CSC-103C(D)数字式超高压线路保护装置说明书(电气化铁路版本)(0SF.451.043)-V1.05..doc

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①主体是人类；
（四）安全预评价内容
（1）前期准备工作。包括明确评价对象和评价范围，组建评价组，收集国内外相关法律、法规、规章、标准、规范，收集并分析评价对象的基础资料、相关事故案例，对类比工程进行实地调查等内容。
3.完整性原则；
（1）资质等级。评价机构的环评资质分为甲、乙两个等级。环评证书在全国范围内使用，有效期为4年。
A.国家根据建设项目影响环境的范围，对建设项目的环境影响评价实行分类管理
环境影响评价，是指对规划和建设项目实施后可能造成的环境影响进行分析、预测和评估，提出预防或者减轻不良环境影响的对策和措施，进行跟踪监测的方法和制度。
一、环境影响评价的发展与管理体系、相关法律法规体系和技术导则的应用
（2）安全验收评价。
（1）生产力变动法4

CSC-103C（D）数字式超高压线路保护装置说明书

CSC-103C（D）数字式超高压线路保护装置说明书

编 制：赵志宏 魏会利 校 核：伍叶凯
标准化审查：郑 蔚 审 定：黄少锋

出 版 号：V1.05
文 件 代 号：0SF.451.043
出 版日 期：2007年8月

版权所有：北京四方继保自动化股份有限公司
注：本公司保留对此说明书修改的权利。产品与说明书不符之处，请以实际产品为准。欢迎您与我公司联系，我们将为您提供相应的服务。
技术支持 电话：[phone] 传真：[phone]

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重 要 提 示
感谢您使用北京四方继保自动化股份有限公司的产品。为了安全、正确、高效地使用本装置，请您务必注意以下重要提示：
1) 本说明书仅适用于CSC-103C、CSC-103D数字式超高压线路保护装置V1.0*及以上版本的保护程序。
2) 请仔细阅读本说明书，并按照说明书的规定整定、调试和操作。
若有特殊定制，请以工程说明书、工程资料为准。
3) 为防止装置损坏，严禁带电插拔装置各插件、触摸印制电路板上的芯片和器件。
4) 请使用合格的测试仪器和设备对装置进行试验和检测。
5) 装置如出现异常或需维修，请及时与本公司服务热线联系。
6) 本装置的出厂操作密码是：8888。
7) 此版说明书是在V1.01版说明书基础上作了如下改进：
a) 附录中增加了装置地址识别码版本的说明；
b) 增加了具有扩展插件的装置端子图及说明；
c) 增加部分端子定义的说明；
d) 附录中增加了CSPC调试软件使用简介；
e) 增加对时钟定值整定的部分说明。

目 录
第一篇 装置的技术说明 1
1 概述 1
1.1 适用范围 1
1.2 产品主要特点 1
1.3 装置执行的标准 3
2 技术条件 4
2.1 环境条件 4
2.2 电气绝缘性能 4
2.3 机械性能 4
2.4 电磁兼容性 5
2.5 安全性能 5
2.6 热性能（过载能力） 5
2.7 功率消耗 5
2.8 输出触点容量 6
2.9 装置主要技术参数 6
3 装置硬件 8
3.1 装置结构 8
3.2 装置功能组件概述 9
3.3 交流插件 10
3.4 CPU插件 10
3.5 管理板 10
3.6 开入板 11
3.7 开出插件 11
3.8 电源插件 11
3.9 人机接口（MMI） 11
4 装置软件 12
4.1 保护程序整体结构 12
4.2 保护基本元件 12
4.3 检测功能和一些判别 18
4.4 纵联电流差动保护功能说明 21
4.5 差动保护逻辑框图 30
4.6 三段式距离保护功能说明 33
4.7 距离保护逻辑框图 34
4.8 零序保护功能说明 37
4.9 零序保护的逻辑框图 39
4.10 综合重合闸 42
4.11 综合重合闸逻辑框图 44
第二篇 用户安装使用 47
5 开箱检查 47
6 安装调试 47
6.1 安装 47
6.2 通电前的检查 47
6.3 装置通电检查 48
6.4 软件版本检查 51
6.5 打印功能检查 51
6.6 功能压板检查 51
6.7 开入量检查 52
6.8 开出传动 52
6.9 模拟量通道检查 55
6.10 光纤通道检查 56
6.11保护整组试验 57
7 整定值及整定计算说明 60
7.1 定值清单 60
7.1.1 CSC-103C保护定值 60
7.1.2 CSC-103D保护定值 63
7.1.3 定值说明 66
7.1.4 控制字说明 70
7.1.5 控制字的输入、显示及打印说明 73
7.2 通信参数 74
8 装置接线及端子说明 75
8.1 电流、电压回路接线图 75
8.2 差动保护用做旁路保护的接线 75
8.3 CSC-103C/103D装置端子说明 76
9 人机接口及其操作 85
9.1 装置正面布置图 85
9.2 正常运行与显示 86
9.3 菜单结构 87
10 运行及维护 91
10.1 装置投运前检查 91
10.2 运行情况下注意事项 91
10.3 设备更换软件或CPU后的操作 92
10.4 设备更换软件或MASTER板后的操作 92
10.5 设备更换开入或开出插件后的操作 92
10.6 设备更换交流插件后的操作 92
10.7更换电源插件后的操作 92
10.8几点说明 92
11 保护报文汇总 94
11.1 事件报告 94
11.2 告警报告 95
11.3 运行报文 97
12 动作报告的格式和典型报告分析 98
12.1 保护动作报告及分析 98
12.2 故障录波报告调取及分析 99
13 运输、储存 103
14 订货须知 103
15 附录1： 字符和中文字符集 104
15.1 使用说明 104
15.2 ASCII 16进制字符表 104
15.3 中文字符表 105
16 附录2： CSPC调试软件使用简介 109
17 附录3：具有纵联保护地址功能版本的说明 117
17.1装置地址识别码 117
17.2数据通信的帧格式 117
17.3 CSC-103C保护定值 117
17.4 CSC-103D保护整定值 121
17.5 定值整定说明 124
18 附图 125
附图1 交流插件原理图 125
附图2 CPU简化原理图 126
附图3 MASTER板简化原理图 127
附图4 开入插件电原理图 128
附图5 开出插件电原理图 129
附图6 电源插件电原理图 130
附图7-1 CSC-103C型装置背板端子图 131
附图7-2 具有扩展插件的CSC-103C型装置背板端子图 132
附图8 CSC-103D型装置背板端子图 133

第一篇 装置的技术说明
1 概述
1.1 适用范围
CSC-103C/103D系列超高压线路保护装置(以下简称装置或产品)是适用于220kV及以上电压等级的数字式成套线路保护装置，其主要功能包括纵联电流差动保护、三段式距离保护、四段式零序保护、综合重合闸等。装置侧重在应用于同杆并架双回线路时，设计了针对同杆并架双回线发生跨线故障时的选相元件，即使保护区内发生跨线故障时，可以选相跳闸。装置也适用非同杆的各种接线方式，此时“同杆运行方式”退出。
装置型号及功能配置如下表1所示。
表1

装置型号
主保护
后备保护
综合
重合闸
备注
纵联
电流差动
三段式相间和接地距离
四段式零序
零序反时限
CSC-103C
√
√
√

适用于双母线和一个半断路器等各种接线方式下的双回线
CSC-103D
√
√
√
√
适用于双母线接线方式下的双回线

1.2 产品主要特点
高性能硬件系统、强大灵活的通信功能和模块化软件设计是该新型保护装置的主要特点。
1.2.1 高性能的硬件系统
a) 采用DSP和MCU合一的32位单片机，程序完全在片内运行，保持了总线不出芯片的优点。同时高性能、高速的芯片满足了并行实时计算要求；
b) 采用全新的前插拔组合结构，保持了前插拔维护方便的优点，兼有后插拔强弱电分离、强电回路直接从插件上出线的优点；
c) 其内部总体结构为网络化设计，有利于提高硬件的可靠性、灵活性和可扩展性，简化的硬件实现了“积木式”结构，例如增加开入、开出，只须增加插件而不影响CPU插件；
d) 大容量的故障录波，储存容量达4Mbyte,全过程记录故障，可以保存不少于24次录波，打印时可以选择数据或图形方式。完整的事件记录，可保存动作报告、告警报告、启动报告和操作记录均不少于2000条，停电不丢失；
e) 双CPU和双 A/D采集，并实现了A/D的互检。
1.2.2 软件设计思想
a) 软件设计模块化，保护功能配置灵活，可满足不同用户的要求。
b) 各种保护原理的综合应用
充分利用各种突变量、稳态量保护原理的优点，完善振荡闭锁的算法，实现在任何时候、任何故障情况都有全线快速保护。
c) 各种选相原理的综合应用
充分利用电流突变量选相、电压选相、零负序稳态量选相原理的优点，实现在振荡闭锁、弱电源、复杂故障等情况下都能正确选相跳闸。
d) 振荡闭锁解决方案
采用零序和负序电流比较、ΔR/ΔT等判据，综合判断振荡闭锁期间的各种故障，并可根据不同系统情况、不同振荡周期等运行工况，自适应调整其动作门槛，保证了系统振荡时不失去快速保护功能。
e) 采用按相补偿方法
将“按相补偿”方法应用于阻抗测量中，使接地阻抗继电器具备较好的选相功能。结合按相补偿和快速滤波、快速计算等方法，构成了快速距离I段。
f) 具有同杆并架双回线跨线故障选相功能
在距离保护和零序保护中，针对同杆双回线故障特点，不需引入另一回线的电量，仅依据本回线保护安装处的电流、电压，实现跨线故障选相跳闸。
1.2.3 强大、灵活的通信功能
a) 装置可以提供两路高速的电以太网接口(可选光纤以太网接口)、两路LonWorks网络接口和RS-485接口、串行打印接口，用户可以根据工程需要选订。可采用IEC60870-5-103规约或四方公司CSC-2000规约，实现与变电站自动化系统和保护信息管理系统的接口；
在装置的前面板上还提供一个用于调试分析的RS-232接口，便于外接PC机。
b) 可满足网络对时、脉冲对时、IRIG-B码对时方式的要求。
c) 装置配置两个光纤通信接口，可实现一主一备两个通道的通信方式，满足常规接线双通道冗余的要求；
专用光缆通信方式：2Mbps速率数据接口传输。
复用通信方式：2Mbps速率数据（E1）接口传输和64kbps速率数据（PCM）同向接口传输两种方式可选。
1.2.4 人性化设计及友好界面
a) 大屏幕液晶显示屏,实时显示时间、电流、电压、功率、压板、定值区、电容电流、通道情况等信息；
b) 汉化操作菜单简单易用，对运行人员和继保人员赋予不同权限，确保安全性。装置提供四个快捷键，可以实现“一键化”操作，方便了现场运行人员的操作；
c) 人性化、多功能的操作和故障分析软件,安装本公司故障分析软件的外接PC机通过装置面板的标准RS-232串口可对装置进行各种操作，并可接收装置的各种信息并进行分析，如故障录波信息，使用本公司PC机分析软件CSPC分析故障和保护的动作行为，清晰显示保护动作全过程，使动作过程透明化。
d) 具有遥信对点功能，可以对保护动作、告警、压板、开入、模拟上送录波等量模拟对点，方便后台调试；
e) 装置面板采用一体化设计、一次精密铸造成型的弧面结构。具有造型美观，精度高，造价低，安装方便等特点。
1.2.5 实时自检硬件平台
通过装置的硬件在线检测和自检，可根本上杜绝因装置硬件损坏造成的不正确动作，并可大大减轻装置定期检验的工作量。
a) 装置内部各模块采用智能化设计，增加了开入量、开出量、模拟量和电源的在线自检，实现了装置各模块的全面实时自检；
b) 继电器检测采用新方法，可以检测到继电器励磁回路线圈完好性，实现了继电器状态的检测与异常告警；
c) 开入状态经两路光隔同时采集后，才予确认和判断；
d) 对机箱内温度进行实时监测。
1.3 装置执行的标准
装置执行的标准为北京四方继保自动化股份有限公司企业标准：
Q/HDSFJ009-2003《CSC-100系列数字式超高压线路保护装置》。

2 技术条件
2.1 环境条件
装置在以下环境条件下能正常工作：
a) 工作环境温度：-10℃～＋55℃。运输中短暂的贮存环境温度-25℃～＋70℃，在极限值下不施加激励量，装置不出现不可逆的变化，温度恢复后，装置应能正常工作；
b) 相对湿度：最湿月的月平均最大相对湿度为90％，同时该月的月平均最低温度为25℃且表面无凝露；
c) 大气压力：80kPa～110kPa；
d) 使用场所不得有火灾、爆炸、腐蚀等危及装置安全的危险和超出本说明书规定的振动、冲击和碰撞。
2.2 电气绝缘性能
2.2.1 介质强度
装置能承受GB/T14598.3-1993（eqv IEC60255-5）规定的交流电压为2kV（强电回路）或500V（弱电回路）、频率为50Hz、历时1min的介质强度试验，而无击穿和闪络现象。
2.2.2 绝缘电阻
用开路电压为500V的测试仪器测定装置的绝缘电阻值不小于100MΩ，符合IEC60255-5：2000的规定。
2.2.3 冲击电压
装置能承受GB/T14598.3-1993（eqv IEC60255-5） 规定的峰值为5kV（强电回路）或1kV（弱电回路）的标准雷电波的冲击电压试验。
2.3 机械性能
2.3.1 振动
装置能承受GB/T 11287（idt IEC60255-21-1）规定的I级振动响应和振动耐受试验。
2.3.2 冲击和碰撞
装置能承受GB/T 14537（idt IEC60255-21-2）规定的I级冲击响应和冲击耐受试验，以及I级碰撞试验。
2.4 电磁兼容性
2.4.1 脉冲群干扰
装置能承受GB/T 14598.13（eqv IEC60255-22-1）规定的Ⅲ级1MHz和100kHz脉冲群干扰试验（第一半波电压幅值共模为2.5kV，差模为1kV）。
2.4.2 静电放电干扰
装置能承受GB/T 14598.14（idt IEC60255-22-2）规定的Ⅲ级（接触放电6kV）静电放电干扰试验。
2.4.3 辐射电磁场干扰
装置能承受GB/T 14598.9（idt IEC60255-22-3）规定的Ⅲ级（10V/m）的辐射电磁场干扰试验。
2.4.4 快速瞬变干扰
装置能承受GB/T 14598.10（idt IEC60255-22-4）规定的Ⅳ级（通信端口2 kV，其他端口4kV）的快速瞬变干扰试验。
2.5 安全性能
装置符合GB 16836规定的外壳防护等级不低于IP20、安全类别为I类。
2.6 热性能（过载能力）
装置的热性能（过载能力）满足DL/T 478-2001的规定，达到以下水平：
a) 交流电流回路：在2倍额定电流下连续工作，20倍额定电流下允许10s，40倍额定电流下允许2s；
b) 交流电压回路：Un为100/V时，2倍额定电压下连续工作；线路抽取电压Ux为100V时，在1.4倍额定电压下连续工作。
2.7 功率消耗
装置的功率消耗满足DL/T 478-2001的规定，达到以下水平：
a) 直流电源回路：正常工作时，不大于30 W；当保护动作时，不大于40 W。
b) 交流电流回路：当In=5A时，不大于0.3VA/相；当In=1A时，不大于0.1VA/相。
c) 交流电压回路：在额定电压下不大于0.3VA/相。
2.8 输出触点容量
2.8.1 出口触点容量：
a) 工作容量：在电压不大于250V，允许长期工作电流5A，允许通过的瞬时冲击容量为1250VA/150W；
b) 断开容量：AC250V（DC30V）/5A。
2.8.2 其他触点容量：
a) 工作容量：在电压不大于250V，允许长期工作电流3A，允许通过的瞬时冲击容量为62.5VA/30W；
b) 断开容量：AC250V（DC30V）/3A。
2.9 装置主要技术参数
2.9.1 额定参数
a) 交流电压Un：100/V；线路抽取电压Ux：100V或100/V；
b) 交流电流In：5A ，1A（由用户订货时选定）；
c) 交流频率： 50Hz；
d) 直流电压： 220V，110V（由用户订货时选定）；
e) 开入输入直流电压：24V(默认)，也可以选择220V或110V。。
2.9.2 交流回路精确工作范围
a) 相电压： 0.25V～70V ；
b) 检同期电压： 0.4V～120V ；
c) 电流： 0.08In～30In。
2.9.3 差动元件
a) 整定范围： 0.1In～2In；级差0.01A；
b) 整定值误差： 不大于±2.5% 或±0.02 In；
c) 动作时间： 2倍整定值时，不大于20ms。
2.9.4 距离元件
a) 整定范围：0.01Ω～40Ω(5A)；0.05Ω～200Ω(1A)；级差0.01Ω；
b) 距离I段的暂态超越：不大于±4%；
c) 距离I段动作时间： 近处故障不大于15ms；
0.7倍整定值以内时，不大于20ms；
d) 测距误差（不包括装置外部原因造成的误差）
金属性短路故障电流大于0.01 In时，不大于±2%，有较大过渡电阻时测距误差将增大。
2.9.5 零序方向过流元件
a) 整定范围：0.1In ～20In；级差0.01A；
b) 零序I段的暂态超越 ：不大于±4%。
c) 零序电流I段的动作时间：1.2倍整定值时，不大于20ms；
d) 零序功率方向元件的正方向动作区：18°≤arg（30 /30）≤180°。
2.9.6 综合重合闸
a) 检同期角度误差： 不大于±3º；
b) 检同期有压元件误差：0.7 Un±3%；
c) 检无压元件误差： 0.3 Un±3%。
2.9.7 光纤接口
a) 光纤类型：单模；
b) 光波长：1310nm(传输距离﹥60km为1550nm)；
c) 光接收灵敏度：-38dBm；
d) 发送电平
传输距离﹤40km时： ﹥-8dBm；
传输距离40～60km时： ﹥-4dBm；
传输距离﹥60km时： ﹥-3dBm；
e) 光纤连接器类型：60km以下为FC型 (﹥60km为SC型)。
2.9.8 通道延时
允许最大单向延时：18ms。
2.9.9 时间元件
a) 整定范围：0 s～10 s，级差0.01 s；
b) 整定误差：不大于±1.5%或20ms。

3 装置硬件
3.1 装置结构
装置采用符合IEC 60297-3标准的高度为4U、宽度为19英寸的机箱，整体面板，带有锁紧的插拔式功能组件。装置整体嵌入式安装，后接线方式。装置电流/电压连接器结构形式、尺寸相同,可扩展及可任意组合。装置安装开孔尺寸见下图1－1，装置外形图如图1－2。

图1－1 CSC-103保护装置开孔尺寸图

图1－2 CSC-103保护装置外形图

3.2 装置功能组件概述
CSC－103C型装置的插件配置见图2－1，包括交流插件、保护CPU插件、启动CPU插件、管理板，开入插件，扩展插件（可选配），开出插件1，开出插件2，开出插件3，电源插件；D型装置配置了10个插件，图2-2，包括交流插件、保护CPU插件、启动CPU插件、管理板，开入插件1，开入插件2，开出插件1，开出插件2，开出插件3，电源插件。
X1～X10为装置背后端子编号。

图2-1 CSC-103C装置插件布置图

图2-2 CSC-103D装置插件布置图

3.3 交流插件
交流插件的作用是将系统电压互感器TV和电流互感器TA二次信号变换成保护装置所需的弱电信号,同时起隔离和抗干扰作用。CSC-103C/103D保护装置交流插件完全一样，背面接线端子为X1，其电原理图如附图1。D型有9个（C型8个，无UX）模拟量输入变压器(TV及TA)，分别用于UA、UB、UC、UX、IA、IB、IC和3I0的输入变换。保护相电流变换器有两种类型：额定输入电流5A，线性范围500mA～150A；额定输入电流1A，线性范围100mA～30A；订货时请注明。请注意In为非极性端，In’为极性端。电压变化器固定为相电压额定值为100/V。
3.4 CPU插件
CPU插件简化原理图见附图2，由MCU与DSP合一的32位单片机组成，保持总线不出芯片的优点，程序完全在片内运行，内存Flash为1M字节,RAM为64K字节；CPU插件有两块，其软件相同、硬件不同，用地址设置来区别CPU1和CPU2。在CPU的把手侧有AD3、AD2、AD1、AD0四组跳线插针（设置方法见第二篇“用户安装使用”），跳线插针旁边标有“H”、“L”，分别表示高电平和低电平，用来设置地址。CPU1是保护CPU插件,并带光纤通信功能，它是装置的核心插件，主要完成采样、A/D变换计算、上送模拟量及开入量信息、保护动作原理判断、事故录波功能、软硬件自检等。装置的光纤差动保护CPU1自带64kbps、2Mbps兼容的数据接口，需要根据用户要求配置1个数据接口或2个数据接口；CPU2是启动CPU插件，该插件完成保护的启动闭锁功能等。
单通道CPU1板号与双通道CPU1板号有不同，双通道CPU1板可以完全兼容单通道CPU1板。
在保护模拟量里面有Ia和IaR；Ib和IbR等模拟量，他们的区别是同一路模拟量有两路A/D来采集以做备份和A/D自检，IaR、IbR等后缀带大写字母“R”的模拟量起备用和自检的作用。
3.5 管理板
也叫做通信板（Master），其简化原理图见附图3，该插件是装置的管理和通信插件，插件背版为X3，是承接保护装置与外界通信及交换信息的管理插件,如与面板、PC调试软件、监控后台、工程师站、远动、打印机等的联系，根据保护的配置组织上送遥测、遥信、SOE、事件报文和录波信息等。管理板可根据需要设置有LON网口、双以太网口和RS485口满足不同监控和远动系统的要求。另外，管理板上设置有GPS对时功能。可满足网络对时、脉冲对时、IRIG-B码对时方式的要求。还配有串行打印口。
3.6 开入板
开入插件简化原理图见附图4。
C型开入板1的背板接线端子X4，用来接入跳闸位置、各保护压板等开关量输入信号和告警信号。
D型开入板1、2的背板接线端子X4、X5，用来接入跳闸位置、有关重合闸方式控制的各压板、各开入量及输入等开关量信号。两块开入插件硬件不同。
每块开入板都有二组开入回路和相应的自检回路，装置能对各路开入回路进行实时自检。第一组开入板固定采用24V直接引入；第二组开入既可以接24V，也可以接入220V（或110V），但用户在订货时需要注明，以便使用正确的开入插件型号。一般来说，屏上的开入（如：保护投退压板、重合闸方式等）采用24V；而由屏外经过较长电缆引进来的开入，宜采用220V（或110V）。
注：如需要接220V或110V开入，需更换插件，C型换X4，D型换X5。
3.7 开出插件
开出插件简化原理图见附图5。
C型设置了3块开出插件,开出插件1是组合插件，其背板接线端子为X6、X7，插件2、3背板接线端子为X8、X9；D型装置设置三块插件，背板接线端子为X7、X8、X9。插件主要输出跳闸等触点信号，直接从板子上引出，抗干扰性能好。各开出触点定义参见装置背板端子说明。各开出板的硬件均不同。

3.8 电源插件
该插件适用于C型和D型装置，背板接线端子为 X10，采用了直流逆变电源插件，如附图6。插件输入直流220V或110V（订货时请注明），输出为保护装置所需5组电源。
（1）＋24V两组：开入、开出板电源；
（2）±12V：模拟量用电源；
（3）+ 5V：各CPU逻辑用电源。
3.9 人机接口（MMI）
固定在装置前面板上，设计有液晶显示屏、各按键、复归按钮及和PC机通信的RS-232串口。
4 装置软件
4.1 保护程序整体结构
装置的软件采用模块化设计，不同型号中同样功能的设计完全相同，以下按软件总体结构、各种保护功能元件及动作逻辑分别介绍。
保护CPU软件包括主程序、采样中断服务程序和故障处理中断程序。
正常时运行主程序，主程序完成装置的硬件自检、投切压板、固化定值、上送报告等功能。每隔一个采样间隔时间执行一次采样中断程序，进行电气量的采集、录波、突变量启动判别等。故障处理中断也是每隔固定时间执行一次，完成保护功能的逻辑和TV异常、TA异常判别等。如果有异常，则发出相应的告警信号和报文。
对于一般性的异常告警(告警II)，发出信号提示运行人员注意检查处理；对于危及保护安全性和可靠性的严重告警（告警I），在发出告警信号的同时，立即闭锁保护出口。
当电力系统发生故障时，在故障处理中断中完成相应保护功能，直到整组复归，返回正常运行的主程序。
4.2 保护基本元件
4.2.1 启动元件
启动元件主要用于监视故障、启动保护及开放出口继电器的正电源。启动元件一旦动作后，要在保护整组复归时才返回。
保护的启动元件包括电流突变量启动、零序电流启动、静稳破坏的启动元件、弱馈低电压启动元件、以及重合闸的启动元件（对于D型）。任一启动元件启动后，都将启动保护及开放出口继电器的正电源。
4.2.1.1 电流突变量启动元件DI1
电流差突变量启动元件，在大部分故障情况下均能灵敏地启动，是保护的主要启动元件。其判据为：
△Ijj﹥IQD
或 △3I0﹥IQD
其中：△Ijj=|| IjjK- IjjK-T|-| Ijj K-T - IjjK-2T ||，jj指AB、BC、CA三种相别，K指采样的当前时刻某一点，T＝24为一周采样点数，（K-T）即指K点在1周前的采用值，（K-2T）即从K点数2周前采用值。
Δ3I0为零序电流突变量，IQD为突变量起动定值。
当任一相间突变量或零序电流突变量连续4次超过启动门槛值时，保护启动。
4.2.1.2 零序辅助启动元件
除突变量启动外，保护还设置了零序辅助启动，解决大过渡电阻(220kV考虑100Ω，500kV考虑300Ω)接地短路突变量启动元件灵敏度不够的问题。作为辅助启动元件，带30ms延时动作。判据为：
3I0 ﹥ 0.9*I0dz
其中：3I0 ──三倍的零序电流；
I0dz ──下列情况的最小值：
(1)零序Ⅳ段定值；
(2)零序反时限电流定值；
(3)零序差动定值。
4.2.1.3 静稳失稳启动元件
为保证静稳失稳情况下保护的正确动作，保护还设置了静稳失稳启动元件。
判据为：
(1)A、B、C三相电流均大于静稳电流IJW，且突变量启动元件未启动；
(2)AB、BC、CA三个相间阻抗，三个测量阻抗均落入阻抗Ⅲ范围内，且突变量启动元件未启动。
以上任一条件满足且持续30ms后，判断为静稳破坏，随即，保护启动，程序转入振荡闭锁模块，此时，保护会报告“阻抗元件启动”、或“静稳失稳启动”及“保护启动”。
4.2.1.4 弱馈启动元件
当被保护线路的一侧为弱电源或无电源时,其他启动元件不动,为此，装置设有弱馈启动，即由“低电压＋差流”作为启动元件。
4.2.1.5 重合闸的启动元件
详见重合闸部分。
4.2.2 选相元件
选相元件可以判别故障的相别，利用各种选相原理判别不同故障情况以满足保护选相跳闸的要求。
保护装置针对不同的情况，综合利用各种选相原理，在突变量起动后故障初期时采用突变量选相元件。在故障后期，采用稳态序分量选相元件。电流突变量选相和稳态序分量选相均不适用于弱电源、终端变故障小电流或无电流的情况，此时采用低电压选相元件。本装置另设有跨线故障选相元件。
4.2.2.1 电流突变量选相元件
电流突变量选相元件采用相间电流突变量DIAB、DIBC和DICA，通过对三个相间电流的大小比较，得到故障相别。
各种故障下相间电流的突变量DIAB、DIBC和DICA，的大小如下表2所示（表中“＋”表示较大，“＋＋”表示很大，“—”表示较小。
表2
选相结果

电流突变量
Aj
Bj
Cj
AB
BC
CA
ABC
DIAB
＋
＋
—
＋＋
＋
＋
＋＋
DI BC
—
＋
＋
＋
＋＋
＋
＋＋
DI CA
＋
—
＋
＋
＋
＋＋
＋＋
将DIAB、DIBC和DICA按大、中、小排序，按表2的关系得出选相结果。
4.2.2.2 稳态序分量选相元件
稳态序分量选相元件主要根据零序电流和负序电流的角度关系，再加以相间故障排除法进行选相。
根据理论分析，当发生A相接地或BC相间短路并经较小弧光电阻接地时，以I 0a为基准，I 2a位于-30°～+30°区内，当BC两相短路接地电阻增大时，I 2a越滞后于I 0a趋于90°，据I 2a/ I 0a的角度关系划分为六个相区，如图3。

图3 稳态序分量选相区
（1）+30°～ -30° 对应 AN或BCN
（2）+90°～ +30° 对应 ABN
（3）+150°～ +90° 对应 CN或ABN
（4）-150°～ +150° 对应 CAN
（5）-90°～ -150° 对应 BN或CAN
（6）-30°～ -90° 对应 BCN
在以上(2)、(4)、(6)单一故障类型的相区，直接确认为相应的相间故障，在(1)、(3)、(5)有单相及相间两种故障类型的相区，由于两种故障类型的相别总是不相关的，通过计算相间阻抗，若相间阻抗大于相间阻抗整定值，则排除了相间故障的可能性，判为相应的单相接地故障，否则判为相应的相间故障。
4.2.2.3 低电压选相元件
低电压选相元件主要是为了满足弱电源侧保护选相的要求，在电流突变量选相和零负序稳态序分量选相失败的情况下，且未出现TV断线时，投入低电压选相元件。低电压选相的判据为：
a) 任一相电压小于0.5Un，且其他两相电压都大于0.8Un，则判为第三相单相故障；
b) 相间电压低于0.5Un，判为相间故障。
4.2.2.4 跨线故障选相元件
跨线故障选相元件采用基于比较故障电压、故障相电流相位判别的电压电流综合选相元件。该元件首先判别跨线相别，以相间电压最小或相电流最大的两相假定为跨线故障相，然后，根据故障相电流相位的区别，再判别是跨线故障还是同一点发生了相间故障。
4.2.3 距离元件
距离元件分为距离测量元件和距离方向元件。
4.2.3.1 距离元件的动作特性
各段距离元件动作特性均为多边形特性，如图4-1所示。对于三段式相间距离保护：RDZ取值为RX；Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段的XDZ取值分别为XX1、XX2和XX3。对于三段式接地距离保护：RDZ取值为RD；Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段的XDZ取值分别为XD1、XD2和XD3。
其中，XDZ按保护范围整定；RDZ按躲事故过负荷情况下的负荷阻抗整定，可满足长、短线路的不同要求，提高了短线路允许过渡电阻的能力，以及长线路避越负荷阻抗的能力；选择的多边形上边下倾角（如图中的7°下倾角），可提高躲区外故障情况下的防超越能力。
在重合或手合时，阻抗动作特性在图4－1的基础上，再叠加上一个包括座标原点的小矩形特性，如图4－2，称为阻抗偏移特性动作区，以保证TV在线路侧时也能可靠切除出口故障。在三相短路时，距离Ⅲ段也采用偏移特性。

图4-1 图4-2
图4 距离元件动作特性

小矩形动作区的X、R取值见表3。
表3
X取值
取XDZ/2 与 W (In=1A、5A)两者中的最小值
R取值
8倍上述X取值与RDZ/4两者中小者的最小值
其中，XDZ 是相应元件的电抗定值，RDZ 是相应元件的电阻定值。
4.2.3.2 距离测量元件
保护中，距离测量元件以实时电压、电流计算对应回路阻抗值，采用解微分方程算法。
对单相接地阻抗有： Uf＝Lf +Rf (I f+Kr3I0)，f= A；B； C；
对相间阻抗有：Uff＝Lff+ Rff I ff，ff=AB；BC； CA；
其中： Kx=(X0-X1)/ (3X1)，Kr=(R0-R1)/ ( 3R1)。
通过求解以上微分方程，可得保护安装处的测量故障电阻R和测量故障电抗 X=ωL=2πfL。
4.2.3.3 距离方向元件
为了解决距离保护出口故障的死区问题，在距离保护中设置了专门的方向元件。对于对称故障，采用记忆电压，即以故障前电压前移两周波后，同故障后电流比相来判别故障方向。对于不对称出口故障，采用负序方向来作为距离元件的方向。距离元件的动作条件为：方向元件判为正方向，且计算阻抗在整定的四边形范围内。
4.2.4 零序方向元件
零序方向也设有正、反两个方向的方向元件，动作区见图5。正向元件的整定值可以整定，反向元件不需整定，灵敏度自动比正向元件高，电流门槛取为正方向的0.625倍。
零序正方向动作区为18°≤arg（30/30）≤180°
零序反方向动作区为-162°≤arg（30/30）≤0°

图5 零序方向动作区
a） 零序正方向元件的动作判据为：
位于零序正方向动作区， 3I0﹥3I0DZ
其中：3I0DZ指零序反时限电流定值Ⅰset、零序Ⅰ～Ⅳ段电流定值Ⅰ01、Ⅰ02、Ⅰ03和Ⅰ04值。
b) 零序反方向元件的动作判据为：
位于零序反方向动作区，且 3I0﹥0.625*3I0DZ
保护采用自产3U0，即由软件将三个相电压相加而获得3U0，供零序方向元件方向判别用。用于判零序方向的3U0固定门槛为1V有效值。
4.2.5 负序方向元件
动作区见图6。
负序正方向动作区为18°≤arg（32/32）≤180°
负序反方向动作区为-162°≤arg（32/32）≤0°

图6 负序方向元件动作区
其动作判据为：位于负序正方向动作区，且3I2 ﹥3I0DZ 。在保护装置中，负序方向元件不设专门定值，采用零序定值3I0DZ作为负序方向元件的定值。
4.2.6 振荡闭锁开放元件
在电流突变量启动后的150ms之内，系统不会出现振荡情况，因此本保护装置不考虑振荡闭锁，固定投入所有距离元件；在电流突变量启动后150ms之后，或经静稳失稳及零序辅助启动后，距离元件需要经开放元件开放，以防止振荡过程中距离保护元件误动作。
对于不