PSL603G系列数字线路保护技术详解

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"PSL603G技术说明书V3.31" PSL603G系列数字式线路保护技术说明书详细介绍了该装置的技术规格、安全操作指南以及改进特性。这款装置由国电南京自动化股份有限公司制造，适用于电力行业的线路保护系统。安全声明是使用PSL603G系列装置前必须遵循的重要准则。装置的安装和调试工作应由专业技术人员执行。在装置上电前，用户需仔细阅读说明书，确保按照国家和电力行业的规程进行操作、调整和测试。装置需正确接地，且施加的电压应与铭牌标注一致。电子器件需避免无防护触摸，模件不应带电插拔，以防止电击风险。在拆装装置时，需断开所有外部端子连接或切除输入激励量，确保安全。使用可靠的测试设备对装置进行测试，且装置操作密码设定为99。 PSL603G系列是PSL603系列的升级版，主要改进包括增加了一组AD转换回路和CPU，用于控制保护跳闸和合闸继电器的-24V电源，增强了系统稳定性。此外，它提供了双以太网通信口、双RS485串行通信口、就地打印串行通讯口和PSView调试分析软件使用的串行通讯口，增强了通信能力。 PSL603G(M)(GAM)是PSL603G(A)的进一步改进型号，其差动保护模件运行速度更快，可直接输出2048kbit/s速率的光信号，适用于2M光纤通道或专用光纤通道。针对通道方式的适应性，PSL603G(M)(GAM)自动识别并适应通道类型，无需设定特定的通道相关定值。新引入了"本侧编码"和"对侧编码"定值项，防止通道自环或交叉导致的保护误动。此外，用户不再需要设定零序补偿系数的实部和虚部，仅需设定线路正序和零序参数，保护装置会自动计算复数形式的补偿系数。硬件方面，PSL603G(M)(GAM)保护装置在差动保护模件上进行了优化，提高了整体性能。这些改进旨在提供更高效、更可靠的线路保护服务，同时简化了用户配置和维护的工作。 PSL603G系列和PSL603G(M)(GAM)代表了国电南自在数字化线路保护领域的技术进步，它们结合了先进的通信接口、智能自我适应能力和安全措施，为电力系统的安全稳定运行提供了有力保障。

·保护原理说明·

大于启动门坎并持续 30ms 后动作。

(3) 静稳破坏检测元件

为了检测系统正常运行状态下发生静态稳定破坏而引起的系统振荡而设置。该元件判据为： BC 相间

阻抗在具有全阻抗特性的阻抗辅助元件内持续 30ms 或者 A 相电流大于 1.2 倍 In 持续 30ms，并且 U1Cos

φ小于 0.5 倍的额定电压。当该元件动时，保护启动，进入振荡闭锁逻辑。当 PT

1）

断线或者振荡闭锁功能

退出时，该检测元件自动退出。

3.2.2 启动继电器的闭锁措施

交流模拟量分别引入两个 AD 模件，由独立的数据采样回路进行转换，其中一块 AD 模件的数据送给保

护，完成保护功能，另一块 AD 模件以“逻辑与”的方式和保护模件的启动回路构成启动继电器开放回路。

只有两块 AD 同时启动，保护才能出口，这样可以增强保护的可靠性。

3.2.3 整组复归

各保护模件启动后就发出“禁止整组复归”的信号，如果本保护所有的启动元件和故障测量元件都

返回，并且持续 6 秒，本保护模件就收回“禁止整组复归”信号。保护收到任一个模件“禁止整组复归”

的信号就保持原先的启动状态，直到所有模件都收回“禁止整组复归”信号时才能整组复归。这样就能保

证所有模件均满足整组复归条件时，装置才整组复归。

3.3 选相元件

选相元件是区分故障相别，以满足距离保护和零序保护分相跳闸的要求。分相电流差动元件的动作

相即为故障相，不需要另外增设选相元件。在后备距离保护中为了在特殊系统(例如弱电源)和转换性等复

杂故障下能够正确选相并有足够的灵敏度，采用电压电流复合突变量和复合序分量两种选相原理相结合的

方法。在故障刚开始时采用快速和高灵敏度的突变量选相方法，以后采用稳态的序分量选相方法，保证在

转换性故障时能够正确选相。两种选相元件的原理如下：

3.3.1 电压电流复合突变量选相元件

令

φφ

∆=∆ −∆ ×

,,ab bc ca

，其中

∆

、

∆

为相间回路电压、电流的突变

量；Z 为阻抗系数，其值根据距离保护阻抗元件的整定值自动调整。设Δmax 、Δmin 分别为Δab、Δbc、

Δca 中的最大值和最小值。选相方法如下：

当Δmin<0.25Δmax 时判定为单相故障，否则为多相故障。

单相故障时:

a) 若Δbc=Δmin，判定为 a 相故障；

b) 若Δca=Δmin，判定为 b 相故障；

c) 若Δab=Δmin，判定为 c 相故障。

多相故障时:

a) 若同时满足

ab ab

U∆≥∆

、

bc bc

U∆≥∆

和

ca ca

∆

≥∆

，判定为区内相间故障；

b) 否则为转换性故障(一正一反)，采用相电流方向元件选择正向的故障相别。

判据

φφφ

∆≥∆

(

ab bc ca

)实际上是三个幅值比较方式的突变量方向继电器。与传统的相电

流差突变量选相原理相比，本方法由于引进了电压突变量以及方向判别，解决了弱电源系统和间隔时间很

短的转换性故障的选相问题。对于一般性的故障，选相的灵敏度与相电流差突变量选相原理相当。

3.3.2 电压电流序分量选相元件

弱电源侧的故障选相有足够的灵敏度。

3.4 振荡闭锁的开放元件

电流差动保护不受系统振荡影响。

在相电流突变量启动 150ms 内，距离保护短时开放。在突变量启动 150ms 后或者零序电流辅助启动、

·保护原理说明·

静稳破坏启动后，保护程序进入振荡闭锁。在振荡闭锁期间，距离 I、II 段要在振荡闭锁开放元件动作后

才投入。

振荡闭锁的开放元件要满足以下几点要求：

a) 系统不振荡时开放；

b) 系统纯振荡时不开放；

c) 系统振荡又发生区内故障时能够可靠、快速开放；

d) 系统振荡又发生区外故障时，在距离保护会误动期间不开放。

对于不可能出现系统振荡的线路，可由控制字退出振荡闭锁的功能，以提高保护的动作速度。本装

置的振荡闭锁开放元件采用了阻抗不对称法、序分量法和振荡轨迹半径检测法的三种方法，任何一种动作

时就开放距离Ⅰ、Ⅱ保护。前两种方法只能开放不对称故障，在线路非全相运行时退出；最后一种方法则

在全相和非全相运行时都投入。

各种方法原理和判据说明如下：

1) 阻抗不对称法

选相元件选中 A 相，并且 BC 相间的测量阻抗在辅助阻抗范围外时开放 A 相的阻抗 I、II 段。对于 B

相接地距离保护和 C 相接地距离保护以次类推。

在系统振荡时，若两侧电势的功角在 180°附近时，相间阻抗的辅助段会动作，该元件不会开放接地

距离保护；若两侧电势的功角在 0°附近时，该元件开放接地距离保护，但此时接地距离保护不会误动作。

该方法的特点是高阻接地时，保护也能开放，缺点是只能开放单相接地故障。

2) 序分量法

当I

＋I

>mI

时开放距离保护。该方法是根据不对称故障时产生的零序和负序分量来开放保护。m 为

可靠系数，以确保区外故障时保护不会误动。

3) 振荡轨迹半径检测法

系统纯振荡，或振荡时发生经过渡电阻的故障，测量阻抗的变化轨迹为园。金属性故障时，轨迹园

蜕变为点。阻抗变化率 dz/dt 与轨迹园的半径有内在的关系。本方法是通过阻抗轨迹的测量来躲过会引起

保护误动的振荡以及区外故障，具体方法为在满足以下条件时，开放 BC 相间距离：

a) 0.5

b) 2

c) 4

bc zd

<−

其中

为距离保护的整定值，

为一个不大于系统总阻抗的门坎，在装置内根据保护定值自动确

定。对 CA、AB 相间距离和 A、B、C 接地距离以次类推。

条件 a) 使距离保护在系统纯振荡时不误动；

条件 b) 使距离保护在振荡中发生反向故障时不误动；

条件 c) 使距离保护在振荡中发生区外故障时不误动。

可以证明系统振荡周期小于 3 秒时，保护不会误动。为了进一步增加安全性，装置在检测到振荡周

期很慢时自动闭锁该元件。在发生出口故障时，条件 b) 将拒动。为此还设置了一个突变量方向元件，在

条件 a)和 c)满足但条件 b)不满足时，若突变量方向元件动作，开放距离保护 100ms。

·保护原理说明·

其中，

1BL

，

2BL

为差动比例系数系数，其中

1BL

保护内部固定为 0.5，

2BL

保护内部固定为 0.7；

为整定值(差动启动电流定值)；

INT

为四倍额定电流(分相差动两线交点)；

常数计算值为

0.4

INT

。

为正常运行时计算得到的电容电流。

3.5.2 零序差动

对于经高过渡电阻接地故障，采用零序差动继电器具有较高的灵敏度，原理同分相差动。零序差动比

例系数

0BL

，保护内部固定为 0.8。零序电流差动具有两段，Ⅰ段延时 100ms 选相跳闸，Ⅱ段延时 250ms

三跳。

3.5.3 电容电流补偿

对于高电压长距离输电线路，电容电流较大，为了提高经高过渡电阻故障时的灵敏度，要考虑电容电

流的影响。本保护装置计算正常时

CNM

III =+

••

作为电容补偿电流。在进行差动继电器计算时，必须满足

故障的

••

的条件。

3.5.4 差动辅助启动元件

差动启动元件除了相电流突变量启动元件、零序电流辅助启动元件，还有以下两种辅助启动元件。

(1) 低电压辅助启动元件

用于弱馈负荷侧的辅助启动元件，该元件在对侧启动而本侧不启动的情况下投入，相电压小于 52V 或

相间电压小于 90V 时本侧被对侧拉入故障处理。

(2) 利用 TWJ 的辅助启动元件

作为手合于故障时，一侧启动另一侧不启动时，未合侧保护装置的启动元件。

3.5.5 数据同步

采用数值同步方法可灵活快速同步，数据同步只需要 3 个点，而不需要额外数据调整算法和过程,这

种同步方法有其独到的优点。

两侧装置采样同步的前提条件为通道单向最大传输时延≤16ms。

3.5.6 CT 断线

CT 断线瞬间，断线侧的启动元件和差动继电器可能动作，但对侧的启动元件不动作，不会向本侧发

差动保护动作信号，从而保证纵联差动不会误动作。非断线侧经延时后报“长期有差流”，与 CT 断线作同

样处理。

3.5.6.1 PSL 603GM（AM）、PSL 603GF（AF）、PSL 603GCW 型 CT 断线闭锁方案：

CT 断线时发生故障或系统扰动导致启动元件动作，若定值中控制字“CT 断线闭锁保护”，则闭锁电流

差动保护；若定值中控制字“CT 断线不闭锁保护”，且断线相差流大于“CT 断线差动电流值”，仍开放电

流差动保护。

3.5.6.2 PSL 603G（GA）、PSL 603GW 型 CT 断线闭锁方案：

CT 断线时发生故障或系统扰动导致启动元件动作，若定值中控制字“CT 断线闭锁保护”，则闭锁电流

差动保护；若定值中控制字“CT 断线不闭锁保护”，且断线相差流大于“分相差动电流定值”，仍开放电

·保护原理说明·

流差动保护。

3.5.7 CT 饱和

采用了自适应比率制动的全电流差动继电器，通过制动系数自适应调整使得差动保护在提高区外故障

时安全性的同时保证区内故障时动作的可靠性。在电流严重畸变时，由于采用了较高的制动系数，使得差

动保护在区外故障不误动的前提下给区内故障留有足够的动作范围。

3.5.8 手合故障处理

手动合闸时，差动定值自动抬高门槛至

，以防止正常合闸时线路充电电流造成差动保护误动。如

果线路上有故障时，差动动作值达不到门槛时，可以由距离手合加速动作。

3.5.9 双端测距功能

采用双端电气量完成测距计算，大大提高了测距结果的精度。

3.5.10 远跳、远传功能

本装置利用数字通道，不仅交换两侧电流数据，同时也交换开关量信息，实现一些辅助功能，其中包

括远跳及远传。

3.5.10.1 远跳

保护装置采集得到远跳开入为高电平时，经过专门的滤波处理及 8ms 确认，作为开关量，连同电流

采样数据及 CRC 校验码等一起打包为完整的一帧信息，经过编码、CRC 校验，通过数字通道，传送给对侧

保护装置。对侧装置每收到一帧信息，都要经过 CRC 校验、解码提取远跳信号，而且只有连续三次收到对

侧远跳信号才认为收到的远跳信号是可靠的。当保护控制字整定为“远跳不经本地启动”时，则收到远跳

信号后无条件永跳出口，驱动 A、B、C、Q、R 出口跳闸继电器，并闭锁重合闸。当保护控制字整定为“远

跳经本地启动”时，则需本装置启动才出口。如果不满足则收到对侧远跳信号 500ms，保护发“远跳信号

长期不复归”报文。

3.5.10.2 远传

装置设有远传 A、远传 B 两路远传开入接点。同远跳一样，装置也借助数字通道分别传送远传 A、远

传 B。区别只是在于接收侧收到远传信号后，并不作用于本装置的跳闸出口，而只是如实将对侧装置的开

入接点状态反映到本侧装置对应的开出接点上。

图 3-５-10-2 远传功能示意图

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