直流保护功能说明书

1.控制功能 (1)

1.1电保持型断路器控制分合闸的功能 (1)

1.2磁保持型断路器控制分合闸的功能 (1)

1.3联跳功能 (2)

1.4自动重合闸功能/防跳 (5)

1.5线路测试功能 (6)

2.保护功能 (8)

2.1电流测量 (8)

2.1.1Imax+保护 (8)

2.1.2Imax-保护 (9)

2.1.3DDL保护 (10)

2.1.4接触网热保护 (12)

2.2电压测量 (13)

2.2.1线路带电 (13)

2.2.2Umin（Ufeeder Low）保护 (13)

2.2.3Delta U保护 (14)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

电保持型断路器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，使合闸保持线圈得电。

其分闸顺序为：使合闸保持线圈失电。

1.2磁保持型断路器控制分合闸的功能

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，合闸线圈得电，断路器合闸，合闸后合闸线圈失电；

其分闸顺序为：SEPCOS输出1s脉冲，使合闸线圈流过反磁极电流，断路器分闸，分闸后合闸线圈失电。

检测断路器的位置。

1.3联跳功能

当SEPCOS检测到故障（通过保护功能）时，使断路器分闸，并发出联跳信号，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。

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的回路，其原理如附图所示。其具体实现过程为：

首先，当故障发生于线路区段NO2时，变电所B内的馈线柜B/2内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B/2内的断路器跳闸，并使联跳发送继电器动作发出联跳信号。然后，经相邻电所间的联跳电缆，将此联跳信号发送到相邻变电所A内的向同一区间供电的馈线柜A/2内。最后，经馈线柜A/2内的联跳监测继电器（TTAR）进入SEPCOS专用微机型继电保护和控制综合装置，使其实现联跳断路器动作。当变电所A内的馈线柜A/2先动作时，其原理相同，但方向相反，A/2发送，B/2接收。

当保护装置自动重合闸投入时，其工作原理如下：主站断路器B/2重合闸成功后，主站SEPCOS解除联跳信号，联跳输出继电器失电，联跳电缆回路闭合，允许向同一线路供电的邻站断路器的SEPCOS重合闸。

越区供电时三个变电所间联跳：

当处于中间的变电所退出运行时，合闸越区隔离开关进行越区供电时，其相邻的两个变电所馈线断路器可以进行联跳转换。联跳发送继电器的输出信号不是送给相邻站的相应馈线柜的联跳接收继电器，而是通过联跳转换继电器传送给下一牵引变电所的相应馈线柜的联跳接收继电器。联跳转换只与本所端子柜间接线有关，不需要任何外界连线。

具体实现方式参见附图：

其中联跳电缆的规格为四芯铠装通信电缆，单芯直径0.6mm，最大电压

90VDC，最大电流：0.4mA。

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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发出重合闸信号，使断路器自动重合闸。断路器每隔一段时间重合闸一次，如果在时间间隔T[s]内重合闸次数超过预定次数N，合闸仍不成功，则闭锁重合闸。闭锁可通过电气或手动方式复位。重合闸次数N,间隔时间T[s]和重合闸延时Delay[s]均可调。N设定范围为1~5，Delay[s]的设定范围为1~30秒。

设定参数为：

Delay[S]

N[-]

T[S]

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，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，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 Residue>U f，闭合线路测试用接触器T秒，将Ur加到线路上，测量线路的回路电阻。如果电阻R>Rmin，则断路器合闸。如果电阻Rmin>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，线路测试停止并闭锁断路器。

建议参数设定值为：N 1~10[-]D 10~120[s]T 1~10[s]

Rmin [m Ω]Uf Residue [V]Uf Low

[V]

2.1电流测量

2.1.1Imax+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Imax+，SEPCOS开始计时，如果当计时t>设定的T+，则发出跳闸指令。

设定参数为：

Imax+[A]

T Imax+[S]

Detection Imax +

Trip order to CB

2.1.2Imax-保护

通过分析馈电回路的反向电流If ，检测低于断路器整定值的故障电流。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。

设定参数为：Imax-[A]T Imax-[S]

Detection Imax +Trip order to CB

t

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D 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E和F比较。

如果测量di/dt>E，则

开始测量电流增量(D I)并计时(t)

如果测量值D I>D I设定值，则经过一段时间t D I延时后，发出跳闸信号；

或

如果计时时间t>T设定值，且电流的增量D I>设定值D Imin，则发出跳闸信号。

如果在检测到D I设定值或T之前，di/dt设定参数为：

E[kA/S]

F[kA/S]

D I[A]

t D I[ms]

T[ms]

D I min[A]

例：

线路参数

Udn=750[V]线路额定电压

r’L=80.0[mΩ/km]线路每公里电阻

l’L=1.5[mH/km]线路每公里电感

D L=3.0[km]线路长度

R L=240.0[mΩ/km]线路总的电阻

L L= 4.5[mH/km]线路总的电感

断路器

Ids= 6.0[KA]断路器大电流直接脱扣设定值

线路特性

Icc=3125[A]短路电流

τcc=19[ms]时间常数

di/dt=167[KA/S]电流上升率

D Icc=3125[A]电流增量

建议DDL参数设定值

E≤83[KA/S]

F≤14[KA/S]

D I≈1800[A]

t D I≈1[ms]

T≈28[ms]

D Imin≈200[A]2.1.4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为被保护系统的额定电流In 和时间常数τ的函数。热计算的公式：θt=（1-e-t/τ）（I/Irated）2。

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Irated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。

设定参数为：

Irated[A]

Tau(τ)[min]

θA[%]2.2电压测量

2.2.1线路带电

通过测量馈线电压，来判断线路是否带电。

如果测量的馈线电压大于设定值U f Residue，表示线路带电。

设定参数为：

U f Residue[V]

2.2.2Umin（Ufeeder Low）保护

低电压保护，通过测量馈线电压来判断并切除故障。

测量馈线电压Uf，如果Uf﹤设定值Umin，且时间t超过设定值Tset，则发出信号使断路器跳闸。

设定参数为：

Umin[V]

Tset[S]

2.2.3Delta 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Ur：

如果Ur-Uf<设定值Deta Ur-f,允许断路器合闸；

如果Ur-Uf>设定值Deta Ur-f,闭锁断路器合闸。

当馈线电压Uf小于设定值U f Residue不闭锁断路器合闸。

设定参数为：

Deta Ur-f[V]

U f Residue[V]