南自线路保护装置国电南自微机综保PSL-641UX综保

交流模件
交流模件包括电压输入和电流输入两个部分，不同型号的装置其电压和电流输入元件的数目不同。
电压输入元件由电压变换器构成，额定输入均为 100V。
电流输入元件有以下规格：
a) 保护电流变换器：额定输入电流为 5A 或 1A，默认 5A，如用 1A，需在订货时说明；
b) 零序电流变换器：额定输入电流为 30A（高侧零序 20A）；
c) 测量电流变换器：额定输入电流为 5A 或 1A，默认 5A，如用 1A，需在订货时说明。
1.5.2 CPU 模件
模件提供以太网 RJ45 接口端子，用于以太网接入。装置与 HUB 应通过屏蔽双绞五类线 STP5 连
接，通信线两端均按照以下颜色排列顺序连线：
RJ45 1 2 3 4 5 6 7 8
线色 白绿 绿 白橙 蓝 白蓝 橙 白棕 棕
屏蔽双绞线两端以带金属屏蔽的 RJ45 连接器（TIA/EIA-568A）作接头的，接头用的 RJ45
压线钳制作，并双绞线与 RJ45 接头的屏蔽层可靠连接。同时，HUB 的交流电源保护地应与与大
地相连，使得双绞线和 RJ45 接头的屏蔽层可靠接地，屏蔽层起作用。
此外，CPU 模件可根据不同通信方式选择单以太网+双 RS485 的选装模件，背板图如下：

1.6.2 程序在线升级
使用上位机应用软件 UpdateTool，借助装置的以太网通信口实现装置程序的在线升级。方法安全
快捷，简化了程序升级的过程。但此功能一般仅供本公司人员使用。
1.6.3 打印接口
装置可通过配置以太网打印服务器接打印机，打印定值、动作报告，录波数据等。
1.7 信息记录和分析
1.7.1 保护信息
装置具备故障录波功能。记录的模拟量输入及状态量，为断路器位置、保护启动及跳闸合闸命令。
对于每一个录波段记录录波启动前 100ms 和启动后 200ms 的模拟量和状态量，每一个录波段由一个
PS 640UX 系列保护测控装置使用说明书
或多个状态量的上跳起动。可记录的录波报告为 8 至 100 个，记录数据可掉电保持。通过主站和随装
置配备的 SGview 软件，均可将故障录波数据从装置中调出，查看相应的故障数据。并能以 Comtrade
格式保存，为故障回放和使用录波分析软件分析故障提供了可能。
装置可记录的保护动作事件和告警事件记录数不少于 40 次，记录数据可掉电保持。随装置配备的
SGview 软件，还可调阅到更多数量的记录。
1.7.2 测控信息
在菜单“事件录波/遥信记录”菜单 中，可以查看到相应遥信变位记录。在菜单“事件录波/操作记录”
中，记录了主站遥控操作、修改定值和投退软压板的所有记录。
以上记录均无法删除。

通过“运行参数”中的控制字 KG1.1，把开入端子 X2:11 设置为外部起动同期合闸功能输入端。断
路器开关位置在跳位 30 秒后，当手合同期 X2:11 开入有低电平变高电平或装置接受到遥控合闸命令，
装置开始检查是否满足合闸条件，如在 10s 内不满足合闸条件，则本次合闸操作失败。
准同期或同期电压相别选择同重合闸，由定值“同期相别选择”整定。手合准同期（检同期或检无压）
的出口为“X3:8-9”
检同期或检无压的判据和定值与 2.5.3 所述相同。
检准同期判据如下：
1）母线与线路抽取电压差小于整定值
2）频率差小于整定值
3）频率差加速度小于整定值
4）母线与线路抽取电压的夹角 - 导前角度 ＜ 15 度
注：导前角度＝2π×频率差×合闸导前时间定值＋π×频率差加速度×合闸导前时间定值 2
5）断路器在分闸位置
6）断路器在跳位 30 秒后，手动合闸开入量由低电平变为高电平（输入端子 X2:11）或装置接收
到遥控合闸命令
母线与线路抽取电压可通过控制字 KG2.6 选取线电压或相电压，当 KG2.6＝1 时，为线电压；反
之为相电压。
2.7 低频减载
低频减载功能逻辑中设有一个滑差闭锁元件以区分故障情况、电动机反馈和真正的有功缺额。
考虑低频减载功能只在稳态时作用，取线电压进行计算，且试验时仍需加三相平衡电压。当任一
线电压低于闭锁频率计算电压时，低频减载功能将自动退出。
综上所述，低频减载功能的判据为：
1) 三相平衡电压，且小线电压＞VBF；
2) df/dt＜F/T；
3) f＜F；
4) T＞TDZ；
5) 负荷电流大于“低频保护闭锁电流”定值，此定值可通过控制字 KG3.2 投退。
设置控制字 KG1.12＝1，可实现低频解列功能。此时判据 2)改为：df/dt＞F/T。其余判据同低频
减载元件判据。
现场试验条件不具备时，该功能测试可免做。如模拟量正确，精度由软件。
2.8 低压减载
低压减载的判据为：
1) 平衡电压，电压降低至三个线电压均小于 VDY（低压保护电压定值）；
2) 小线电压大于 30V；
3) 每秒钟的电压变化小于定值“闭锁电压变化率”。如大于该定值，本判据的状态将保持，直到电
压恢复到定值 VDY 以上后复归；
4) T＞TDY；
5) 负荷电流 ＞0.1IN。
测试此功能时，加入的平衡电压应有一个从大到小的变化过程。

2.9 过负荷
当装置用于不接地或小电流接地系统，接地故障零序电流很小时，可以采用接地选线功能来完成
隔离故障。这种情况要求零序电流由外部的零序 CT 引入，当断路器处于合位且 3U0 大于 18V，
经 15s 装置产生 3U0 越限告警。3U0 越限告警功能在 KG2.10＝1
过负荷监视三相相电流，动作条件为：
1) MAX(IΦ)＞Ifh；
2) 时间延时到。
其中 Ifh 为过负荷电流定值。过负荷告警或跳闸由控制字 KG2.13 确定。
2.10 小电流接地选线
时投入。
小电流接地选线功能由本装置和主站共同完成。当系统发生单相接地故障时，主站接收到任何 3U0
越限告警后，调取各装置内记录的 3U0、3I0 采样，计算后给出接地点策略。3U0 越限告警功能在 KG2.10
＝1 时投入，当断路器处于合位且 3U0 大于 18V，经 15s 装置产生 3U0 越限告警。
无主站系统时，单装置接地试跳判据为：断路器合位且 3U0 大于 18V，人工试跳后，断路器变为
分位且 3U0 小于 18V，则判本线路接地，本功能由控制字 KG3.10 投退，置 1 时投入。
2.11 母线 TV 断线
当运行参数控制字 KG1.5=0 选择星型接线时，母线 TV 断线判据如下：
1） 相电压均小于 8V，某相电流大于 0.04IN，判为三相失压；
2） 三相电压和大于 8V，小线电压小于 16V；
3） 三相电压和大于 8V，大线电压与小线电压差大于 16V，判为两相或单相 TV 断线。
当运行参数控制字“KG1.5=1”选择角型接线时，对应母线 PT 采取 V-V 接线方式，断线判据如下：
1） 负序电压大于 8V；
2） 一相或两相线电压小于有压值 70V；
3） 三相线电压均小于有压值 70V，某相电流大于 0.04IN。
上述两种 TV 接线方式中，满足断线判据任一条件 9s 后，装置发“母线 TV 断线”信息并点亮告警
灯。
装置在检测到 TV 断线后，可根据控制字选择，或者退出带方向元件、电压元件的各段保护，或
者退出方向、电压元件。TV 断线检测功能可以通过“KG1.14”控制字投退。
2.12 线路 TV 断线
使用检同期或检无压合闸，监视线路抽取电压。如果线路抽取电压低于 0.3 倍额定电压，任
一相有流且断路器在合位时，持续满足条件 9s 后发“线路 TV 断线”告警。当装置判定线路抽取电压断
线后，检同期和检无压逻辑均被闭锁。
“线路 TV 断线”告警动作后，只有线路抽取电压上升到 0.3 倍额定电压以上，告警状态才能返回。
该功能可由“KG3.7”控制字投退。
如不使用重合闸功能，或者重合闸不检同期也不检无压时，线路抽取电压不接入本装置。此时须将控
制字 KG3.7=0，装置退出线路抽取电压断线判别。

2.1 差动速断
当任一相差动电流大于差动速断整定值时，动作于总出口继电器。用于在变压器差动区发生严重
故障情况下快速切除变压器。差动速断定值应能躲过外部故障的大不平衡电流和空投变压器时的励
磁涌流，一般取 6～12 倍的额定电流。
总出口动作后输出 8 副接点，分别为（X3:1,X3:2）、（X3:3,X3:4）、(X3:5,X3:6)、 (X3:11,X3:12)、
（X6:9, X6:10）、（X6:11, X6:12）、(X6:13, X6:14)、(X6:15, X6:16)。(后 4 副接点需选装 DIO 模件)
2.2 比率差动元件
采用常规比率差动原理，其动作方程如下：
Id ＞ Icd （Ir ＜ Ir0）
Id - Icd ＞ Kcd ·(Ir- Ir0) (Ir ≥ Ir0)
同时满足上述两个方程时，比率差动元件动作。其中，Id 为差动电流，Ir 为制动电流，Kcd 为比率
制动系数，Icd 为差动电流门槛定值，Ir0 为拐点电流值。
建议将元件中的拐点电流 Ir0 设定为 0.7 倍的高压侧额定电流 Ie，以匝间短路在制动电流小于
额定电流即 Ir ＜ Ie 时，没有制动作用。
差动电流门槛判据不宜过小，建议取 Icd＝(0.4～0.8) Ie。
比率制动系数的整定可按以下的公式进行:
Kcd = Kk ·(Ktx·Fwc + ᇞU + ᇞFph)
其中，Kk 为可靠系数，取 1.3～1.5；Ktx 为同型系数，取 1.0；
Fwc 为电流互感器的允许误差，取 0.1；
ᇞ
U 为变压器调压抽头引起的误差，取调压范围的一半；
ᇞ
Fph 为因电流互感器引起的电流不平衡产生的相对误差，取 0.05；
比率制动系数 Kcd 建议取值范围为 0.3～0.7，误差范围为±5%或误差 0.05。
对于三圈变：
Id＝|I +I +I |
Ir＝|I |+|I |+|I |/2
式中， 分别为三侧电流，均以流入变压器为正方向。
注：
¾
此处制动电流与两侧差动程序有所区别，通常以 I ₁侧为高压侧，I ₃侧为低压侧。这里的电流是考虑过接线
方式换算后的电流。
¾
当 CT 饱和时，比率差动制动系数 Kcd=0.9。
¾
CT 饱和判别：各相电流的二次或者三次谐波值大于基波的 15%。只要三侧某一相电流满足饱和条件，即判
为整个保护 CT 饱和，差动制动系数按 0.9 处理。
在差动保护装置内，变压器各侧电流存在的相位差由软件自动进行校正。变压器各侧的电流互感
器均采用星形接线，并且以指向变压器为同极性。各差动元件的差电流、制动电流均可在“运行状态\
计算量 ”菜单中实时显示，或在主菜单实时循环显示，以便于装置检测和运行监视。
比例差动动作出口接点输出与差速动作出口一致。
PST 641UX 变压器保护装置技术说明书
2.3 二次谐波制动
利用三相差动电流中的二次谐波作为励磁涌流闭锁的判据。动作方程如下：
Max[Ida2, Idb2, Idc2] ＞ Kxb · Max[Ida, Idb, Idc]
其中 Ida2, Idb2, Idc2 为 A ,B,C 三相差动电流中的二次谐波含量，Ida, Idb, Idc 为 A ,B,C 三相差动电流，
Kxb 为二次谐波制动系数。当满足上述条件时，闭锁三相比率差动保护。Kxb 一般取为 10％～20％之
间，建议取为 0.15，误差范围为±5%或误差 0.05。
各差动元件的二次谐波有效值均可在“运行状态\计算量 ”菜单中实时显示，或在主菜单实时循环显
示，以便于装置检测和运行监视。
2.4 TA 断线
具有瞬时 TA 断线闭锁或告警功能及差流越限告警功能。
TA 断线启动条件为差流大于差动启动电流,在满足下列任何一个条件时，装置退出瞬时 TA 断线判
别：
1） 启动前某侧大相电流小于该侧额定电流的 20％，则不判该侧；
2） 启动后相电流大值大于该侧额定电流的 120％；
3） 启动后任一侧电流比启动前增加。
在上述三个条件均不满足的情况下，如某一侧同时满足以下条件，则延时 9s 判为 TA 断线：
1) 只有一相电流为零；
2) 其余两相电流与启动前电流相等。
如差流大于 15％的差动启动电流，经 10s 延时装置报差流越限，但不闭锁差动保护。这一功能可
兼作保护装置交流采样回路的监视功能。
2.5 非电量保护
从变压器本体来的接点经非电量保护装置重动后，输出一组空接点至 PST 641UX 主保护装置进
行事件记录，并可通过 MMI 将记录上传至后台计算机。
与非电量保护装置相对应，PST 641UX 装置通过投退软压板选择何种非电量信息需要进行记录。
对于“冷却故障”可经控制字 KG1.0 选择是否跳闸，如果选择跳闸，延时时间可整定，当延时到达后，
输出一付跳闸接点“(X3:8,X3:9)”输入至非电量保护装置，起动跳闸总出口。

保护功能及原理
2.1 相间过电流保护
装置在执行三段过流判别时，各段判别逻辑一致，其动作条件如下：
1) Iϕ ＞ Idn；Idn 为 n 段电流定值，Iϕ为相电流；
2) T ＞ Tdn ；Tdn 为 n 段延时定值。
2.1.1 低电压闭锁元件
低电压元件在三个线电压中的任意一个低于低电压定值时动作，开放被闭锁保护元件。利用此元件，
可以装置在电动机反馈等非故障情况下不出现误动作。当控制字 KG1.7=1 时，对侧复压闭锁投入，
开入 X2:11 为高电平时，低电压元件动作。
2.1.2 负序过电压闭锁元件
当负序电压大于定值时，开放被闭锁保护元件。同低电压闭锁元件共同构成复合电压闭锁元件，与过
流元件构成复合电压过流保护。本元件也可通过控制字决定闭锁任何一段电流保护元件。当控制字
KG1.7=1 时，对侧复压闭锁投入，开入 X2:11 为高电平时，负序电压元件动作。
2.1.3 相间过流方向元件
采用 90°接线方式，按相起动，电流方向以指向变压器为正方向，可以通过控制字 KG2.0 选择正
方向或反方向动作区。当方向设置为正方向动作区时，动作范围 Arg(U/I)＝－135°～＋45°；当方向设
置为反方向动作区时，动作范围 Arg(U/I)＝45°～225°。各段保护方向元件可由控制字分别投退。
所谓 90°接线方式，是假设三相电压对称且功率因数为 1 时，流入方向继电器的电流和电压相位
相差为 90°的一种接线方式。
90°接线方式电压电流的组合如下表：
序号 输入电流 输入电压
1 Ia Ubc
2 Ib Uca
3 Ic Uab
2.1.4 过负荷元件
过负荷元件监视三相的电流，其动作条件为：
MAX (Iϕ)>Ifh，其中 Ifh 为过负荷电流定值。
过负荷元件可通过控制字 KG1.9 设置为告警或跳闸，当 KG1.9=0 时为跳闸；当 KG1.9=1 时为告警。
2.2 零序过电流保护
当零序电流用作跳闸或告警时，零序电流可以由运行参数中的控制字一的 KG1.7 位选择零序电流由外
部的零序 CT 引入，或者由软件自产生成，装置默认为零序电流外接。
满足以下条件时出口跳闸：
1） 3I0>I0n，I0n 为接地 n 段定值（n 为Ⅰ或Ⅱ）；
2） T>T0n，T0n 为接地 n 段延时定值；
3） 方向元件投入时，满足方向动作条件。