SEL一321—5继电器在330kV线路中的应用

　　美国SEL公司（SchweizerEngineeringLaborato—ries，inc）从1984年推出数字式微机保护，1997年进入我国电力系统以来，其产品的稳定性，灵活性和可靠性被电力系统所广泛接受，且适用于各个电压等级。其中，尤以在中低压系统中得以大量的应用。SEL．321继电器是SEL公司专为110kV及以上系统而开发的，其中的SEL一321．5专门针对中国市场的特点而作了逻辑上的修改，在国内的220kV及500kV超高压系统中得到了推广，而此次陕西330kV罗敷变电站两条330kV线路上得以采用SEL一321-5作为主保护，在330kV这一电压等级应用这一类型继电器在我国尚无先例。
1 SEL．321—5功能简介
　　作为一种专为超高压系统而设计的保护，SEL一321．5除了具有Ⅳ段式相间和接地距离保护外（分为欧姆圆接地距离、四边形接地距离），还有Ⅲ段相间方向过流、Ⅳ段零序方向过流、Ⅳ段负序方向过流，以及正序、负序、零序反时限元件、低电压、过电压等元件可供选择作为后备保护，利用灵活的SEL—OGIC方程进行编程组合以适应系统的需要。在高频保护方面，SEL．321保护可以构成超范围允许式porl3"、欠范围允许式PUTT、闭锁式DCB和解除闭锁式DCUB等4种方式。该保护共有6个定值组区，可存6套不同的定值以适应不同的运行方式。该装置共有3个EIA．232型串行通讯口供继电器与其他装置通讯，1个IRIG—B端口供继电器与GPS时钟对时。整个装置采用32位单CPU及高速DSP全密封设计。
2 现场调试应用
2．1 一次系统及配屏方式
　　罗敷330 kV变电站采用一个半断路器接线方式，其330 kV线路保护为双高频配置，用SEL一321-5和江苏宏图高科的GSF．6A收发信机构成一套高频闭锁（DCB）保护，用南瑞的LFP-902和许继的sF一600型收发信机构成方向高频保护。因此，每套保护均应控制两台断路器，启动两套短路器失灵保护和两套综合重合闸。重合闸装置选用国产CSI100系列，线路两侧的保护配置形式基本相同。
2．2 SEL．321．5继电器的组屏
　　本项目选用的SEL．321．5带两块附加I／O板，尺寸为4U，有28个输出、16个输入，可以满足控制两台开关、启动两套重合闸、启动两套失灵保护的需要。主保护利用SEL．321．5继电器的DCB逻辑与国产GsF．6A收发讯机构成高频闭锁距离零序保护，后备保护为Ⅲ段相间距离保护、Ⅲ段四边型接地距离保护、Ⅳ 段零序方向保护。SEL一321—5通过规约转换器将SEL—ASC II规约转换成IEC 870—5．103规约，以实现保护信息、定值、保护投退等数据的上送。SEL一321—5另配置一台SEL一2020，接入打印机，可实现保护信息的实时打印，同时接入GPS卫星对时信号（见图1）。

2．3 SEL．321．5原理及逻辑设计
　　SEL．321．5继电器没有重合闸功能模块，在超高压系统应用中，用户会要求重合闸装置和保护分开，本工程中，另外配置了CSI100重合闸装置。因我国电力系统的特殊需要，超高压系统要求分相跳闸，纵联保护的逻辑也与国外有所不同，因此在使用时应根据系统情况和实际需要灵活选取，或作相应变化，以下进行简要说明。
（1）高频闭锁（DCB）逻辑
　　装置内部DCB逻辑模块要求相间距离Ⅲ段M3P、接地距离Ⅲ段Z3G、零序电流Ⅲ段67N3、负序电流Ⅲ段67Q3均设为反向，且只用于启动收发讯机，不作为保护出口。
　　当反向三相短路时，如果二次电压足够维持极化电压，VPOLV字位置“1”，则经过2周波延时启动发信；如果二次电压低没有极化电压，VPOLV字位不会马上置“0”，由记忆元件保持一定时间，VPOLV才会置“0”。这一回路将依靠Ⅲ段的电流监视元件50PP3启动的字位50AB3、50BC3、50CA3来保持这一回路，直到故障消失（如图2所示）。

　　SEL．321-5继电器DCB逻辑中由Ⅱ段元件停信，且启信和停信同时发生时启信优先。字位START启动发信，字位STOP停止发信，外部收发信机接收到信号时，其接点输出引入SEL-321-5的开入端，将该开入量定义为BT，则有闭锁信号时BTX字位置“1”（见图3）。

　　区内故障时反向元件不动作，不启动发信元件，Ⅱ段元件出口并在判断无本侧启信和对侧发信时，装置发出跳闸令；区外故障时，一侧反向元件动作，则闭锁两侧保护（逻辑图如图4）。

　　SEL一321-5保护中的高频闭锁DCB逻辑同国内常用的DCB逻辑的最大区别：
　　SEL一321-5的启动发信元件选用反向Ⅲ段，而国内习惯选用无方向且门槛值较低的电流（正序、负序、零序）元件来作为启信元件；
　　SEL．321-5没有远方启信功能，国内的DCB启信元件要求正反向故障均应动作，可以选用无方向的50Q4、50G4及距离Ⅳ段来启信，装置中原有的启信逻辑因为只在反向Ⅲ段情况下才启信，且有2周波的延时，不符合国内的要求，放弃不用，改进后的发信逻辑如图5。

　　启信逻辑中用50G4而没有用50N4，因为50N4被用于零序Ⅳ 段，零序启信50G4一般比零序Ⅳ段50N4定值要小。
　　改进后的启信逻辑方程为：
　　W=M2P +Z2G +67N2
　　Y=!W＊M4P+!W＊5OQ4+!W＊50C
　　OUT1=Y
　　停信逻辑图改进见图6。

事实上停信的零序元件的门槛值只相当于零序保护的Ⅳ 段定值，图6中仍用67N2，只是为了和M2P、Z2G保持一致，67N2按零序Ⅳ 设定，而67N4按零序Ⅱ段设定。
　　改进后的逻辑方程为：
　　OUT2=!Y＊W
　　图7为改进后的跳闸逻辑。

　　SEL．321．5中原DCB出口MTCS方程式为经过短延时0．5周波的Ⅱ段元件，而国内的DCB逻辑为先检测到通道上有0．25周波闭锁信号，然后信号消失。且同时Ⅱ段元件动作，则出口跳闸。图7中LP3为高频闭锁信号输入，启动中间字位Z，LP1为高频闭锁保护投退的硬压板输入，则逻辑方程为:
　　IN1=LP1
　　IN3=BT
　　IN4=LP3（IN3、IN4在装置外部短接）
　　Z =LP3
　　MTCS =ZT＊M2P＊LP1+ZT＊Z2G＊LP1+ZT＊67N2＊LP1
　　TZPU =0．25cyc
　　TZDO =15cyc
（2）后备保护逻辑
　　相间距离、接地距离、零序等作为后备保护，逻辑基本不需较大改动，整定简单；存在的问题是：SEL．321．5中零序过流保护I段至Ⅳ段均为三相跳闸，和国内习惯有一定出入，国内用户要求零序I段必须分相跳闸，Ⅱ段至Ⅳ 段可以三相跳闸。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“与”上选相间距离Ⅱ段的“非”后。再“与”上选相元件才写入输出方程OUT中，主要是考虑相间接地不由这种方式出口，此方式只考虑单纯的单相故障。
（3）合于故障加速逻辑SOFT　　由于SEL．321不带重合闸功能模块，启动后加速由相邻CSI．100重合闸屏提供接点，实现加速功能。对于合闸到三相出口短路的情况加入无方向性过电流高值50H实现加速跳闸。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点引入式，即ENCLO=Y。因为本工程没有将断路器辅助接点引入SEL-321．5装置中，所以没有采用断路器辅助接点式，即EN52A =N。
3 SEL一321保护的现场调试试验
　　SEL系列继电器元件性能稳定，在非常恶劣的条件下仍能稳定的运行，各项指标符合IEEE标准，运行温度可达一40℃ ～85°C；现场调试也无特殊的要求，基本不需要调整，按照国内的保护调试习惯和项目就可以进行。同时，利用SEL公司提供的SEL5010调试软件和SEL5601分析软件使调试工作更加透明方便；在继电器特性调试中，利用TAR命令可以观察每一个继电器字位的变化情况，类似于国内的分立继电器测试。在整组试验中，利用EVE。HIS等命令可以观察继电器动作结果和历史报告。
　　利用继电器本身先进的自适应和自检功能，可以使调试工作量减少，一般情况下，只要在精度和自检都合格的情况下，继电器本身就具备运行条件。和收发信机的配合调试也按正常方式进行即可。
4 结束语
　　SEL-321保护装置在国内的220 kV及500 kV系统中都得到了应用。运行情况良好。高频动作出口时间大约在30～40 ms左右，比国内保护动作慢一些，这也是所有国外保护普遍的特点。SEL保护灵活性高。可以适应系统较为特殊的用户需求，给用户提供了灵活的选择空间，在现场的调试中，正确的整定是使用好装置的关键，因为整定项目比较多，因此。必须对每一项定值进行深入的理解和消化。