SEPCOS保护功能说明书
文件号: SG813691TEN
语言: 中文版本: A00 发表日期: 07.04.2005
SG813691TEN-A00 撰稿: Desbaillet 校对: 批准: 日期:
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目录
1.控制功能 (3)
1.1电保持型断路器控制分合闸的功能 (3)
1.2磁保持型断路器控制分合闸的功能 (3)
1.3联跳功能 (4)
1.4自动重合闸功能/防跳 (5)
1.5线路测试功能 (5)
2.保护功能 (9)
2.1电流测量 (9)
2.1.1 Imax+保护 (9)
2.1.2 Imax-保护 (10)
2.1.3 DDL＋保护 (10)
2.1.4 DDL－保护 (13)
2.1.5接触网热保护 (14)
2.2电压测量 (15)
2.2.1 线路带电（U f监测） (15)
2.2.2 U min（U f Low）保护 (15)
2.2.3 Delta U保护 (16)
3.附录： (17)
1.控制功能
控制功能通常用于开关设备的电气合分闸，根据系统的状态和规定的要求，允许或禁止合闸操作。
1.1电保持型断路器控制分合闸的功能
1.1.1电保持型断路器通过旁路断路器线圈Q的电阻R来合闸，在合闸后只需流过很小的电
流即可使断路器保持在合闸位置。
)其合闸顺序为：SEPCOS输出1s脉冲，使电阻R旁路继电器K1得电，旁路电阻R。
500ms后SEPCOS发出合闸脉冲并保持，断路器合闸线圈得电合闸。
)其分闸顺序为：使合闸保持线圈Q失电，断路器分闸。
1.1.2监视断路器状态
1.2磁保持型断路器控制分合闸的功能
1.2.1磁保持型断路器的合闸线圈为短时通电型。
)其合闸顺序为：SEPCOS输出1s脉冲，接通合闸继电器K1，合闸线圈Q得电，断路器合闸，合闸后合闸线圈Q失电。线圈失电后，断路器通过永磁机构保持合闸状态；
)其分闸顺序为：SEPCOS输出1s脉冲，接通分闸继电器K2，使合闸线圈Q流过反磁极电流，给永磁机构消磁，断路器分闸，分闸后合闸线圈Q失电。
1.2.2监视断路器的状态。
1.3联跳功能
当SEPCOS检测到一个故障（保护故障或大电流脱扣），跳开断路器并发送联跳输出信号。同时使给该段线路或该段网络供电的所有断路器跳闸并锁定。
)在远方模式，自动重合闸功能投入，联跳输出信号是持续保持的，直到SEPCOS收到分闸，复位命令或合位信号。
)在远方或就地模式，自动重合闸功能没有投入，联跳输出信号持续2秒。跳闸并闭锁同一段网络供电的所有断路器。
断路器重合闸后，SEPCOS取消联跳输出信号，其它被联跳的断路器则被允许重合闸。
SEPCOS接受到联跳输入信号，跳开断路器，然后等待联跳输入信号消失，从而继续执行本柜控制程序。
)在就地模式，保持跳闸状态，直到联跳输入信号消失或SEPCOS收到合闸命令。
)在远方模式，保持跳闸状态，直到联跳输入信号消失并自动合闸断路器。
联跳顺序：
当馈线柜A附近线路产生故障，SEPCOS A打开故障保护检测，发出联跳输出信号给SEPCOS B，SEPCOS B接受到联跳输入信号并跳闸。
两种可能性：
)在就地模式：没有自动重合闸功能，SEPCOS A发出2秒联跳输出信号。
)在远方模式：有自动重合闸功能，SEPCOS A接受到断路器（A）合位信号时，停止发送联跳信号。这时SEPCOS B停止接受SEPCOS A的联跳信号，并开始自动重合
闸和线路测试。
SEPCOS在从联跳信号发出到信号消失过程中不响应联跳输入信号；SEPCOS接收到联跳输入信号到信号消失过程中不发送联跳输出信号。
相邻变电所间的双边联跳：
当本变电所一台断路器跳闸时，必须使相邻变电所内向同一区间供电的断路器同时跳闸；其功能可通过联跳电缆及两侧直流开关柜中的联跳继电器来实现,每条馈线SEPCOS数字式保护监控单元的联跳接收与发送采用独立的回路。其具体实现过程为：
首先，当故障发生于某一区间时，变电所A内馈线柜的SEPCOS专用微机型继电保护和控制综合装置检测到故障，发出信号使馈线柜断路器跳闸，并发出联跳发送信号。然后，经相邻变电所之间的联跳电缆，将此联跳信号发送到相邻变电所B内的向同一区间供电的馈线柜内。最后，经邻所馈线柜的联跳接收继电器进入SEPCOS专用微机型继电保护和控制综合装置，使邻所馈线断路器跳闸。如A所内馈线断路器未启动自动重合闸功能，联跳信号维持2秒；如重合闸功能投入，在A所馈线断路器经重合闸过程处于合位时停止联跳信号的发送，从而使B所的馈线断路器能重合闸（如重合功能投入）。
1.4自动重合闸功能/防跳
自动重合闸是指在线路出现故障断路器分闸后，经过一定延时Delay[s]后，SEPCOS发出重合闸命令，经线路测试，使断路器自动重合闸。如果断路器在防跳功能中设定的时间间隔T[s]内又被跳开，则计数一次，若被跳开的次数达到预先设定的次数N，则断路器被闭锁。重合闸延时Delay[s]、防跳设定次数N和防跳的时间间隔T均可调
参数说明：
Delay：(自动重合闸）两次成功合闸间隔的最小长时间。
N：(防跳) 防跳设定次数。允许断路器按防跳间隔时间T连续分合闸的
最高次数。
T：(防跳）防跳的时间间隔。重合闸成功开始计时，直到断路器调整计
时结束。
T*：自动重合闸最大允许延时＝正常操作的最坏的事件中重合闸必须的
延时＝线路测试最大持续时间＋自动重合闸持续时间+4s(安全时间)。
参数设定：
参数单位范围
Delay[S] 1～30S
N [-]1～5次
T [S] 3～20S
1.5线路测试功能
在断路器合闸前，对线路进行测试，以防止断路器合闸于故障线路上。典型的测试线路原理图如下图所示，通过旁路来测试线路状况。整个测试回路由电阻，熔断器，接触器和采样模块组
成，将母线电压通过测试回路加到馈线回路，测量回路电阻来判断是否可以合闸。线路测试次数N、两次测试的间隔D、每次测试的时间T均可调。
下面就几种情况分别加以阐述。
1.测量馈线电压U f，如果馈线电压U f≥U f Low(此时线路已由另一断路器供电)，直接合闸
本所断路器。
2.测量馈线电压U f，如果馈线电压U f Low＞ U f＞U f Residue,
)在“就地”模式下，线路测试停止，断路器不能合闸并闭锁；
)在“遥控”模式下，则连续进行线路测试N次，每次时间间隔D，若线路中故障仍存在，线路测试停止，断路器不能合闸并闭锁。
3.测量馈线电压U f，如果馈线电压U f＜U f Residue，且U r ＞U f Low，闭合线路测试用接触器T
秒，将U r加到线路上，测量线路的回路电阻R。
如果电阻R ＞ R min，则断路器合闸。
如果电阻R min ＞ R:
)在“就地”模式下，线路测试停止并闭锁断路器；
)在“遥控”模式下，连续进行线路测试N次，每次时间间隔D，若线路故障存在，线路测试停止,断路器不能合闸并闭锁。
4.测量馈线电压U f，如果馈线电压U f < U f Residue，且U r < U f Low，
)在“就地”模式下，断路器不能合闸并闭锁；
)在“遥控”模式下，则连续进行线路测试N次，每次时间间隔D，若线路中故障存在，
线路测试停止,断路器不能合闸并闭锁。
参数说明：
T：母线电压施加的时间。
N：线路测试次数。
R min：回路最小允许阻抗。
U f Residue：残压，线路最小电压，在此电压下，线路测试必要时，时间不再有效。
U f Low：最小允许车辆运行电压
D：两次线路测试成功的时间间隔。
参数设定：
参数单位范围
N [-] 1～10次
D [s]10～120S
T [s]1～4S
R min[mΩ] 300～10000 mΩ
U f Residue[V] 0～500V
U f Low [V] 300～2000V
2.保护功能
2.1 电流测量
2.1.1 Imax+保护
有时线路中的故障电流（过载电流或短路电流）小于断路器的大电流脱扣整定值，通过测量、分析馈电回路的正向电流If，可检测出低于断路器整定值的短路电流和过载电流。
测量正向电流If，如果If >设定的I max+，SEPCOS开始计时，如果当计时t >设定的T Imax+，则发出跳闸指令。
参数说明：
I max+：相应线路上的车辆启动或运行时，在定义的T Imax+期间可容纳的最大
电流值。I max+
T Imax+：T Imax+ > T start（机车启动的时间）。
参数设定：
参数单位范围
I max+ [A]0～8000A
T Imax+ [ms]0～65000 ms
2.1.2 Imax-保护
通过分析馈电回路的反向电流If，检测低于断路器大电流脱扣整定值的故障电流。
测量反向电流If，如果If<设定的Imax-，开始计时，如果t>设定的T-，发出跳闸指令。
参数设定：
参数单位范围
I max-[A]0～8000 A
T Imax-[ms]0～65000 ms
2.1.3 DDL＋保护
此保护功能用来监测在线断路器的远方故障（短路故障），通过分析电流上升率di/dt与两个可调整的参数Slope E和Slope F来比较实现的。
通过分析馈电电流上升率di/dt、电流增加的时间t及电流增量?I，检测中远距离短路故障，其故障电流值低于断路器的整定值。
测量馈电电流及其di/dt，将测量di/dt与设定值Slope E和Slope F比较。
)如果测量di/dt > Slope E，则开始测量电流增量(?I)并计时(t)，
1.如果测量值?I >?I max，且时间t >t ?I max，则发出跳闸信号；
2.如果计时时间t > T max，且电流的增量?I > 设定值?I min，则发出跳闸信号。
)如果在检测到?I max或T max之前，di/dt< Slope F，且经一定时间延迟后，?I和t复零。
参数说明：
Slope E：斜率E。
此参数用于启动DDL保护功能的条件，起始斜率根据(di/dt)t=0来计算。
如果在短路电流产生时已有牵引电流(在t=0 , I=I traction > 0 )，起始斜率低于在I=0，t=0极限情况下的计算值。
因此，为使在有牵引电流时正常检测，Solpe E设定为在( di/dt ) t=0时计算值的
0.5倍。
如果牵引电流较高（这时初始斜率较低），为了能够识别短路电流，此设定值可以设定的更低一些，但是不能太低以防与牵引电流混淆。
Slope F：斜率F
此参数作为DDL保护功能分析结束的条件，此斜率表示短路电流结束。
为了使DDL的参数T的值测量精确，可以将此值设置得低一些。换句话讲是为识别更多发生在线路末端的短路情况，但检测时间将迅速增加。
现在有两个条件来判断保护分析是否结束：
)Sepcos在电流曲线上取连续四个点的平均值与Slope F比较（此平均值只取自F）当此平均值大于等于Slope F延迟2秒，停止DDL分析。
)Sepcos将测量电流与DDL保护启动时的电流进行比较
从1.38版的vpc板开始，DDL分析的输出条件为：
(di/dt mes < F) & ( (di/dt average < F) OR ( I mes ~ I start)
di/dt mes ：Sepcos测量的di/dt值（瞬时值）
di/dt average: 四个di/dt的平均值
I mes :测量电流
I start:开始分析电流上升率di/dt时的电流
?I max：
这是一个主要通过满负载试验测量的参数。
同时，Secheron指出可以通过两种方式进行估算：
)从最大牵引电流到最大短路电流的电流增加值
)短路条件下斜率由E到F过程中的电流增加值
在试验获得一个更加有效的DDL Delta I值后，此值应该适当调整。
通常，把满载车辆的电流值作为最小值
tT?I max：
此参数与?I max有关
T max：
这个参数可以调整，经常用来检测线路末端短路故障。
如果电流不超过?I设定值，电流上升率不低于slope F且电流增量大于?Imin，当时间t＝Tmax时，DDL保护认为故障发生。
该保护主要针对瞬间短路故障，因此其设定值最好不要太高。
主要与两个不同值相关:
)Tcc:短路时的时间常数
)?T EF:短路时从斜率E到斜率F的最小时间
换句话说，就是短路情况识别的快慢。根据经验，Secheron将此值设在0.8 ?T EF和1.5 tcc之间，这个值可以适当提高。
为了防止误动作，牵引站在其近端产生和远端短路的电流曲线相似的牵引电流曲线时，DDL-T保护的反应应象正常牵引状况。因此为了满足这种状况，须将DDL-T的值慢慢增加，直到牵引电流不再启动DDL-T。同时，远端短路电流识别的准确性将降低。
?I min：
此参数与DDL-?T 和DDL-?I相关，要通过DDL-?T检测故障，启动DDL分析后，测量?T的值必须达到T max且电流值必须上升到?I min。
?I min的最大值小于等于线路末端电流的短路电流值，大于机车的辅助电流。
参数设定：
参数单位范围
Slope E [kA/s]1～200 kA/s
Slope F [kA/s]1～200 kA/s
?I max[A] 0～8000 A
t?I max[ms] 0～20 ms
T max[ms] 1～500 ms
?I min[A] 0～8000 A
2.1.4 DDL－保护
此保护功能用来监测在线断路器的远方故障（短路故障），通过分析电流上升率di/dt与两个可调整的参数Slope E和Slope F来比较实现的。
通过分析馈电电流上升率di/dt、电流增加的时间t及电流增量?I，检测中远距离短路故障，其故障电流值低于断路器的整定值。
测量馈电电流及其di/dt，将测量di/dt与设定值Slope E和Slope F比较。
)如果测量di/dt > Slope E，则开始测量电流增量(?I)并计时(t)，
3.如果测量值?I >?I max，且时间t >t ?I max，则发出跳闸信号；
4.如果计时时间t > T max，且电流的增量?I > 设定值?I min，则发出跳闸信号。
)如果在检测到?I max或T max之前，di/dt< Slope F，且经一定时间延迟后，?I和t复零。
参数设定：
参数单位范围工厂设定
Slope E [kA/s]1～200 kA/s60
Slope F [kA/s]1～200 kA/s10
?I max[A] 0～8000 A2000
t?I max[ms] 0～20 ms 10
T max[ms] 1～500 ms 20
?I min[A] 0～8000 A 200
2.1.5接触网热保护
当接触网长期通过大负荷电流而使导线发热时，热过负荷保护跳开馈线断路器。通过连续测量馈电电流，计算热载θt，θt为被保护系统的标称电流In和时间常数τ的函数。热计算的公式：θt =(1-e-?t/τ) (I/In)2+e-?t/τ?θ(t-?t)。
其中：
θt：相对温度
θ=0→环境温度
θ=1→最大允许温度
θ=1.01→必须发出跳闸命令的温度
?t：计算步长
τ：热时间常数
θ(t-?t)：上一步计算出的相对温度
SEPCOS通电后，θt的初始值θt0=0.98θA，θA为设定的报警值。断路器合闸后，如果馈电回路连续流过大电流，当电流大于设定值In时，保护装置启动此保护功能。当达到θA时，SEPCOS 发出警报。如果θt继续上升，当θt≥1.01θA时，SEPCOS发出指令使断路器分闸，同时可发出闭锁信号。只有当θt﹤θA时，断路器才能重新合闸。
参数设定：
参数单位范围
In[A]0～20000A
Tau(τ)[min]0～120min
θA[%]0～100%
2.2电压测量
2.2.1 线路带电（U
f
监测）
通过测量馈线电压，来判断线路是否带电。在远方或就地模式下显示当前电压。
持续测量馈线电压。
如果测量的馈线U f电压 > 设定值U f Residue，表示线路带电。
参数设定：
参数单位范围
U f Residue [V]0～2000 V
2.2.2 U
min （U
f Low
）保护
欠压保护，此功能用来监测低于最小操作电压水平时的电压。通过测量欠压电压及其持续时间来判断并切除故障。
测量馈线电压U f，如果U f﹤设定值U min，且时间t超过设定值T set，则发出跳闸命令使断路器跳闸。
参数说明：
U min：车辆运行允许的最小电压。
T set：在U f Low欠压保护功能下，车辆允许持续的时间。
参数设定：
参数单位范围
U min[V] 0～2000 V
T set [ms] 0～5000 ms
2.2.3 Delta U保护
当线路已由邻站馈线供电时，在合闸本所断路器前，先比较母线电压和线路电压的电压差，当电压差大于设定值时，闭锁合闸。
测量馈线电压Uf和母线电压Ur：
如果U r-U f <设定值?U max，允许断路器合闸；
如果U r-U f >设定值?U max，断路器不能合闸并闭锁。
注意：当馈线电压Uf <设定值U f Residue 不闭锁断路器合闸。
参数设定：
参数单位范围
?U max[V]0～2000 V
U f Residue[V]0～2000 V
3.附录：
手车各状况对应的保护功能情况（×表示该保护功能投入）