求。
保护装置针对不同的情况，综合利用各种选相原理，在突变量启动后故障初期时采用突变量 选相元件。在故障后期，采用稳态序分量选相元件。电流突变量选相和稳态序分量选相均不适用 于弱电源、终端变故障小电流或无电流的情况，此时采用低电压选相元件。 4.2.2.1 电流突变量选相元件
电流突变量选相元件采用相电流差突变量ΔIAB、ΔIBC和ΔICA，通过对三个相间电流的大小比 较，得到故障相别。
各种故障下相电流差的突变量ΔIAB、ΔIBC和ΔICA 的大小比较如表1所示（表中―＋‖表示较 大，―＋＋‖表示很大，―—‖表示较小）。
将ΔIAB、ΔIBC和ΔICA 按大、中、小排序，按表1的关系得出选相结果。 表1
选相结果
电流突变量 A? B? C? AB BC CA ABC
ΔIAB ＋ ＋ — ＋＋ ＋ ＋ ＋＋ ΔIBC — ＋ ＋ ＋ ＋＋ ＋ ＋＋ ΔICA ＋ — ＋ ＋ ＋ ＋＋ ＋＋
4.2.2.2 稳态序分量选相元件
稳态序分量选相元件主要根据零序电流和负序电流的角度关系，再加以相间故障排除法进行 选相。
-13 -
CSC-103B数字式超高压线路保护装置 说明书
根据理论分析，当发生A相接地或BC相间短路并经较小弧光电阻接地时，以I0a为基准，
I2a位于-30°～+30°区内，当BC两相短路接地电阻增大时，I2a越滞后于I0a趋于90°，据I2a/I0a
的角度关系划分为六个相区，如图4。
I0a
+300-300 AN,BCN
ABN
BCN
+90-9000
CN,ABN
BN,CAN
+150-15000CAN
图4 稳态序分量选相区
1）+30°～ -30° 对应 AN或BCN 2）+90°～ +30° 对应 ABN 3）+150°～ +90° 对应 CN或ABN 4）-150°～ +150° 对应 CAN 5）-90°～ -150° 对应 BN或CAN 6）-30°～ -90° 对应 BCN
在以上2)、4)、6)单一故障类型的相区，直接确认为相应的相间故障，在1)、3)、5)有单 相及相间两种故障类型的相区，由于两种故障类型的相别总是不相关的，通过计算相间阻抗，若 相间阻抗大于相间阻抗整定值，则排除了相间故障的可能性，判为相应的单相接地故障，否则判 为相应的相间故障。 4.2.2.3 低电压选相元件
低电压选相元件主要是为了满足弱电源侧保护选相的要求，在电流突变量选相和零负序稳态 序分量选相失败的情况下，且未出现PT断线时，投入低电压选相元件。低电压选相的判据为：
a) 任一相电压小于0.5Un，且其他两相电压都大于0.8Un，则判为第三相单相故障； b) 相间电压低于0.5Un，判为相间故障。
4.2.3 距离元件
距离元件分为距离测量元件和距离方向元件。 4.2.3.1 距离元件的动作特性
各段距离元件动作特性均为多边形特性，如图5-1所示。各段距离元件分别计算X分量的电 抗值和R分量的电阻值。
-14 -