SIPROTEC 4 7UM6x 多功能电机保护装置

SIPROTEC 4 7UM6x 

多 功 能 电 机 保 护 装 置 

用户 功 能 手册 

www.siemens.com.cn/ea

前言 

功 能 1 

SIPROTEC 

多 功 能 电 机 保 护 

7UM6x 

7UM61 V4.1 / 7UM62 V4.6 

功 能 手册 

C53000-G115D-C149-5

责任声明 

虽然本操作手册中关于硬件和软件的描述已经经过了反复校 

对 , 但错误仍在所难免。我们不承担由此带来的责任。 

本操作手册上给出的信息还会得到进一步地校核 , 必要的修 

订将会包含在后续版本中 , 我们对您提出的任何建议表示感 

谢。 

我们有权在没有发布公开告示的情况下 , 进行技术上的改 

进。 

注册商标 

SIPROTEC, SINAUT, SICAM 和 DIGSI 都是西门子股份公司 

的注册商标。该手册中的其他部分还可 能 涉及第三方的注册 

商标 , 任何出于个人目的而使用该商标的行为都将侵犯商标 

拥有者的权力。 

版本发布 V4.61.01 

版权所有 

版权 @Siemens AG 2005。西门子股份公司拥有所有版权。 

未经许可 , 不得分发或者复制本操作手册 , 也不得评价或者 

传播本手册上的内容 , 违者追究赔偿责任。西门子股份公司 

拥有全部版权 , 尤其针对专利申请或者商标注册。

前言 

适用读者 

继 电 保 护 工程师、调试工程师 , 那些从事继 电 保 护 设备、自动化与控制设备安 装 、整定和检修 

的人员 , 以及 电 力公司和 电 厂的从业人员。 

应用对象 

本操作手册应用于 : SIPROTEC 4 多 功 能 电 机 保 护 装 置 7UM62 ; 程序版本 V4.6。 

一致性说明 

本产品符合欧盟委员会各成员国的相似法律条款中关于 电 磁兼容性 (EMC Council 

Directive 89/336/EEC) 以及 电 气设备在特定 电 压极限范围之内使用 (Low-voltage 

directive 73/23 EEC) 的指导说明。 

遵循欧盟委员会指示的第 10 款 , 等同于 EMC 指示一般标准 EN 61000-6-2 和 

EN 61000-6-4, 以及低 电 压指示标准 EN 61000-6-2 和 EN 61000-6-4 , 西门子股 

份公司测试并证明了其一致性。 

本 保 护 装 置 是为工业应用而设计和制造。 

产品符合 IEC 60255 系列标准和 VDE 0435 德国标准。 

其它标准 

IEEE Std C37.90-* 

本产品各项技术数据经过 UL 认证。 

附加支持 

如果期望得到 SIPROTEC 4 系统更进一步的信息 , 或者本操作手册没有包含用户针对某些特殊 

问题所需要的足够信息 , 请您联系西门子当地的办事 机 构。 

培训课程各培训课程请参见培训目录。如有疑问 , 请直接联系我们设在德国纽伦堡的培训中心。 

指导和警告请遵守本手册中的注意事项和警告 ! 以 保 证您的安全和本产品的正常使用寿命。 

本手册中使用以下指导和警告术语 : 

危险 

指如果不采取正确的预防措施 , 将会造成死亡、严重的人身伤害或者巨大的财产损失。 

警告 

指如果不采取正确的预防措施 , 可 能 会造成死亡、严重的人身伤害或者巨大的财产损失。 

小心 

指如果不采取正确的预防措施 , 可 能 会造成轻度的人身伤害和一定的财产损失 , 尤其指设备 

本身的损坏以及由此带来的一些影响。 

注意 

指需要被强调的产品信息或本手册和相关说明书中的个别部分。 

7UM6x 功 能 手册 

C53000-G115D-C149-5 

3

前言 

警告 ! 

电 气设备运行期间 , 装 置 的某些部位不可避免的存在着危险 电 压。 

如果没有正确地操作 电 气设备 , 可 能 将导致死亡、严重的人身伤害或者巨大的财产损失。 

只有合格的操作人员才可以在这个设备周围工作以及操作这个设备。合格的操作人员一定是完 

全熟悉本操作手册中所有的警告和安全提示 , 以及在实际应用时须遵循的安全规则。 

只有合格的操作人员 , 完全遵守本操作手册中的警告和提示 , 正确地搬运、安 装 、操作和维 

修 , 才 能 够确 保 本 保 护 装 置 安全可靠地运行。 

尤其值得注意的是 , 在高 电 压环境中工作时 , 必须严格遵照通用安 装 和安全规则 ( 例如 : 

ANSI、 IEC、 EN、 DIN 或者其他国家标准和国际标准 )。这些规则一定要遵守。 

定义合格的操作人员 : 

遵照本操作手册和产品标识 , 合格的操作人员是指那些熟悉设备的安 装 、结构和操作以及所 

包含的危险的人。另外 , 他还应该具有以下素质 : 

• 接受过相关知识的培训和认证 , 如按照已经建立的安全条例进行通 电 、断 电 、清扫、接地 

以及给回路和设备贴标签 

• 接受过培训 , 可以按照已经建立的安全条例进行继 电 保 护 装 置 的维 护 和使用 

• 接受过紧急医疗救 护 培训 

保 证产品寿命的规定 SIPROTEC4 产品在其设计允许的运行环境中的设计寿命为 15-20 年。为 保 证设备的产品寿命 , 

请遵循下列规定 : 

• 客户和用户必须按照西门子提供的操作和维 护 手册 , 由合格的人员进行定期检查和正确维 护 ; 

维 护 记录和操作记录可提供给西门子公司查阅。 

• 所有连接到西门子 装 置 的配件 , 应严格按照其原始制造商的要求、并用其提供的维 护 材料进 

行定期检查和维 护 。 

• 所有操作必须得到充分的记录 , 并可提供给西门子公司查阅。 

• 在西门子公司给客户提供了书面通知后客户必须立即遵照西门子的说明执行 ( 如更新或更 

换 )。 

• 如果没有严格遵守相关的操作和维 护 指导 , 西门子在相关产品上不负任何责任。 

• 如有任何不正常的运行状态 , 客户和用户必须 保 持完整和未经修改的记录 , 用以说明由于这 

种不正常的运行状态而引起的责任。西门子公司有权使用这些记录 , 以采取措施、预防以后 

此类事情的发生。因此 , 当客户遇到不正常的运行状态应该及时通知西门子公司。 

• 客户在得到西门子公司同意之前 , 不得对已经安 装 和调试后的设备进行产品修改和参数调 

整。 

• 基于现有工业 电 子产品的平均寿命、以及取决于环境条件 ( 周围温度、湿度、 电 磁环境、振 

动 ) 和客户正确的设备管理 ( 合适且被推荐的操作、检查、维 护 、修理和改造等 ), 我们产 

品 ( 不包括旋转组件 ) 的平均寿命被认为是 15-20 年。 

为 保 证产品寿命 , 建议同时遵守下列规定 : 

• 客户必须确 保 装 置 的状态接点被连接到 电 力监视系统中并被永久监视。客户应每月进行一次 

现场巡检 , 通过观察设备的自检 功 能 (LED 故障指示灯 ) 来判别设备运行情况。通过状态 

接点或 LED 故障指示灯发出的 装 置 故障告警信号 , 用户必须立即通知西门子、并按照西门子 

公司的指导进行处理。这些指导可通过 电 话、 电 子邮件、手册、产品生命周期说明、用户信 

函等形式给出。 

• 客户必须每月定期检查 www.siprotec.com 网站上 , 是否有与运行设备有关的升固件升级、参 

数设 置 和 DIGSI 升级。 功 能 相同的固件、参数设 置 , 或 DIGSI 版本 , 其版本号的前两位数 

字相同 ( 例如 4.6x )。客户必须 保 证定期检查 , 至少确 保 每月一次。 

• 客户确 保 每两年进行一次 功 能 和 保 护 动作行为的测试。 

4 7UM6x 功 能 手册 

C53000-G115D-C149-5

前言 

• 若设备没有处于运行状态 ( 例如 , 储存的备件 ), 它们需要每 6 个月通 电 以确 保 电 子元件的 

功 能 。 

• 如果需要维修 , 西门子 保 留向客户提供等价设备的权利。 

排版及符号约定 

来自 保 护 装 置 的文字信息或者以文本形式显示的要送往 保 护 装 置 的信息 , 将采用以下文本格 

式 : 

参数名称 

对于显示在 装 置 HMI 上或个人 电 脑屏幕上 ( 使用 DIGSI ® 软件 ) 的配 置 或 功 能 参数标志符 , 

将采用等宽的加粗字体表示。选择菜单的标题栏字符也采用此字体。 

1234A 

参数地址和参数名称有着相同的标识符格式。对于只有通过 DIGSI 软件才 能 整定并且要选择 

显示附加定值的参数 , 其地址将包含如上所示的后缀 A 。 

参数设定 

对于可 能 显示在 保 护 装 置 HMI 或者个人计算 机 ( 使用 DIGSI 操作软件 ) 屏幕上的文本参 

数 , 采用等宽的加粗斜体字显示。选择菜单的可选项字符也采用这种字体。 

“ 信号 ” 

继 电 保 护 装 置 输出的信息 , 或者来自其他 装 置 或者开关的信息 , 将采用等宽字体并加带引号 

显示。 

如果从例图的内容很容易推断出标志符的含义 , 则例图或表格中的标志符可以允许存在一定偏 

差。 

例图中采用以下图标 : 

装 置 内部逻辑输入信号 l 

装 置 内部逻辑输出信号 l 

内部模拟量输入信号 

带数字编号的外部二进制输入信号 ( 开关量输入 , 输入显 

示 ) 

带数字编号的外部二进制输出信号 ( 设备显示 ) 

带数字编号的外部二进制输出信号 ( 设备显示 ), 用作输入 

信号 

示例 : 某个 FUNCTION 切换参数其地址为 1234 , 可设 置 为 

ON 和 OFF 

除此之外 , 本操作手册还使用 IEC 60617-12 和 IEC 60617-13 定义或者据此衍生的图标 , 最常 

见的一些图标如下 : 

模拟量输入信号 

“ 与 ” 门 


C53000-G115D-C149-5 

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前言 

“ 或 ” 门 

" 异或 " 门 : 仅当一个输入为高 电 平 , 输出才为高 电 平 

" 同或 " 门 : 仅当两个输入同时为高 电 平或者低 电 平 , 输出才 

为高 电 平 

动态输入 ( 边沿触发 ): 上升沿为正 , 下降沿为负 

多 个模拟信号输入生成一个模拟信号输出 

包含了参数地址和参数名称的门槛值 

包含了参数地址和参数名称的计时器 ( 启动延时 T, 本示例 

中可以整定 ) 

计时器 ( 返回延时 , 本示例中不可以整定 ) ) 

动态触发脉冲计时器 T ( 单稳态触发器 ) 

静态记忆器 (RS 触发器 ), 置 位输入 (S), 复位输入 

(R), 输出 (Q) 和反向输出 (Q 反 ) 

■ 


C53000-G115D-C149-5

目录 

1 功 能 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15 

1.1 介绍 , 参考 电 力系统 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .17 

1.1.1 功 能 描述 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .17 

1.2 装 置 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19 

1.2.11.2.1 定值说明 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19 

1.2.2 定值表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19 

1.2.3 信息列表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .20 

1.3 EN100 以太网模块 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21 


1.3.2 定值说明 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21 

1.3.3 信息列表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21 

1.4 功 能 范围 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21 


1.4.2 定值说明 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22 

1.4.3 定值表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .25 

1.5 电 力系统数据 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .30 

1.5.1 定值说明 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .30 

1.5.2 定值表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .35 

1.5.3 信息列表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .37 

1.6 定值组切换 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .37 

1.6.1 定值说明 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .37 

1.6.2 定值表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .37 

1.6.3 信息列表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .37 

1.7 电 力系统数据 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .38 


1.7.2 定值说明 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .38 

1.7.3 定值表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .38 

1.7.4 信息列表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .38 

1.8 低 电 压记忆定时限过 电 流 保 护 (I>, ANSI 50/51) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .39 


1.8.2 定值说明 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .40 

1.8.3 定值表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .41 

1.8.4 信息列表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .42 

1.9 可带方向检测 功 能 的定时限过 电 流 保 护 (I>>, ANSI 50, 51, 67) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .43 


1.9.2 定值说明 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .45 

1.9.3 定值表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .47 

1.9.4 信息列表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .47 


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1.10 反时限过 电 流 保 护 (ANSI 51V) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 

1.10.1 功 能 描述 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 

1.10.2 定值说明 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 

1.10.3 定值表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 

1.10.4 信息列表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 

1.11 热过负载 保 护 (ANSI 49) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 


1.11.2 定值说明 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 

1.11.3 定值表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 

1.11.4 信息说明 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 

1.12 不平衡负载 ( 负序 ) 保 护 (ANSI 46). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 


1.12.2 定值说明 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 

1.12.3 定值表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 

1.12.4 信息列表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 

1.13 发 电 机 次同步过 电 流 保 护 (ANSI 51) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 


1.13.2 定值说明 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68 

1.13.3 定值表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 

1.13.4 信息列表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 

1.14 差动 保 护 及其 保 护 对象 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 

1.14.1 差动 保 护 (ANSI 87G/87M/87T). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .70 

1.14.1.1 功 能 描述 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 

1.14.1.2 定值说明 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78 

1.14.1.3 定值表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79 

1.14.1.4 信息列表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80 

1.14.2 保 护 对象为发 电 机 或者 电 动 机 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81 


1.14.2.2 定值说明 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82 

1.14.3 保 护 对象为变压器 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .84 


1.14.3.2 定值说明 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86 

1.14.4 差动 保 护 对 电 流互感器的要求 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89 


1.15 零序差动 保 护 (ANSI 87GN,TN). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91 


1.15.2 定值说明 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96 

1.15.3 定值表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97 

1.15.4 信息列表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98 

1.16 欠励磁 ( 失磁 ) 保 护 (ANSI 40) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98 


1.16.2 定值说明 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101 

1.16.3 定值表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105 

1.16.4 信息列表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106 

1.17 逆 ( 反方向 ) 功 率 保 护 (ANSI 32R). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106 

1.17.1 功 能 描述 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106 

1.17.2 定值说明 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107 

1.17.3 定值表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108 

1.17.4 信息列表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108 


C53000-G115D-C149-5

1.18 正方向有 功 功 率监视 (ANSI 32F) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .109 

1.18.1 功 能 描述 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .109 

1.18.2 定值说明 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .109 

1.18.3 定值表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .110 

1.18.4 信息列表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111 

1.19 阻抗 保 护 (ANSI 21) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111 


1.19.2 电 力振荡闭锁 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .115 

1.19.3 定值说明 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .117 

1.19.4 定值表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .121 

1.19.5 信息列表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .122 

1.20 失步 ( 滑极 ) 保 护 (ANSI 78) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .122 

1.20.1 测量原理 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .123 

1.20.2 失步 保 护 逻辑 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .124 

1.20.3 定值说明 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .126 

1.20.4 定值表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .130 

1.20.5 信息列表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .131 

1.21 低 电 压 保 护 (ANSI 27) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .131 


1.21.2 定值说明 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .132 

1.21.3 定值表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .132 

1.21.4 信息列表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .133 

1.22 过 电 压 保 护 (ANSI 59) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .133 


1.22.2 定值说明 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .134 

1.22.3 定值表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .135 

1.22.4 信息列表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .135 

1.23 频率 保 护 (ANSI 81) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .136 


1.23.2 定值说明 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .137 

1.23.3 定值表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .138 

1.23.4 信息列表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .139 

1.24 过激磁 (Volt/Hertz) 保 护 (ANSI 24) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .139 


1.24.2 定值说明 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .142 

1.24.3 定值表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .143 

1.24.4 信息列表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .144 

1.25 反时限低 电 压 保 护 (ANSI 27) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .144 


1.25.2 定值说明 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .146 

1.25.3 定值表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .146 

1.25.4 信息列表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .147 

1.26 频率变化率 ( 滑差 ) 保 护 df/dt (ANSI 81R) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .147 


1.26.2 定值说明 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .148 

1.26.3 定值表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .150 

1.26.4 信息列表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .151 


C53000-G115D-C149-5 

9

1.27 电 压矢量跃变 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152 


1.27.2 定值说明 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154 

1.27.3 定值表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155 

1.27.4 信息列表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155 

1.28 90-% 定子接地故障 保 护 (ANSI 59N, 64G, 67G) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156 


1.28.2 定值说明 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160 

1.28.3 定值表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162 

1.28.4 信息列表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162 

1.29 灵敏接地故障 保 护 (ANSI 51GN, 64R). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163 


1.29.2 定值说明 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165 

1.29.3 定值表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166 

1.29.4 信息列表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166 

1.30 三次谐波原理 100-% 定子接地故障 保 护 (ANSI 27/59TN 3rd Harm.) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166 


1.30.2 定值说明 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169 

1.30.3 定值表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171 

1.30.4 信息列表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172 

1.31 20 Hz 低频交流 电 源注入式 100-% 定子接地故障 保 护 (ANSI 64G - 100%) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172 


1.31.2 定值说明 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174 

1.31.3 定值表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178 

1.31.4 信息列表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179 

1.32 灵敏接地故障 保 护 B (ANSI 51GN) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179 


1.32.2 定值说明 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182 

1.32.3 定值表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182 

1.32.4 信息列表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183 

1.33 匝间 保 护 (ANSI 59N (IT)). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184 


1.33.2 定值说明 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185 

1.33.3 定值表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 186 

1.33.4 信息列表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 186 

1.34 转子接地故障 保 护 R, fn (ANSI 64R) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 187 


1.34.2 定值说明 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 188 

1.34.3 定值表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 190 

1.34.4 信息列表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 190 

1.35 1 到 3 Hz 低频方波注入式转子灵敏接地故障 保 护 (ANSI 64R - 1 到 3 Hz) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191 


1.35.2 定值说明 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194 

1.35.3 定值表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195 

1.35.4 信息列表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195 


C53000-G115D-C149-5

1.36 电 动 机 起动时间 ( 堵转 保 护 ) 监视 (ANSI 48) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .196 


1.36.2 定值说明 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .198 

1.36.3 定值表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .199 

1.36.4 信息列表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .200 

1.37 电 动 机 反复起动抑制 (ANSI 66, 49Rotor). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .200 


1.37.2 定值说明 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .203 

1.37.3 定值表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .206 

1.37.4 信息列表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .207 

1.38 断路器失灵 保 护 (ANSI 50BF) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .207 


1.38.2 定值说明 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .209 

1.38.3 定值表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .210 

1.38.4 信息列表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .210 

1.39 发 电 机 定子绕组突加 电 保 护 (ANSI 50, 27). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .211 


1.39.2 定值说明 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .212 

1.39.3 定值表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .213 

1.39.4 信息列表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .213 

1.40 直流 电 压 / 电 流 保 护 (ANSI 59NDC/51NDC) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .214 


1.40.2 定值说明 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .215 

1.40.3 定值表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .217 

1.40.4 信息列表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .217 

1.41 模拟量输出 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .217 


1.41.2 定值说明 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .218 

1.41.3 定值表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .221 

1.42 监视 功 能 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .222 

1.42.1 测量监视 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .222 

1.42.1.1 硬件监视 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .222 

1.42.1.2 软件监视 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .224 

1.42.1.3 外部互感器回路监视 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .224 

1.42.1.4 定值说明 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .226 

1.42.1.5 定值表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .227 

1.42.1.6 信息列表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .228 

1.42.2 监视 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .228 

1.42.2.1 熔断器故障监视 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .228 

1.42.2.2 监视 功 能 故障响应 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .230 

1.42.2.3 定值说明 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .232 

1.42.2.4 定值表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .232 

1.42.2.5 信息列表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .232 

1.43 跳闸回路监视 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .233 


1.43.2 定值说明 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .237 

1.43.3 定值表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .239 

1.43.4 信息列表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .239 


C53000-G115D-C149-5 

11

1.44 门槛值监视 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 239 


1.44.2 定值说明 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 242 

1.44.3 定值表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 243 

1.44.4 信息列表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 248 

1.45 外部耦合信号 功 能 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 248 


1.45.2 定值说明 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 249 

1.45.3 定值表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 249 

1.45.4 信息列表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 250 

1.46 外加温度盒进行温度检测 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251 


1.46.2 定值说明 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 252 

1.46.3 定值表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 253 

1.46.4 信息列表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 257 

1.47 相序旋转 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 258 


1.47.2 定值说明 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 258 

1.48 保 护 功 能 控制 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 259 

1.48.1 整个 保 护 装 置 的启动逻辑 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 259 

1.48.1.1 功 能 描述 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 259 

1.48.2 整个 保 护 装 置 的跳闸逻辑 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 259 


1.48.2.2 定值说明 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 260 

1.49 辅助 功 能 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 260 

1.49.1 信号处理 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 260 


1.49.2 统计 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 262 


1.49.3 信息列表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 263 

1.49.4 测量 ( 二次值 / 一次值 / 百分比值 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 263 


1.49.4.2 信息列表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 268 

1.49.5 发热参数测量 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 268 

1.49.5.1 描述 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 268 

1.49.5.2 信息列表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 268 

1.49.6 差动量和制动量的测量 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 269 

1.49.6.1 信息列表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 269 

1.49.7 测量最小值 / 最大值的设定 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 269 

1.49.7.1 信息列表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 270 

1.49.8 电 能 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 270 

1.49.8.1 信息列表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 270 

1.49.9 越限监视点 ( 测量值 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 271 

1.49.9.1 定值说明 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 271 

1.49.9.2 信息列表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 271 

1.49.10 越限监视点 ( 统计 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 271 

1.49.10.1 信息列表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 271 

1.49.11 故障录波 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 272 


1.49.11.2 定值说明 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 272 

1.49.11.3 定值表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 273 


C53000-G115D-C149-5

1.49.11.4 信息列表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .273 

1.49.12 日期和时间标记 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .273 

1.49.12.1 功 能 描述 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .273 

1.49.13 调试帮手 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .274 

1.49.13.1 在测试模式下将测试信息送往 SCADA 接口 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .274 

1.49.13.2 检查系统接口 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .275 

1.49.13.3 检查开关量输入与开关量输出 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .275 

1.49.13.4 测试故障记录 功 能 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .275 

1.50 命令处理 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .276 

1.50.1 控制设备 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .276 

1.50.1.1 描述 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .276 

1.50.2 命令类型 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .276 

1.50.2.1 描述 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .277 

1.50.3 命令处理 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .277 

1.50.3.1 描述 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .277 

1.50.4 联锁 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .278 

1.50.4.1 描述 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .278 

1.50.5 命令日志 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .284 

1.50.5.1 描述 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .284 


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13


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功 能 1 

本章分别描述 SIPROTEC 4 7UM62 保 护 装 置 内的各个 功 能 。描述指出了各个 功 能 最大配 置 的 

定值可 能 范围 , 指导您如何整定定值。如果需要 , 还将给出公式。 

另外 , 基于以下信息 , 指出将会要用到哪些 功 能 : 

1.1 介绍 , 参考 电 力系统 17 

1.2 装 置 19 

1.3 EN100 以太网模块 21 

1.4 功 能 范围 21 

1.5 电 力系统数据 1 30 

1.6 定值组切换 37 

1.7 电 力系统数据 2 38 

1.8 低 电 压记忆定时限过 电 流 保 护 (I>, ANSI 50/51) 39 

1.9 可带方向检测 功 能 的定时限过 电 流 保 护 (I>>, ANSI 50, 51, 67) 43 

1.10 反时限过 电 流 保 护 (ANSI 51V) 48 

1.11 热过负载 保 护 (ANSI 49) 53 

1.12 不平衡负载 ( 负序 ) 保 护 (ANSI 46) 61 

1.13 发 电 机 次同步过 电 流 保 护 (ANSI 51) 67 

1.14 差动 保 护 及其 保 护 对象 70 

1.15 零序差动 保 护 (ANSI 87GN,TN) 91 

1.16 欠励磁 ( 失磁 ) 保 护 (ANSI 40) 98 

1.17 逆 ( 反方向 ) 功 率 保 护 (ANSI 32R) 106 

1.18 正方向有 功 功 率监视 (ANSI 32F) 109 

1.19 阻抗 保 护 (ANSI 21) 111 

1.20 失步 ( 滑极 ) 保 护 (ANSI 78) 122 

1.21 低 电 压 保 护 (ANSI 27) 131 

1.22 过 电 压 保 护 (ANSI 59) 133 

1.23 频率 保 护 (ANSI 81) 136 

1.24 过激磁 (Volt/Hertz) 保 护 (ANSI 24) 139 

1.25 反时限低 电 压 保 护 (ANSI 27) 144 

1.26 频率变化率 ( 滑差 ) 保 护 df/dt (ANSI 81R) 147 

1.27 电 压矢量跃变 152 

1.28 90-% 定子接地故障 保 护 (ANSI 59N, 64G, 67G) 156 


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15

1.29 灵敏接地故障 保 护 (ANSI 51GN, 64R) 163 

1.30 三次谐波原理 100-% 定子接地故障 保 护 (ANSI 27/59TN 3rd Harm.) 166 

1.31 20 Hz 低频交流 电 源注入式 100% 定子接地故障 保 护 

(ANSI 64G - 100%) 172 

1.32 灵敏接地故障 保 护 B (ANSI 51GN) 179 

1.33 匝间 保 护 (ANSI 59N (IT)) 184 

1.34 转子接地故障 保 护 R, fn (ANSI 64R) 187 

1.35 1 到 3Hz 方波低频交流 电 源注入式灵敏转子接地故障 保 护 

(ANSI 64R - 1 到 3 Hz) 191 

1.36 电 动 机 起动时间 ( 堵转 保 护 ) 监视 (ANSI 48) 196 

1.37 电 动 机 反复起动抑制 (ANSI 66, 49Rotor) 200 

1.38 断路器失灵 保 护 (ANSI 50BF) 207 

1.39 发 电 机 定子绕组突加 电 保 护 (ANSI 50, 27) 211 

1.40 直流 电 压 / 电 流 保 护 (ANSI 59NDC/51NDC) 214 

1.41 模拟量输出 217 

1.42 监视 功 能 222 

1.43 跳闸回路监视 233 

1.44 门槛值监视 239 

1.45 外部耦合信号 功 能 248 

1.46 外加温度盒进行温度检测 251 

1.47 相序旋转 258 

1.48 保 护 功 能 控制 259 

1.49 辅助 功 能 260 

1.50 命令处理 276 


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1.1 介绍 , 参考 电 力系统 

以下章节解释了单个的 保 护 功 能 和附加 功 能 , 提供整定值的相关信息。 

1.1.1 功 能 描述 

发 电 机 

这个计算示例基于两个参考的 电 力系统 , 这是两个典型的基本接线 , 如发 电 机 直接连接到母线和 

发 电 机 - 变压器组单元接线 , 保 护 装 置 里的默认定值都做了相应调整。发 电 机 1 侧和 2 侧测量量 

的采集位 置 分别在以下图中标出。 

图 1-1 

参考系统 

参考 电 力系统技术数 

据发 电 机 S N, G = 5,27 MVA 

U N, G = 6,3 kV 

I N, G = 483 A 

cos ϕ = 0.8 

电 流互感器 I N,prim = 500 A; I N, sec = 1 A 

套管零序 c.t.: I N,prim = 60 A; I N, sec = 1 A 

电 压互感器 : U N, prim = (6,3/√3) kV U N, sec = (100/√3) V 

U en /3 = (100/3) V 


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17

变压器 

变压器 : 

中性点变压器 : 

S N, T = 5,3 MVA 

U OS = 20 kV 

U = 6,3 kV 

u K = 7 % 

ü = 

电 阻分压器 : 5 : 1 

电 动 机 


U N, M = 6600 V 

I N, M = 126 A 

I START = 624 A ( 启动 电 流 ) 

I max = 135 A ( 允许的连续定子 电 流 ) 

T START = 8.5 s 

( 在启动 电 流 I START 下的启动 

时间 ) 

电 流互感器 I N,prim = 200 A; I N, sec = 1 A 

进一步的技术数据 , 由每个 保 护 功 能 的整定规范书提供。 

与 保 护 装 置 相关的二次定值由计算得到 , 可以快速地通过 保 护 装 置 的就地操作面板修改。 

要对 保 护 装 置 进行完整的参数化 , 建议使用西门子提供的专用调试整定软件 DIGSI。采用这种调 

试方法 , 用户可以设定 保 护 数据的一次值和二次值。在 保 护 装 置 7UM62 中 , 一次值的相关参数来 

源于 保 护 对象的铭牌值 ((I N, G ; U N, G ; S N, G )。这样处理的好处是 , 参数整定独立于系统 , 保 护 功 

能 的典型定值可以预先整定。单个的 电 力系统数据在 电 力系统数据 1 和 电 力系统数据 2 中更新 , 

只要点击一下鼠标就可以转换到二次值。对于每个 保 护 功 能 所必需的转换公式 , 都已经存储在运 

行程序之中。 


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1.2 装 置 

保 护 装 置 能 够发出一系列反映 装 置 本身和 电 站的信号 , 这些信号都在下面的信息列表中列出。大 

部分的信号都是反映 装 置 本身状态的 , 以下以黑体字进行描述 : 

Reset ( 复位 ): 每次接通 电 源 , 装 置 都会复位。 

Initial Start ( 初始化启动 ): 通过调试整定软件 DIGSI 初始化 装 置 以后 , 装 置 都会进行初始化启 

动。 

Restart ( 重启动 ): 保 护 装 置 下载了新的参数或者 装 置 复位以后 , 装 置 都会重启动。 

要存储链接到就地 LEDs 的信息和 保 持那些自动显示的信息 , 取决于是否 保 护 装 置 发出了跳闸信 

号。如果发生了故障 , 保 护 装 置 7UM62 的一个或者 多 个 保 护 功 能 只是启动而没有发出跳闸信号 

( 比如 , 故障点在 保 护 区外 ), 故障被别的 装 置 切除 , 那么就不会发出这些信息。这些信息就仅被 

用来反应该 保 护 装 置 保 护 区内的故障。 

1.2.1 定值说明 

故障信号 

对于最近发生的故障 , 可以通过 保 护 装 置 更新的启动信号或者跳闸信号 , 来驱动 LED 信号灯和在 

保 护 装 置 显示屏上显示相关自动信息。要选择所期望的显示启动模式 , 在 DIGSI 软件中 , 打开 

Setting ( 设 置 ) 菜单下的 Device ( 装 置 ) 子菜单。在地址 610 FltDisp.LED/LCD 中 , 可以在 

两个可选项 Target on PU ( 启动信号驱动 ) 和 Target on TRIP ( 跳闸信号驱动 ) 中选择一个您 

期望的启动模式。 

如果 保 护 装 置 显示屏可以显示图形 , 那么可以在地址 611 Spont. FltDisp. 中 , 指定那些可以自动 

显示的信息 , YES ( 要 ) 或者 NO ( 不要 ) 在显示屏上自动显示。如果 保 护 装 置 显示屏只 能 显示 

文本 , 那么这些信息可以在系统故障后任何方式下都会显示出来。 

一个新的 保 护 功 能 启动后 , 通常会关闭所有以前显示的 LED 灯。因此 , 这时只 能 显示最近一次的 

故障。在地址 615 T MIN LED HOLD(LED 灯最短 保 持时间 ) 中 , 您可以选择一个延时 ( 比如 , 

5 分钟 ) 时间来指定哪个 LEDs 灯不会被复位。在这个延时过后 , LEDs 灯将被复位。所有未定的 

信息项都是 " 与 " 关系的组合。 

默认 4 行显示 

4 行液晶显示的 保 护 装 置 启动以后 , 所有测量值都按照默认显示。可以通过 保 护 装 置 前面面板上 

的上下左右导航键 , 来选择不同的所谓的默认显示画面。 保 护 装 置 启动以后的第一幅测量值默认 

显示画面 , 可以通过参数 640 Start image DD ( 启动默认显示画面 ) 来选择。本操作手册的附录 

部分列出了可以显示出的测量值种类。 

1.2.2 定值表 

地址参数整定选项默认定值备注 

610 FltDisp.LED/LCD Target on PU 

Target on TRIP 

611 Spont. FltDisp. YES 

NO 

Target on PU 

NO 

在 LED / LCD 上显示故障信息 

图形显示屏上自动显示故障信息 

615 T MIN LED HOLD 0 .. 60 min 5 min LEDs 灯最短 保 持时间 

640 Start image DD image 1 

image 2 

image 3 

image 4 

image 1 

第一幅测量值默认显示画面 


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19

1.2.3 信息列表 

序号信息信息类型备注 

- Reset LED IntSP 复位 LED 

- Test mode IntSP 测试模式 

- DataStop IntSP 停止发送数据 

- UnlockDT IntSP 通过开关量输入信号允许发送数据 

- >Light on SP > 背光打开 

- SynchClock IntSP_Ev 时钟同步 

- HWTestMod IntSP 硬件测试模式 

- Distur.CFC OUT CFC 出错 

1 Not configured SP 没有配 置 功 能 ? 

2 Non Existent SP 功 能 无效 

3 >Time Synch SP_Ev > 同步内部实时时钟 

5 >Reset LED SP > 复位 LED 

15 >Test mode SP > 测试模式 

16 >DataStop SP > 停止发送数据 

51 Device OK OUT 装 置 运行正常 

52 ProtActive IntSP 至少有一个 保 护 功 能 在运行 

55 Reset Device OUT 复位 保 护 装 置 

56 Initial Start OUT 保 护 装 置 初始化启动 

67 Resume OUT 继续招待 

69 DayLightSavTime OUT 夏令时 

70 Settings Calc. OUT 定值计算正在运行 

71 Settings Check OUT 定值检查 

72 Level-2 change OUT 二级更改 

73 Local change OUT 就地更改 

125 Chatter ON OUT 抖动开 

301 Pow.Sys.Flt. OUT 电 力系统故障 

302 Fault Event OUT 故障事件 

320 Warn Mem. Data OUT 告警 : 超出内存数据区极限 

321 Warn Mem. Para. OUT 告警 : 超出内存参数区极限 

322 Warn Mem. Oper. OUT 告警 : 超出内存工作区极限 

323 Warn Mem. New OUT 告警 : 超出内存新区极限 

545 PU Time VI 从启动到返回的时间 

546 TRIP Time VI 从启动到跳闸的时间 


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1.3 EN100 以太网模块 


通过 EN100 以太网模块 , 运行 IEC 61850 协议 , 就可以将 保 护 装 置 7UM62 连接到过程控制和自 

动化系统的 100 Mbit 以太网通信网络。即使没有网关或者规约转换器 , 这个标准也可以兼容继 电 

器之间的通信。这样 , 允许 SIPROTEC 4 装 置 之间开放的互操作性 , 即使是面对不同类型的 装 

置 。通过这个通信接口除了可以将 保 护 装 置 接入过程控制系统 , 还可以与调试整定软件 DIGSI 通 

信以及采用 GOOSE 机 制实现继 电 器之间的通信。 

1.3.2 定值说明 

接口选择 

运行以太网系统通信接口模块 (IEC 61850, EN100 以太网模块 ), 不需要做任何整定。如果 保 

护 装 置 配 置 了这种通信接口模块 ( 见 装 置 序列号 MLFB), 该模块就自动配 置 该接口 , 即系统通 

信口 ( Port B)。 

1.3.3 信息列表 


009.0100 Failure Modul IntSP EN 100 以太网模块故障 

009.0101 Fail Ch1 IntSP EN 100 以太网模块通道 1 (CH1) 故障 

009.0102 Fail Ch2 IntSP EN 100 以太网模块通道 2 (CH2) 故障 

1.4 功 能 范围 

在一个 多 功 能 电 机 保 护 装 置 7UM62 中集成了 多 个 保 护 功 能 和增补 功 能 , 其硬件和主程序设计都 

是基于这些 功 能 范围的。然而 , 在应用接地故障 电 流 I EE 和接地故障 电 压 U E 时还是会有少数限 

制条件。同一个输入端子不可以同时接入不同的测量量 , 如不可以同时接入转子接地故障 保 护 和 

定子接地故障 保 护 。在 1.4.2 节中 , 给出了不同 保 护 功 能 测量端子的对应关系。 

另外 , 命令 功 能 能 够与系统条件相匹配。还有 , 每个 保 护 功 能 可以在做 保 护 配 置 时分别整定为投 

入或者退出 , 不用的 功 能 就没有激活。 

有用的 保 护 功 能 和增补 功 能 可以整定为投入或者退出。如下面所述 , 对于有些 功 能 , 可 能 会提供 

好几个整定选项。 

保 护 装 置 7UM62 不会处理那些退出的 功 能 。因此 , 这些退出的 功 能 没有指示信号 , 在做 保 护 配 

置 时也不会显示相应的定值 ( 功 能 和极值 )。 


保 护 功 能 配 置 

通过安 装 在个人计算 机 上的调试整定软件 DIGSI 来整定各个配 置 参数 , 再通过 保 护 装 置 前面面板 

上的串行接口或者背板上的服务端口将参数传送到 保 护 装 置 中。 

要修改 保 护 装 置 中的配 置 参数 , 需要输入第七级 ( 用于定值修改 ) 密码。如果不输入密码 , 那么 

定值只 能 读出 , 不 能 够修改也不 能 够传送到 保 护 装 置 。 


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21

对 功 能 范围及其可选项的整定是根据 保 护 对象的要求 , 在 Device Configuration ( 装 置 配 置 ) 中 

进行。 

注意 

可以使用的 功 能 和默认定值取决于 装 置 的订货号。并且 , 由于受一定的硬件条件限制 , 不可 能 组 

合所有的 保 护 功 能 ( 见 1.4.2 节 )。 

1.4.2 定值说明 

特性大 多 数定值都是很好理解的 , 下面描述一些特别的部分。 

如果必须要用到定值组切换 功 能 , 就必须将地址 103 Grp Chge OPTION 整定为 Enabled ( 启 

用 )。只有这样 , 才可以在 保 护 装 置 中整定两组定值 ( 也请参考 1.6 节 ), 并且可以方便、快速 

地切换这两组定值。参数 disabled ( 禁用 ) 即表示只 能 够应用一组定值。 

地址 104 FAULT VALUE ( 故障值 ) 用于指定故障录波 功 能 , 是记录 Instant. Values ( 瞬时值 ) 

还是 RMS values ( 有效值 ). 如果是记录有效值 , 那么有效的录波时间可以增加到 16 倍。 

对于有些 保 护 功 能 , 您可以选择应用哪个采集位 置 (1 侧或者 2 侧 ) 上的模拟信号测量值进行 保 

护 计算。而另外一些 保 护 功 能 , 其模拟信号采集位 置 则是固定的 ( 见图 1-1)。 

比如 , 地址 112 O/C PROT. I> 就为过 电 流 保 护 I> 段提供几种选项 (= Side 1, Side 2 或 

Disabled)。 

对于过 电 流 保 护 高定值段 I>>, 地址 113 O/C PROT.I>> 就决定了是用 NonDirec. SIDE1(1 侧不 

带方向 ) 或者 NonDirec.SIDE 2(2 侧不带方向 ) 或者 Direc. SIDE1(1 侧带方向 ) 或者 Direc. 

SIDE2 (2 侧带方向 )。如果选择了 disabled ( 禁用 ), 那么这个过 电 流 保 护 段就不起作用了。 

对于反时限过 电 流 保 护 114 O/C PROT. Ip, 要选择不同类型的特性曲线 (IEC 标准的反时限曲线 

或者 ANSI 标准的反时限曲线 ), 要整定不同的曲线形状 , 都取决于订货号。这些 功 能 , 也可以 

选择使用 1 侧或者 2 侧 (= IEC SIDE 1, ANSI SIDE 1, IEC SIDE 2, ANSI SIDE 2)。如果选择了 

disabled ( 禁用 ), 那么这个反时限过 电 流 保 护 段就不起作用了。 

下面的表格标出了 保 护 装 置 的模拟信号输入端子与 保 护 功 能 之间的对应关系。当您配 置 电 力系统 

时 , 这个表格里标示出的各种交互关系一定要记住。这里 , 我们看看 电 压输入端子 UE、两个灵敏 

电 流输入端子 Iee1 和 Iee2 以及 3 个测量变送器输入端子 (TD)。在有些场合 , 如果 电 压输入 

端子 UE 被某个 保 护 功 能 用上了 , 如定子接地故障 保 护 功 能 , 那么工频 电 压注入式测量接地 电 阻 

的转子接地故障 保 护 (R, fn) 就不 能 用了。同样 , 这种交互关系也会影响到测量变送器输入端 

子。如果没有任何 保 护 功 能 用到了测量变送器输入端子 TDs, 那么这些端子就可以用于 CFC 中 

的测量值 功 能 模块。 

表 1-1 

保 护 装 置 输入端子与 保 护 功 能 的交互关系 

保 护 功 能 1 侧 2 侧 

U L1 ; U L2 ; U L3 I L1S1 ; I L2S1 ; I ee1 U E I L1S2 ; I L2S2 ; I ee2 TD 

I L3S1 I L3S2 

定时限过 电 流 保 护 I>; I>> / 不带方向固定可选 – – 可选 – – 

定时限过 电 流 保 护 I>>/ 带方向 l 固定可选 – – 可选 – – 

反时限过 电 流 保 护 固定可选 – – 可选 – – 

热过负载 保 护 – – – – 固定 – TD2 

不平衡负载 ( 负序 ) 保 护 – – – – 固定 – – 

发 电 机 次同步过 电 流 保 护 – 可选 – – 可选 – – 

差动 保 护 (ANSI 87G/87M/87T) – 固定 – – 固定 – – 


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保 护 功 能 1 侧 2 侧 

U L1 ; U L2 ; U L3 I L1S1 ; I L2S1 ; I ee1 U E I L1S2 ; I L2S2 ; I ee2 TD 

I L3S1 I L3S2 

零序差动 保 护 U0 ( 计算值 ) 可选 – – 可选固定 – 

欠励磁 ( 失磁 ) 保 护 (ANSI 40) 固定 – – – 固定 – TD3 

逆 ( 反方向 ) 功 率 保 护 (ANSI 32R) 固定 – – – 固定 – – 

正方向 功 率监视 (ANSI 32F) 固定 – – – 固定 – – 

阻抗 保 护 (ANSI 21) 固定 – – – 固定 – – 

失步 ( 滑极 ) (ANSI 78) 固定 – – – 固定 – – 

低 电 压 保 护 (ANSI 21) 固定 – – – – – – 

过 电 压 保 护 (ANSI 59) 固定 – – – – – – 

频率 保 护 固定 – – – 固定 – – 

过激磁 保 护 U/f(ANSI 24) 固定 – – – – – – 

反时限低 电 压 保 护 固定 – – – – – – 

频率变化率 ( 滑差 ) 保 护 (ANSI 81R) 固定 – – – – – – 

电 压矢量跃变固定 – – – – – – 

90 % 定子接地故障 保 护 如用 REFP, – 可选 – – 固定 – 

则 U0 为计算 

值 

灵敏接地故障 保 护 (ANSI 51GN, 64R) – – 可选 – – 可选 – 

3 次谐波原理 100 % 定子接地故障 保 护 固定 – – 固定固定 – – 

20 Hz 电 压注入式原理 100 % 定子接地 – – 固定固定 – – – 

故障 保 护 

接地 电 流 保 护 B 

– – 可选 – – 可选 – 

(IEE-B) 

匝间故障 保 护 – – – 固定 – – – 

转子接地故障 保 护 REFP – – 固定固定 – – – 

1-3Hz 低频方波注入式灵敏转子接地故 

障 保 护 

– – – – – – TD1 

TD2 

电 动 机 起动时间 ( 堵转 保 护 ) 监视 – – – – 固定 – – 

电 动 机 反复起动抑制 – – – – 固定 – – 

断路器失灵 保 护 – 可选 – – 可选 – – 

突加 电 保 护 (ANSI 50, 27) 固定 – – – 固定 – – 

直流 电 压 保 护 – – – – – – TD1 

熔断器故障监视固定 – – – 固定 – – 

跳闸回路监视 (ANSI 74TC) – – – – – – – 

门槛值监视固定 – – – 固定 – – 

外部耦合信号 功 能 – – – – – – – 

对于差动 保 护 , 地址 120 DIFF. PROT 用于设定 保 护 对象 ( 发 电 机 / 电 动 机 或者 3 相变压器 )。 

如果选择了 disabled ( 禁用 ), 那么这个差动 保 护 功 能 就不起作用了。 


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23

图 1-2 

用作发 电 机 差动 保 护 

图 1-3 

用作发 电 机 - 变压器组大差动 保 护 

对于下图这种应用场合 , 在参数表 P.System Data 1 ( 电 力系统数据 1) 中 , 发 电 机 的定值整定 

应该同变压器 2 侧的定值整定。 

图 1-4 

用作变压器 保 护 

对于下图这种应用场合 , 差动 保 护 装 置 A 必须整定为 Generator/Motor ( 发 电 机 / 电 动 机 ), 差 

动 保 护 装 置 B 必须整定为 3 phase transf. (3 相变压器 )。同样 , 在参数表 P.System Data 1 

( 电 力系统数据 1) 中 , 发 电 机 的定值整定应该同变压器 2 侧的定值整定。 


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图 1-5 

用作双重化差动 保 护 

对于接地故障 保 护 , 地址 150 S/E/F PROT. 有 nondir.U0 (U0 不带方向 ) , non-dir. U0&I0 

(U0&I0 不带方向 ) 和 directional ( 带方向 ), 除非这个 功 能 整定为 disabled ( 禁用 )。第一个 

选项只评估零序 电 压 ( 用于发 电 机 - 变压器组单元接线 )。第二个选项除了评估零序 电 压 , 还评 

估零序 电 流的幅值 ( 或者对于发 电 机 直接连接到母线 , 并且中性点设有可开断的低值 电 阻的接 

线 , 评估中性点 电 流和套管 CT 电 流的差值 )。第三个选项更是加入了零序 电 流的方向作为判据 , 

主要考虑在将发 电 机 直接连接到母线时 , 无论是零序 电 压的幅值还是零序 电 流的幅值 , 都不足以 

区分是发生了系统接地故障还是 电 机 接地故障。 

地址 151 O/C PROT. IEE> 的整定值用于指定接地故障 电 流测量使用哪个输入端子 (with IEE1 或 

者 with IEE2)。 

地址 170 BREAKER FAILURE 整定值用于指定断路器失灵 保 护 用于 Side 1 (1 侧 ) 还是 Side 2 

(2 侧 )。 

如果 保 护 装 置 7UM62 配备了模拟量输出端口并且您想使用它 , 地址 173,174,175 和 176 就可 

以用来设定将哪些测量值输出到某个模拟量输出端口。所有模拟量输出端口的参数都可以在地址 

7301 和 7308 中访问。 

对于跳闸回路监视 功 能 , 可以在地址 182 Trip Cir. Sup. 中进行设定 , 是接入两个开关量输入信号 

(2 Binary Inputs) 还是仅仅接入一个开关量输入信号 (1 Binary Input), 或者将这个 功 能 整定 

为 disabled ( 禁用 )。 

1.4.3 定值表 


103 Grp Chge OPTION Disabled 

Disabled 

定值组切换 

Enabled 

104 FAULT VALUE Disabled 

Instant. values 故障录波值 

Instant. values 

RMS values 

112 O/C PROT. I> Disabled 

Side 1 

Side 2 

Side 2 过 电 流 保 护 I> 


C53000-G115D-C149-5 

25


113 O/C PROT. I>> Disabled 

NonDirec.SIDE 2 过 电 流 保 护 I>> 

NonDirec. SIDE1 

NonDirec.SIDE 2 

Direc. SIDE1 

Direc. SIDE2 

114 O/C PROT. Ip Disabled 

Disabled 

反时限过 电 流 保 护 

IEC SIDE 1 

ANSI SIDE 1 

IEC SIDE 2 

ANSI SIDE 2 

116 Therm.Overload Disabled 

Enabled 

热过负载 保 护 

Enabled 

117 UNBALANCE LOAD Disabled 

Enabled 不平衡负载 ( 负序 ) 

Enabled 

118 O/C STARTUP Disabled 

Disabled 

发 电 机 次同步过 电 流 保 护 

Side 1 

Side 2 

120 DIFF. PROT. Disabled 

Generator/Motor 差动 保 护 

Generator/Motor 

3 phase transf. 

121 REF PROT. Disabled 

Disabled 

零序差动 保 护 

Gen. with IEE2 

Gen. w. 3I0-S2 

Transformer S1 

Transformer S2 

130 UNDEREXCIT. Disabled 

Enabled 

欠劢磁 ( 失磁 ) 保 护 

Enabled 

131 REVERSE POWER Disabled 

Enabled 

逆 ( 反方向 ) 功 率 保 护 

Enabled 

132 FORWARD POWER Disabled 

Enabled 

正方向 功 率 保 护 

Enabled 

133 IMPEDANCE PROT. Disabled 

Enabled 

阻抗 保 护 

Enabled 

135 OUT-OF-STEP Disabled 

Enabled 

失步 ( 滑极 ) 保 护 

Enabled 

140 UNDERVOLTAGE Disabled 

Enabled 

低 电 压 保 护 

Enabled 

141 OVERVOLTAGE Disabled 

Enabled 

过 电 压 保 护 

Enabled 

142 FREQUENCY Prot. Disabled 

Enabled 

高频率 / 低频率 保 护 

Enabled 

143 OVEREXC. PROT. Disabled 

Enabled 

过激磁 保 护 (U/f) 

Enabled 

144 INV.UNDERVOLT. Disabled 

Enabled 反时限低 电 压 保 护 < 

Enabled 

145 df/dt Protect. Disabled 

2 df/dt stages 频率变化率 ( 滑差 ) 保 护 

2 df/dt stages 

4 df/dt stages 

146 VECTOR JUMP Disabled 

Enabled 

电 压矢量跃变 

Enabled 

150 S/E/F PROT. Disabled 

non-dir. U0 

non-dir. U0&I0 

directional 

non-dir. U0&I0 定子接地故障 保 护 


C53000-G115D-C149-5


with IEE2 

灵敏接地 电 流 保 护 

151 O/C PROT. IEE> Disabled 

with IEE1 

with IEE2 

152 SEF 3rd HARM. Disabled 

Enabled 

153 100% SEF-PROT. Disabled 

Enabled 

154 O/C PROT IEE-B Disabled 

with IEE1 

with IEE2 

155 INTERTURN PROT Disabled 

Enabled 

160 ROTOR E/F Disabled 

Enabled 

161 REF 1-3Hz Disabled 

Enabled 

165 STARTUP MOTOR Disabled 

Enabled 

166 RESTART INHIBIT Disabled 

Enabled 

170 BREAKER FAILURE Disabled 

Side 1 

Side 2 

171 INADVERT. EN. Disabled 

Enabled 

172 DC PROTECTION Disabled 

Enabled 

173 ANALOGOUTPUT B1 Disabled 

I1 [%] 

I2 [%] 

IEE1 [%] 

IEE2 [%] 

U1 [%] 

U0 [%] 

U03H [%] 

|P| [%] 

|Q| [%] 

|S| [%] 

f [%] 

U/f [%] 

PHI [%] 

|PF| [%] 

ΘR/ΘRmax [%] 

Θ/Θtrip [%] 

RE REF [%] 

RE REF 1-3Hz[%] 

RE SEF100 [%] 

Enabled 

Enabled 

with IEE2 

Enabled 

Enabled 

Enabled 

Enabled 

Enabled 

Side 2 

Enabled 

Enabled 

3 次谐波原理 100% 定子接地故障 

保 护 

20Hz 电 压注入式 100% 定子接地故 

障 保 护 

灵敏接地 电 流 保 护 B 

匝间故障 保 护 

工频 电 压注入式接地 电 阻测量法转 

子接地故障 保 护 (R, fn) 

1-3Hz 低频方波注入式转子灵敏接 

地故障 保 护 

电 动 机 起动时间 ( 堵转 保 护 ) 监 

视 

电 动 机 反复起动抑制 

断路器失灵 保 护 

突加 电 保 护 

直流 电 压 / 直流 电 流 保 护 

Disabled 模拟量输出 B1 (Port B) 


C53000-G115D-C149-5 

27


174 ANALOGOUTPUT B2 Disabled 

Disabled 模拟量输出 B2 (Port B) 

I1 [%] 

I2 [%] 

IEE1 [%] 

IEE2 [%] 

U1 [%] 

U0 [%] 

U03H [%] 

|P| [%] 

|Q| [%] 

|S| [%] 

f [%] 

U/f [%] 

PHI [%] 

|PF| [%] 


Θ/Θtrip [%] 

RE REF [%] 


RE SEF100 [%] 

175 ANALOGOUTPUT D1 Disabled 

I1 [%] 

I2 [%] 

IEE1 [%] 

IEE2 [%] 

U1 [%] 

U0 [%] 

U03H [%] 

|P| [%] 

|Q| [%] 

|S| [%] 

f [%] 

U/f [%] 

PHI [%] 

|PF| [%] 


Θ/Θtrip [%] 

RE REF [%] 


RE SEF100 [%] 

Disabled 模拟量输出 D1 (Port D) 


C53000-G115D-C149-5


176 ANALOGOUTPUT D2 Disabled 

Disabled 模拟量输出 D2 (Port D) 

I1 [%] 

I2 [%] 

IEE1 [%] 

IEE2 [%] 

U1 [%] 

U0 [%] 

U03H [%] 

|P| [%] 

|Q| [%] 

|S| [%] 

f [%] 

U/f [%] 

PHI [%] 

|PF| [%] 


Θ/Θtrip [%] 

RE REF [%] 


RE SEF100 [%] 

180 FUSE FAIL MON. Disabled 

Enabled 

熔断器故障监视 

Enabled 

181 M.V. SUPERV Disabled 

Enabled 

测量值监视 

Enabled 

182 Trip Cir. Sup. Disabled 

Disabled 

跳闸回路监视 

2 Binary Inputs 

1 Binary Input 

185 THRESHOLD Disabled 

Enabled 

门槛值监视 

Enabled 

186 EXT. TRIP 1 Disabled 

Enabled 外部耦合信号 功 能 1 

Enabled 



Enabled 



Enabled 



Enabled 

190 RTD-BOX INPUT Disabled 

Disabled 

外部温度信号输入 

Port C 

Port D 

191 RTD CONNECTION 6 RTD simplex 

6 RTD HDX 

12 RTD HDX 

6 RTD simplex 外部温度信号输入的接线方式 


C53000-G115D-C149-5 

29

1.5 电 力系统数据 1 

保 护 装 置 需要知道 电 网和 电 力系统的某些数据 , 以便根据实际应用场合 , 将 保 护 装 置 调整到想要 

的 功 能 。比如 , 这些数据包括 电 力系统的额定参数、变压器的数据、测量量的极性与接线以及断 

路器属性等等。还有一些与所有 功 能 都没有特定关系的通用参数 , 也就是与特定的 保 护 、控制和 

监视 功 能 无关的参数。 P.System Data 1 ( 电 力系统数据 1) 这一节对此都有描述。 

1.5.1 定值说明 

概述 

使用个人计算 机 上安 装 的调试整定软件 DIGSI, 通过 保 护 装 置 前面面板上的串行接口或者后面背 

板上的服务端口 , 就可以改变 Power System Data 1 ( 电 力系统数据 1)。 

打开 DIGSI 软件 , 双击 Settings ( 设 置 ) 显示相关的选项。 

电 流互感器的接线 

地址 201 STRPNT->OBJ S1 询问 1 侧 CTs 的极性 , 也就是 CT 中性点相对于 保 护 对象的参考 

位 置 。地址 210 STRPNT->OBJ S2 用于指定 2 侧 CTs 的极性 , 这个定值用于决定 保 护 装 置 的测 

量方向 (STRPNT->OBJ S2 = YES = 正方向 = 线路的方向 )。下图中标示出了相关定义 , 即使 

CTs 没有星形中性点。 

图 1-6 1 侧和 2 侧 CTs 中性点的位 置 - 地址 201 和 210 - 

如果 保 护 装 置 用于发 电 机 或者 电 动 机 定子绕组的横差 保 护 , 对待 CT 的接线就要特别注意了。在 

电 机 处于正常运行状态时 , 所有的 电 流方向都指向 保 护 对象 , 就是说不同于别的应用场合。因 

此 , 您必须将其中一组 电 流互感器设定为 " 错误 " 的极性 , 电 机 的部分定子绕组就对应于这一 

侧。 

下图是一个示例。尽管两组 CT 的星形中性点指向都是 保 护 对象 , 但是 "2 侧 " 却设定为相反的 

值 :STRPNT->OBJ S2 = NO。 


C53000-G115D-C149-5

图 1-7 

横差 保 护 电 流互感器的星形中性点 - 示例 

1 侧 电 流互感器的额 

定值 

2 侧 电 流互感器的额 

定值 

W0 角度修正 

地址 202 IN-PRI I-SIDE1 和 203 IN-SEC I-SIDE1 用于输入 1 侧 CTs 的一次额定 电 流和二次额定 

电 流。有一点非常重要 , 那就是确 保 电 流互感器的二次额定 电 流等于 保 护 装 置 的额定 电 流 , 否则 

保 护 装 置 计算出来的一次 电 流将是错误的。 

地址 211 IN-PRI I-SIDE2 和 212 IN-SEC I-SIDE2 用于输入 2 侧 CTs 的一次额定 电 流和二次额定 

电 流。有一点非常重要 , 那就是确 保 电 流互感器的二次额定 电 流等于 保 护 装 置 的额定 电 流 , 否则 

保 护 装 置 计算出来的一次 电 流将是错误的。 

修正 电 流互感器和 电 压互感器之间的角度误差 , 对于逆 ( 反方向 ) 功 率 保 护 尤其重要。对于逆 

( 反方向 ) 功 率 保 护 , 参与计算的视在 功 率非常大 , 而计算出来的有 功 功 率却很小 ( 功 率因数 

cos ϕ 小 )。 

地址 204 CT ANGLE W0 用于设定 2 侧 CTs 角度误差的修正常数。 

这里要说的是 , 电 流互感器和 电 压互感器之间的角度误差 Δϕ 非常重要 , 将 电 流互感器和 电 压互 

感器平均角度误差的总和设定为本修正参数。正确的修正参数在 机 组调试过程中确定 ( 请参见 " 

安 装 与调试 " 一章 ) 

零序 CTs 的变比将接地 电 流 Iee 一次值变换成二次值 , 保 护 装 置 需要知道零序 CTs 的一次 / 二次变比。地址 205 

FACTOR IEE1 设定零序 电 流输入端子 1 的变比 , 地址 213 FACTOR IEE2 设定零序 电 流输入端子 

2 的变比。 

电 压互感器额定值 

U E 接线类型 

地址 221 Unom PRIMARY 和 222 Unom SECONDARY, 用于设定所连接的 电 压互感器的一次额 

定 电 压和二次额定 电 压 ( 线 电 压 )。 

地址 223 UE CONNECTION 让用户告诉 保 护 装 置 , 什么设备类型的 电 压将接入 保 护 装 置 的 U E 输 

入端子。由这部分信息 , 保 护 装 置 可以将这个 电 压测量量正确地分配给相应的 保 护 功 能 。 

U E 输入信号既可以用于各种类型的定子接地 保 护 功 能 也可以用于工频 电 压注入式接地 电 阻测量 

法的转子接地 保 护 功 能 ( 见 1.34 节 )。下面的表格标出了各种 保 护 功 能 的交互关系。 


C53000-G115D-C149-5 

31

表 1-2 

U E 输入的定值选项及其对 保 护 功 能 的影响 

二次额定 电 压 

Unom 的设定 

90% 定子接地故障 保 

护 

3 次谐波原理 100% 

定子接地故障 保 护 

20Hz 电 压注入式 

100% 定子接地故障 

保 护 

工频 电 压注入式接 

地 电 阻测量法的转 

子接地 保 护 

匝间故障 保 护 

( 地址 223) (1.28 节 ) ( 1.30 节 ) ( 1.31 节 ) ( 1.34 节 ) ( 1.33 节 ) 

Not connected 

( 没有连接 ) 

Load. resistor 

( 负载 电 阻 ) 

any VT 

( 任意 VT) 

broken delta 

( 开口三角 ) 

Rotor 

( 转子 ) 

neutr. transf. 

( 中性点变压 

器 ) 

Uen-winding 

( 纵向零序 电 

压 ) 

U0 计算值 ( 准确讲 : 

√3 U0) 


√3 U0) 

UE 输入端子的测量 

值 ( 如变压器侧的 

接地故障 保 护 ) 

U E 输入端子的测量 

值 


√3 U0) 


值 


√3 U0) 

3 次谐波值由计算 

值 U0 决定 ( 只 能 

用 U0 3rd harm > 

判据 ) 

– 

– – – 

U E 输入端子的测量值 

– – 

– – – – 


值 


– – 


值 

3 次谐波值由计算 

值 U0 决定 ( 只 能 

用 U0 3rd harm > 

判据 ) 

– – 


– 

值 


– – 

– – 


值 

变比 UE 

将位移 电 压 U E 一次值变换成二次值 , 保 护 装 置 需要知道 U E 电 压变换的一次 / 二次变比。除转子 

接地故障 保 护 外 , 地址 224 FACTOR UE 的参数将会影响那些评估 U E 输入端子测量值的 保 护 功 

能 , 见表 1-2。设定地址 224 FACTOR UE 所指的变比参数 , 通常可以参考以下公式 : 

这里 ,U VT, prim 是一次 电 压 ( 通常是单相 电 压 ),U E, sec 是输入到 装 置 的二次位移 电 压。如果使用 

了 电 压分压器 , 那么分压比也会影响这个系数因子。 

对应于 1.1 节的图 1-1" 发 电 机 - 变压器组单元接线 ", 以图示 电 力系统数据和 1:5 的 电 压分压 

比 , 得出以下等式 : 

Uph/Udelta 变比 

地址 225 中的参数用于指定接入到 保 护 装 置 的单相 电 压和位移 电 压的比值 , 这个值与测量量监视 

功 能 有关。 

如果 电 压互感器有开口三角线圈 , 并且这个开口三角线圈连接到了 保 护 装 置 (U E 输入端子 ), 那 

么必须在地址 223 ( 见上面 ) 做相应的整定。由于 电 压互感器的参数通常情况下为如下所示 : 

因此 , 如果连接了位移 电 压 , 系数 Uph/Udelta( 二次 电 压 , 地址 225 Uph / Udelta) 就必须整定 

为 /√3 = √3 = 1.73。对于其他的传变系数 , 就是说位移 电 压通过中间变压器连接到 保 护 装 置 的话 , 

系数就必须做相应的修正。 


C53000-G115D-C149-5

保 护 对象 : 变压器在做差动 保 护 配 置 时 , 如果 保 护 对象是变压器 , 那么在 Power System Data 1 ( 电 力系统数据 1) 

中就会出现参数 241 UN-PRI SIDE 1, 它是用来指定 保 护 对象 ( 变压器 ) 1 侧的一次额定 电 压。 

在地址 242 STARPNT SIDE 1 中 , 您可以设定变压器 1 侧的中性点接地方式 (Solid Earthed 

( 固定接地方式 ); Isolated ( 不接地方式 ))。这个定值会影响测量值监视 功 能 ( 和 电 流监 

视 )。对于变压器差动 保 护 , 它对于矢量组修正和零序 电 流处理也很重要。 

如果变压器中性点没有接地 , 可以将本定值整定为 Isolated ( 不接地方式 )。如果变压器中性点 

通过消弧线圈或者放 电 间隙接地 , 那么可以将本定值整定为 Solid Earthed ( 固定接地方式 )。 

对于中性点经低阻抗接地或者固定接地 , 也做同样的整定。 

参数 243 UN-PRI SIDE 2 和 244 STARPNT SIDE 2 分别用来设定变压器 2 侧的一次额定 电 压和 

中性点接地方式。 

参数 246 VECTOR GRP S2 用来指定相对于变压器 1 侧的矢量组 , 这里无需指定接线是 Δ 接线、 

Y 接线还是 Z 字形接线。 

地址 249 SN TRANSFORMER 用来输入变压器的额定视在 功 率 , 保 护 装 置 通过这个数据按照以 

下公式计算 1 侧和 2 侧的额定 电 流 : 

这些额定 电 流只有在差动 保 护 中加以考虑 , 并且不同于发 电 机 的铭牌值。 

对于过 电 流 保 护 功 能 (1.8 节、 1.9 节和 1.10 节 ) 和断路器失灵 保 护 功 能 , 可以任选 1 侧和 2 

侧的 电 流做为 保 护 的测量值输入信号。如果差动 保 护 整定为 120 3 phase transf., 那么在 DIGSI 

的一次侧 保 护 定值就采用了如下的标准化系数 : 

定值参数 

S N, Transf 

249 SN TRANSFORMER 

U N, S1 

241 UN-PRI SIDE 1 

S N, Generator 

252 SN GEN/MOTOR 

U N, Generator 

251 UN GEN/MOTOR 

这些标准化系数用于变压器 保 护 和全部 保 护 ( 见 1.4.2 节 , 图 1-3 " 闭锁差动 保 护 " 和图 1-4 " 

变压器差动 保 护 ")。 

保 护 对象 : 发 电 机 / 


不管差动 保 护 要如何配 置 和使用 , 发 电 机 / 电 动 机 的额定数据是必须要设定的。参数 251 UN 

GEN/MOTOR 用来输入 保 护 对象发 电 机 或者 电 动 机 的一次额定 电 压 , 参数 252 SN GEN/MOTOR 

用来输入额定视在 功 率。 保 护 装 置 通过这个数据按照以下公式计算发 电 机 / 电 动 机 2 侧的额定 电 

流 : 

定值参数 


C53000-G115D-C149-5 

33

S N, Generator 

252 SN GEN/MOTOR 

U N, Generator 

251 UN GEN/MOTOR 

DIGSI 程序也用上面的公式来确定过 电 流 保 护 功 能 (1.8 节、 1.9 节和 1.10 节 ) 和断路器失灵 保 

护 功 能 的一次侧 保 护 定值。这里 , 可以任选 1 侧和 2 侧的 电 流做为 保 护 的测量值输入信号。如果 

在 功 能 范围表中将差动 保 护 设定为 120 disabled ( 禁用 ) 或者 Generator/Motor ( 发 电 机 / 电 动 

机 ), 标准化的过程还是一直在运行。 1 侧和 2 侧都是这样。 

地址 242 STARPNT SIDE 1 和 244 STARPNT SIDE 2 让您设定发 电 机 中性点的接地方式。如果 

保 护 装 置 7UM62 用于发 电 机 保 护 , 那么就设定为 Isolated ( 不接地方式 )。甚至即使在发 电 机 

星形中性点接入了负载 电 阻 , 也是这么设定。也有一个例外 , 那就是 机 端额定 电 压很低的发 电 机 

会采用中性点固定接地方式。 

系统额定频率 

电 力系统的额定频率值在地址 270 Rated Frequency 中整定。只有当要改变本 保 护 装 置 在当初订 

货时所确定的用途时 , 才有必要来改变出厂设定。 

相序 

如果您的 电 力系统永久性的具有逆时针相序 (L1 L3 L2), 就可以通过地址 271 PHASE SEQ. 的 

参数来改变默认的相序 (L1 L2 L3 , 顺时针方向 )。也可以通过开关量输入信号来暂时性地将相 

序反向 ( 见 1.47 节 )。 

图 1-8 

相序 

接线方式 

地址 272 SCHEME 的参数用来指定所 保 护 的发 电 机 的接线方式是 Unit transf.( 发 电 机 - 变压器 

组单元接线 ) 还是 Busbar ( 发 电 机 直接连接到母线 )。这个参数对于发 电 机 定子接地故障 保 护 

和带 电 压控制或制动的反时限过 电 流 保 护 非常重要 , 因为这些 功 能 使用哪种类型的 电 压 , 完全取 

决于相应的接线方式 ( 见 1.10 节 " 带 电 压控制或制动的反时限过 电 流 保 护 ")。 

ATEX100 

命令时长 

断路器 电 流监视 

地址 274 ATEX100 的参数指出 保 护 装 置 符合热模型 PTB 规范 ( 德国的特殊要求 )。如果这个参 

数整定为 YES ( 是 ), 保 护 装 置 7UM62 所有的热模型在 装 置 掉 电 时都被存储下来。一旦 保 护 装 

置 恢复供 电 , 热模型将以存储的数值继续运行。如果这个参数整定为 NO ( 否 ), 保 护 装 置 

7UM62 所有热模型计算得到的超温度值在 装 置 掉 电 时都将被复位到零。 

地址 280 TMin TRIP CMD 中的参数用来设定跳闸命令的最小时长 , 这个参数对于所有可以发出 

跳闸命令的 保 护 功 能 都有效。 

保 护 装 置 内部集成的 电 流监视 功 能 , 其门槛值的整定在地址 281 BkrClosed I MIN 中进行 , 这个 

定值用于评估时长和过负载 保 护 。如果测量值超出了这个定值 , 断路器就被认为已经合上 , 电 力 

系统处于运行状态。对于过负载 保 护 , 这个判据用于区分 保 护 的 电 机 是处于停 机 还是运行状态。 

测量变送器 1 

测量变送器 1 用于直流 电 压 / 直流 电 流 保 护 或者是 1-3 Hz 低频方波注入式的灵敏转子接地故障 保 

护 (U Control )。根据不同的应用场合 , 地址 295 TRANSDUCER 1 包含有 10 V、 4-20 mA 或者 20 

mA 三个选项。对于第一个选项 , 测量变送器端口的测量范围是 -10 V 到 +10 V。4-20 mA 这个接 


C53000-G115D-C149-5

口用于带符号的场合 , 也就是 12 mA 的 电 流对应的输入值为 0。 电 流在 2 mA 以下时表示回路断 

线 , 电 流在 3 mA 以上时扰动指示消失。如果选择了 20 mA 这个选项 , 那么测量变送器端口的测 

量范围是 -20 mA 到 + 20 mA。 

图 1-9 

定值为 4-20 mA 时 , 测量变送器 1 的测量量与它所表示的输入值之间的关系 


测量变送器 2 用于过负载 保 护 或者是 1-3 Hz 低频方波注入式的灵敏转子接地故障 保 护 

(U Measuring )。将外部温度传感器和测量变送器结合在一起 , 就可以将周围温度信号或者冷却温度 

信号接入 保 护 装 置 。同上面所讲的测量变送器 1, 地址 296 TRANSDUCER 2 可以设定 10 V、 4- 

20 mA 或者 20 mA。 


测量变送器 3 用于欠励磁 ( 失磁 ) 保 护 , 因此设计上就是考虑 电 压输入 (10 V), 励磁 电 压通过 

电 压分压器接入这个测量变送器。在某些场合 , 直流励磁 电 压中可 能 包含了过量的谐波 ( 比如 , 

由晶闸管控制引起 ) 分量 , 因此要用到 保 护 装 置 内部集成的数字滤波器。在地址 297 TRANS- 

DUCER 3 的选项中 , 选择 with filter ( 带数字滤波器 )。 

1.5.2 定值表 

地址后面带后缀 "A" 的参数 , 只 能 通过调试整定软件 DIGSI 在 Additional Settings ( 附加整定 ) 

下修改。 

这个表格标出了针对特定地区预先整定的定值。在 C 栏 ( 配 置 ) 中 , 标出了 电 流互感器相应的二 

次额定 电 流。 

地址参数 C 定值选项默认定值备注 

201 STRPNT->OBJ S1 YES 

NO 

YES 

1 侧 CT 星形中性点指向 保 

护 对象 

202 IN-PRI I-SIDE1 1 .. 100000 A 500 A 1 侧 CT 一次额定 电 流 

203 IN-SEC I-SIDE1 1A 

5A 

1A 

1 侧 CT 二次额定 电 流 

204 CT ANGLE W0 -5.00 .. 5.00 ° 0.00 ° CT 角度误差修正值 

205 FACTOR IEE1 1.0 .. 100000.0 60.0 Iee1 的 CT 一次 / 二次变比 

210 STRPNT->OBJ S2 YES 

NO 

YES 

2 侧 CT 星形中性点指向 保 

护 对象 

211 IN-PRI I-SIDE2 1 .. 100000 A 500 A 2 侧 CT 一次额定 电 流 

212 IN-SEC I-SIDE2 1A 

5A 

1A 

2 侧 CT 二次额定 电 流 

213 FACTOR IEE2 1.0 .. 100000.0 60.0 Iee2 的 CT 一次 / 二次变比 

214 GRD TERM. IEE2 Terminal Q7 

Terminal Q8 

Terminal Q7 

Iee2 的 CT 接地端子接线 

221 Unom PRIMARY 0.10 .. 400.00 kV 6.30 kV 电 压互感器一次额定 电 压 

222 Unom SECONDARY 100 .. 125 V 100 V 电 压互感器二次额定 电 压 

( 线 电 压 ) 


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35

地址参数 C 定值选项默认定值备注 

223 UE CONNECTION neutr. transf. 

broken delta 

Not connected 

any VT 

Rotor 

Load. resistor 

Uen-winding 

neutr. transf. 

UE 接线类型 

224 FACTOR UE 1.0 .. 2500.0 36.4 UE 接线变比 

225A Uph / Udelta 1.00 .. 3.00 1.73 Uph / Udelta 比值 

241 UN-PRI SIDE 1 0.40 .. 800.00 kV 20.00 kV 变压器 1 侧一次额定 电 压 

242 STARPNT SIDE 1 Isolated 

Solid Earthed 

Isolated 

变压器 1 侧中性点接地方 

式 

243 UN-PRI SIDE 2 0.40 .. 800.00 kV 6.30 kV 变压器 2 侧一次额定 电 压 

244 STARPNT SIDE 2 Isolated 

Solid Earthed 

Isolated 

变压器 2 侧中性点接地方 

式 

246 VECTOR GRP S2 0 .. 11 *30° 0*30° 变压器 2 侧对 1 侧的矢量 

组 

249 SN TRANSFORMER 0.20 .. 5000.00 MVA 5.30 MVA 变压器额定视在 功 率 

251 UN GEN/MOTOR 0.40 .. 800.00 kV 6.30 kV 发 电 机 / 电 动 机 一次额定 

电 压 

252 SN GEN/MOTOR 0.20 .. 5000.00 MVA 5.27 MVA 发 电 机 额定视在 功 率 

270 Rated Frequency 50 Hz 

60 Hz 

271 PHASE SEQ. L1 L2 L3 

L1 L3 L2 

272 SCHEME Busbar 

Unit transf. 

274A ATEX100 YES 

NO 

50 Hz 额定频率 

L1 L2 L3 

Busbar 

NO 

相序 

发 电 机 接线方式 

保 护 装 置 掉 电 后存储热模 

型 

275 FACTOR R SEF 1.0 .. 200.0 37.0 20Hz 低频交流 电 源注入式 

100% 定子接地 保 护 接地 电 

阻传变系数 

276 TEMP. UNIT Celsius 

Fahrenheit 

Celsius 

温度单位 

280 TMin TRIP CMD 0.01 .. 32.00 sec 0.15 sec 跳闸命令最小时长 

281 BkrClosed I MIN 5A 0.20 .. 5.00 A 0.20 A 断路器合闸位 置 最小 电 流 

1A 0.04 .. 1.00 A 0.04 A 

监视 

295 TRANSDUCER 1 10 V 

4-20 mA 

20 mA 

296 TRANSDUCER 2 10 V 

4-20 mA 

20 mA 

297 TRANSDUCER 3 with filter 

without filter 

10 V 测量变送器 1 

10 V 测量变送器 2 

with filter 测量变送器 3 


C53000-G115D-C149-5

1.5.3 信息列表 


361 >FAIL:Feeder VT SP > 故障 :VT (MCB 跳开 ) 

5002 Operat. Cond. OUT 测量端子存在合适的测量量 

5145 >Reverse Rot. SP > 相序反向 

5147 Rotation L1L2L3 OUT 顺时针相序 L1L2L3 

5148 Rotation L1L3L2 OUT 逆时针相序 L1L3L2 

1.6 定值组切换 

保 护 装 置 可以设定两组独立的参数。运行时 , 用户可以通过 保 护 装 置 的操作面板、开关量输入信 

号 ( 如果已经配 置 )、个人计算 机 访问串行接口和服务接口就地切换定值组 , 或者通过系统接口 

远方切换定值组。 

一个定值组包含所有已经在配 置 ( 见 1.4 节 ) 时设定为 Enabled ( 启用 ) 的 功 能 的参数定值。 

在 保 护 装 置 7UM62 中 , 可以设定两组独立的参数 (A 和 B)。对于两组定值 , 虽然各 功 能 对应的 

定值可以不同 , 但是配 置 的 功 能 却是相同的。 

由于运行工况发生改变等因素 , 比如对于抽水蓄 能 电 站 , 电 机 的运行工况在发 电 工况和抽水工况 

之间转变 , 这就需要设 置 两组不同的定值。这些定值在定值组中整定 , 并且存储在 保 护 装 置 之 

中。取决于不同的运行工况 , 保 护 装 置 通常由开关量输入信号来激活相应的定值组。 

如果不需要设 置 多 组定值 , 那么 Group A (A 组定值 ) 就作为默认定值。本节其它部分就无关紧 

要了。 

1.6.1 定值说明 

概述如果希望 能 够改变 保 护 装 置 的定值组 , 就需要将定值组切换 功 能 设定为 Grp Chge OPTION = 

Enabled ( 启用 )( 地址 103)。在做定值整定时 , 首先整定 A 组定值 , 然后再整定 B 组定值。 

1.6.2 定值表 

地址参数 C 定值选项默认定值 

302 CHANGE Group A 

Group B 

Binary Input 

Protocol 

Group A 

切换定值组 

1.6.3 信息列表 


- Group A IntSP A 组定值 

- Group B IntSP B 组定值 

7 >Set Group Bit0 SP > 定值组选择 Bit 0 


C53000-G115D-C149-5 

37

1.7 电 力系统数据 2 

通用的 保 护 数据 (P.System Data 2) 是指那些与所有 功 能 有关的定值 , 而不是特定的某一个 保 

护 功 能 或者监视 功 能 。 P.System Data 2 的定值参数可以通过定值切换 功 能 来进行切换。 


定值组 

在 保 护 装 置 7UM62 中 , 可以设定两组独立的参数 (A 和 B)。对于两组定值 , 虽然各 功 能 对应的 

定值可以不同 , 但是配 置 的 功 能 却是相同的。 

1.7.2 定值说明 

概述 

要整定这些与特定的定值组相关的通用 保 护 数据 (P.System Data 2), 在调试整定软件 DIGSI 

的 SETTINGS ( 设 置 ) 菜单中选择 Group A (A 组定值 ), 然后选择 P.System Data 2 ( 电 力 

系统数据 2)。另一个定值组在 Group B (B 组定值 ) 中整定。 

有 功 功 率方向地址 1108 ACTIVE POWER ( 有 功 功 率 ) 用于指定正常模式下的有 功 功 率方向 (Generator = 

输出有 功 功 率 , Motor = 吸收有 功 功 率 ) 或者在不改动接线的情况下调整有 功 功 率方向到符合 电 

力系统工况。 

1.7.3 定值表 


1108 ACTIVE POWER Generator 

Motor 

Generator 

有 功 功 率测量方向 

1.7.4 信息列表 


501 Relay PICKUP OUT 保 护 总启动 

511 Relay TRIP OUT 保 护 总出口跳闸 

576 IL1 S1: VI 1 侧故障 电 流一次值 IL1 






5012 UL1E: VI 跳闸时刻的单相 电 压 UL1E 



5015 P: VI 跳闸时刻的有 功 功 率 

5016 Q: VI 跳闸时刻的无 功 功 率 

5017 f: VI 跳闸时刻的频率 


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1.8 低 电 压记忆定时限过 电 流 保 护 (I>, ANSI 50/51) 

过 电 流 保 护 用作 保 护 对象的短路故障后备 保 护 。当下一级 电 网的故障没有被及时正确清除从而危 

及 保 护 对象时 , 它也为下一级 电 网提供后备 保 护 。 

可以任意选择 保 护 装 置 7UM62 的 1 侧和 2 侧 电 流输入作为过 电 流 保 护 功 能 的测量信号 , 这个选 

择在配 置 时完成 ( 见 1.4 节 )。 

最初 , 电 流信号都经过了数字滤波 , 以便只用基波 电 流分量作为测量信号。这样 , 使得测量信号 

对短路故障起始阶段的暂态工况和不对称短路 电 流 ( 直流分量 ) 不灵敏。 

有些发 电 机 , 其励磁 电 压取自发 电 机 机 端。在附近 ( 比如短路点落在发 电 机 上或者单元变压器区 

域 ) 发生短路故障时 , 短路 电 流的幅值将会由于励磁 电 压的消失很快地衰减下去。几秒钟之内 , 

它将下降到过 电 流 保 护 的启动定值以下。为了避免 保 护 装 置 返回 , 定时限过 电 流 保 护 I> 段会引入 

低 电 压条件 , 通过监视 电 压的正序分量并将它作为探测短路 电 流的辅助条件。低 电 压的影响可以 

通过开关量输入信号来闭锁和退出。 


I> 段 1 侧或者 2 侧 ( 由配 置 决定 ) 的每相 电 流分别与定值 I> 比较 , 只要相应的时间延时超出了延时整 

定值 T I> , 保 护 装 置 就会发出跳闸信号到跳闸矩阵。 保 护 装 置 在发货时设定的返回系数为 ± 95 

%, 也可以将返回系数整定得更大一点。 

低 电 压条件 

过 电 流 保 护 I> 段带有低 电 压段 ( 可以断开 ) 辅助条件。过 电 流 保 护 启动以后 ( 即使 电 流值又掉 

到定值以下 ), 如果 电 压的正序分量低于某个门槛值 ( 其值可以设定 ), 那么可以利用低 电 压条 

件设定过 电 流的记忆时间。通过这种方式 , 延长了跳闸时间并且确 保 跳开相关断路器。如果在过 

电 流的记忆时间范围内 电 压又恢复过来 , 或者通过开关量输入信号闭锁了低 电 压条件 , 如 电 压互 

感器 保 护 开关跳开以及 电 机 停止运行时 , 过 电 流 保 护 将立即返回。 

记忆过 电 流 保 护 的逻辑是每相分开运行的 , 最先启动的那一相将启动时间元件 T-SEAL-IN。 


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39

下图标示出了低 电 压记忆过 电 流 保 护 I> 的逻辑图。 

图 1-10 

低 电 压记忆过 电 流 保 护 逻辑框图 

1.8.2 定值说明 

概述 

只有在配 置 时将地址 112 O/C PROT. I> 的参数整定为 Side 1(1 侧 ) 或者 Side 2(2 侧 ), 保 护 

功 能 才会投入运行。如果不需要这个 保 护 功 能 , 可以将其整定为 disabled ( 禁用 )。 

时限过 电 流段 I> 

地址 1201 O/C I> 的参数用来切换定时限过 电 流 保 护 I> 段的状态为 on ( 投入 )( 启用 ) 或者 

OFF ( 退出 ) 或者仅仅是闭锁 保 护 装 置 的出口跳闸命令 (Block relay)。定时限过 电 流 保 护 I> 

段的定值主要由最大运行 电 流来决定。不要由于回路过负载而引起 保 护 启动 , 因为一旦延时设 置 

得很短 , 将会导致 保 护 装 置 跳闸。出于这个原因 , 对于发 电 机 , 推荐设定预期高峰负载的 20 % 

到 30 % 作为 保 护 定值 , 对于变压器和 电 动 机 约为 40 %。 

保 护 的跳闸延时 ( 参数 1203 T I>) 必须与 电 网的跳闸时限相配合 , 以确 保 最靠近故障位 置 的 保 

护 功 能 ( 符合继 电 保 护 的选择性 ) 最先跳闸。 

设定的延时仅仅是指附加的跳闸延时 , 而并不包括 保 护 的运行时间 ( 测量时间、返回时间等 )。 

这个延时可以整定为 ∞, 如果整定为无穷大 , 保 护 装 置 将会显示 保 护 的启动信号 , 但是启动后定 

时限过 电 流 保 护 I> 段并不会出口跳闸。 

如果根本就不需要用到定时限过 电 流 保 护 I> 段 , 那么可以设定 1201 O/C I> = OFF ( 退出 )。这 

样 , 保 护 将既不会出口跳闸 , 也不会产生任何启动信息。 

低 电 压条件低 电 压段 1205 U< ( 正序 电 压分量 ) 可以设定为低于正常运行时允许的最低线 电 压值 , 如 80V。 

参数 1206 T-SEAL-IN 用来设 置 低 电 压记忆过 电 流 保 护 的记忆时间 , 这个值必须大于定时限过 电 

流 保 护 的延时定值 T I>。 


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定时限过 电 流 保 护 I> 段返回系数 r = I DO /I PU 在地址 1207 I> DOUT RATIO. 中整定 , 推荐值为 r = 

0.95。在某些特殊应用场合 , 如过负载告警等 , 可以将返回系数设 置 到一个更高值 ( 如 0.98)。 

示例 : 

启动门槛值 

1,4 · I N Mach 

跳闸延时 

3 sec 

低 电 压条件 

0,8 · U N Mach 

记忆时间 

4 sec 

返回系数 0.95 

额定 电 流 I N Mach 483 A 额定 电 压 U N, Mach 6.3 kV 

额定 电 流 I N, CT, prim 500 A 额定 电 压 U N, VT, prim 6.3 kV 

额定 电 流 I N, sec 1 A 额定 电 压 U N, sec 100 V 

从以上参数可以得出 保 护 的二次定值 : 

1.8.3 定值表 

地址后面带后缀 "A" 的参数 , 只 能 通过调试整定软件 DIGSI 在 Additional Settings ( 附加整定 ) 

下修改。 

这个表格标出了针对特定地区预先整定的定值。在 C 栏 ( 配 置 ) 中 , 标出了 电 流互感器相应的二 

次额定 电 流。 

地址参数 C 定值选项默认定值地址 

1201 O/C I> OFF 

ON 

Block relay 

OFF 

设 置 定时限过 电 流 保 护 功 

能 I> 段的状态 

1202 I> 1A 0.05 .. 20.00 A 1.35 A 定时限过 电 流 保 护 I> 段定 

5A 0.25 .. 100.00 A 6.75 A 

值 

1203 T I> 0.00 .. 60.00 sec; ∞ 3.00 sec 定时限过 电 流 保 护 I> 段跳 

闸延时 

1204 U< SEAL-IN ON 

OFF 

OFF 

设 置 低 电 压条件的状态 

1205 U< 10.0 .. 125.0 V 80.0 V 低 电 压条件门槛值 

1206 T-SEAL-IN 0.10 .. 60.00 sec 4.00 sec 低 电 压记忆过 电 流记忆时 

间 

1207A I> DOUT RATIO 0.90 .. 0.99 0.95 定时限过 电 流 保 护 I> 段返 

回系数 


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1.8.4 信息列表 


1722 >BLOCK I> SP > 闭锁定时限过 电 流 保 护 I> 段 

1811 I> Fault L1 OUT L1 相故障 , 定时限过 电 流 保 护 I> 段动作 



1815 I> TRIP OUT 定时限过 电 流 保 护 I> 段跳闸 

1950 >Useal-inBLK SP > 闭锁定时限过 电 流 保 护 I> 段低 电 压条件 

1965 I> OFF OUT 定时限过 电 流 保 护 I> 段退出运行 

1966 I> BLOCKED OUT 定时限过 电 流 保 护 I> 段被闭锁 

1967 I> ACTIVE OUT 定时限过 电 流 保 护 I> 段投入运行 

1970 U< seal in OUT 定时限过 电 流 保 护 I> 段低 电 压条件 


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1.9 可带方向检测 功 能 的定时限过 电 流 保 护 (I>>, ANSI 50, 51, 67) 

过 电 流 保 护 用作 保 护 对象的短路故障后备 保 护 。当下一级 电 网的故障没有被及时正确清除从而危 

及 保 护 对象时 , 它也为下一级 电 网提供后备 保 护 。 

可以任意选择 保 护 装 置 7UM62 的 1 侧和 2 侧 电 流输入作为过 电 流 保 护 功 能 的测量信号 , 这个选 

择在配 置 时完成 ( 见 1.4 节 )。 

即使发生的是内部故障 , 为了确 保 保 护 都 能 够启动 , 保 护 的测量量 - 对于发 电 机 - 通常是连接到 

电 机 中性点侧的 电 流互感器。对于单独的系统 , 如果无法做到这一点 , I>> 段可以结合方向判据 

来快速无延时地切除发 电 机 的短路故障。继 电 保 护 的选择性不会受到影响。 

最初 , 电 流信号都经过了数字滤波 , 以便只用基波 电 流分量作为测量信号。这样 , 使得测量信号 

对短路故障起始阶段的暂态工况和不对称短路 电 流 ( 直流分量 ) 不灵敏。 


I>> 段 

1 侧或者 2 侧 ( 由配 置 决定 ) 的每相 电 流分别与定值 I>> 比较 , 只要相应的时间延时超出了延时整 

定值 T I>> , 保 护 装 置 就会发出跳闸信号到跳闸矩阵并且发出相应的动作信号。过 电 流 保 护 的返 

回值为启动值 95 % 以下。 

方向检测 

如果 保 护 功 能 选择了 保 护 装 置 7UM62 的 1 侧 电 流输入作为过 电 流 保 护 功 能 的测量信号 , 那么过 

电 流 保 护 I>> 段可以配合方向元件 ( 也可以断开 ), 只在反方向 ( 电 机 方向 ) 故障时动作。 

由于这个原因 , 这个 保 护 尤其适用于一种应用场合 , 即发 电 机 星形中性点侧没有 电 流互感器 , 并 

且对于发 电 机 故障不要求带延时跳闸。 

对于 CT 在 1 侧的应用场合 , 图 1-11 标示出了对 电 流方向的定义。如果 保 护 功 能 选择了 保 护 对 

象的 2 侧 电 流输入作为过 电 流 保 护 功 能 的测量信号 , 那么 电 流方向应该整定为 Forward ( 正方 

向 )。 

图 1-11 

电 流方向元件作为短路故障的选择元件 

采用交叉极化 电 压 , 保 护 装 置 分相判断 电 流方向。与故障 电 流矢量相垂直的线 电 压 ( 图 1-12) 用 

作非故障 电 压。在方向计算的过程中 , 故障方向为灵敏角按顺时针旋转 +90°, 按逆时针旋转 -90° 

的范围。如果发生了相间故障 , 方向直线会因为短路时 电 压降低而发生改变。 


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图 1-12 

用于判断方向的交叉极化 电 压 

判断方向的交叉极化 电 压选取 电 压最高的那一相。在相同的 电 流水平基础上 , 按相序排列 (I L1 

超前 I L2 超前 I L3 ) 在前面的那相 电 流作为故障 电 流。下表标示出了不同短路类型与对应的测量量 

之间的交互关系。 

表 1-3 

测量量与方向元件的交互关系 

启动量选择的 电 流 电 压元件 

L1 I L1 U L2 - U L3 

L2 I L2 U L3 - U L1 

L3 I L3 U L1 - U L2 

L1, L2 且 I L1 >I L2 I L1 U L2 - U L3 

L1, L2 且 I L1 =I L2 I L1 U L2 - U L3 

L1, L2 且 I L1 I L3 I L2 U L3 - U L1 


L2, L3 且 I L2 I L1 I L3 U L1 - U L2 


L3, L1 且 I L3 (I L2 , I L3 ) I L1 U L2 - U L3 

L1, L2, L3 且 I L2 >(I L1 , I L3 ) I L2 U L3 - U L1 

如果用于方向判据的线 电 压低于约 7 V 这个最小值 , 那么 电 压数据就会采用 保 护 装 置 的记忆数 

据。当发生短路故障时 , 电 压可 能 会降到很低 ( 短路点靠近发 电 机 机 端 ), 保 护 也可以采用这个 

记忆 电 压数据准确地判断方向。一旦没有足够的测量 电 压存在 , 那么在 电 压的记忆时间 (2 个周 

波 ) 过后 , 方向就被确认并 保 存下来。如果在发 电 机 启动过程中发 电 机 ( 或者 机 组接线中的 电 动 

机 和变压器 ) 就已经存在了短路故障 , 此时 保 护 装 置 中没有 电 压的记忆数据因而也不 能 判断方 

向 , 那么 保 护 就会直接出口跳闸。 

方向判断 功 能 可以通过开关量输入信号闭锁。 


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图 1-13 

可带方向检测 功 能 的定时限过 电 流 保 护 I>> 段逻辑框图 

1.9.2 定值说明 

概述 

只有在配 置 时将地址 113 O/C PROT. I>> 的参数整定为 Side 1 (1 侧 ) 或者 Side 2 (2 侧 ), 也 

就是选择为 NonDirec. SIDE1、 NonDirec.SIDE 2、 Direc. SIDE1 或者 Direc. SIDE2, 可带方 

向的定时限过 电 流 保 护 的大 电 流段 I>> 才 能 整定并投入运行。如果不需要这个 保 护 功 能 , 可以将 

其整定为 disabled ( 禁用 )。 

如果要投入方向判断元件 , 就要确 保 CT 和 PT 的极性匹配。 

高定值 电 流段 I>> 

CT 在中性点 ( 不带方 

向 ) 

地址 1301 O/C I>> 的参数用来切换定时限过 电 流 保 护 I>> 段 on ( 投入 ) 或者 OFF ( 退出 ) 或者 

仅仅是闭锁 保 护 装 置 的出口跳闸命令 (Block relay)。高定值 电 流段 I>> ( 参数 1302 以及跳闸 

命令延时 T I>>, 1303) 用于高阻抗如变压器、 电 动 机 或者发 电 机 存在的条件下进行 电 流级差配 

合。要确 保 发生这种类型的高阻抗故障时 , 保 护 能 够启动。 

示例 : 发 电 机 - 变压器组单元接线 

发 电 机 额定视在 功 率 S N, Mach =5.27 MVA 

发 电 机 额定 电 压 U N Mach =6.3kV 

直轴暂态 电 抗 x’ d =29 % 

暂态 电 动势 ( 凸极式发 电 机 ) U’ P = 1.2 · U N,Mach 


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变压器额定视在 功 率 S N, T = 5.3 MVA 

发 电 机 侧 电 压互感器一次额定 电 压 U N, CTprim =6.3kV 

变压器短路 电 压 u K = 7 % 

电 流互感器一次额定 

I N, CT, prim = 500 A 

I N, sec = 1A 

a) 短路计算 

三相短路 

b) 定值整定 

整定定值就是一系列二次变换的过程。为了躲避系统过 电 压或者暂态现象可 能 导致的误动作 , 推 

荐设 置 1.2 到 1.3 的安全裕度。 

建议将 保 护 的跳闸延时整定为 T I>> = 0.1, 主要考虑让差动 保 护 优先动作跳闸。 

CT 在 机 端 ( 带方向 ) 

如果地址 113 O/C PROT. I>> 整定为方向过 电 流 保 护 , 那么地址 1304 Phase Direction 和地址 

1305 LINE ANGLE 的参数就可以整定了。方向直线 ( 见图 1-14) 代表着动作区和闭锁区的分界 

线 , 其倾角可以根据 电 网的工况在参数 LINE ANGLE 中调整。在这里 , 整定 电 网的线路内角。方 

向直线垂直于整定的方向角。地址 1304 Phase Direction = Forward 或者 Reverse, 意味着这 

个参数覆盖了整个阻抗范围。这里整定为 reverse ( 反方向 ), 即假设 保 护 装 置 的接线如图 1-11 

所示。在正方向区域和反方向区域之间有一块很小的空白区域。由于存在 电 压互感器和 电 流互感 

器的角度测量误差 , 因此在这块小区域里不 能 获得可靠的方向。在这块预先配 置 好的区域中 , 保 

护 不会跳闸。 

图 1-14 

参数 1304 故障方向和 1305 线路内角的定义 

方向直线的倾角大小取决于馈入系统的短路阻抗角 , 通常 , 这个灵敏角大于 60°。 保 护 的 电 流启 

动值来自于短路 电 流计算 , 经验值一般为 1.5 倍到 2 倍的发 电 机 额定 电 流 I N, G 。需要整定 保 护 的 

跳闸延时 (TI>> ≈ 0.05 到 0.1s) 参数 , 以消除暂态过程带来的影响。 


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在 电 机 调试时可以确定正确的参数 ( 见 " 并网试验 " 中安 装 与调试一节 )。 

应用示例 : 电 动 机 保 


对于某些 电 动 机 , 在星形中性点侧没有 电 流互感器 , 下图即标示出了对于这种应用场合如何利用 

I>> 段构成 " 差动 保 护 "。 保 护 功 能 的配 置 取决于 电 流互感器。由于这种应用场合大部分都可 能 是用 

于更换已有的系统 , 因此原来系统的参数配 置 就是这个新系统整定的基础。 

图 1-15 定时限过 电 流 保 护 I>> 段用作 “ 差动 保 护 ” 

1.9.3 定值表 

这个表格标出了针对特定地区预先整定的定值。在 C 栏 ( 配 置 ) 中 , 标出了 电 流互感器相应的二次额定 电 流。 


1301 O/C I>> OFF 

ON 

Block relay 

OFF 

设 置 定时限过 电 流 保 护 功 

能 I>> 段的状态 

1302 I>> 1A 0.05 .. 20.00 A 4.30 A 定时限过 电 流 保 护 I>> 段 

5A 0.25 .. 100.00 A 21.50 A 

定值 

1303 T I>> 0.00 .. 60.00 sec; ∞ 0.10 sec 定时限过 电 流 保 护 I>> 段 

跳闸延时 

1304 Phase Direction Forward 

Reverse 

Reverse 

定时限过 电 流 保 护 I>> 段 

的方向特性 

1305 LINE ANGLE -90 .. 90 ° 60 ° 方向特性的阻抗内角 

1.9.4 信息列表 


1720 >BLOCK dir. SP > 闭锁定时限过 电 流 保 护 I>> 段方向元件 

1721 >BLOCK I>> SP > 闭锁定时限过 电 流 保 护 I>> 段 

1801 I>> Fault L1 OUT L1 相故障 , 定时限过 电 流 保 护 I>> 段动作 



1806 I>> forward OUT 定时限过 电 流 保 护 I>> 段正方向 

1807 I>> backward OUT 定时限过 电 流 保 护 I>> 段反方向 

1808 I>> picked up OUT 定时限过 电 流 保 护 I>> 段启动 

1809 I>> TRIP OUT 定时限过 电 流 保 护 I>> 段跳闸 


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1955 I>> OFF OUT 定时限过 电 流 保 护 I>> 段退出运行 

1956 I>> BLOCKED OUT 定时限过 电 流 保 护 I>> 段被被闭锁 

1957 I>> ACTIVE OUT 定时限过 电 流 保 护 I>> 段投入运行 

1.10 反时限过 电 流 保 护 (ANSI 51V) 

反时限过 电 流 保 护 是小型 电 机 或者额定 电 压低的 电 机 的短路 保 护 功 能 , 它也用于大型 电 机 短路 保 

护 ( 差动 保 护 和 / 或阻抗 保 护 ) 的后备 保 护 功 能 。当下一级 电 网的故障没有被及时正确清除从而 

危及 保 护 对象时 , 它也为下一级 电 网提供后备 保 护 。 

可以任意选择 保 护 装 置 7UM62 的 1 侧和 2 侧 电 流输入作为反时限过 电 流 保 护 功 能 的测量信号 , 

这个选择在配 置 时完成 ( 见 1.4 节 )。 

有些发 电 机 , 其励磁 电 压取自发 电 机 机 端。在附近 ( 比如短路点落在发 电 机 上或者单元变压器区 

域 ) 发生短路故障时 , 短路 电 流的幅值将会由于励磁 电 压的消失很快地衰减下去。几秒钟之内 , 

它将下降到反时限过 电 流 保 护 的启动定值以下。为了避免 保 护 装 置 返回 , 反时限过 电 流 保 护 会引 

入低 电 压条件 , 通过监视 电 压的正序分量并将它作为探测短路 电 流的辅助条件。低 电 压条件有两 

种不同的方式可以影响反时限过 电 流 保 护 。低 电 压的影响可以关闭并退出。 

取决于不同的订货号 , 反时限过 电 流 保 护 有两种不同的特性曲线 , 即 IEC 标准或者 ANSI 标准的 

反时限曲线。在 " 技术数据 " 一章中列出了反时限曲线及其相应的公式。 保 护 装 置 如果配 置 了某 

种反时限 (IEC 或者 ANSI) 过 电 流 保 护 , 那么定时限过 电 流 保 护 I> 和 I>> 将并列运行 ( 见 1.8 

节 )。 


启动和跳闸 

1 侧或者 2 侧 ( 由配 置 决定 ) 的每相 电 流分别与反时限过 电 流 保 护 定值 Ip 比较。如果故障 电 流超出 

了 1.1 倍 保 护 定值 , 反时限过 电 流 保 护 就会启动并且发出故障相信号。 保 护 的启动 电 流采用基波 

分量的 r.m.s 值 ( 有效值 )。反时限过 电 流 保 护 Ip 段启动后 , 通过测量的故障 电 流 , 保 护 根据跳 

闸特性计算跳闸延时。当 保 护 的启动时间超出这个跳闸延时以后 , 保 护 就会发出跳闸命令。 

返回 

只要故障 电 流值下降到启动值的大约 95 % 时 ( 即 0.95 x 1.1 = 1.045 倍 保 护 定值 ), 保 护 就将返 

回。计时器复位 , 为下一次启动准备。 

低 电 压监视 

反时限过 电 流 保 护 引入了低 电 压监视 功 能 , 这个低 电 压监视 功 能 可以退出。低 电 压条件有两种不 

同的方式可以影响反时限过 电 流 保 护 : 

• 电 压控制 : 如果 电 压下降到设定的 电 压门槛值以下 , 那么就 能 降低反时限过 电 流 保 护 的启动 

值。 

• 电 压制动 : 反时限过 电 流 保 护 的启动值取决于 电 压水平 , 电 压降低了 保 护 的启动值也会降低 

( 见图 1-16)。在 电 压处于 U/U Nom = 1.00 到 0.25 之间时 , 反时限过 电 流 保 护 的启动值与 电 压 

U/UNom 成直线线性的变化。 

下图为变化规律 : 


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图 1-16 

反时限过 电 流 保 护 的启动值与 电 压的比例关系 

由于 电 压的降低 , Ip 的参考值成比例的降低了。对于某一个故障 电 流常数来说 , I/Ip 的比值升高 

而跳闸时间缩短了。与 " 技术数据 " 一章中的标准特性相比 , 由于 电 压的下降而使跳闸特性左移 

了。 

改变到较低的启动值或者降低启动门槛值的方法是分相进行的 , 下表列出了在 保 护 的算法中所取 

的 电 流与 电 压的对应关系。由于用于发 电 机 的 保 护 与 电 网的 保 护 存在时间级差配合 , 所以还必须 

考虑因为主变压器带来的 电 压变换关系。因此 , 原则上对于发 电 机 直接连接到母线上的接线方式 

和发 电 机 - 变压器组单元接线的方式是有区别的 , 这个接线方式必须通过地址 272 SCHEME 

( 接线方式 ) 中的参数告诉 保 护 装 置 。由于在任何故障情况下都使用线 电 压 , 所以发 电 机 即使发 

生了接地故障 , 保 护 装 置 也可避免产生测量错误。 

表 1-4 控制 电 压与故障 电 流的关系 

电 流 

电 压 

发 电 机 直接连接到母线 

发 电 机 - 变压器单元接线 

I L1 U L1 – U L2 ((U L1 – U L2 ) – (U L3 – U L1 )) / √3 



当 电 压互感器发生故障时 , 为了避免导致 保 护 不必要的误动作 , 可以通过 电 压互感器 保 护 开关的 

状态接点或者 保 护 装 置 内部的 电 压故障监视 功 能 (“ 熔断器故障监视 ”, 请参考 1.42.1 节 ) 来闭 

锁反时限过 电 流 保 护 功 能 。 

下图标示出了不考虑 电 压影响的反时限过 电 流 保 护 的逻辑框图 , 而图 1-18 和图 1-19 则是考虑了 

电 压影响的反时限过 电 流 保 护 的逻辑框图。 


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图 1-17 

不考虑 电 压影响的反时限过 电 流 保 护 的逻辑框图 

图 1-18 

电 压控制的反时限过 电 流 保 护 的逻辑框图 

电 压下降 (loop release) 时改变到较低的启动值是根据表 1-18 分相进行的。 


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图 1-19 

电 压制动的反时限过 电 流 保 护 的逻辑图 

电 压下降 (control voltage assignment) 时降低 电 流的启动门槛值是根据表 1-4 分相进行的。 

1.10.2 定值说明 

概述 

反时限过 电 流 保 护 Ip 

只有在配 置 时将地址 114 O/C PROT. Ip 的参数整定为 IEC SIDE 1,ANSI SIDE 1,IEC SIDE 2 或 

者 ANSI SIDE 2, 保 护 功 能 才会投入运行。如果不需要这个 保 护 功 能 , 可以将其整定为 disabled 

( 禁用 )。 

地址 1401 O/C Ip 的参数用来切换反时限过 电 流 保 护 Ip 段的状态为 ON ( 投入 ) 或者 OFF ( 退 

出 ) 或者仅仅是闭锁 保 护 装 置 的出口跳闸命令 (Block relay)。在这里必须考虑到 , 对于反时限 

过 电 流 保 护 , 启动值已经包含了相对于 1.1 倍定值的安全裕度。也就是说 , 只有当故障 电 流达到 

1.1 倍整定定值时 , 保 护 才会启动。一旦故障 电 流下降到 95 % 的启动值时 , 保 护 功 能 就将返回。 

在地址 1402 Ip. 中设定反时限过 电 流 保 护 的 电 流定值。整定时最为重要的是要考虑到回路的最大 

运行 电 流。不 能 因过负载而导致 保 护 启动 , 因为这个 功 能 是故障 保 护 而不是过负载 保 护 , 相应的 

跳闸延时比较短。 

反时限过 电 流 保 护 如果选择了 IEC 特性 ( 地址 114 O/C PROT. Ip = IEC Page n), 其相应的时间 

乘数在地址 1403 T Ip. 中整定。在地址 1405 IEC CURVE (IEC 曲线 ) 的参数中 , 有 3 种 IEC 

特性曲线可供选择。 

反时限过 电 流 保 护 如果选择了 ANSI 特性 ( 地址 114 O/C PROT. Ip = ANSI Page ), 其相应的时 

间乘数在地址 1404 TIME DIAL: TD 中整定。在地址 1406 ANSI CURVE (ANSI 曲线 ) 的参数 

中 , 有 5 种 ANSI 特性曲线可供选择。 

时间乘数必须与 电 网的时间级差相配合。 


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时间乘数也可以整定为 ∞。如果整定为无穷大 , 保 护 可以显示启动信息 , 但是在 保 护 启动以后不 

会发出跳闸命令。如果不需要设 置 反时限过 电 流 保 护 Ip, 那么在做 保 护 配 置 ( 见 1.4 节 ) 时将地 

址 114 O/C PROT. Ip 的参数设定为 Disabled ( 退出 ) 或者关闭这个 功 能 , 即设定 1401 O/C Ip 

= OFF ( 关闭 )。 

对于 电 压控制的反时限过 电 流 保 护 ( 设定参数 1407 VOLT. INFLUENCE = Volt. controll.), 启 

动值 Ip 的控制 电 压启动值 U< 在地址 1408 中整定。这个 电 压值整定到刚好低于正常运行时允许 

的最小线 电 压值 , 如 75 V 到 80 V。在这里 , 电 压值的整定原则与低 电 压记忆定时限过 电 流 保 

护 中低 电 压的整定原则 ( 也请见 1.8.2 小节 ) 相同。 

如果地址 1407 VOLT. INFLUENCE ( 电 压影响 ) 设定为 without ( 无 ) 或者 Volt. restraint ( 电 

压制动 ), 那么参数 1408 就对反时限过 电 流 保 护 没有影响了。 

1.10.3 定值表 



1401 O/C Ip OFF 

ON 

Block relay 

OFF 

设 置 反时限过 电 流 保 护 功 

能 Ip 的状态 

1402 Ip 1A 0.10 .. 4.00 A 1.00 A 反时限过 电 流 保 护 Ip 定值 

5A 0.50 .. 20.00 A 5.00 A 

1403 T Ip 0.05 .. 3.20 sec; ∞ 0.50 sec IEC 反时限特性时间乘数 

1404 TIME DIAL: TD 0.50 .. 15.00 ; ∞ 5.00 ANSI 反时限特性时间乘数 

1405 IEC CURVE Normal Inverse 

Very Inverse 

Extremely Inv. 

1406 ANSI CURVE Very Inverse 

Inverse 

Moderately Inv. 

Extremely Inv. 

Definite Inv. 

1407 VOLT. INFLUENCE without 

Volt. controll. 

Volt. restraint 

Normal Inverse 

Very Inverse 

without 

IEC 反时限特性曲线 

ANSI 反时限特性曲线 

低 电 压对反时限过 电 流 保 

护 的影响 

1408 U< 10.0 .. 125.0 V 75.0 V 低 电 压定值 

1.10.4 信息列表 


1883 >BLOCK O/C Ip SP > 闭锁反时限过 电 流 保 护 Ip 

1891 O/C Ip OFF OUT 反时限过 电 流 保 护 Ip 退出运行 

1892 O/C Ip BLOCKED OUT 反时限过 电 流 保 护 Ip 被闭锁 

1893 O/C Ip ACTIVE OUT 反时限过 电 流 保 护 Ip 投入运行 

1896 O/C Ip Fault L1 OUT L1 相故障 , 反时限过 电 流 保 护 Ip 动作 




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1899 O/C Ip pick.up OUT 反时限过 电 流 保 护 Ip 启动 

1900 O/C Ip TRIP OUT 反时限过 电 流 保 护 Ip 跳闸 

1.11 热过负载 保 护 (ANSI 49) 

热过负载 保 护 功 能 用于 保 护 发 电 机 定子绕组不受热过负载的危害。 


热剖面 保 护 装 置 根据单体热模型计算 保 护 对象的过温度 , 以下微分方程就是所采用的计算公式 : 

这里 

Θ 

Θ K 

τ 

I 

实际运行温度 , 是运行温度相对于最大允许的持续运行 电 流 k·I N 对应温度的百分比比值 

冷却介质或环境温度 , 以相对于参考温度 40 °C 的差值表示 

保 护 对象发热的热时间常数 

运行 电 流 , 是相对于最大允许的持续运行 电 流 I max = k · I N 的百分比比值 

保 护 功 能 对 保 护 对象的热剖面进行建模 ( 过负载 保 护 有记忆 能 力 ), 在算法中既考虑了 保 护 对象 

之前的过负载情况 , 也考虑了 保 护 对象向周围环境的散热。 

这个等式的稳态解是自然数 e 的函数 , 其渐近线代表的是最终的温度 Q End 。当运行温度达到设定 

的初始温度时 , 保 护 装 置 就发出告警信号 , 如用于减负载。当运行温度达到设定的第二个温度 , 

就是说最终温度等于跳闸温度时 , 保 护 装 置 就会动作将 保 护 对象从系统中解列出来。然而 , 保 护 

也可以整定为 Alarm Only ( 仅告警 )。在这种情况下 , 当最终温度等于跳闸温度时 , 保 护 装 置 就 

仅仅只发出一个信号。 

保 护 对象的过温度是从三相 电 流中的最大值计算而来。由于计算采用的是 电 流的真有效值 rms, 

因此谐波对于定子绕组温升的贡献也考虑在其中。 

热稳定允许的最大持续 电 流 Imax 是以 保 护 对象的额定 电 流倍数表示的 : 

Imax = k·I N 

除了需要整定系数 k ( 参数 K-FACTOR) 之外 , 另外两个参数 TIME CONSTANTτ 以及告警温度 

ΘALARM ( 相对于跳闸温度 Θ TRIP 的百分值 ) 也必须整定。 

除了温度告警段 , 过负载 保 护 还有一个 电 流告警段 (I ALARM)。 电 流告警元件可 能 会提前报出 

过负载 电 流 ( 只要超过了 I max ), 即使这时的计算温度可 能 还没有达到过温度告警或者跳闸的水 

平。 

冷却 ( 环境温度 ) 

通过 7UM62 保 护 装 置 , 热过负载模型还可以考虑外部温度值。相对于不同的应用场合 , 这个温 

度可 能 是冷却介质或者环境的温度。如果是汽轮发 电 机 , 也可 能 是冷却气体的进入温度。 

可以通过以下几种方式输入外部温度值 : 

• 通过 7UM62 自带的测量变送器 

• 通过 Profibus DP 接口 /Modbus 

• 通过温度检测 装 置 ( 温度盒 , RTD 1) 

外部温度传感器 能 够对冷却介质的温度等进行测量 , 并将它转换为与温度成比例的 电 压或者 电 流 

信号。温度传感器的输出信号可以通过 保 护 装 置 7UM62 集成的测量变送器 TD 2 馈入 保 护 装 置 。 

如果馈入信号选择的是 4-20 mA 的小信号 , 那么还可以提供温度输入测量回路的断线监视。一旦 


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外部放大器的测量 电 流下降到 2 mA 以下 , 保 护 装 置 就会发出扰动指示 , 同时切换到假定的冷却 

温度 40 °C ( 即假定没有外部冷却介质温度检测 )。 

周围环境温度或者冷却介质温度也可以在外部温度传感器检测后数字化处理 , 通过 Profibus DP 

接口 /Modbus 馈入 保 护 装 置 7UM62。 

如果通过外部温度盒来检测温度 ( 见 1.46 节 ), 那么 保 护 装 置 的 RTD 1 输入端子可以接入温度 

参数用于过负载 保 护 。 

当采用如上所述的几种温度检测方法来实现过负载 保 护 时 , 冷却介质温度的不同就会影响最大允 

许 电 流 I max 。在周围环境温度或者冷却介质温度较低时 , 电 机 可以承受比温度较高时更大的 电 流 

值。 

电 流限制 

当产生很大的短路 电 流 ( 时间常数小 ) 时 , 为了不让过负载 保 护 在很短的时间内跳闸以至于可 能 

影响到短路 保 护 的时间配合 , 就有可 能 需要用到过负载 保 护 的 电 流限制 功 能 。超过定值 1615 I 

MAX THERM. 的 电 流将被限制到这个值。正是基于这个原因 , 在热记忆中过负载 保 护 将不再进一 

步缩短跳闸时间。 

停 机 状态时间常数 

在前面的微分方程中 , 我们假设冷却时间为一个常数 , 这个常数的公式为 τ = R th · C th ( 热 电 阻和 

热 电 容 )。然而 , 对于自身具有通风设施的 电 机 , 在停 机 状态时的热时间常数会明显地不同于连 

续运转时的热时间常数。这是因为在 电 机 运转时 , 通风设备会提供冷却条件而停 机 状态时却只有 

自然对流产生。 

因此 , 对于这种情况 , 必须考虑两个不同的热时间常数定值。 

如前面所述 , 如果 电 流值小于门槛值 BkrClosed I MIN 就可以判定 电 机 处于停 机 状态 ( 请参见 

1.5 节 " 断路器 电 流监视 " 部分 ) 

闭锁 

热记忆可以通过开关量输入信号清零 (">RM th.rep. O/L"), 由 电 流发热引起的过温度值就被复 

归到零。同样 , 也可以通过开关量输入信号闭锁热过负载 保 护 (">BLK ThOverload")。这时 , 

整个热过负载 保 护 功 能 都被闭锁了 , 包括 电 流告警段。 

如果因为某种紧急的原因而必须启动 电 机 , 那么这时即使运行温度超过允许的最高运行温度也是 

被允许的 ( 紧急起动 )。这时 , 只有跳闸命令会被开关量输入信号闭锁 (">Emer.Start O/L")。 

在开关量输入信号启动和返回过程结束后 , 热剖面可 能 已经超过了跳闸温度值。因此 , 保 护 功 能 

考虑在开关量输入信号返回后启动一个延时 (T EMERGENCY), 在这个延时过程中继续闭锁跳 

闸信号。一旦这个延时过程结束 , 过负载 保 护 又可以发出跳闸命令。这个开关量输入信号只会影 

响跳闸命令 , 不会影响故障记录 功 能 , 也不会复归热剖面。 

掉 电 后热剖面 

热过负载 保 护 , 同 7UM62 中的其它热 保 护 功 能 一样 , 在 保 护 装 置 掉 电 以后其过温度计算值是存 

储还是复归到零 , 可以通过 电 力系统数据 1 ( 请参见 1.5 节 , 参数 274 ATEX100) 来选择。默认 

定值是复归到零。 

下图为热过负载 保 护 的逻辑框图。 


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图 1-20 

热过负载 保 护 逻辑框图 


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1.11.2 定值说明 

概述 

只有在配 置 时将地址 116 Therm.Overload 的参数整定为 enabled ( 启用 ), 过负载 保 护 功 能 才 

会投入运行并且可以设定。如果不需要这个 保 护 功 能 , 就将本参数整定为 Disable ( 关闭 )。 

过负载时 , 有可 能 会损坏发 电 机 和变压器 , 这种过负载的异常工况不 能 也不应该由短路 保 护 来探 

测。为使过 电 流 保 护 只检测到故障 , 因此它的定值应该整定得较大 , 因而故障状态只允许设定很 

短的延时。而在这个短延时过程中 , 无法采取相应的措施甩掉过负载的设备 , 也不 能 充分发挥设 

备本身的过负载 能 力。 

7UM62 保 护 装 置 具有热过负载 保 护 功 能 , 它的热跳闸特性可以根据 保 护 对象的热过负载 能 力而自 

动适应。 

在地址 1601 Ther. OVER LOAD 中 , 可以将热过负载 保 护 功 能 的状态设定为 ON ( 投入 ) 或者 

OFF ( 退出 ), 或者是仅仅闭锁 保 护 装 置 的出口跳闸命令 (Block relay) 或者仅仅发出告警信号 

(Alarm Only)。如果这个参数设定为后面的定值 , 那么在发生过负载时就不会产生故障记录。如 

果过负载 保 护 功 能 的状态切换到 ON, 那么就可以用于跳闸了。 

K-Factor 

过负载 保 护 的定值以标幺量表示。 保 护 对象 ( 发 电 机 、 电 动 机 、变压器 ) 的额定 电 流 I N, Machine 

就是基准 电 流。允许的最大持续运行 电 流值可以用来计算系数 k prim : 

保 护 对象允许的最大持续运行 电 流值通常由设备的制造厂商提供。如果不 能 得到这个数据 , 那么 

可以假定这个值为 1.1。 

7UM62 保 护 装 置 中的参数 K-FACTOR 对应的是二次额定 电 流 ( 装 置 电 流 ), 可以通过下列公式变 

化得到这个系数 : 

其中 

I max prim 电 机 允许持续运行的最大 电 流 

I N Machine 电 机 的额定 电 流 

I NCT prim CT 额定一次 电 流 

示例 : 发 电 机 和 电 流互感器参数如下 : 

允许持续运行的最大 电 流 

发 电 机 额定 电 流 

电 流互感器 

I max prim = 1.15 · I N, Machine 

I N Machine = 483 A 

500 A / 1 A 

时间常数 

过负载 保 护 跟踪过温度的进程 , 使用的是热微分方程 , 这个微分方程的稳态解是指数函数。计算 

中 , 采用 TIME CONSTANT τ ( 时间常数 τ, 地址 1603) 来决定运行温度。 

如果作为 保 护 对象的发 电 机 , 其过负载特性已经确定 , 那么用户就要选择跳闸特性去配合过负载 

特性 , 甚至对于小的过负载也这样。 

在某个过负载条件下允许运行的时间超出以后 , 情况也是这样。 


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告警段 

设定热过负载 保 护 的告警段 Θ ALARM ( 地址 1604), 就可以在达到跳闸温度之前发出告警信 

号 , 从而可以及时地甩掉部分负荷而避免跳闸。这个告警段同时也是跳闸信号的返回段。只有当 

运行温度再次低于这个告警段时 , 跳闸信号才会中断。 

热过负载 保 护 的告警段定值是以相对于跳闸温度的百分值形式给出。 

注意 : 对于典型系数 K-FACTOR= 1.1, 在取 电 机 的额定 电 流和自适应的 电 流互感器一次 电 流值 

的情况下 , 有如下最终过温度值 : 

这个值是指相对跳闸温度的百分值。因此 , 告警段定值应该整定为额定 电 流情况下的最终过温度 

值 ( 这里是 83 %) 和跳闸温度值的中间值 ((100 %)。 

在前面的示例中 , 运行 电 流值取额定 电 流 , 热记忆值如下 : 

过负载 保 护 还具有 电 流告警段 ( 参数 1610 I ALARM) 功 能 。这个定值用的是 电 流的二次值 , 应 

该整定为等于或者略微小于允许的最大持续运行 电 流 K-FACTOR· I N sec 。可以将热告警段定值整 

定 100 % 即事实上退出热告警段 , 那么这个 电 流告警段就可以用于代替热告警段。 

电 机 停 机 时的时间常 

数的扩展 

在地址 1603 中设定的时间常数是针对 电 机 处于运行状态的。在 电 机 逐渐减速或者处于停 机 状态 

时 , 电 机 的冷却可 能 变得慢 多 了。通过参数 Kτ -FACTOR ( 地址 1612) 来延长 电 机 停止时的时 

间常数 , 就可以模拟 电 机 的这个过程。前面已经讲过 , 电 机 的停 机 状态是通过检测 电 流值是否低 

于门槛值 BkrClosed I MIN 来判断的 ( 请参见 电 力系统数据 1 一节中 " 断路器 电 流监视 " 部 

分 )。 

如果不需要区分 电 机 运行状态和停 机 状态下的时间常数 , 那么这个扩展系数 Kτ -FACTOR 可以 保 

持不动为 1.0 ( 默认值 )。 

极限 电 流 

参数 1615 I MAX THERM. 用来设定按照前面所述公式计算跳闸时间的最大 电 流值。在 " 技术数 

据 " 一章 " 过负载 保 护 " 一节的跳闸特性曲线图上 , 这个极限值决定了特性曲线水平线部分的转 

折点 , 即 电 流值超过这个转折点时 , 跳闸时间将不会进一步缩短。对于这个极限 电 流值 , 一定要 

确 保 即使在最大短路 电 流的情况下 , 过负载 保 护 的跳闸时间大于各个短路 保 护 ( 差动 保 护 、阻抗 

保 护 、时限过 电 流 保 护 ) 的跳闸时间。按照一般的规律 , 三倍于 电 机 额定 电 流二次值的极限 电 流 

值就已经足够了。 

电 机 紧急起动 

环境或冷却介质温度 

在地址 1616 T EMERGENCY 输入紧急起动延时。这个延时参数一定要 保 证在 电 机 紧急起动的开 

关量输入信号 ">Emer.Start O/L" 启动和返回过程结束后 , 热过负载 保 护 的跳闸命令被闭锁住 , 直 

到热记忆值再次下降到门槛值以下。 

以上所给出的参数对于建立过温度的热模型已经足够了。除此之外 , 保 护 装 置 7UM62 还可以处 

理周围环境或者冷却介质等外部温度。这些外部温度信号有几种方式接入 保 护 装 置 。可以通过现 

场总线 ( 如 Profibus DP) 接入数字信号 , 也可以通过 保 护 装 置 的测量变送器 TD2 端口接入与温 

度成正比的直流 电 流信号 , 这些测量传感器送出的 4-20 mA 信号可 能 从温度盒采集过来。温度信 

号的输入方式可以在参数 1607 TEMP. INPUT 中选择。将地址 1607 的参数整定为 Disabled, 则 

表示不检测冷却介质温度。在地址 1608 ( 摄氏温度 °C) 或 1609 ( 华氏温度 °F) TEMP. SCAL.. 

中设定输入信号对应的温度标尺。这里设定的温度值对应于 100% 的 Profibus DP/Modbus 值 , 

或者测量变送器的全量程信号 (20 mA)。默认定值中 , 100% ( 现场总线 ) 或者 20mA ( 测量 

变送器 TD2) 对应于 100 °C。 

如果参数 1607 TEMP. INPUT 中 , 温度输入方式选择了 RTD 1, 那么地址 1608 或者 1609 的参 

数就不产生作用。 保 持出厂设定不动就可以了。 

如果检测周围环境温度 , 就请注意 , 要整定的系数 K-FACTOR 对应的是环境温度 40 °C。也就是 

说 , 允许的最大持续运行 电 流是对应周围环境 40 °C 时的 电 流值。 


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所有的计算都是基于标准量进行 , 因此周围环境温度值也必须标准化。 电 机 额定 电 流下的温度值 

作为标准温度值。如果 电 机 额定 电 流与 CT 额定 电 流不同 , 那么温度值必须参照下面的公式进行 

调整。这个对应于 CT 额定 电 流的经过调整的温度值在地址 1605 或者 1606 TEMP. RISE I 中设 

定。这个整定值就作为周围环境温度输入的标准量。 

这里 

Θ Nsec 对应于二次额定 电 流的 电 机 温度 , 即 7UM62 的定值 ( 地址 1605 或者 1606)) 

Θ NMach 对应于 电 机 额定 电 流的 电 机 温度 

I Nprim 电 流互感器一次额定 电 流 

I NMach 电 机 额定 电 流 

如果不用温度输入 , 那么地址 1607 TEMP. INPUT 中就必须选择 DISABLE。在这种情况下 , 地 

址 1605 或者 1606 以及 1608 或者 1609 中的参数就不作考虑了。 

如果使用温度输入 , 当冷却介质的温度与 保 护 内部的参考温度 40 °C 不同时 , 保 护 的跳闸时间就 

不同。跳闸时间可以用下面的公式计算 : 

这里 

τ 热时间常数 ( 地址 1603) 

k 系数 K-FACTOR ( 地址 1602) 

I N 

I 

I Pre 

装 置 额定 电 流 

实际流过的二次 电 流值 

之前的负荷 电 流 

Θ N 对应于二次额定 电 流的 电 机 温度 ( 地址 1605 TEMP. RISE I) 

Θ K 冷却介质温度输入 ( 与 1608 或 1609 中的参数成比例 ) 

示例 : 

电 机 : 

I NMach 

= 483 A 

I maxMach = 1,15 I N 当 Θ K = 40 °C 

Θ NMach = 93 °C 

τ th = 600 s ( 电 机 热时间常数 ) 

电 流互感器 : 500 A/1 A 


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假定负荷 电 流为 I = 1.5 · I N, Device , 之前负荷 电 流 I Pre = 0, 对于不同的环境温度 Θ K , 有如下不同 

的跳闸时间 : 

时间 : 

1.11.3 定值表 

地址后面带后缀 "A" 的参数 , 只 能 通过调试整定软件 DIGSI 在 Additional Settings ( 附加整定 ) 下修改。 



1601 Ther. OVER LOAD OFF 

ON 

Block relay 

Alarm Only 

OFF 

设 置 热过负载 保 护 的状态 

1602 K-FACTOR 0.10 .. 4.00 1.11 系数 K-Factor 

1603 TIME CONSTANT 30 .. 32000 sec 600 sec 热时间常数 

1604 Θ ALARM 70 .. 100 % 90 % 告警温度 

1605 TEMP. RISE I 40 .. 200 °C 100 °C 对应于二次额定 电 流的 电 

机 温度 

1606 TEMP. RISE I 104 .. 392 °F 212 °F 对应于二次额定 电 流的 电 

机 温度 

1607 TEMP. INPUT Disabled 

4-20 mA 

Fieldbus 

RTD 1 

Disabled 

温度输入方式选项 

1608 TEMP. SCAL. 40 .. 300 °C 100 °C 温度标尺 

1609 TEMP. SCAL. 104 .. 572 °F 212 °F 温度标尺 

1610A I ALARM 5A 0.50 .. 20.00 A 5.00 A 过负载 保 护 电 流告警段 

1A 0.10 .. 4.00 A 1.00 A 


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1612A Kτ-FACTOR 1.0 .. 10.0 1.0 电 机 停 机 时 , 热时间常数 

的乘数 

1615A I MAX THERM. 5A 2.50 .. 40.00 A 16.50 A 热过负载 保 护 极限 电 流 

1A 0.50 .. 8.00 A 3.30 A 

1616A T EMERGENCY 10 .. 15000 sec 100 sec 紧急起动延时 

1.11.4 信息列表 


1503 >BLK ThOverload SP > 闭锁热过负载 保 护 

1506 >RM th.rep. O/L SP > 复归过负载 保 护 热记忆值 

1507 >Emer.Start O/L SP > 紧急起动热过负载 保 护 

1508 >Fail.Temp.inp SP > 温度输入出错 

1511 Th.Overload OFF OUT 热过负载 保 护 退出 

1512 Th.Overload BLK OUT 热过负载 保 护 被闭锁 

1513 Overload ACT OUT 热过负载 保 护 投入 

1514 Fail.Temp.inp OUT 温度输入出错 

1515 O/L I Alarm OUT 过负载 保 护 告警 ( 电 流段告警 ) 

1516 O/L Θ Alarm OUT 热过负载 保 护 告警 

1517 O/L Th. pick.up OUT 热过负载 保 护 启动 

1519 RM th.rep. O/L OUT 过负载 保 护 热记忆值复归 

1521 ThOverload TRIP OUT 热过负载 保 护 跳闸 


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1.12 不平衡负载 ( 负序 ) 保 护 (ANSI 46) 

负序 电 流 保 护 检测三相感应 电 机 的不平衡负载 , 负序 电 流将产生反方向旋转的磁场 , 这个磁场相 

对于转子为两倍频率。这个倍频磁场在转子表层产生涡流 , 而这个涡流将导致转子尾部和阻尼条 

插槽局部发热。负序 电 流的另一个不良后果是 , 将导致转子端部的阻尼 护 环发热。除此之外 , 负 

序 保 护 可以用于检测 电 流互感器回路的开断、故障和极性等。它也 能 用于检测幅值小于负载 电 流 

的单相和两相故障。 


不平衡负载判定 

7UM62 的不平衡负载 保 护 使用数字滤波器 , 将相 电 流分解成对称分量。 保 护 评估负序系统 , 即负 

序 电 流 I 2 。一旦负序 电 流超过了整定的门槛值 , 保 护 将启动跳闸延时元件。只要 保 护 启动的时间 

超出了 保 护 的跳闸延时定值 , 保 护 装 置 将会发出跳闸命令。 

告警段 

如果负序 电 流值大于 保 护 对象允许的负序 电 流连续运行值 I2 >, 在延时 T WARN 结束后 , 保 护 装 

置 将会发出告警信号 "I2 > WARN" ( 见图 1-21)。 

热特性 电 机 制造厂家会标出允许的负序 电 流连续运行值 , 有以下公式 :T 

不对称因子的值取决于 电 机 , 是发 电 机 承受 100% 不平衡负载的情况下以秒为单位表示的时间 

值。这个因子的典型值范围从 5s 到 30s。 

只要测量的负序 电 流值大于 保 护 对象允许的负序 电 流连续运行值 I2 >, 保 护 装 置 就会开始计算负 

序 电 流的发热。在这里 , 负序 电 流与时间之间的关系在不断地计算 , 以确 保 在各种情况下都正确 

动作。一旦负序 电 流与时间的某种乘积关系大于不对称因子 K, 反时限热特性 保 护 就会动作跳 

闸。 

限制 

为了避免发生不对称短路故障时 , 不平衡负载 保 护 超范围动作 , 需要对负序输入 电 流做一定限 

制。这个限制值取 10 · I 2perm 和整定的门槛值 I 2 >> ( 地址 1701) 之间的小值。当负序 电 流大于 

这个限制值时 , 跳闸时间就是固定的某个常数。另外 , 最大的热记忆值限制到跳闸温度的 

200%。这样做 , 就不会导致在延时短路跳闸后延长冷却时间。 

冷却 

保 护 装 置 可以设定一个冷却时间 , 只要负序 电 流值低于允许的负序 电 流连续运行值 I2 >, 就启动 

这个冷却时间计时器。启动门槛值返回后 , 跳闸也将返回。然而 , 在参数 1705 T COOL DOWN 

设定的冷却时间之内 , 计数器将被清零。在这里 , 这个参数是热模型从 100% 冷却到 0% 所需的 

时间。冷却时间取决于 电 机 的结构类型 , 尤其是转子的固定绕组。在发生不平衡负载后的冷却过 

程中 , 之前的负载 电 流也被考虑在算法里。这样 , 保 护 装 置 就将以更短的时间跳闸。 


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跳闸段 

图 1-21 

不平衡负载 保 护 的跳闸区 

定时限跳闸段 

大的负序 电 流只有在系统发生两相短路时产生 , 而这个两相短路肯定会有相应的 保 护 功 能 专门处 

理。正是因为这个原因 , 反时限热特性就被一个具有选择性的、独立的负序 电 流段 ( 参数 1706 

I2>> 和 1707 T I2>>) 断开。 

同时 , 请参照 1.5 节和 1.47 节关于相序改变的描述。 

逻辑 

下图标示出了不平衡负载 保 护 的逻辑框图。这个 保 护 功 能 可以通过开关量 (">BLOCK I2") 输入 

信号闭锁。这时 , 启动和时间段被复归 , 热模型计数器的数据被清零。而开关量 ">RM th. rep. 

I2" 输入信号只用来清除反时限热特性的数据。 


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图 1-22 

不平衡负载 保 护 的逻辑框图 

1.12.2 定值说明 

概述 

只有在配 置 时将地址 117 UNBALANCE LOAD 的参数整定为 enabled ( 启用 ), 负序过流 保 护 

功 能 才会投入运行并且可以设定。如果不需要这个 保 护 功 能 , 就将本参数整定为 Disable ( 关 

闭 )。 

在地址 1701 UNBALANCE LOAD 中 , 可以将负序过流 保 护 功 能 的状态设定为 ON( 投入 ) 或者 

OFF ( 退出 ), 或者是仅仅闭锁 保 护 装 置 的出口跳闸命令 (Block relay)。 

允许的最大持续负序 电 流对于热模型很重要。对于 100MVA 及其以下的隐极式发 电 机 , 这个值通 

常在 电 机 额定 电 流的 6% 到 8% 之间。而对于凸极式发 电 机 , 这个值至少在 12% 以上。对于大型 

发 电 机 , 或是只要有不清楚的地方 , 这个数据都请参考 电 机 制造厂家提供的数据。 

值得引起注意的是 , 电 机 制造厂家提供的数据都是 电 机 的一次值 , 如最大允许的持续负序 电 流对 

应于 电 机 的额定 电 流。在做 保 护 整定时 , 这个值要换算成二次 电 流值。有如下公式 : 

这时 

I 2 max prim 

I N Machine 

I N CT prim 

电 机 允许的热负序 电 流 

电 机 的额定 电 流 

电 流互感器的一次额定 电 流 

启动值 / 告警段 

参数 I2 > 在地址 1702 中整定。这个值就是负序过 电 流 保 护 告警段的启动值 , 延时 T WARN 在地 

址 1703 中整定。 

示例 : 


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电 机 I N Machine 

= 483 A 

I 2 cont. prim / I N Machine 

= 11 % ( 凸极式 电 机 , 见图 1-23) 

电 流互感器 I N CT prim 

= 500 A 

整定值 I 2 adm. 

= 11 % · (483 A/500 A) = 10.6 % 

负序因子 K 

如果 电 机 制造厂家已经标明了 电 机 不平衡负载的带载 能 力 , 即常数 K = (I 2 /I N ) 2 ·t,, 那么这个值就 

可以直接整定参数 1704 FACTOR K。常数 K 与允许的 能 量损耗成正比。 

变换成二次值根据下图不平衡负载特性上 I 2 /I N = 1 这一点 , 可以获得负序因子 K。 

示例 : 

t perm = 20 s 对于 I 2 /I N = 1 

用这种方法确定的常数 K primary = 20 s 可以用于 电 机 ( 一次侧 )。 

通过下面的公式 , 可以将因子 K primary 换算成二次值 : 

计算得到的不对称因子 K sec 可以整定到地址 1704 FACTOR K。 

示例 : 

I N Machine 

I N CT prim 

= 483 A 

= 500 A 

Factor K primary =20 s 

地址 1704 整定为 : 

图 1-23 

某 电 机 制造厂家提供的不平衡负载特性 


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冷却时间 

保 护 对象在流过允许的最大持续负序 电 流时将发热 , 而 保 护 对象要冷却到初始温度所需要的时间 

可以在地址 1705 T COOL DOWN 中整定。如果 电 机 制造厂家没有提供这个数据 , 那么可以通过 

假定 保 护 对象的冷却时间和发热时间相等来计算得到这个定值。不对称因子 K 和冷却时间之间的 

关系如以下公式所示。 

示例 : 

在因子 K = 20 s 和允许的最大持续不平衡负载 I 2 /I N = 11 % 时 , 冷却时间为 : 

这个值 T COOL DOWN 整定到地址 1705。 

定时限跳闸段 

不对称故障也会产生很大的负序 电 流。定时限负序过 电 流 保 护 特性 1706 I2>> 可以探测出系统的 

不对称短路故障。这个参数整定为 60% 到 65% 之间 , 当发生某相故障时可以确 保 保 护 总是根据 

热特性跳闸 ( 不平衡负载将连续低于 100/√3 %, 即 I 2 < 58 %)。另一方面 , 两相故障可以看作不 

平衡负载为 60% 到 65% 的情况。跳闸延时 T I2>> ( 地址 1707) 必须与系统的相间短路 保 护 级 

差配合。 

与时限过 电 流 保 护 相反的是 , 定时限负序过 电 流段 I2>> 可以探测出与额定 电 流大小相同的故障 电 

流。有以下不同情况 : 

发生两相故障时 , 从故障 电 流 I 计算得到的负序 电 流值为 : 

发生单相故障时 , 从故障 电 流 I 计算得到的负序 电 流值为 : 

当中性点绝缘时 , 故障 电 流 I 很小可以忽略不计。 

当中性点经低阻抗接地时 , 故障 电 流 I 的大小由接地 电 阻的大小决定。 

1.12.3 定值表 


1701 UNBALANCE LOAD OFF 

ON 

Block relay 

OFF 

设 置 不平衡负载 保 护 的状态 

1702 I2> 3.0 .. 30.0 % 10.6 % 允许的最大持续负序 电 流 

1703 T WARN 0.00 .. 60.00 sec; ∞ 20.00 sec 告警段延时 

1704 FACTOR K 1.0 .. 100.0 sec; ∞ 18.7 sec 负序因子 K 

1705 T COOL DOWN 0 .. 50000 sec 1650 sec 冷却时间 

1706 I2>> 10 .. 200 % 60 % I2>> 启动值 

1707 T I2>> 0.00 .. 60.00 sec; ∞ 3.00 sec T I2>> 延时 

7UM6x 能 手册 

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1.12.4 信息列表 


5143 >BLOCK I2 SP > 闭锁 I2 ( 不平衡负载 ) 

5146 >RM th.rep. I2 SP > 复归不平衡负载 保 护 I2 热记忆值 

5151 I2 OFF OUT 不平衡负载 保 护 I2 退出 

5152 I2 BLOCKED OUT 不平衡负载 保 护 I2 被闭锁 

5153 I2 ACTIVE OUT 不平衡负载 保 护 I2 投入 

5156 I2> Warn OUT 不平衡负载 : 负序 电 流 保 护 告警段 I2> 动作 

5158 RM th.rep. I2 OUT 复归不平衡负载 保 护 I2 热记忆值 

5159 I2>> picked up OUT 负序 电 流 保 护 定时限跳闸段 I2>> 启动 

5160 I2>> TRIP OUT 不平衡负载 : 负序 电 流 保 护 定时限跳闸段 I2>> 动作 

5161 I2 Θ TRIP OUT 不平衡负载 : 负序 电 流热特性段跳闸 

5165 I2> picked up OUT 负序 电 流 保 护 告警段 I2> 


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1.13 次同步过 电 流 保 护 (ANSI 51) 

燃气轮 机 和抽水蓄 能 机 组可以通过启动转换 装 置 来启动。受控制的转换 装 置 向发 电 机 定子回路馈 

入 电 流 , 以形成旋转磁场 , 并且逐步提升频率。这个旋转磁场将使发 电 机 转子旋转起来并驱动原 

动 机 。对于燃气轮 机 , 当转速达到的 70 % 的额定转速时 机 组点火 , 因而转子将进一步加速运转 

直到获得额定转速。然后 , 关闭启动转换 装 置 。 


启动过程下图标出了启动很过程中各 电 气量的变化特性 , 请注意 , 所有量都是相对于额定值的标幺值。 

图 1-24 

燃气轮 机 启动过程中的 电 气量特性曲线 (S N = 150 MVA; U N = 10.5 kV; P Startup 

Converter = 2.9 MW) 

如果在发 电 机 的启动过程中发生短路故障 , 就有必要配 置 全频率范围的短路 保 护 。 

为了提供全频率范围的短路 保 护 , 保 护 装 置 7UM62 将根据发 电 机 的实际频率自动调整采样频率。 

这样做的最大好处是 , 在整个频率范围内 保 护 的灵敏度 保 持一致。 保 护 装 置 在 10 Hz 到 11 Hz 左 

右就自动调整采样频率。因此 , 所有的短路 保 护 , 诸如过 电 流 保 护 、阻抗 保 护 和差动 保 护 就投入 

运行 , 并且具有与额定频率时相同的灵敏度。 

次同步过 电 流 保 护 是属于短路 保 护 , 在发 电 机 频率处于 10 Hz 以下时自动投入运行。这个短路 保 

护 设计的运行频率范围是从 2 Hz 到约 10 Hz (10Hz 以后转变到 " 运行工况 1")。在这个频率以 

上时 , 前面描述的短路 保 护 就开始投入运行了。 

当发 电 机 频率高于 70 Hz 时 , 次同步过 电 流 保 护 又将自动投入运行 , 但是灵敏度将会降低 , 因为 

此时 保 护 又处于 " 运行工况 0" 了。 


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测量原理 

当发 电 机 频率低于 10 Hz 时 , 保 护 处于 " 运行工况 0", 采样频率会根据额定工况 (50 Hz 电 网采 

样频率为 fA = 800 Hz, 60 Hz 电 网采样频率为 fA = 960 Hz) 自动调整。对采集到的各相 电 流 , 

采用特殊算法来确定峰值。这些值将参照有效值 (rms) 成比例地转换 , 然后与整定的定值进行 

比较。 

下图为 保 护 功 能 的逻辑框图。 

图 1-25 

发 电 机 次同步过 电 流 保 护 

1.13.2 定值说明 

概述 

只有在配 置 时将地址 118 O/C STARTUP 的参数整定为 Side 1 (1 侧 ) 或者 Side 2 (2 侧 ), 保 

护 功 能 才会投入运行。如果不需要这个 保 护 功 能 , 可以将其整定为 disabled ( 禁用 )。 

地址 1801 的参数用来切换起动过程中的过 电 流 保 护 功 能 的状态为 ON ( 投入 ) 或者 OFF ( 退 

出 ) 或者仅仅是闭锁 保 护 装 置 的出口跳闸命令 (Block relay)。 

启动门槛值从发 电 机 起动过程特性曲线上可以看出 , 起动过程中的 电 流约为发 电 机 额定 电 流的 20 %。这样 , 

原则上允许 保 护 定值整定到额定 电 流以下。如逻辑框图所示 , 从 " 运行工况 0" 转换到 " 运行工 

况 1" 后 , 发 电 机 起动过程中的过 电 流 保 护 功 能 就被闭锁。同时 , 也可以通过开关量输入信号闭 

锁这个 保 护 功 能 。 

下图是一个示例 , 是一台发 电 机 在不同频率下短路时估计的 电 流值。短路 电 流值为额定 电 流的倍 

数。额定 电 流可以做为一个定值 , 为 1.2 到 1.4 倍的 1.4 I/I NG 。 


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图 1-26 

发 电 机 启动过程中的短路 电 流 ( 发 电 机 : 300 MVA, 15.75 kV, 50 Hz) 

跳闸延时 

由于在起动过程中发 电 机 出口断路器处于断开位 置 , 因此 保 护 的跳闸延时不需要与 电 网其它 保 护 

装 置 相配合。如果可 能 , 其实无论在什么场合根本不需要设 置 跳闸延时 , 因为 保 护 的动作时间已 

经参照低频率条件按比例延长了 ( 见 " 技术数据 ")。 

如果定值设 置 得非常灵敏 , 就有必要设定跳闸延时以躲避误动作。这个跳闸延时是基于 2 Hz 这个 

最小探测频率 , 整定为 0.5 s。 

短路故障时的 保 护 配 

合 

下图标示出了几种短路故障 保 护 之间的配合关系 , 如 : 

• 发 电 机 起动过程中的过 电 流 保 护 

• 差动 保 护 

• 10 Hz 及以上频率时 , 作为后备 保 护 的可带方向检测的定时限过 电 流 保 护 I>> 段 

这里的启动门槛值是可以整定。 

差动 保 护 Idiff 和可带方向检测的定时限过 电 流 保 护 I>> 段从大约 10 - 11 Hz 开始就开入投入运 

行 , 另外 , 起动过程中的过 电 流 保 护 I-ST 投入运行 , 它主要在低频率范围内提供 保 护 功 能 。 

这些 保 护 功 能 组合在一起的目的就是 , 为短路故障提供彼此互为补充的完整 保 护 功 能 。 

图 1-27 

用于短路故障 保 护 的各个 功 能 的运行范围和可 能 的启动门槛值 


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1.13.3 定值表 



1801 O/C STARTUP OFF 

ON 

Block relay 

OFF 

设 置 次同步过 电 流 保 护 功 

能 的状态 

1802 STARTUP I> 5A 0.50 .. 100.00 A 6.50 A 次同步过 电 流 保 护 的定值 

1A 0.10 .. 20.00 A 1.30 A 

1803 STARTUP T I> 0.00 .. 60.00 sec; ∞ 0.50 sec 跳闸延时 

1.13.4 信息列表 


5571 >BLOCK O/C St SP > 闭锁次同步过 电 流 保 护 功 能 

5572 O/C Start OFF OUT 次同步过 电 流 保 护 功 能 退出运行 

5573 O/C Start BLK OUT 次同步过 电 流 保 护 功 能 被闭锁 

5574 O/C Start ACT OUT 次同步过 电 流 保 护 功 能 投入运行 

5575 O/C Start L1 PU OUT 次同步过 电 流 保 护 功 能 L1 启动 



5578 O/C Start TRIP OUT 次同步过 电 流 保 护 功 能 出口跳闸 

1.14 差动 保 护 及其 保 护 对象 

7UM62 中的微 机 型 电 流差动 保 护 功 能 可以用于发 电 机 、 电 动 机 和变压器的短路 保 护 , 保 护 装 置 动 

作快速且具有选择性。针对不同的应用场合 , 需要进行单独的配 置 , 以便根据实际的 保 护 对象来 

优化匹配关系。 

差动 保 护 的 保 护 范围取决于各侧 CT 的位 置 。 

1.14.1 差动 保 护 (ANSI 87G/87M/87T) 

如何处理测量值取决于差动 保 护 所采用的具体原理和方法。这一部分首先从总体上讨论差动 保 护 

功 能 , 而不去具体关心它的 保 护 对象。我们采用单相系统示意图 , 然后根据具体不同的 保 护 对象 

分别进行论述。 

1.14.1.1 功 能 描述 

基本原理 

差动 保 护 系统是根据 电 流比较的原理来工作的 , 也就是大家所熟知的 电 流平衡 保 护 系统。差动 保 

护 利用了一个事实 : 对于一个正常运行的 保 护 对象 , 流入的 电 流之和等于流出的 电 流之和 ( 电 流 

Ip, 下图中虚线部分 )。 


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在 保 护 范围内某一点发生故障后 , 测量 电 流出现的差值就在某种程度上反应出了故障的存在。具 

有相同变比的 电 流互感器 CT1 和 CT2 的二次线圈按照如图所示连接 , 就形成了一个闭合的 电 流 

回路。如果在 电 气平衡点插入测量元件 M, 那么这个测量元件就可以反映出 电 流的差流值。在没 

有扰动的条件下 ( 如 , 正常的带载运行 ), 没有 电 流流经测量元件。在 保 护 对象发生了故障的情 

况下 , 电 流的和值 IP1+IP2 流经回路一次侧。二次侧 电 流 I1 和 I2 的和值 I p1 +I p2 流经测量元件 

M。这样 , 如下图的简单回路所示 , 只要在故障情况下流入 保 护 范围 ( 取决于 电 流互感器的位 

置 ) 内的故障 电 流相对于测量元件 M 足够大时 , 就可以确 保 保 护 可靠跳闸。 

图 1-28 差动 保 护 基本原理 ( 单相示意图 ) 

(Ipx = 一次侧 电 流 , Ix = 二次侧 电 流 ) 

电 流制动 

如果 电 流互感器 CT1 和 CT2 在饱和状况时的磁化特性不同 , 则当发生外部故障引起大 电 流穿越 

差动 保 护 区时 , 可 能 会在测量元件 M 中产生明显的差流值 , 从而导致差动 保 护 动作跳闸。为了防 

止差动 保 护 在这种状况下发生误动作 , 就引入了制动 电 流。 

制动量采用 电 流矢量绝对值的算术和 |I 1 | + |I 2 |, 有如下定义 : 

跳闸 电 流或者差动 电 流 

I diff = |I 1 + I 2 | 

制动 电 流 

I stab = |I 1 | + |I 2 | 

I diff 采用 电 流的基波分量进行计算 , 作为 保 护 的跳闸量 , 而 I stab 的效果却与此相反。 

为了清楚地说明这种原理 , 我们按照理想互感器以及匹配测量量的假设来考虑三种重要的运行工 

况 : 

图 1-29 

定义 电 流 

无扰动状况或者外部故障时的 电 流穿越 : I 2 反方向 , 也就是说 , 符号改变 , 即 I 2 = –I 1 ; 同时 |I 2 | = 

|I 1 | 

I diff = |I 1 + I 2 | = |I 1 – I 1 | = 0 

I stab = |I 1 |+ |I 2 | = |I 1 | + |I 1 | = 2 · |I 1 | 


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71

没有跳闸量 (I diff ); 而制动量 (I stab ) 为穿越 电 流的两倍。 

内部短路故障 , 如各侧的馈入 电 流大小相等 : 

因此有 : I 2 = I 1 ; 同时 : |I 2 | = |I 1 | 

I diff = |I 1 + I 2 | = |I 1 + I 1 | = 2 · |I 1 | 

I stab = |I 1 |+ |I 2 | = |I 1 | + |I 1 | = 2 · |I 1 | 

跳闸量 (I diff ) 等于制动量 (I stab ), 等于总的故障 电 流。 

内部短路故障 , 电 流只从一侧馈入 : 

因此有 I 2 = 0 

I diff = |I 1 + I 2 | = |I 1 – 0| = |I 1 | 

I stab = |I 1 |+ |I 2 | = |I 1 | + 0 = |I 1 | 

跳闸量 (I diff ) 等于制动量 (I stab ), 等于总的故障 电 流 

这个结果表明 , 在理想条件下 , 内部故障时 I diff = I stab 。从而 , 内部故障时的特性曲线是一条与坐 

标横轴成 45° 的直线 ( 下图中的虚线 )。 

图 1-30 

差动 保 护 故障时的跳闸特性 

测量值自匹值 

CT 的额定 电 流匹配 保 护 对象的额定 电 流 , 而不管 保 护 对象是什么。这样 , 所有的 电 流量都对应于 

保 护 对象。为了匹配这些 电 流量 , 就需要将 保 护 对象的特性参数 ( 视在 功 率和额定 电 压 ) 以及 保 

护 对象各侧 CT 的一次侧额定 电 流值输入 保 护 装 置 。 

测量值的处理 

在每一个采样瞬间 , 保 护 装 置 计算出各个测量值 , 通过这些测量值得到差动 电 流和制动 电 流的瞬 

时值。通过傅立叶过滤得到基波分量来计算差动 电 流 , 可以有效地削弱干扰信号和非周期直流分 

量。 

制动量是从测量量的算术平均值计算得来的 , 因此对于制动量来说滤波的作用就小得 多 。这样 , 

在存在干扰信号的情况下 , 尤其是存在非周期直流分量时 , 相对于差动量来说 , 制动量占据着主 

导地位。 

跳闸特性结果表明 , 对于内部故障 , 有 I diff = I stab 。因此 , 内部故障时的特性曲线是一条与坐标横轴成 45° 

的直线 ( 见下图 )。下图标明了 保 护 装 置 7UM62 中的完整的制动特性。差动 保 护 特性曲线中的 

分支 a 代表差动 保 护 的灵敏门槛值 ( 定值 I-DIFF>), 主要考虑恒定的 电 流误差 , 如 CT 的磁化 

电 流等。 


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差动 保 护 特性曲线中的分支 b 主要考虑 电 流的线性误差。这些误差可 能 来自一次回路 CT 或 保 护 

装 置 输入 CT 的传变误差 , 或是其他因素 , 如 CT 不匹配误差或变压器 电 压调节 装 置 分接头位 置 

的改变带来的影响等。 

在大 电 流穿越的情况下 , 可 能 引起 电 流互感器饱和。差动 保 护 特性曲线中的分支 c 就提供了这种 

附加的制动量。 

在差动 电 流高出差动 保 护 特性曲线中分支 d 的区域 , 保 护 装 置 会立即发出跳闸命令 , 而不考虑 电 

流制动和谐波制动。这个动作范围就是 " 快速跳闸段 I Diff >>"。 

附加稳定区 (add-on stabilization) 由饱和指示器来确定 ( 请参见 "CT 饱和与附加稳定区 ")。 

保 护 装 置 会根据下图的跳闸特性曲线来比较差动 电 流 I diff 和制动 电 流 I stab 。如果运行点 (I diff , 

I stab ) 位于跳闸区 , 保 护 装 置 将发出跳闸命令。如果运行点 I diff /I stab 位于故障特性曲线附近 (≥ 故 

障特性斜率的 90% ), 那么即使在此时 保 护 装 置 由于进入附加稳定区、 电 机 启动或探测到直流 

分量等原因而抬高了跳闸特性 , 保 护 装 置 也会出口跳闸。 

图 1-31 

差动 保 护 的动作特性 

快速跳闸段 I diff >> 

快速跳闸段 I Diff >> 用于瞬时清除内部大 电 流故障。一旦差动 电 流超出门槛值 I Diff >> ( 差动 保 护 特 

性曲线中分支 d), 无论制动 电 流的幅值大小 , 保 护 装 置 都将立即发出跳闸命令。 

在短路故障时 , 非周期直流分量可 能 引起 CT 饱和 , 从而差动 电 流中存在相当大的二次谐波分 

量 , 这个二次谐波分量就会导致差动 保 护 产生涌流制动。但是对于快速跳闸段 I Diff >> 来说 , 不会 

受到这个涌流制动的影响从而快速跳闸。 

快速跳闸段既采用差动 电 流的基波分量 , 又采用差动 电 流的瞬时值。在发生 CT 饱和时 , 差动 电 流 

的基波分量被大大地削弱了 , 这时采用差动 电 流的瞬时值就可以确 保 保 护 装 置 快速跳闸。 

保 护 装 置 7UM62 如果用于变压器 保 护 , 当从故障 电 流幅值来判断就可以排除外部故障的可 能 性 

时 , 不用考虑制动 电 流 , 保 护 装 置 就可以瞬时清除大 电 流的内部故障。这种情况通常发生在短路 

电 流大于 1/u k · I N Transf 时。 

CT 饱和与附加稳定 

区 

当外部故障产生的穿越性大故障 电 流引起 CT 饱和时 , 尤其是在两个测量点的饱和程度不一致的 

情况下 , 回路中就会模拟出相当可观的差动 电 流。一旦运行点 ( I diff /I stab ) 进入差动 保 护 的动作 

区 , 如果不采取某些特别手段的话就会引起 保 护 装 置 跳闸。 


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图 1-32 

差动 保 护 的运行特性和故障特性 

保 护 装 置 7UM62 中有一个饱和指示器 , 用于探测这种现象并且启动附加稳定区的测量 功 能 。这 

个饱和指示器评估差动 电 流和制动 电 流的动态行为。 

外部故障情况下一侧 CT 饱和时 , 差动 电 流和制动 电 流的瞬时值发展轨迹如图 1-32 中的虚线所 

示。 

故障 (A) 发生后 , 很快地短路 电 流将会显著增大 , 产生相应的大制动 电 流 (2 倍的穿越 电 流 )。 

发生在一侧的饱和 (B) 此时将会导致差动 电 流增加 , 制动 电 流减小。因此 , 运行点 I diff /I stab 可 能 会 

进入差动 保 护 的动作区 (C)。 

而与此相反的是 , 发生内部故障时运行点 (Idiff , Istab) 将会很快地沿着故障特性 (D) 移动。这是由 

于 , 制动 电 流几乎不可 能 大于差动 电 流。因而 , 一旦 I diff /I stab 的比值在某个固定的最小时间之内 

超过了内部门槛值 , 那么就假定发生了内部故障。 

外部大 电 流穿越性故障导致的 CT 饱和有一个重要特征 , 那就是在开始阶段会产生很大的制动 电 

流。也就是说 , 运行点 ( 见图 1-32) 将进入一个特性区域 , 这个区域的典型特征在发生外部大 电 

流故障时都会表现出来 ( 就是我们所谓的 “ 附加稳定区 ”)。附加稳定区受参数 I-ADD ON 

STAB. 和第一段跳闸特性 ( 参数分别为 BASE PIONT 1 和 SLOPE 1)( 见下图 ) 的限制。饱和指 

示器可以在前四分之一个周波之内判断出是否饱和。一旦 保 护 装 置 探测到发生了外部故障 , 差动 

保 护 就被闭锁一个可设定的时间。只要运行点 I diff /I stab 稳定地在动作区停留一段时间 ( 也就是说 

2 个周波 ), 就将解除差动 保 护 的闭锁信号。这样 , 即使在外部大 电 流穿越性故障导致 CT 饱和以 

后 , 一旦 保 护 范围内紧接着发生了故障 , 差动 保 护 也可以快速地识别出。 


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图 1-33 

CT 饱和时的附加稳定区 

识别直流分量 

不同的 电 流互感器之间不同的暂态特性可 能 会在 CT 二次侧模拟出差动 电 流。对于这种情况 , 保 

护 装 置 7UM62 的差动 保 护 就会自动采取进一步的稳定 ( 制动 ) 措施。由于 CT 二次回路之间具 

有不同的直流衰减时间常数 , 在穿越性 电 流流经 电 流互感器时 , 导致产生差动 电 流。也就是说 , 

CT 二次回路之间固有的直流衰减时间常数不同 , 使得相同的一次侧直流分量经过 电 流互感器变换 

后得到不同的二次侧直流分量。这样 , 在差动 电 流中产生了直流分量 , 这个直流分量将在短时间 

之内抬高差动段的启动定值。 

谐波制动 

尤其是对于变压器 , 空投时会在短时间内产生很大的磁化 电 流 ( 励磁涌流 )。这个磁化 电 流进入 

保 护 区并且不再流出来 , 使得看起来就像是单侧馈入的故障 电 流 , 从而产生差动 电 流。投入并列 

运行的变压器 , 或者变压器过 电 压时产生的过激磁都会产生这种非预期的差动 电 流。 

励磁涌流 能 够达到变压器额定 电 流的一定比例 , 主要表现为相当可观的二次谐波 电 流 (2 倍 

频 ), 而这个二次谐波 电 流在实际的短路故障时几乎不存在。如果差动 电 流中的二次谐波含量超 

过了某个设定的门槛值 , 差动 保 护 就被闭锁了。 

图 1-34 

励磁涌流 - 高压侧三相 电 流录波实例 

除了二次谐波 , 在 保 护 装 7UM62 中也可以选择其它谐波分量来闭锁差动 保 护 。 3 次谐波或者 5 

次谐波分量都可以用来谐波制动 , 闭锁差动 保 护 。 

稳态过激磁主要表现为奇次谐波 , 3 次谐波分量或者 5 次谐波分量都适合用于检测过激磁。由于 

变压器 ( 如 , 变压器的三角形绕组侧 ) 的 3 次谐波分量通常被极大地削弱了 , 因此一般会选择 5 

次谐波分量用于检测过激磁。 

变流器也会产生奇次谐波 , 而这个奇次谐波 电 流在实际的短路故障时几乎不存在。 


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需要分析差动 电 流中的谐波含量。要分析频率 , 就要用数字滤波器对差动 电 流进行傅立叶分析。 

一旦差动 电 流中的谐波含量超过了整定的门槛值 , 保 护 装 置 就将启动相关 电 流相的制动措施。滤 

波器算法中考虑了对暂态行为的优化 , 因此不需要考虑在动态条件下对制动采取其它附加措施。 

差动 电 流下降以后 , 谐波制动仍将 保 持 2 个周波。这样可以有效地防止在外部故障清除后或高次 

谐波消失后 , 非预期的欠制动情况的发生。 

当发生变压器空投到单相故障时 , 励磁涌流可 能 流经不受干扰的 电 流相。由于涌流制动采用分相 

制动 , 差动 保 护 仍然可以充分投入运行。 

特别是对于 “ 现代类型 ” 的变压器来说 , 在变压器空投时可 能 不会在三相中同时产生超过整定门 

槛值的 2 次谐波 电 流。为了避免差动 保 护 误动作 , 就必须投入所谓的 " 交叉闭锁 " 功 能 。一旦某 

相差动 电 流的 2 次谐波含量超过了整定门槛值 , 那么就闭锁其它相差动 保 护 的 保 护 段 I-DIFF>。 

“ 交叉闭锁 ” 功 能 可以限制到某个可以整定的时间之内。一旦超出了这个整定时间 , 只要故障 电 

流条件继续存在 , 差动 保 护 都不会有别的交叉闭锁了。也就是说 , 故障发生以后 , 交叉闭锁只投 

入一次 , 并且只在整定的交叉闭锁时间范围内投入。 

对于其它高次谐波制动 , 也都采取分相制动的方法。但是 , 也可以如同涌流制动一样 , 即使差动 

电 流只有某一相的谐波含量超过了整定门槛值 , 就去闭锁其它相差动 保 护 的 保 护 段 I-DIFF>。 3 

次谐波制动或 5 次谐波制动的交叉闭锁方式与 2 次谐波制动交叉闭锁方式完全相同。 

起动过程抬高定值 

当 保 护 对象上 电 时 , 可以通过起动时抬高差动 保 护 定值的方法来提高可靠性 , 避免差动 保 护 误动 

作。只要某相的制动 电 流下降到整定值 I-REST. STARTUP 以下时 , 差动定值段 I-DIFF> 就会自 

动抬高启动值。在正常运行时 , 制动 电 流是穿越 电 流的两倍。因此 , 只要制动 电 流低于那个门槛 

值就可以判定 保 护 对象处于停 电 状态。此时 , 差动定值段 I-DIFF> 抬高了某个系数 ( 见下图 ), 

差动 保 护 动作特性上的其它差动量特性也成比例地抬高了。 

在监视差动特性之前 , 根据系数 START-FACTOR 将相关 电 流相的差动 电 流分开。这样做 , 并不 

影响到差动 电 流的录波和跳闸 电 流等。 

制动 电 流的下降返回表明 保 护 对象要起动。在整定时间 T START MAX 过后 , 差动 保 护 的启动定 

值就又回到以前的数据了。 

图 1-35 

保 护 对象启动时 , 抬高差动量的启动值 

保 护 启动 , 返回差动 保 护 不需要采用通常所谓的 “ 启动元件 ”, 这是因为故障检测条件与跳闸条件相同。但是 , 

象所有的 SIPROTEC 4 装 置 一样 , 保 护 装 置 7UM62 的差动 保 护 也设 置 了一个启动条件 , 这个启 

动条件用于启动一系列的其它 保 护 行为。启动元件标注了故障的起始点 , 这对于创建故障日志和 

故障录波是必要的。这个启动元件同时也控制着 保 护 装 置 的内部 功 能 顺序 , 这些内部 功 能 既用于 

内部故障 , 也用于外部故障 ( 如 , 对 CT 饱和采取必要的措施等 )。 

只要差动 电 流的基波分量达到差动量整定值的 85 %, 或者制动 电 流达到附加稳定区起始点整定值 

I-ADD ON STAB. 的 85% 时 ( 见下图 ), 差动 保 护 就启动了。如果用于大 电 流故障的快速跳闸段 

启动了 , 保 护 装 置 也会发出一个启动信号。 


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图 1-36 

差动 保 护 的启动 

如果 保 护 装 置 启动了高次谐波制动 , 差动 保 护 首先要进行谐波分析 ( 大约 1 个周波 ) 以检查谐波 

制动是否符合条件。如果不符合条件 , 那么只要满足了跳闸条件 , 保 护 装 置 就会发出跳闸命令 

( 图 1-31 中阴影部分 )。 

在某些特殊情况下 , 差动 保 护 的跳闸命令可 能 需要设 置 延时。 

下图示出了跳闸逻辑的简化框图。 

2 个周波之内 , 如果没有检测到差动 电 流 , 差动 保 护 就认为可以返回了。也就是说 , 差动 电 流下 

降到差动量整定值的 70% 以下 , 或者其它的启动条件也不再满足时 , 差动 保 护 就可以返回了。 

如果跳闸命令还没有发出 , 那么就认为在差动 保 护 返回时故障已经消失了。 

如果跳闸命令已经发出 , 那么这个跳闸命令将扩展为一个最短的时长 , 参数 " 命令时长 " 在 

保 护 装 置 的总体设备数据中整定 , 用于 7UM62 中所有的 保 护 功 能 ( 也请参考 " 电 力系统数据 1 

(P.System Data 1))" 一节 )。 

注意 

对于具体的 保 护 对象 , 差动 保 护 的某些特殊 功 能 将在下面独立的章节中进行描述。 


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图 1-37 

差动 保 护 的跳闸逻辑框图 

1.14.1.2 定值说明 

概述 

只有在 保 护 功 能 配 置 时选择了差动 保 护 的对象 , 差动 保 护 才会开放并有效 (1.4 节 , 地址 

120,DIFF.PROT.=Generator/Motor or 3 phase transf.)。只有相关 保 护 对象的参数才会显示出 

来 , 其余的都将隐藏。如果不需要差动 保 护 功 能 , 就将本参数设定为 Disable ( 关闭 )。地址 


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2001 DIFF.PROT 的参数用来切换差动 保 护 功 能 的状态为 ON ( 投入 ) 或者 OFF ( 退出 ) 或者仅 

仅是闭锁 保 护 出口跳闸 (Block relay)。 

注意 

设备发货时 , 差动 保 护 功 能 切换到 OFF ( 退出 ) 状态。之所以将差动 保 护 退出 , 是因为考虑到差 

动 保 护 功 能 只有在端子的接线 ( 到互感器 ) 以及匹配系数都已经设定好以后才允许投入运行。如 

果没有做好这些设定 , 差动 保 护 可 能 产生非预期的后果 ( 如 , 跳闸 )! 

所采用的 CTs 的一次侧额定 电 流 IP,CT 通常应该大于 保 护 对象的额定 电 流 IN,Object。但是 , 保 

护 装 置 7UM62 的 电 流端子线性测量范围有个上限要求 , 即 20 · I N 。所以 , 必须要满足以下要求 : 

I p, ct > 0.75 · I N, Object : 

其它整定 

注意 

其它的参数整定在后面章节中按照不同的 保 护 对象分别论述。 

1.14.1.3 定值表 


地址参数定值选项默认定值备注 

2001 DIFF. PROT. OFF 

ON 

Block relay 

2005 INC.CHAR.START OFF 

ON 

2006 INRUSH 2.HARM. OFF 

ON 

2007 RESTR. n.HARM. OFF 

3. Harmonic 

5. Harmonic 

OFF 

OFF 

ON 

OFF 

设 置 差动 保 护 的状态 

启动过程抬高定值 

2 次谐波制动 

n 次谐波制动 

2021 I-DIFF> 0.05 .. 2.00 I/InO 0.20 I/InO 差动 电 流的启动定值 

2026A T I-DIFF> 0.00 .. 60.00 sec; ∞ 0.00 sec 差动 电 流段 T I-DIFF> 跳闸延时 

2031 I-DIFF>> 0.5 .. 12.0 I/InO; ∞ 7.5 I/InO 差动速断的跳闸延时 

2036A T I-DIFF>> 0.00 .. 60.00 sec; ∞ 0.00 sec 差动速断的跳闸延时 

2041A SLOPE 1 0.10 .. 0.50 0.25 跳闸特性 b 段斜率 

2042A BASE POINT 1 0.00 .. 2.00 I/InO 0.00 I/InO 跳闸特性 b 段与坐标横轴交点 

2043A SLOPE 2 0.25 .. 0.95 0.50 跳闸特性 c 段斜率 

2044A BASE POINT 2 0.00 .. 10.00 I/InO 2.50 I/InO 跳闸特性 c 段与坐标横轴交点 

2051A I-REST. STARTUP 0.00 .. 2.00 I/InO 0.10 I/InO 用于检测启动条件的制动 电 流值 

2052A START-FACTOR 1.0 .. 2.0 1.0 启动过程差动 电 流定值抬高系数 

7UM6x 能 手册 

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2053 T START MAX 0.0 .. 180.0 sec 5.0 sec 最大允许的启动时间 

2061A I-ADD ON STAB. 2.00 .. 15.00 I/InO 4.00 I/InO 附加稳定区的起始定值 

2062A T ADD ON-STAB. 2 .. 250 Cycle; ∞ 15 Cycle 附加稳定时长 

2063A CROSSB. ADD ON 2 .. 1000 Cycle; 0; ∞ 15 Cycle 附加稳定交叉闭锁时长 . 

2071 2. HARMONIC 10 .. 80 % 15 % 差动 保 护 2 次谐波制动定值 

2072A CROSSB. 2. HARM 2 .. 1000 Cycle; 0; ∞ 3 Cycle 2 次谐波制动交叉闭锁时长 

2076 n. HARMONIC 10 .. 80 % 30 % 差动 保 护 n 次谐波制动定值 

2077A CROSSB. n.HARM 2 .. 1000 Cycle; 0; ∞ 0 Cycle n 次谐波制动交叉闭锁时长 

2078A IDIFFmax n.HM 0.5 .. 12.0 I/InO 1.5 I/InO n 次谐波制动的最大差动 电 流 

1.14.1.4 信息列表 


5603 >Diff BLOCK SP > 闭锁差动 保 护 

5615 Diff OFF OUT 差动 保 护 退出运行 

5616 Diff BLOCKED OUT 差动 保 护 被闭锁 

5617 Diff ACTIVE OUT 差动 保 护 投入运行 

5620 Diff Adap.fact. OUT 差动 保 护 不适配系数 

5631 Diff picked up OUT 差动 保 护 启动 

5644 Diff 2.Harm L1 OUT L1 相差动 保 护 被 2 次谐波闭锁 



5647 Diff n.Harm L1 OUT L1 相差动 保 护 被 n 次谐波闭锁 



5651 Diff Bl. exF.L1 OUT L1 相外部故障闭锁差动 保 护 



5657 DiffCrosBlk2HM OUT 差动 保 护 被 2 次谐波交叉闭锁 

5658 DiffCrosBlknHM OUT 差动 保 护 被 n 次谐波交叉闭锁 

5660 DiffCrosBlk exF OUT 外部故障交叉闭锁差动 保 护 

5662 Block Iflt.L1 OUT L1 相 CT 故障闭锁差动 保 护 



5666 Diff in.char.L1 OUT 差动 保 护 :L1 相差动 电 流定值抬高 



5671 Diff TRIP OUT 差动 保 护 跳闸 

5672 Diff TRIP L1 OUT L1 相差动 保 护 跳闸 



5681 Diff> L1 OUT L1 相差动 保 护 的差动段 IDIFF> 跳闸 



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5684 Diff>> L1 OUT L1 相差动 保 护 的差动段 IDIFF>> 跳闸 



5691 Diff> TRIP OUT 差动 保 护 的差动段 IDIFF> 跳闸 

5692 Diff>> TRIP OUT 差动 保 护 的差动段 IDIFF>> 跳闸 

5701 Diff L1: VI 跳闸时刻 L1 相差动 电 流 



5704 Res L1: VI 跳闸时刻 L1 相相动 电 流 



5713 Diff CT-S1: VI 差动 保 护 1 侧 CT 的适配系数 

5714 Diff CT-S2: VI 差动 保 护 2 侧 CT 的适配系数 

5742 Diff DC L1 OUT L1 相差动 电 流有直流分量 



5745 Diff DC InCha OUT 直流分量导致差动 电 流定值抬高 

1.14.2 保 护 对象是发 电 机 或者 电 动 机 

下面的章节将描述 7UM62 中差动 保 护 用于发 电 机 或者 电 动 机 时的特殊 功 能 。 


测量量的定义与匹配 

7UM62 中差动 保 护 可以用作发 电 机 或者 电 动 机 的纵联差动 保 护 或者横向差动 保 护 。纵差 保 护 和横 

差 保 护 运行特点的不同 , 表现在对测量 电 流定义的不同以及差动 保 护 区的不同。 

下图表明了对 电 流方向的定义 , 通常情况下 电 流的正方向定义为朝向 保 护 对象的方向。差动 保 护 

的 保 护 范围取决于发 电 机 中性点侧 CT 的位 置 和 机 端侧 CT 的位 置 。 7UM62 中差动 保 护 的动作特 

性反应的是与 保 护 对象的额定 电 流相关的所有输入 电 流量。 保 护 对象的相关特征参数 ( 视在 功 率 

和额定 电 压等 ) 以及 保 护 对象各侧 CT 的一次侧额定 电 流都需要输入 保 护 装 置 , 从而 , 保 护 装 置 

将自动匹配各侧 电 流量的幅值系数。 

电 流回路中主要都是些感性元件。因此 , 发生在靠近发 电 机 的故障具有相对较大的直流衰减时间 

常数 , 这个直流分量将使 电 流互感器产生磁化效应。因此 , 在设计差动 保 护 的 CT 时 , 要对此作 

相应的考虑 ( 见 1.14.4 节 )。 

图 1-38 

纵差 保 护 的 电 流方向定义 

7UM62 中差动 保 护 用作发 电 机 或者 电 动 机 的横差 保 护 时 , 有一点需要特别注意。在这种应用时 , 

电 流方向的定义如下图所示。 


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作为横差 保 护 , 并列连接的各 电 流相共同组成了差动 保 护 区和网络的边界。只有在特定的并列相 

之间存在 电 流差时 ( 也总是在这种情况下 ), 回路中才会出现差动 电 流。因此 , 就可以认定在某 

相中存在故障 电 流。 

对于这种类型的接线和定义 , 在正常运行情况下所有 电 流都流向 保 护 对象 , 也就是说 , 与其它所 

有的应用相反。因此 , 差动 保 护 的其中一个 电 流互感器的极性必须要反向。请见 1.5.1 节 " 电 流 

互感器的接线 " 部分。 

图 1-39 

横差 保 护 电 流方向的定义 

7UM62 中差动 保 护 用于 电 动 机 时 , 差动 保 护 的灵敏度也受限制于各侧 CT。对于异步 电 动 机 , 它 

的起动工况会在各侧 CT 中以不同的方式反应出来 , 因此产生差动 电 流 ( 也请见 " 起动过程抬高 

定值 " 部分 )。 

1.14.2.2 定值说明 

要求 保 护 装 置 7UM62 中差动 保 护 用于发 电 机 或者 电 动 机 的前提条件是 , 在 保 护 功 能 配 置 中地址 120 

DIFF. PROT. 的参数设定为 Generator/Motor。 

有一个重要的定值需要整定 , 那就是 保 护 对象两侧的 电 流互感器中性点位 置 ( 请参见 电 力系统数 

据 1 (P.System Data 1) 那部分 , 在地址 201 STRPNT->OBJ S1 设定 1 侧的 CT, 在地址 210 

STRPNT->OBJ S2 设定 2 侧的 CT)。 

同时 , 被 保 护 的 电 机 的铭牌数据 ( 额定视在 功 率 S N GEN/MOTOR , 额定 电 压 U N GEN/MOTOR ) 以及两 

侧 电 流互感器一次侧和二次侧的额定数据也需要输入 保 护 装 置 。差动 保 护 的定值都与这些参数相 

关。同时 , 诸如确定一次侧测量值等也需要用到这些参数。 

对于测量值监视 功 能 等 , 还需要用到 保 护 对象各侧中性点接地方式等信息。这些信息在做 保 护 配 

置 时 , 已经通过地址 242 STARPNT SIDE 1 和 244 STARPNT SIDE 2 输入到 保 护 装 置 了 ( 见 

1.5.1 节 )。 


出于安全性的要求 , 为了不让差动 保 护 误动作 , 在 保 护 对象停 电 后的起动过程中 , 可以抬高差动 

电 流启动值。相关参数在差动 保 护 定值单中地址 2005 INC.CHAR.START. 下设定。 保 护 装 置 在发 

货时 , 这个 功 能 已经设 置 为关闭 (OFF)。 

相关参数可以在地址 2051,2052 和 2053 中找到。地址 2051 I-REST.STARTUP 中的参数用于整 

定 保 护 对象起动检测的启动值。如果这个参数设定为 I/I nO = 0, 则表示关闭这个 功 能 。定值参数 

START-FACTOR 用于设定起动过程中差动 电 流启动值的抬高系数。对于发 电 机 保 护 和 电 动 机 保 

护 , 建议将本定值整定为 2052 START-FACTOR = 2.0。 

跳闸特性差动 保 护 的跳闸特性在地址中 2021 到 2044 中整定 , 图 1-40 显示了各个不同参数代表的含义。 

在差动 保 护 特性曲线各个分段上的数字代表的是参数地址。 

地址 2021 I-DIFF> 中的参数代表的是差动 电 流启动值 , 这个启动值与发 电 机 或者 电 动 机 的额定 电 

流大小有关。对于发 电 机 保 护 或者 电 动 机 保 护 , 建议将这个参数设定为 0.1 到 0.2 之间。 

除了差动 电 流启动值 I-DIFF>, 还考虑了另外一段差动 电 流启动值。如果差动 电 流超越了这个门 

槛值 (2031 I-DIFF>>), 那么不管制动 电 流的幅值有 多 大 , 保 护 装 置 都将出口跳闸 ( 没有制动的 

快速跳闸段 )。这个没有制动的快速跳闸段 I-DIFF>> 的定值必须大于差动 电 流启动值 I-DIFF>。 


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建议 : 这个值大于暂态短路 电 流的稳态分量 , 也就是说 : 

当 电 机 的暂态同步 电 抗值 Xd' 为 0.15 到 0.35 之间时 , 这个没有制动的快速跳闸段 I-DIFF>> 的定 

值大约为 3 到 7 倍的 电 机 额定 电 流 IN, Generator。 

差动 保 护 的跳闸特性曲线还有另外两段折线组成。地址 2041 SLOPE 1 中的参数决定第一段折线 

的斜率 , 这段折线与坐标横轴的交点在地址 2042 BASE POINT 1 中指定。这段折线主要考虑的 

是 电 流的线性误差 , 这些误差来自一次回路 CT 或 保 护 装 置 输入 CT 的传变误差。如果各侧 CT 特 

性参数一致的话 , 可以将默认定值 0.25 降低到 0.15。 

在 电 流较大的情况下 , 可以导致 电 流互感器饱和。因此 , 第二段折线将具有更高的制动特性。地 

址 2043 SLOPE 2 中的参数决定第二段折线的斜率 , 这段折线与坐标横轴的交点在地址 2044 

BASE POINT 2 中指定。差动 保 护 能 否在 电 流互感器饱和时 保 持稳定受这段折线参数的影响。斜 

率越大 , 稳定性越高。实践证明 , 保 护 装 置 的默认值 0.5 是个非常好的数值。 

图 1-40 

参数决定差动 保 护 的跳闸特性的形状 


区 

跳闸延时 

在发生外部故障引起大 电 流穿越的情况下 , 差动 保 护 将会采取其它的制动措施 , 这个制动 功 能 在 

地址 2061 I-ADD ON STAB. ( 饱和制动 ) 中设定。值得注意的是 , 制动 电 流是流入 保 护 区和流 

出 保 护 区的 电 流的算术和。也就是说 , 是实际 电 流的 2 倍。因此 , 默认定值 4.00 I/InO 可以 保 持 

不变。在地址 2062 T ADD ON-STAB 中可以设定附加稳定区的最大时长 , 这个时长以周波的倍数 

表示。这个时间指的是 , 在外部大故障 电 流穿越的情况下 , 运行点 Idiff /Istab 离开附加稳定区后 

差动 保 护 被继续闭锁的最大时长。在某些情况下 , 这个定值取决于上级开关接点的断开时间。实 

践中 , 通常设定为 15 个周波。 

在某些特殊场合 , 给差动 保 护 的跳闸命令设定延时可 能 会有好处。基于这个原因 , 7UM62 保 护 

装 置 允许对差动 保 护 进行延时整定。当差动 保 护 检测到发 电 机 或者 电 动 机 的内部故障时 , 就启动 

计时器 2026 T I-DIFF。参数 2036 T I-DIFF>> 用于设定没有制动的差动快速跳闸段 T I-DIFF>> 的 

跳闸延时。每相的各个差动段都设 置 了单独的跳闸延时。返回延时则等于跳闸命令的最小时长 , 

这个跳闸命令最小时长用于 保 护 装 置 7UM62 的所有 保 护 功 能 。 

所有时间定值指的是附加的跳闸命令延时值 , 而不包括 保 护 功 能 的固有动作时间 ( 测量时间和返 

回时间等 )。 


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1.14.3 保 护 对象为变压器 

变压器会有许 多 因素影响到差动 保 护 , 使得即使在正常运行过程中也感应出差动 电 流。 


CT 匹配变压器各侧 CT 一次侧额定 电 流的差异非常普遍 , 这些差异就会导致误差并产生差动 电 流。 

电 压调节分接头变压器调压分接头 ( 通常在相位调节器中 ) 改变了变压器的变比 , 也改变了变压器的额定 电 流。 

因此 , 变压器调压分接头将导致各侧 CT 不匹配 , 从而产生差动 电 流。 

励磁涌流 

在空投时 , 变压器可 能 吸收相当大的磁化 电 流 ( 励磁涌流 ), 这个励磁涌流进入差动 保 护 动作区 

而不再出来。这种 电 流非常象从单侧馈入的故障 电 流。 

励磁涌流 能 够达到变压器额定 电 流的一定比例 , 主要表现为相当可观的二次谐波 电 流 (2 倍 

频 ), 而这个二次谐波 电 流在实际的短路故障时几乎不存在。 

过激磁 

如果变压器运行在过 电 压状态 , 那么变压器非线性的磁化曲线就会抬高磁化 电 流。这个抬高的磁 

化 电 流反过来将导致产生差动 电 流。 

矢量组 

根据不同的应用场合 , 变压器将产生不同的矢量组 , 这个矢量组将导致变压器一次侧和二次侧之 

间产生相角差。如果不对这个相角差进行适当的调整 , 就会产生差动 电 流。 

以下分几个部分 , 分别论述这几个方面的因素对差动 保 护 的影响以及如何处理这些干扰因素。 

测量量幅值匹配 

保 护 装 置 的输入 电 流转换为与 电 力变压器额定 电 流相关的参数。 电 力变压器的铭牌数据 , 如额定 

视在 功 率、额定 电 压 , 还有 电 流互感器一次侧额定 电 流等 , 都输入 保 护 装 置 。根据以下公式 , 可 

以计算出修正系数 k w : 

其中 

I p, Ct 

CT 一次侧额定 电 流 

I N,Obj. 保 护 对象的额定 电 流 

S N 

U N 

保 护 对象的额定视在 功 率 

额定 电 压 

k Interturn 修正系数 

保 护 对象的各侧都会计算这个修正系数。 

只要输入了 保 护 对象的各侧矢量组关系 , 保 护 装 置 就 能 够按照固定的公式进行 电 流比较了。 

矢量匹配 

单元接线的变压器通常采用 Y- Δ 的接线形式三角形接线位于发 电 机 侧。 保 护 装 置 7UM62 在应用 

中具有极大的灵活性 , 在差动 保 护 程序中考虑了各种可 能 的矢量组合系列。在这里 , 以 Y(N)d5 

接线的变压器为例 , 论述变压器微 机 型矢量组匹配的原理。 

变压器的高压侧采用 Y 型接线 , 变压器的低压侧采用 Δ 型接线 , 两侧相角差为 n · 30°( 也就是说 

5 · 30° = 150°)。 1 侧 ( 高压侧 ) 作为参考系统。矢量组修正特性是将 2 侧 电 流变换到 1 侧 电 

流。 


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中性点不接地下图为中性点不接地系统中 , 对称 电 流和变换规律的矢量组和矢量图。 

图 1-41 Y(N) d5 变压器的矢量组匹配 ( 中性点绝缘系统 ) 

2 侧 电 流互感器的 电 流相减 I L3 – I L1 , 得到 电 流 IA, 这个 电 流的方向与 1 侧 电 流 I A 方向相同。幅值乘 

以 1/ ÷ 3 就使两边幅值匹配了 , 以上矩阵描述了三相 电 流的变换关系。 

中性点接地 

下图为 Y 型接线侧中性点接地系统中 , YNd5 接线的变压器对称 电 流和变换规律的矢量组和矢量 

图。 

在这种情况下 , 零序 电 流被削弱和抑制了。下图右边的图形表明 , 通过 电 流计算公式零序 电 流被 

自动抑制了 , 就如同在变压器的三角形绕组外侧 , 不可 能 出现零序 电 流。从下图左边的矩阵表可 

以得出零序 电 流的抑制公式 , 如 : 

1 / 3 · (2 I L1 – 1 I L2 – 1 I L3 ) = 1 / 3 · (3 I L1 – I L1 – I L2 – I L3 ) = 1/3 · (3 I L1 – 3 I 0 ) = (I L1 – I 0 ). 

因为采取了零序 电 流抑制措施 , 当存在接地点的差动 保 护 区 ( 变压器中性点接地或者中性点接入 

接地变压器 ) 发生接地故障时 , 流经 电 流互感器的所有故障 电 流无需进行任何外部处理就被压制 

了。 


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图 1-42 Y(N) d5 变压器的矢量组匹配 ( 中性点接地系统 ) 

在下图中的左边 , 当发生差动 保 护 区外故障时 , 系统将会产生零序 电 流 ; 在下图的右边 , 却不 

会。如果不抑制零序 电 流而直接比较两侧的 电 流 , 那么其结果就会是错误的 ( 外部接地故障时产 

生差动 电 流 )。因此 , 必须要消除 1 侧的零序 电 流。相 电 流减去零序 电 流。计算的规则显示在图 

1-42 左边的矩阵中。 

图 1-43 

变压器外部接地故障时各相 电 流的分布示意图 

1.14.3.2 定值说明 

要求 

保 护 装 置 7UM62 中差动 保 护 用于变压器的前提条件是 , 在 保 护 功 能 配 置 中 , 将地址 120 DIFF. 

PROT. 的参数设定为 3 phase transf.。 

为了确 保 形成正确的差动 电 流极性 , 就必须正确指定变压器各侧 电 流互感器的极性。在做 保 护 功 

能 配 置 的时候 , 将变压器两侧 电 流互感器中性点位 置 的相关信息输入到 保 护 装 置 里 ( 请参见 电 力 

系统数据 1 (P.System Data 1) 那部分 , 在地址 201 STRPNT->OBJ S1 设定 1 侧的 CT, 在地址 

210 STRPNT->OBJ S2 设定 2 侧的 CT)。 

同时 , 作为 保 护 对象的变压器两侧的铭牌数据 ( 额定视在 功 率 S N TRANSF , 变压器两侧的额定 电 

压 UU N WIND S1 和 UU N WIND S2 ) 以及两侧 电 流互感器一次侧和二次侧的额定数据也需要输入 保 护 

装 置 。差动 保 护 的定值都与这些参数相关。同时 , 诸如确定一次侧测量值等也需要用到这些参 

数。 


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对于零序 电 流抑制和测量值监视 功 能 ( 和 电 流监视 ) 等 , 还需要用到 保 护 对象各侧中性点接地方 

式等信息。这些信息在做 保 护 配 置 时 , 已经通过地址 242 STARPNT SIDE 1 和 244 STARPNT 

SIDE 2 输入到 保 护 装 置 了 ( 见 1.5.1 节 )。 

绝对值和矢量组匹配差动 保 护 用于变压器时 , 保 护 装 置 7UM62 将从被 保 护 变压器的额定数据计算出 电 流匹配公式 , 

这个公式用于匹配变压器两侧的矢量组和不同的绕组额定 电 流。输入 保 护 装 置 的 电 流经过变换 , 

使得 保 护 的灵敏度总是对应变压器的额定 功 率。一般来说 , 矢量组匹配和额定 电 流手动变换不需 

要增加外部接线回路。 

保 护 装 置 需要得到变压器各侧绕组的以下数据 : 

• 额定视在 功 率 S N , 单位 MVA ( 见以上描述 ), 

• 额定 电 压 UU N , 单位 kV ( 见以上描述 ) 

• 矢量组组别 ( 时钟数 ) 

• 各侧 电 流互感器的额定 电 流 , 单位 A ( 见以上描述 ). 

1 侧绕组作为参考绕组 , 因此不需要设定矢量组组别。其它的绕组都参考 1 侧绕组。 

通常 , 变压器高压侧绕组定义为参考绕组。如果参考绕组不是变压器的高压侧绕组 , 那么请务必 

注意 , 这时的矢量组组别发生了变化 : 如 , Dy5 变压器从 Y 侧看来就成了 Yd7 变压器。 

如果变压器绕组调整过了 , 那么绕组的实际额定 电 压就不再是 U N , 这个 电 压应该取 电 压调整范围 

内的平均 电 压值。 

如果差动 保 护 的定值是以二次值来整定 ( 如 , 电 流回路串接了外部匹配 电 流互感器 ), 那么 保 护 

装 置 出厂时设定的互感器参数可以 保 持不变。预先整定的这些互感器参数 电 流适合匹配系数为 1: 

1 的情况。 

处理零序 电 流 

如果零序 电 流在相 电 流中被抑制了 , 那么就不需要对绕组中性点的接地方式加以考虑了。这意味 

着 , 当差动 保 护 区内部存在接地点 ( 变压器中性点接地或者中性点通过接地变压器接地 ) 的变压 

器发生接地故障时 , 流经 电 流互感器的所有故障 电 流无需进行任何外部处理就被压制了。设定参 

数 STARPOINT S =earthed ( 请参见本节 功 能 描述的 " 中性点接地变压器的矢量组匹配 " 部分 

), 保 护 装 置 就可以自动抑制零序 电 流。 

假设作为 保 护 对象的变压器中性点不接地 , 甚至在中性点都不接入消弧线圈或者放 电 间隙。那么 

在中性点谐振接地或者不接地系统中 , 发生接地故障时的零序 电 流将分散在系统中。这种情况下 

系统中发生的任何两点接地故障 , 只要其中一个接地点位于差动 保 护 区 , 那么 保 护 装 置 就会正确 

动作来清除故障 , 而不考虑两点接地故障的优先级 ( 请参见 " 中性点不接地 " 部分以及图 1- 

42"Y(N)d5 变压器的矢量组匹配 ( 中性点接地系统 )")。 


出于安全性的要求 , 为了不让差动 保 护 误动作 , 在 保 护 对象停 电 后的起动过程中 , 可以抬高差动 

电 流启动值。相关参数在差动 保 护 定值单中地址 2005 下设定。通常 , 这个 功 能 主要用于发 电 机 

保 护 和 电 动 机 保 护 。因此 , 如果选择了 2-winding transformer 作为 保 护 对象 , 那么这个 功 能 在 

起初已经设 置 为关闭 (OFF)。 

相关参数可以在地址 2051、 2052 和 2053 中找到。地址 2051 I-REST.STARTUP 中的参数用于 

整定 保 护 对象起动检测的启动值。如果这个参数设定为 I/I nO = 0, 则表示关闭这个 功 能 。定值参 

数 START-FACTOR 用于设定起动过程中差动 电 流启动值的抬高系数。对于变压器 保 护 , 建议将 

本定值整定为 2052 START-FACTOR = 1.0。如果需要切换 电 动 机 或者变压器的外部负载 , 则建 

议将本定值提高到 2.0。由于时间常数很大 , 因此 , 如果两侧 CT 不匹配 , 差动 电 流就很有可 能 在 

短时间内超越差动 保 护 特性曲线的 b 段。 

谐波制动 

在地址 2006 INRUSH 2.HARM. 下 , 可以投入或者退出 保 护 装 置 的涌流制动 功 能 。涌流制动评估 

的是变压器空投时合闸涌流中 2 次谐波的含量。 保 护 装 置 从工厂发货时 , 预先设定了 I 2fN /I fN 比值 

为 15%, 通常情况下这个参数不需要改变。但是 , 这个谐波制动分量的定值也可以改变。为了在 


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特殊情况下提高差动 保 护 的制动量 , 如出现某些非常少见的合闸条件 , 可以适当降低地址 2071 

2.HARMONIC 中的定值。 

交叉闭锁 

差动 保 护 的涌流制动 功 能 可以设定一个所谓的 " 交叉闭锁 " 的附加 功 能 。这就意味着 , 即使只有 

一相差动 电 流的 2 次谐波含量超过了整定门槛值 , 其它相差动 保 护 的 保 护 段 IDIFF> 也会被闭锁 

住。地址 2072 CROSS.2.HARM. 中的参数用于设定在差动 电 流超越整定值以后 , 2 次谐波交叉 

闭锁 功 能 投入并 保 持的时间。这个时间定值的单位是工频 电 源的周波数。如果这个定值整定到 

0, 则表示如果变压器空投到单相故障上 , 甚至即使在其它相中出现励磁涌流 , 保 护 装 置 也会启 

动跳闸命令。如果这个定值整定到 ∞, 则表示交叉闭锁 功 能 总是有效。这个交叉闭锁的时长在 保 

护 调试的过程中设定。默认值为 3 个周波 , 实践证明这个值通常是合适的。 

除了二次谐波制动 , 保 护 装 置 7UM62 还提供其它的谐波制动方法。地址 2007 RESTR.n.HARM 

的参数用于退出高次谐波制动 , 或者选择用于制动的高次谐波分量。可以选择 3 次谐波分量或者 

5 次谐波分量作为其它谐波制动量。 

稳态过激磁主要表现为奇次谐波 , 3 次谐波分量或者 5 次谐波分量都适合用于检测过激磁。由于 

变压器 ( 如 , 变压器的三角形绕组侧 ) 的 3 次谐波分量通常被极大地削弱了 , 因此一般会选择 5 

次谐波分量用于检测过激磁。 

变流器也会产生奇次谐波 , 而这个奇次谐波 电 流在实际的短路故障时几乎不存在。 

地址 2076 n.HARMONIC 中的参数用于设定闭锁差动 保 护 的谐波含量。在变压器发生过激磁时 , 

如果用 5 次谐波分量闭锁差动 保 护 , 那么 , 定值通常整定为 30% ( 默认定值 )。 

对于高次谐波制动 , 也都采取分相制动的方法。但是 , 也可以如同涌流制动一样 , 即使差动 电 流 

只有某一相的高次谐波含量超过了整定门槛值 , 也会去闭锁其它相差动 保 护 的 保 护 段 IDIFF> (" 

交叉闭锁 " 功 能 )。地址 2077 CROSS.n.HARM. 中的参数用于设定在差动 电 流超越整定值以后 , 

高次谐波交叉闭锁 功 能 投入并 保 持的时间。这个时间定值的单位是工频 电 源的周波数。如果这个 

定值整定到 0 ( 默认定值 ), 则表示如果变压器空投到单相故障上 , 甚至即使在其它相中出现高 

次谐波 电 流 , 保 护 装 置 也会启动跳闸命令。如果这个定值整定到 ∞, 则表示交叉闭锁 功 能 总是有 

效。 

需要在地址 2078 IDFFmax n.HM 中整定额定的变压器 电 流 , 如果差动 电 流超越了这个定值一定 

倍数 , 则不会有高次谐波制动。 

跳闸特性 

差动 保 护 的跳闸特性在地址中 2021 到 2044 中整定 , 下图显示了各个不同参数代表的含义。在差 

动 保 护 特性曲线各个分段上的数字代表的是参数地址。 

差动 电 流启动值在地址 2021 I-DIFF> 中整定。这是流入差动 保 护 区的总的故障 电 流 , 而不管故障 

电 流在被 保 护 的变压器各侧绕组之间是如何分布的。差动 保 护 的启动值是以变压器的额定 电 流为 

参考的 , 这个额定 电 流对应变压器的额定视在 功 率。如果差动 保 护 的对象是变压器 , 那么这个参 

数应该在 0.2 到 0.4 之间。在差动 保 护 调试期间 , 一定要校核这个参数 , 即确 保 所整定的定值是 

变压器稳态运行时出现的最大差动 电 流的两倍以上。 

除了差动 电 流启动值 I-DIFF>, 还考虑了另外一段差动 电 流启动值。如果差动 电 流超越了这个门 

槛值 (2031 I-DIFF>>), 那么不管制动 电 流的幅值有 多 大 , 保 护 装 置 都将出口跳闸 ( 没有制动的 

快速跳闸段 )。这个没有制动的快速跳闸段 I-DIFF>> 的定值必须大于差动 电 流启动值 I-DIFF>。 

作为指导 : 大于 1/u k 倍的变压器额定 电 流。 

差动 保 护 的跳闸特性曲线还有另外两段折线 ( 见下图 ) 组成。地址 2041 SLOPE 1 中的参数决定 

第一段折线的斜率 , 这段折线与坐标横轴的交点在地址 2042 BASE POINT 1 中指定。这段折线 

主要考虑的是 电 流的线性误差 , 这些误差来自一次回路 CT 或 保 护 装 置 输入 CT 的传变误差 , 特别 

是变压器 电 压调节分接头在其调节范围内最终分接头位 置 带来的差动 电 流。差动 保 护 的这段特性 

限制了制动区范围。这个参数的出厂默认定值为 0.25, 在高达 20% 的 电 压调节范围之内应该是 

足够了。如果变压器的 电 压调节范围比这个值还要大 , 那么这段折线的斜率也要相应提高。 


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图 1-44 

参数决定差动 保 护 的跳闸特性的形状 

在 电 流较大的情况下 , 可以导致 电 流互感器饱和。因此 , 第二段折线将具有更高的制动特性。地 

址 2043 SLOPE 2 中的参数决定第二段折线的斜率 , 这段折线与坐标横轴的交点在地址 2044 

BASE POINT 2 中指定。差动 保 护 能 否在 电 流互感器饱和时 保 持稳定受这段折线参数的影响。斜 

率越大 , 稳定性越高。 


区 

跳闸延时 

在发生外部故障引起大 电 流穿越的情况下 , 差动 保 护 将会采取其它的制动措施 , 这个制动 功 能 在 

地址 2061 I-ADD ON STAB. ( 饱和制动 ) 中设定。值得注意的是 , 制动 电 流是流入 保 护 区和流 

出 保 护 区的 电 流的算术和。也就是说 , 是实际 电 流的 2 倍。因此 , 默认定值 4.00 I/InO 可以 保 持 

不变。在地址 2062 T ADD ON-STAB 中可以设定附加稳定区的最大时长 , 这个时长以周波的倍 

数表示。这个时间指的是 , 在外部大故障 电 流穿越的情况下 , 运行点 Idiff /Istab 离开附加稳定区 

后差动 保 护 被继续闭锁的最大时长。在某些情况下 , 这个定值取决于上级开关接点的断开时间。 

实践中 , 通常设定为 15 个周波。 

在某些特殊场合 , 给差动 保 护 的跳闸命令设定延时可 能 会有好处。基于这个原因 , 7UM62 保 护 

装 置 允许对差动 保 护 进行延时整定。当差动 保 护 检测到变压器的内部故障时 , 就启动计时器 2026 

T I-DIFF。参数 2036 T I-DIFF>> 用于设定没有制动的差动快速跳闸段 T I-DIFF>> 的跳闸延时。每 

相的各个差动段都设 置 了单独的跳闸延时。返回延时则等于跳闸命令的最小时长 , 这个跳闸命令 

最小时长用于 保 护 装 置 7UM62 的所有 保 护 功 能 。所有时间定值指的是附加的跳闸命令延时值 , 

而不包括 保 护 功 能 的固有动作时间 ( 测量时间和返回时间等 )。 

1.14.4 差动 保 护 对 电 流互感器的要求 

电 流互感器 (CT) 参数必须满足一定的规范要求 , 这一点对于差动 保 护 具有决定性的意义。差动 

保 护 的快速跳闸段 (IDiff>>) 使用的是采样数据的瞬时值 , 因此在内部大 电 流短路故障时可以可靠 

地跳闸。在选择 电 流互感器一次侧额定 电 流时 , 实践中采用通常使用的方法和步骤。 CT 一次侧 

额定 电 流必须等于或者大于 保 护 对象的额定 电 流。 


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选型推荐 

电 流互感器 (CT) 参数必须满足一定的规范要求 , 另一个决定性的因素在于外部短路时可 能 会出 

现直流 电 流分量。在短路 电 流流经 电 流互感器时 , 必须 保 证至少前 5ms 内 电 流互感器不会出现饱 

和。在 IEC 60044-1 和 IEC 60044-6 标准的基础上 , 推荐表 1-5 和表 1-6 的 CT 参数计算方法。表 

1-7 给出的计算公式 , 是将这些要求转化为拐点 电 压。 

表 1-5 

过流因子 

过流因子要求值 

过流因子的计算值 

其中 

K td 

I pSC 

I pN 

额定暂态计算因子 

一次侧短路 电 流 

CT 一次侧额定 电 流 

R BC CT 连接负载 电 阻 

R BN CT 额定负载 电 阻 

R Ct 

CT 二次绕组 电 阻 

表 1-6 对 电 流互感器的要求 

变压器 

暂态计算因子 K td ≥ 4 

这里 , τ N ≤ 100 ms 

发 电 机 

> (4 到 5), 这里 , τ N > 100 ms 

对称短路 电 流 I pSC 

示例 u SC = 0.1 

n’ > 40 

注意 : 

总是采用同型号的互感器 

功 率 ≥ 10 或 15 VA 

电 流互感器选示例型示例 : 

10P10 10 或 15 VA 

(I sN = 1 A 或 5 A) 

x d ’’ = 0.12 

n’ > (34 - 42) 

要注意内部负载 

示例 : 

I N, G 约 1000 -2000 A 

5P15 15 VA 

(I sN = 1 A 或 5 A) 

I N, G > 5000 A 

5P20 30 VA 

(I sN = 1 A 或 5 A) 

其中 

u K 变压器短路 电 压百分比 

x d ” 直轴次暂态 电 抗 

I sN 

CT 二次侧额定 电 流 

τ N 系统时间常数 


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表 1-7 拐点 电 压 

IEC 英国标准 ANSI 

其中 

U 拐点 电 压 

K ALF 极限精确因子 

I sN 

CT 二次侧额定 电 流 

R BN CT 额定负载 电 阻 

R Ct CT 二次绕组 电 阻 

1.15 零序 电 流差动 保 护 (ANSI 87GN,TN) 

零序 电 流差动 保 护 探测中性点低阻接地或者固定接地的发 电 机 和变压器的接地故障。零序 电 流差 

动 保 护 具有选择性 , 并且比传统的 电 流差动 保 护 具有更高的灵敏度 ( 见 1.14.1 节 )。 

零序 电 流差动这个 保 护 功 能 一个非常典型的应用是 : 多 个发 电 机 共同连接到 机 端母线 , 其中一台 

发 电 机 中性点通过低阻接地。这个 保 护 功 能 也可以应用在变压器的 Y 型绕组。 

对于自藕变压器、中性点接地的变压器和并联 电 抗器 , 西门子推荐采用 7UT612 保 护 装 置 用于零 

序 电 流差动 保 护 

对于中性点高阻接地的发 电 机 , 配 置 专门的接地故障 保 护 功 能 用于探测发 电 机 的接地故障 ( 请见 

1.28 节 )。 


接线方法 

如下图所示 , 零序 电 流差动 保 护 有两种接线方式。在接线方式 1 中 , 一侧的零序 电 流从测量到的 

相 电 流计算得到 , 而中性点侧 电 流则由 保 护 装 置 直接测量得到。这种接线方式通常应用于变压器 

以及中性点直接 ( 或低阻 ) 接地的发 电 机 。 

在接线方式 2 中 , 两侧的零序 电 流都是从测量到的相 电 流计算得到。 保 护 对象在两组 电 流互感器 

之间。这种接线方式的零序 电 流差动 保 护 应该用于发 电 机 , 这些发 电 机 共同连接到 机 端母线 , 其 

中一台发 电 机 中性点通过低阻接地。 


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图 1-45 

零序 电 流差动 保 护 的接线方式 

测量原理 

零序 电 流差动 保 护 两种不同接线方式之间的区别主要在于确定零序 电 流的方法不同。这一点在下 

图中体现出来了。下图同时也标出了对 电 流方向的定义。定义 电 流方向的总体原则是 : 参考箭头 

的正方向指向 保 护 对象。 

图 1-46 

接线方式与 电 流矢量的定义 

在两种测量原理中 , 有一个矢量总是与线路侧的相 电 流有关 ( 对 7UM62 保 护 装 置 总是对应于 1 

侧 ), 从相 电 流得到零序 电 流。 1 侧零序 电 流的计算公式为 : 

3 I 01 = I L1S1 + I L2S1 + I L3S1 

对于第二个零序 电 流 , 则可以采用两种不同的确定方法。 

另一方面 , 通过 保 护 装 置 7UM62 的灵敏 电 流输入端子 I EE2 (I St = I EE2 ) 可以直接测量中性点 电 流。 

方式 2 就是从中性点侧的 电 流互感器输入信号来计算零序 电 流 ( 对于 7UM62 保 护 装 置 总是对应 

于 2 侧 ), 相关的公式如下 : 

3 I 02 = I St = I EE2 

或者 : 

3 I 02 = I L1S2 + I L2S2 + I L3S2 

当零序 电 流差动 保 护 区内发生接地故障时 , 中性点侧 电 流互感器总会出现中性点 电 流 I St 或者零序 

电 流 (3I 02 )。取决于不同的 电 网接地方式 , 在 1 侧 电 流互感器中可 能 也会出现接地 电 流 (3I 01 ) 流 

向故障点 ( 虚线箭头 )。然而 , 由于 电 流方向定义的原因 , 零序 电 流 3I 01 或 多 或少与中性点 电 流 

同方向。 

当零序 电 流差动 保 护 区外发生接地故障时 ( 请见下图 , 故障点 2), 也会有中性点 电 流 I St 或者零 

序 电 流 (3I 02 ) 流经中性点侧 电 流互感器以及零序 电 流 (3I 01 ) 流经 1 侧 电 流互感器。在三个可 能 不 


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同的测量点 , 零序 电 流一定是一样的。由于 电 流的正方向定义为朝向 保 护 对象的方向 , 因此流经 

1 侧 电 流互感器的零序 电 流 (3I 01 ) 与流经中性点侧 电 流互感器的中性点 电 流 I St 或者零序 电 流 (3I 02 ) 

在相位上反向。 

图 1-47 

零序 电 流差动 保 护 区外故障示例 

当外部非接地性故障产生的大 电 流穿越 电 流互感器时 , 各相 电 流互感器本身在饱和条件下磁化特 

性的不一致将会形成比较明显的和 电 流 , 这个和 电 流类似于零序 电 流流入零序 电 流差动 保 护 区。 

这时 , 必须要采取一定的措施防止差动 保 护 误动作。在变压器或者 电 动 机 带重感性负载 ( 此时 , 

时间常数大 ) 合闸的情况下 , 也可 能 会出现类似情况。 

正是由于这些方面的原因 , 零序 电 流差动 保 护 也会有一系列的制动特性 , 这些制动特性明显不同 

于传统的相 电 流差动 保 护 采用的制动措施 ( 请见 " 制动措施 " 部分 )。 

评估测量值 

零序 电 流差动 保 护 比较两侧零序 电 流 (3I 01 和 3I 02 ) 的基波分量 , 并且从这两个零序 电 流计算出 

差动 电 流和制动 ( 稳定 ) 电 流 : 

I 0-Diff = | 3I 01 + 3I 02 | 

I 0-Stab = | 3I 01 3I 02 | 

根据不同的应用情况 , 3I 02 可以是 2 侧的零序 电 流计算值 , 也可以是直接测量得到的中性点 电 流 

I St 。 

如果没有故障 , 假设 电 流互感器为理想的 电 流互感器 , 那么零序 电 流为零 , 相应地 , 差动 电 流和 

制动 电 流也为零。为了减少 CT 误差的影响 , 制动特性要由差动特性来决定 ( 请见下图 )。 

如果发生了零序 电 流差动 保 护 区外接地故障 , 差动 电 流为零或者很小 , 而制动 电 流是故障 电 流的 

两倍。测量量位于制动区。而另一方面 , 如果发生了零序 电 流差动 保 护 区内接地故障 , 则将会产 

生几乎相等的差动 电 流和制动 电 流。这时 , 测量量位于跳闸区 ( 沿着虚线 )。 

定值段 I-REF> 就是零序 电 流差动 保 护 的启动门槛值。 


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图 1-48 

零序 电 流差动 保 护 的跳闸特性和制动特性 

对于直接测量中性点 电 流的场合 ( 如 , 变压器零序 电 流差动 保 护 ), 中性点 电 流除了用于评估零 

序 电 流差动 保 护 特性 , 还有别的用途。这个 功 能 为防止 电 流互感器的问题 , 如 1 侧各相 电 流互感 

器产生不正确的零序 电 流等 , 提供了附加制动。也就是说 , 中性点 电 流必须也要超越启动 电 流值 

I-REF>。 

为了补偿 电 流互感器一次侧额定 电 流之间的不平衡 , 输入 电 流都自动匹配到对应于 保 护 对象的额 

定 电 流。 

制动措施 

采用零序 电 流差动 保 护 这个 功 能 的目的是为了探测小 电 流的接地故障 , 这里的定值非常灵敏。这 

个 保 护 功 能 一个很重要的误差源来自于各相 电 流互感器暂态磁化特性的不同。这里要考虑的因素 

包括 , 不同的直流变换特性和不同的饱和条件。 

在发生外部接地故障时 , 导致 保 护 产生非预期动作跳闸的可 能 性一定要避免。 

一个基本的方法就是采用特性匹配的相 电 流互感器 , 以便在稳态时的 CT 误差 电 流 ( 导致零序 电 

流 ) 最小。 

更进一步的制动措施包括 : 

• 附加评估中性点零序 电 流 ( 见上面的描述 ) 

只有存在接地故障时 , 才会有零序 电 流流经中性点 电 流互感器。这可以有效地避免在非故障情况 

下由于各相 电 流互感器暂态特性的差异导致的非预期性动作跳闸。这个措施也可以有效地避免在 

没有发生接地故障的情况下导致的非预期性动作跳闸。采用这个措施的前提是中性点侧有零序 电 

流互感器。通常 , 这种方法不 能 用于 多 台发 电 机 共同连接到母线情况。 

• 评估零序 电 流方向 

这个监视 功 能 用于防止在发生零序 电 流差动 保 护 区外接地故障时导致的非预期性动作跳闸。这个 

监视 功 能 主要评估零序 电 流的方向。在理想条件下 , 内部接地故障时的零序 电 流应该具有同一个 

方向 , 而外部接地故障时的零序 电 流应该具有相反的方向。这个角度的门槛值是 90°。以下这个 

图显示 , 监视区分成了 2 个部分。如果故障情况非常清楚 , 那么 保 护 装 置 会立即启动跳闸命令 

( 区域 I) 或者闭锁跳闸命令 ( 区域 III)。而在区域 II, 在决定发出跳闸命令或者闭锁跳闸命令之 

前需要进行附加的测量。如果零序 电 流太小 ( 区域 IV), 那么方向判据就失灵了 , 这时假设零序 

电 流的方向为 0°。 


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图 1-49 

零序 电 流方向判据的相角范围 

• 监视相 电 流 

这个监视 功 能 用于防止在发生零序 电 流差动 保 护 区外故障引起 CT 饱和时导致的非预期性动作跳 

闸 , 只要相 电 流超越了最大相 电 流整定值时就闭锁零序 电 流差动 保 护 功 能 。为了实现这个目的 , 

保 护 装 置 就需要监视 1 侧的相 电 流。一旦某相相 电 流超越了最大相 电 流整定值 , 就立即投入闭锁 

功 能 。这个闭锁信号是不用解除的 , 因为这个大 电 流故障有其它的 保 护 功 能 , 如差动 保 护 、阻抗 

保 护 和过 电 流 保 护 等可以清除。 

• 监视零序 电 压 

如果 电 流互感器在负载工况下在二次侧会产生出零序 电 流 , 而同时却无法直接测量中性点侧的零 

序 电 流时 , 就要投入零序 电 压监视 功 能 。这个零序 电 压监视 功 能 也为零序 电 流差动 保 护 功 能 提供 

外部非接地性故障的附加制动。零序 电 压从三相对地相 电 压计算而来。当监测到零序 电 压时 , 保 

护 装 置 就发出零序 电 流差动 保 护 的开放信号。 

逻辑框图 

所有信号量和最重要的定值之间的内部连接关系以及信号输出量等 , 都在下面的逻辑框图中标示 

出。零序 电 流差动 保 护 这个 功 能 可以通过开关量输入信号 " >BLOCK REF " 来闭锁。如果测量的 

零序 电 压信号是通过 7UM62 的 U E 输入端子接入 保 护 装 置 , 那么通过使用逻辑自定义 功 能 CFC, 

还可以用这个开关量输入信号来闭锁其它特性。如果 电 压信号是通过 V 型接线的 电 压互感器接入 

保 护 装 置 的话 , 那么这么做就是必要的。 

下面的逻辑框图中 , 标示了相 电 流闭锁逻辑以及基于零序计算 电 压的零序 电 流差动 保 护 开放逻 

辑。紧接着这个逻辑后面的 , 是可 能 会投入的中性点零序 电 流监视逻辑以及零序 电 流方向逻辑。 

当所有的这些条件都满足后 , 零序 电 流差动 保 护 就启动了。后面的计时器 T I-REF> 通常整定为 

零。 


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图 1-50 

零序 电 流差动 保 护 的逻辑框图 

其中 

1) 如果 保 护 对象为发 电 机 : I LxSm 总是代表 1 侧 

如果 保 护 对象为变压器 : 

I LxSm 就是相 电 流互感器所在的位 置 

1.15.2 定值说明 

概述 

只有在做 保 护 功 能 配 置 时手工选择并投入了零序 电 流差动 保 护 功 能 , 零序 电 差动 保 护 才会开放并 

有效 (1.4 节 , 地址 121 REF PROT.)。如果 保 护 对象是发 电 机 , 那么用户可以选择 保 护 装 置 

I EE2 (Gen. with IEE2) 直接测量的中性点 电 流或者零序计算 电 流 (Gen. w. 3I0-S2) 作为 2 侧的零 

序 电 流量。如果 保 护 对象是变压器 , 那么 2 侧的零序 电 流量总是 保 护 装 置 I EE2 (Gen. with IEE2) 

直接测量的中性点 电 流。但是 , 用户也可以选择测量 电 流的位 置 ( 在 Transformer S1 或者 

Transformer S2)。 

在 电 力系统数据 1 中 , 那些要求的参数都必须整定。这对于 电 流标准化定义和方向的定义是必须 

的 ( 也请参见 1.5 节或者 1.14.1 节 )。如果使用 保 护 装 置 7UM62 的 I EE2 端子 , 那么必须将中性 

点 电 流互感器的变比 (prim./sec.) 和 I EE2 端子连接的接地侧 CT 参数输入 保 护 装 置 。 


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注意 

当使用 保 护 装 置 7UM62 的 I EE2 端子时 , 请务必注意这是一个灵敏的 电 流输入端子。输入 电 流的 

幅值限制在大约 √2 1.6 A。中性点 电 流互感器的二次额定 电 流选为 1A。如果使用的是 5A 的 CT, 

那么 电 流互感器的变比要相应的选择得大一点 ( 优化系数为 5)。 

地址 2101 REF.PROT 的参数用来切换零序 电 流差动 保 护 功 能 ON ( 投入 ) 或者 OFF ( 退出 ) 或 

者仅仅是闭锁 保 护 装 置 的出口跳闸命令 (Block relay)。 

注意 

设备发货时 , 零序 电 流差动 保 护 功 能 切换到 OFF ( 退出 ) 状态。之所以将差动 保 护 退出 , 是因为 

考虑到零序 电 流差动 保 护 功 能 只有在相应侧的 电 流互感器以及 CT 极性都已经正确设定好以后才 

允许投入运行。如果没有做好这些设定 , 差动 保 护 可 能 产生非预期性的后果 ( 如 , 跳闸 )! 

启动定值 

零序 电 流差动 保 护 的灵敏度取决于定值 I-REF> 的大小 ( 地址 2110)。这个值是从 保 护 对象 ( 变 

压器、发 电 机 ) 中性点流入的接地故障 电 流 , 在某些情况下也可 能 是从 电 网流入的接地故障 电 

流。这个定值的整定需要加以注意 , 要考虑最不可 能 发生的一些故障情况。也就是说 , 接地故障 

电 流仅仅从某一侧馈入。整定的这个 电 流定值都是以 保 护 对象或者 保 护 侧的额定 电 流为参考。定 

值在 0.1 到 0.15 I/InO 这个范围应该可以满足大部分情况下的要求。 

对于零序 电 流差动 保 护 的动作特性 , 可以 保 持默认定值不变。如果需要 , 这些定值可以通过西门 

子 保 护 装 置 的调试整定软件 DIGSI 进行修改。这些高级参数定义了特性曲线折线段的斜率 (2113 

SLOPE) 以及其与坐标横轴的交点 (2114 BASE POINT)。 

为了提高零序 电 流差动 保 护 的可靠性 , 可以在地址 2102 REF I> BLOCK 中设定相 电 流监视闭锁 

逻辑。首要的原则时 , 这个启动定值绝对不 能 高于 2 倍的额定 电 流。对于中性点低阻接地的发 电 

机 , 通用的公式为 : 额定 电 流 + 来自中性点 电 阻的零序 电 流。 

零序 电 压监视 功 能 取决于零序 电 流差动 保 护 功 能 的运行范围 , 通常 , 发 电 机 定子绕组的 95% 范围 

是个不错的值。因此 , 零序 电 压的二次值整定为 5.0V(2103 REF U0>RELEASE)。如果不需要投 

入零序 电 压监视 功 能 , 那么可以将定值整定为 0.0V。 

注意 

对于 保 护 功 能 , 从相对地 电 压得到的零序计算 电 压已经乘以 √3, 这样就使得这个值对应于 电 压互 

感器开口三角侧的零序 电 压值。 

对于零序 电 流差动 保 护 功 能 的零序 电 流方向评估和中性点零序 电 流评估 ( 如果有用到 ), 不需要 

做任何的手工设定。 

在某些特殊场合 , 给零序 电 流差动 保 护 的跳闸命令设定延时可 能 会有好处。基于这个原因 , 保 护 

装 置 7UM62 允许对零序 电 流差动 保 护 设定跳闸延时 ( 地址 2112 T I-REF>)。通常 , 这个定值整 

定为 0。跳闸命令最小时长用于 保 护 装 置 7UM62 的所有 保 护 功 能 ( 请见 1.5.1 节 " 跳闸命令时长 

" 部分 )。 

1.15.3 定值表 



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2101 REF PROT. OFF 

ON 

Block relay 

OFF 

设 置 零序 电 流差动 保 护 的状态 

2102 REF I> BLOCK 1.0 .. 2.5 I/InO 1.5 I/InO 零序 电 流差动 保 护 相 电 流监视闭 

锁 功 能 启动值 

2103 REF U0>RELEASE 1.0 .. 100.0 V; 0 5.0 V 零序 电 流差动 保 护 零序 电 压监视 

开放 功 能 启动值 

2110 I-REF> 0.05 .. 2.00 I/InO 0.10 I/InO 零序 电 流差动 保 护 差动定值 

2112 T I-REF> 0.00 .. 60.00 sec; ∞ 0.00 sec 零序 电 流差动 保 护 跳闸延时 

2113A SLOPE 0.00 .. 0.95 0.25 零序 电 流差动 保 护 特性曲线折线 

斜率 

2114A BASE POINT 0.00 .. 2.00 I/InO 0.00 I/InO 零序 电 流差动 保 护 特性曲线折线 

与坐标横轴的交点 

1.15.4 信息列表 


5803 >BLOCK REF SP > 闭锁零序 电 流差动 保 护 . 

5811 REF OFF OUT 零序 电 流差动 保 护 退出运行 

5812 REF BLOCKED OUT 零序 电 流差动 保 护 被闭锁 

5813 REF ACTIVE OUT 零序 电 流差动 保 护 投入运行 

5817 REF picked up OUT 零序 电 流差动 保 护 启动 

5821 REF TRIP OUT 零序 电 流差动 保 护 跳闸 

5833 REF CTstar: VI 零序 电 流差动 保 护 中性点侧 CT 适配系数 

5836 REF Adap.fact. OUT 零序 电 流差动 保 护 CT 不适配系数 

5837 REF CT-S1: VI 零序 电 流差动 保 护 1 侧 CT 适配系数 

5838 REF CT-S2: VI 零序 电 流差动 保 护 2 侧 CT 适配系数 

5840 REF I> blocked OUT 相 电 流监视 功 能 闭锁零序 电 流差动 保 护 

5841 REF U0> releas. OUT 零序 电 压监视 功 能 开放零序 电 流差动 保 护 

5845 I-REF> pickup OUT 零序 电 流差动 保 护 差动段 I-REF> 

5846 REF char.pickup OUT 零序 电 流差动 保 护 特性曲线启动 

5847 I0-Diff: VI 零序 电 流差动 保 护 跳闸时刻的零序差动 电 流 

5848 I0-Res: VI 零序 电 流差动 保 护 跳闸时刻的零序制动 电 流 

1.16 欠励磁 ( 失磁 ) 保 护 (ANSI 40) 

欠励磁 保 护 或者称为失磁 保 护 , 作用是 : 当励磁系统发生故障或者励磁调节 装 置 不正常时 , 保 护 

同步 电 机 不至于运行在异步状态 , 以及防止转子过热。另外 , 在大型同步 电 机 失磁时 , 确 保 不至 

于危害 电 网稳定。 


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判断失磁 

为了检测出失磁状态 , 保 护 装 置 7UM62 需要测量同步 电 机 机 端的三相 电 流和三相 电 压 , 以形成 

定子回路判据。同时 , 保 护 装 置 也测量同步 电 机 的励磁 电 压 , 这个励磁 电 压通过 保 护 装 置 后面自 

带的测量变送器 TD3 接入 , 以形成转子回路判据。 

对于失磁 保 护 的定子回路判据 , 保 护 装 置 采用 电 流和 电 压的正序分量计算出阻抗的倒数 ( 相当于 

导纳 )。导纳测量的方法 , 总是产生物理上近似的稳定极限 , 这个稳定极限与 机 端 电 压相对额定 

电 压的偏移无关。因此 , 即使在 机 端 电 压偏移的情况下 , 保 护 装 置 的动作特性也可以很好地接近 

电 机 的稳定特性。因为此原理评估正序分量系统 , 所以即使在 机 端 电 流或者 电 压出现非对称分量 

时 , 保 护 装 置 也可以可靠地探测到同步 电 机 的失磁状态。 

特性曲线 

下图标示出了导纳平面上同步发 电 机 的运行特性曲线 (P/U 2 ; –Q/U 2 )。从该特性曲线图上可以看 

出 , 静态稳定极限与无 功 轴在接近 1/X d ( 即同步 电 机 直轴 电 抗的倒数 ) 处相交。 

图 1-51 

汽轮发 电 机 的导纳特性框图 

保 护 装 置 7UM62 的失磁 保 护 功 能 提供 3 段独立的 保 护 特性 , 它们之间可以自由组合。如下图所 

示 , 例如 , 可以通过具有相同延时 (T CHAR.1=T CHAR.2) 的两条特性曲线的组合来模拟同步 

电 机 的静态稳定极限。这两条特性曲线距离原点的距离 (1/Xd CHAR.1 和 1/Xd CHAR.2) 不同 , 

同时它们具有不同的倾角 α 1 和 α 2 。 

如果 保 护 装 置 计算出的导纳结果超出了失磁特性 (1/xd CHAR.1)/α 1 和 (1/xd CHAR.2)/α 2 ( 下图 

左边部分 ), 保 护 装 置 将延时 ( 如 , 10 s) 发出告警信号或跳闸命令。为这两段特性设 置 延时是 

必要的 , 这样可以确 保 电 压调节 装 置 有足够的时间来提高励磁 电 压。 


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图 1-52 

定子回路判据 : 导纳平面上的失磁 保 护 启动特性 

另外 , 还有一条失磁特性曲线 (1/xd CHAR.3 /α 3 可以去接近发 电 机 的动态稳定极限曲线。由于导 

纳的测量值越过本特性曲线时 , 发 电 机 将肯定失去稳定 , 因此这种情况下 , 通常要求 保 护 装 置 立 

即发出跳闸命令 ( 跳闸延时段 T CHAR 3)。 

测量励磁 电 压 

在励磁调节 装 置 发生故障或者励磁 电 压消失的情况下 , 保 护 装 置 7UM62 的失磁 保 护 也 能 够在短 

延时 ( 时间参数 T SHRT Uex

下图标示了失磁 保 护 的逻辑框图。 

图 1-53 

失磁 保 护 逻辑框图 

1.16.2 定值说明 

概述 

只有在做 保 护 功 能 配 置 (1.4 节 ) 时将地址 130 UNDEREXCIT. 的参数整定为 enabled ( 启 

用 ), 失磁 保 护 功 能 才会开放并有效。如果不需要配 置 这个 保 护 功 能 , 就将本参数整定为 disabled( 

禁用 )。在地址 3001 UNDEREXCIT. 中 , 可以将失磁 保 护 功 能 的状态设定为 ON( 投入 ) 

或者 OFF ( 退出 ), 或者仅仅是闭锁 保 护 装 置 的出口跳闸命令 (Block relay)。 

在整定失磁 保 护 的参数时 , 请注意还需要在 1.5 节中输入正确的 电 力系统数据。 

导纳平面上失磁 保 护 的跳闸特性曲线由直线线段组成 , 这些直线线段的特征分别由导纳 1/xd( 相 

对于坐标原点的距离 ) 和它们的倾角组成。直线线段 (1/xd CHAR.1)/1( 特性 1) 和 (1/xd 

CHAR.2)/2 ( 特性 2) 组成了同步 电 机 失磁特性的静态稳定极限 ( 请见下图 )。(1/xd CHAR.1) 

对应于同步 电 机 直轴 电 抗的倒数。 


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101

如果同步 电 机 的 电 压调节 装 置 有欠励磁运行的限制 , 那么在模拟的同步 电 机 静态稳定极限的特性 

1 到达之前 , 电 压调节 装 置 的欠励磁极限就会开始干预 ( 请见图 1-56)。 

图 1-54 

导纳平面上的失磁 保 护 特性 

特性曲线值 

如果将厂家提供 ( 横坐标为有 功 功 率 , 纵坐标为无 功 功 率 ) 的发 电 机 容量曲线图 ( 请见下图 ) 变 

换到导纳平面 ( 除以 U 2 ) 中 , 那么失磁 保 护 的跳闸特性就可以直接匹配到发 电 机 的稳定极限特 

性。如果将坐标轴尺寸除以发 电 机 的额定视在 功 率 , 那么就可以将发 电 机 的 功 率曲线图以标幺值 

标称了 ( 这个标幺值标称的发 电 机 的 功 率曲线图对应于导纳框图的标幺值 )。 

图 1-55 

以标幺值显示的凸极式发 电 机 容量曲线 

失磁 保 护 定值的一次值可以从发 电 机 容量曲线图中直接读取。读取的这个一次值必须转换成 保 护 

定值。如果失磁 保 护 定值是以预先设定的同步 电 机 直轴同步 电 抗来整定的 , 我们也可以进行以上 

相同的转换。 


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其中 

x dsec 

x d mach 

I NMACH 

U NMACH 

U N, VTprim 

I N, CT prim 

同步 电 机 的直轴同步 电 抗二次标幺值 

同步 电 机 的直轴同步 电 抗标幺值 

同步 电 机 的额定 电 流 

同步 电 机 的额定 电 压 

电 压互感器的一次侧额定 电 压 

电 流互感器的一次侧额定 电 流 

对于 1/x d Mach , 可以用近似值 I K0 /I N 代替 ( 这里 , I K0 等于发 电 机 空载励磁时的短路 电 流 )。 

整定示例 : 

发 电 机 U N Machine = 6.3 kV 

I N Machine 

= SN/√3 U N = 5270 kVA/√3 · 6.3 kV = 483 A 

X d mach = 2.47 

( 从图 1-55 的厂家制造规范中读取 ) 

电 流互感器 I N CT prim = 500 A 

电 压互感器 U N, CTprim = 6.3 kV 

乘以一个 1.05 左右的安全裕度 , 就可以将这个值作为地址 3002 1/xd CHAR. 1 的整定值。 

对于参数 α1, 通常选取 电 压调节 装 置 的欠励磁极限角度或者同步 电 机 稳定特性的倾角作为定值。 

定值 ANGLE 1 的典型值为 60° 到 80° 之间。 

在大部分的情况下 , 电 机 厂家都会给出有 功 功 率很低时的最小励磁 电 压。正是因为这个原因 , 在 

有 功 负载很小时 , 特性 1 被特性 2 切断。于是 , 参数 1/xd CHAR. 2 设定为 0.9 倍的 (1/xd 

CHAR. 1), 而 ANGLE 2 设定为 90°„。对照图 1-54(CHAR.1, CHAR 2), 假设对应于两段静态稳定 

极限特性的跳闸延时 T CAHR. 1 和 T CAHR. 2 整定为一样 , 那么跳闸极限特性就根据这种方法确 

定了。 

失磁 保 护 的特性 3 用于匹配同步 电 机 的动态稳定极限特性。对于这个特性 , 如果无法获得精确的 

数据描述 , 那么用户就必须在直轴同步 电 抗 xd 和直轴暂态 电 抗 xd' 之间选取一个合适的近似值作 

为 1/xd CHAR. 3 的定值。但是请注意 , 这个值应该大于 1。 

参数 ANGLE 3 的定值通常选在 80° 到 110° 之间 , 以确 保 只有在发 电 机 失去动态稳定时才启动失 

磁 保 护 的跳闸特性 3。这段跳闸特性的延时在地址 3010 T CAHR. 3 中设定 , 相关的延时推荐值可 

以从表 1-8 中得到。 


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103

图 1-56 

汽轮发 电 机 的导纳特性图 

动作延时 

如果发 电 机 运行点超越了失磁 保 护 特性 1 和特性 2 组成的静态稳定极限曲线 , 这时首先要考虑的 

是给 电 压调节 装 置 一个 机 会以增加励磁 电 压。正是基于这种考虑 , 失磁 保 护 特性 1 和特性 2 都是 

在 " 长延时 " 后发出告警信息 ( 对于地址 3004 T CHAR. 1 和 3007 T CHAR. 2, 至少整定为 

10s)。 

如果励磁 电 压消失或者太低 , 以及失磁 保 护 的定子回路判据已经启动 ; 同时 , 假设地址 3012 

EXCIT.VOLT.ON 中的励磁 电 压采集辅助判据设定为投入并且励磁 电 压低于地址 3013 Uexcit.< 整 

定的励磁 电 压门槛值 , 或者励磁 电 压消失的接点信号通过开关量输入告诉了 保 护 装 置 。在所有的 

这些情况下 , 失磁 保 护 都 能 够以短延时跳闸。这个短延时跳闸的特性在参数 3011 T SHRT Uex< 

中整定。以下信息以及跳闸命令都是失磁 保 护 的典型设 置 : 

表 1-8 

失磁 保 护 的典型设 置 

静态稳定极限特性 1 和特性 2 无延时信号 

Exc < Anr 

静态稳定极限特性 1 和特性 2 

特性 1 和特性 2, 励磁 电 压故障 

动态稳定极限特性 3 

长延时 

T CHAR. 1 = T CHAR. 2 ≈ 

10 s 

短延时 

T SHRT Uex< ≈ 1.5 s 

短延时 

T CHAR 3 ≈ 0.5 s 

跳闸 

Err

励磁 电 压采集 

励磁 电 压监视特性的定值整定到空载时励磁 电 压的 50% 左右。如果发 电 机 用于调相 , 那么定值应 

该整定得更低 , 这完全取决于应用场合的不同而不同。同时也请注意的是 , 通常在 保 护 装 置 和励 

磁 电 压之间需要接入 电 压分压器。 

其中 : 

U Exc 0 

k U 

示例 

U Exc N = 110 V 

U Exc 0 

空载时的励磁 电 压值 

电 压分压器分压比 

= 40 V 

k U = 10 : 1 

1.16.3 定值表 



3001 UNDEREXCIT. OFF 

ON 

Block relay 

OFF 

设 置 失磁 保 护 的状态 

3002 1/xd CHAR. 1 0.20 .. 3.00 0.41 特性 1 与横坐标轴的交点 

3003 ANGLE 1 50 .. 120 ° 80 ° 特性 1 倾角 

3004 T CHAR. 1 0.00 .. 60.00 sec; ∞ 10.00 sec 特性 1 的动作延时 


3006 ANGLE 2 50 .. 120 ° 90 ° 特性 2 倾角 

3007 T CHAR. 2 0.00 .. 60.00 sec; ∞ 10.00 sec 特性 2 的动作延时 


3009 ANGLE 3 50 .. 120 ° 90 ° 特性 3 倾角 

3010 T CHAR 3 0.00 .. 60.00 sec; ∞ 0.30 sec 特性 3 的动作延时 

3011 T SHRT Uex< 0.00 .. 60.00 sec; ∞ 0.50 sec 特性短延时 (Char. & Uexc

1.16.4 信息列表 


5323 >Exc. BLOCK SP > 闭锁失磁 保 护 

5327 >Char. 3 BLK. SP > 闭锁失磁 保 护 特性 3 

5328 >Uexc fail. SP > 外部励磁 电 压故障辅助接点 



5331 Excit. OFF OUT 失磁 保 护 关闭 

5332 Excit.BLOCKED OUT 失磁 保 护 被闭锁 

5333 Excit.ACTIVE OUT 失磁 保 护 投入运行 

5334 Exc. U< blk OUT 低 电 压闭锁失磁 保 护 

5336 Uexc failure OUT 励磁 电 压发生故障 

5337 Exc< picked up OUT 失磁 保 护 启动 

5343 Exc

下图为逆 功 率 保 护 的逻辑框图。 

图 1-57 

逆 功 率 保 护 的逻辑框图 

1.17.2 定值说明 

概述 

只有在做 保 护 功 能 配 置 (1.4 节 ) 时将地址 131 REVERSE POWER 的参数整定为 enabled ( 启 

用 ) , 逆 功 率 保 护 功 能 才会开放并有效。如果不需要这个 保 护 功 能 , 可以将其整定为 disabled 

( 禁用 )。地址 3101 REVERSE POWER 的参数用来切换逆 功 率 保 护 功 能 的状态为 ON ( 投入 ) 

或者 OFF ( 退出 ) 或者仅仅是闭锁 保 护 的出口跳闸命令 (Block relay)。 

在发 电 机 逆 功 率的情况下 , 汽轮发 电 机 系统必须与 电 网断开。因为对于汽轮 机 , 如果不再有一定 

的最小蒸汽量 ( 冷却效果 ) 通过时 , 汽轮 机 是不允许继续运行的。如果是对于燃气轮 机 , 其转子 

负载对于 电 网来说就实在是太重。 

启动值 

发 电 机 吸收有 功 功 率的水平取决于需要克服的摩擦损耗 , 根据不同的 机 组类型 , 逆 功 率定值设定 

在下列范围中 : 

• 汽轮 机 : P Reverse /S N ≈ 1 % to 3 % 

• 燃气轮 机 : P Reverse /S N ≈ 3 % to 5 % 

• 燃油 机 组 : P Reverse /S N > 5 % 

在 机 组的一次侧试验时 , 发 电 机 吸收的有 功 功 率需要通过 保 护 装 置 实测得到。用户应该将本定值 

整定在 0.5 倍的逆 功 率测量值。这个逆 功 率测量值可以在 保 护 装 置 的运行测量百分值当中找到。 

同时 , 还需要修正 电 压互感器和 电 流互感器的角度误差。特别是对于大型 机 组 , 在 电 动 机 运行时 

吸收的系统有 功 功 率很小 ( 请见 1.5 节 ), 此时就更有必要修正这个角度误差了。 

逆 功 率 保 护 的启动定值 3102 P> REVERSE 是以二次侧额定视在 功 率 S Nsek = √3 · U Nsec · I Nsec 的 

百分值表示的。如果发 电 机 吸收的有 功 功 率一次值为已知 , 那么就可以通过以下公式将其转换成 

二次值 : 

其中 

Psec 

S Nsec 

P Mach 

S N, Mach 

发 电 机 吸收的有 功 功 率二次值 

二次侧额定视在 功 率值 = √3 · U Nsec · I Nsec 

发 电 机 吸收的有 功 功 率一次值 

发 电 机 额定视在 功 率 


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107

U N Mach 

I N Mach 

U N prim 

I N prim 

发 电 机 额定 电 压 


电 压互感一次侧额定 电 压 

电 流互感器一次侧额定 电 流 

启动信号脉冲展宽 

参数 3105 T-HOLD 启动信号脉冲展宽时长用于将逆 功 率 保 护 的启动信号脉冲展宽到设定的最小 

时长。 

跳闸命令延时 

如果逆 功 率 保 护 不考虑紧急停 机 的情况 , 那么就必须为跳闸命令设定延时 , 以躲避发 电 机 同期过 

程中或者 电 网发生故障 ( 如 , 三相短路 ) 后引起的振荡过程中出现的短时间逆 功 率从而导致的 保 

护 误动作。通常 , 延时定值 3103 T-SV-OPEN 整定到约 10s。 

在紧急停 机 的情况下 , 逆 功 率 保 护 就会以较短的跳闸延时来实现程序跳闸 , 这时需要输入油压开 

关或者紧急停 机 阀门的位 置 接点信号。在逆 功 率 保 护 跳闸之前 , 必须要确 保 逆 功 率是由原动 机 的 

驱动动力消失引起的。这时 , 为了避免阀门突然关闭时有 功 功 率振荡导致的 保 护 误动作 , 也有必 

要设定跳闸延时 , 直到出现稳定的有 功 功 率值。这种情况下 , 跳闸命令延时参数 3104 T-SV- 

CLOSED 设定为 1 到 3s 就足够了。对于燃气 机 组 , 推荐将这个定值整定为 0.5s。这个跳闸命令延 

时是附加时间 , 不包括 保 护 装 置 的固有动作时间 ( 测量时间、返回时间等 )。 

1.17.3 定值表 



3101 REVERSE POWER OFF 

ON 

Block relay 

OFF 

设 置 逆 功 率 保 护 功 能 的状态 

3102 P> REVERSE -30.00 .. -0.50 % -1.93 % 逆 功 率 保 护 的启动定值 

3103 T-SV-OPEN 0.00 .. 60.00 sec; ∞ 10.00 sec 跳闸命令长延时 ( 非程序跳闸 ) 

3104 T-SV-CLOSED 0.00 .. 60.00 sec; ∞ 1.00 sec 跳闸命令短延时 ( 程序跳闸 ) 

3105A T-HOLD 0.00 .. 60.00 sec; ∞ 0.00 sec 启动信号脉冲展时长 

1.17.4 信息列表 


5083 >Pr BLOCK SP > 闭锁逆 功 率 保 护 功 能 

5086 >SV tripped SP > 紧急停 机 阀处于闭合状态 

5091 Pr OFF OUT 逆 功 率 保 护 功 能 退出运行 

5092 Pr BLOCKED OUT 逆 功 率 保 护 功 能 被闭锁 

5093 Pr ACTIVE OUT 逆 功 率 保 护 功 能 投入运行 

5096 Pr picked up OUT 逆 功 率 保 护 功 能 启动 

5097 Pr TRIP OUT 逆 功 率 保 护 功 能 出口跳闸 

5098 Pr+SV TRIP OUT 逆 功 率 保 护 功 能 程序跳闸 


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1.18 正方向有 功 功 率监视 (ANSI 32F) 

发 电 机 保 护 装 置 7UM62 中包括一个监视正方向有 功 功 率的 功 能 。这个 功 能 可以监视发 电 机 输送 

到 电 网的有 功 功 率是否低于某个设定的门槛值 , 并同时可以监视发 电 机 输送到 电 网的有 功 功 率是 

否高于某个设定的门槛值。这两个监视 功 能 中的任何一个 功 能 都可以启动 保 护 装 置 的控制 功 能 。 

有些时候 , 如 多 台发 电 机 并列运行时 , 其中一台发 电 机 发出的有 功 功 率可 能 非常小 , 完全可以被 

其它在运行的发 电 机 替代。这种情况下 , 最合适的做法是停下这台轻负载的发 电 机 。这时 , 就可 

以通过输送到 电 网的 " 正方向 " 有 功 功 率低于某个整定值作为 保 护 判据来实现停 机 。 

在大部分的时候 , 当有 功 功 率输出值高于某个整定值时 , 一般都希望 保 护 装 置 能 发出一个控制信 

号。 

如果不 能 足够快地清除发生在 电 网中的故障 , 那么就需要解列 电 网 , 如将工业 电 力系统与 电 网解 

列开来。 电 网解列的判据 , 除了潮流的方向外 , 还包括低 电 压判据、过 电 流判据和频率判据等。 

也就是说 , 保 护 装 置 7UM62 可以用作 电 网的解列 装 置 。 


有 功 功 率测量 

根据具体的应用场合 , 正方向有 功 功 率监视 功 能 可以采用慢速高精度测量的方法 ( 平均 16 个周 

波 ) 或者高速测量 ( 不取平均值 ) 的方法。高速测量的方法尤其适用于 电 网解列。 

通过发 电 机 电 压和 电 流的正序分量 , 保 护 装 置 计算出有 功 功 率。这个计算出来的有 功 功 率值与 功 

率整定值进行比较。正方向有 功 功 率的两段监视 功 能 , 可以通过开关量输入信号分别予以闭锁。 

另外 , 整个正方向有 功 功 率监视 功 能 , 也可以通过开关量输入信号予以闭锁。 

下图标出了正方向有 功 功 率监视 功 能 的逻辑。 

图 1-58 

正方向有 功 功 率监视 功 能 的逻辑框图 

1.18.2 定值说明 

概述 

只有在做 保 护 功 能 配 置 (1.4 节 ) 时将地址 132 FORWARD POWER 的参数整定为 enabled 

( 启用 ), 正方向有 功 功 率监视 功 能 才会开放并有效。如果不需要这个监视 功 能 , 可以将其整定为 

Disabled( 关闭 )。地址 3201 FORWARD POWER 的参数用来切换正方向有 功 功 率监视 功 能 的状 


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109

态为 ON ( 投入 ) 或者 OFF ( 退出 ) 或者仅仅是闭锁 保 护 装 置 的出口跳闸命令 (Block 

relay)。 

启动值与跳闸延时 

发 电 机 正方向有 功 功 率 保 护 的启动定值主要取决于该 保 护 的动作对象与目的 , 因此没有通用的定 

值整定指南。这个启动定值是按二次侧额定视在 功 率 S Nsec = √3 · U Nsec · I Nsec . 的百分值表示的。 

因此 , 通过以下公式将发 电 机 有 功 功 率转换成二次值 : 

其中 

P sec 

整定的发 电 机 正方向有 功 功 率二次值 

S Nsec 

P Mach 

S N, Mach 

U N Mach 

I N Mach 

U N prim 

I N prim 

二次侧额定视在 功 率值 = √3 · U Nsec · I Nsec 

整定的发 电 机 正方向有 功 功 率一次值 

发 电 机 额定视在 功 率 



电 压互感器一次侧额定 电 压 

电 流互感器一次侧额定 电 流 

地址 3202 中的参数用于设定正方向有 功 功 率 保 护 的欠量判据 (Pf) 启动门槛值。参数 3204 T-Pf< 和参数 

3205 T-Pf> 分别用于设定相应的跳闸命令延时。 

用户可以通过参数 3206 MEAS. METHOD 来选择正方向有 功 功 率的计算是采用快速的测量方法 

还是精确的测量方法。大部分情况下 , 精确测量用于 电 厂内部 ( 一般性原则 ), 而快速测量则用 

于 电 网解列。 

设定的跳闸命令延时是附加时间 , 不包括 保 护 功 能 的固有动作时间 ( 测量时间、返回时间等 )。 

1.18.3 定值表 



3201 FORWARD POWER OFF 

ON 

Block relay 

OFF 

设 置 正方向有 功 功 率 保 护 功 能 的 

状态 

3202 Pf< 0.5 .. 120.0 % 9.7 % 正方向有 功 功 率 保 护 的欠量判据 


3203 Pf> 1.0 .. 120.0 % 96.6 % 正方向有 功 功 率 保 护 的过量判据 


3204 T-Pf< 0.00 .. 60.00 sec; ∞ 10.00 sec 正方向有 功 功 率 保 护 的欠量判据 

动作延时 

3205 T-Pf> 0.00 .. 60.00 sec; ∞ 10.00 sec 正方向有 功 功 率 保 护 的过量判据 

动作延时 

3206A MEAS. METHOD accurate 

fast 

accurate 

正方向有 功 功 率的测量方法 


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1.18.4 信息列表 


5113 >Pf BLOCK SP > 闭锁正方向有 功 功 率 保 护 功 能 

5116 >Pf< BLOCK SP > 闭锁正方向有 功 功 率 保 护 的欠量判据 

5117 >Pf> BLOCK SP > 闭锁正方向有 功 功 率 保 护 的过量判据 

5121 Pf OFF OUT 正方向有 功 功 率 保 护 功 能 退出运行 

5122 Pf BLOCKED OUT 正方向有 功 功 率 保 护 功 能 被闭锁 

5123 Pf ACTIVE OUT 正方向有 功 功 率 保 护 功 能 投入运行 

5126 Pf< picked up OUT 正方向有 功 功 率 保 护 的欠量判据启动 

5127 Pf> picked up OUT 正方向有 功 功 率 保 护 的过量判据启动 

5128 Pf< TRIP OUT 正方向有 功 功 率 保 护 的欠量判据跳闸 

5129 Pf> TRIP OUT 正方向有 功 功 率 保 护 的过量判据跳闸 

1.19 阻抗 保 护 (ANSI 21) 

发 电 机 的阻抗 保 护 具有选择性且考虑动作时间的配合 , 主要为同步 电 机 、 机 端连线以及单元接线 

的变压器提供尽可 能 快速的短路 保 护 。同时 , 它也用作 电 厂主 保 护 或者其它串联连接的发 电 机 差 

动 保 护 、变压器差动 保 护 和 电 网 保 护 装 置 的后备 保 护 。 

保 护 装 置 7UM62 的阻抗 保 护 测量的总是 保 护 装 置 背板上 2 侧 电 流输入端 (I L1, 2 ,3; S2 ) 上的 电 流测 

量量。 


启动 

阻抗 保 护 设定启动元件来探测 电 力系统的故障 , 同时用于启动所有必要的程序去有选择性的清除 

故障 : 

• 起动阻抗 保 护 最后一段的跳闸延时 t3 

• 确定故障相 

• 开放阻抗计算程序 

• 开放跳闸命令 

• 显示 / 输出故障信号 

阻抗 保 护 的启动元件采用过 电 流元件 , 低 电 压记忆元件可以作为过 电 流启动的补充元件。输入的 

电 流测量量经过数字滤波后 , 保 护 就监视其是否超越整定的门槛值。如果某相的 电 流值超越了整 

定的门槛值 , 那么 保 护 就会发出启动信号。这些启动信号将用来选择测量值。如果不设低 电 压记 

忆的 电 流 保 持 , 那么这些启动信号在 电 流值下降到整定定值的 95% 以后返回。 

低 电 压记忆元件 

当发 电 机 的励磁变压器连接到 机 端时 , 在 机 端附近发生短路的情况下励磁 电 压将会下降 , 这会导 

致短路故障 电 流降低。从而 , 在故障仍然存在的情况下 , 故障 电 流测量值可 能 会低于启动值。在 

这种情况下 , 可以通过 电 压的正序分量 U1 作为低 电 压记忆元件 , 将阻抗 保 护 的启动信号 保 持一 

个足够长的时长。当时间超出了这个整定的 保 持时长或者 电 压恢复到整定的低 电 压门槛值的 

105% 时 , 启动信号就返回。 

低 电 压记忆逻辑是分相启动的 , 第一个启动的低 电 压元件将起动低 电 压记忆 保 持计时器 T-SEAL- 

IN。 

图 1-59 标出了阻抗 保 护 的启动逻辑框图。 


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111

确定短路阻抗值 

对于阻抗值计算 , 保 护 装 置 只采用与故障 ( 短路 ) 相相关的 电 流测量值和 电 压测量值作为计算 

值。阻抗 保 护 的启动元件选择出故障相 , 然后 保 护 装 置 来评估这些输入的测量量 ( 也请见表 1- 

9)。 

计算量选择 • 单相启动 , 采用相应的单相对地模拟量信号测量值计算故障阻抗 

• 两相启动时 , 采用相应的线 电 压等相间信号测量值计算故障阻抗 

• 三相都启动时 , 相间信号中的 电 流信号采用最大一相的 电 流测量值并且所有三相 电 流取相等 

的幅值来计算故障阻抗。计算过程采用下表中最后一行的描述内容。 

表 1-9 

单相 

故障阻抗的计算量选择 

启动 

L1 

相对地故障 

L2 

L3 

两相 

L1, L2 

L2, L3 

L3, L1 

三相启动 , 幅值不同 L1,2*L2,L3 

L2,2*L3,L1 

L3,2*L1,L2 

三相启动 , 幅值不同 L1, L2, L3 

相间故障 , 计算 

U LL 和 I LL 

故障阻抗的计算量 

L1-E 

L2-E 

L3-E 

L1-L2 

L2-L3 

L3-L1 

相对地故障 , 计算量选用最大 


U L (Imax) 和 I L (Imax) 

相对地故障 ( 任取一个量 , 电 

流量取最大的相 )) 

L2-E 

L3-E 

L1-E 

IL1=IL2=IL3 , 取 IL1 

IL1=IL2 > IL3 , 取 IL1 



按照这样的方式选择故障阻抗的计算量 , 可以确 保 正确测量到通过单元接线的变压器后 电 网故障 

时的故障阻抗。在 电 网侧发生单相接地短路故障时 , 阻抗 保 护 会测量到错误的故障阻抗值 , 因为 

零序 电 流系统不 能 通过发 电 机 - 变压器 ( 两侧有矢量差 , 如 Yd5 接线 ) 组正确地传递过来。下 

表列出了故障类型与错误的故障阻抗测量值。 

表 1-10 

电 网故障类型与发 电 机 侧反映的错误的故障阻抗 

电 网故障类型从发 电 机 侧反映的故计算量选择 

测量错误 

障类型 

三相短路三相短路相对地故障总 能 正确测量 

两相短路三相短路相对地故障 , 计算量选总 能 正确测量 

用最大 电 流 

单相接地故障两相短路相间故障阻抗测量值特别高 


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图 1-59 

阻抗 保 护 的启动逻辑框图 

跳闸特性发 电 机 阻抗 保 护 的跳闸特性采用的是 多 边形特性 ( 请见图 1-60)。这个 多 边形是个对称 多 边形 , 

即正方形。假设阻抗 保 护 的 电 流取自通常所用的发 电 机 中性点侧 电 流互感器 , 那么即使发生在反 

方向 (R 和 / 或 X 为负值 ) 的故障也 能 反映在这个 保 护 特性上。只需要一个参数 ( 阻抗值 Z) 就 

可以决定阻抗 保 护 的跳闸 多 边形特性。 

只要满足了阻抗 保 护 的启动判据 , 保 护 装 置 就通过以上方法确定的计算故障阻抗用的 电 流矢量和 

电 压矢量测量值不断地计算故障阻抗。如果计算出来的故障阻抗位于阻抗 保 护 的跳闸 多 边形特性 

区域内部 , 那么 保 护 装 置 就会在整定的跳闸延时过后发出跳闸命令。 

保 护 装 置 7UM62 的阻抗 保 护 有三段跳闸特性。在整定阻抗 保 护 的范围时 , 可以将阻抗 保 护 的第 

一段 (ZONE Z1,T-Z1) 动作范围整定为覆盖发 电 机 和单元接线的变压器低压侧 , 将阻抗 保 护 的第 

二段 (ZONE Z2, ZONE2 T2) 动作范围延伸至 电 网。值得注意的是 , 单元接线的变压器高压侧单 

相接地故障时 , 阻抗 保 护 会测量到错误的故障阻抗。这是因为变压器绕组在高压侧为星形接线 , 

而在低压侧为三角形接线。也正因为这样 , 电 网单相接地故障时的反映到发 电 机 阻抗 保 护 的测量 

阻抗特别高 , 从而避免了发生非预期性的 保 护 跳闸。 

阻抗 保 护 设有单独一段跳闸命令延时 T-END, 用以清除阻抗 保 护 多 边形特性区域外发生的短路故 

障。 

根据发 电 机 - 变压器单元组与 电 网的联络断路器开合状态的不同 , 可 能 有必要将阻抗 保 护 的第一 

段 ZONE Z1,T-Z1 拓展为不设延时的跳闸区。比方说 , 假如变压器高压侧断路器为断开状态 , 这 

时阻抗 保 护 就只 能 由发 电 机 - 变压器组内部的故障来启动。如果可以将高压侧断路器的辅助状态 

接点连接到 保 护 装 置 , 那么就可以激活并投入阻抗 保 护 中一个所谓的超范围 保 护 特性段 ZONE 

Z1B ( 也请见 1.19.3 节 " 图 1-63 发 电 机 阻抗 保 护 的时间级差配合 ")。 


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113

图 1-60 

阻抗 保 护 的跳闸特性 

跳闸逻辑 

独立段 保 护 T-END 在阻抗 保 护 启动以后就启动跳闸延时 , 计算故障阻抗值。计算出的故障阻抗值 

与之前整定的阻抗定值进行比较。在这个延时过程中 , 如果计算出的故障阻抗值在跳闸区域内 

部 , 那么 保 护 装 置 就会发出跳闸命令。 

在大部分情况下 , 阻抗 保 护 的第一段 Z1 以及超范围段 Z1B 的跳闸延时都整定到零或者至少非常 

短。也就是说 , 只要阻抗 保 护 启动并且计算出的故障阻抗在这个第一段阻抗定值范围之内 , 保 护 

装 置 就会跳闸。 

通过开关量输入信号 , 可以从外部激活阻抗 保 护 的超范围段 Z1B。 

阻抗 保 护 的第二段 Z2 保 护 范围可 能 深入到 电 网部分 , 因此跳闸延时要按高于 电 网 保 护 的第一段 

整定。 

阻抗 保 护 的返回取决于过 电 流启动的返回 , 而不是这个存在的 多 边形跳闸特性。 


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图 1-61 

阻抗 保 护 的逻辑框图 

1.19.2 振荡闭锁 

概述 

电 网中发生的动态事件 , 如负载的突然变化、短路故障的发生、自动重合闸或者切换运行方式 

等 , 都可 能 导致系统振荡。为了避免误动作 , 因此阻抗 保 护 需要设 置 振荡闭锁 功 能 。 

系统振荡表现为三相对称的特征。因此 , 判断系统振荡的首要的前提条件就是出现有效地对称三 

相 电 流 , 这可以通过评估系统的负序 电 流来验证。这也就意味着 , 不对称 ( 所有单相和两相 ) 短 

路故障不可 能 导致振荡闭锁 功 能 的启动。甚至即使 保 护 装 置 已经启动了振荡闭锁 , 紧接着发生的 

不对称短路故障也会很快地解除振荡闭锁 , 从而阻抗 保 护 可以动作跳闸。由于振荡发生的过程要 

比短路来的慢得 多 , 因此可以通过检测阻抗的变化率来可靠地识别振荡。振荡具有三相对称的天 

然特性 , 因此 , 用来识别振荡工况的阻抗值采用的是从正序 电 流和正序 电 压计算得到的正序阻 

抗。 


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115

逻辑 

下图标出了振荡闭锁的逻辑框图。上半部分画出的是对称 电 流的监视逻辑。如果阻抗 保 护 已经发 

出了三相启动信号 , 且不存在负序 电 流 , 这时就开放振荡闭锁的检测 功 能 。为了检测振荡 , 要用 

到一个所谓的振荡 多 边形 (P/SPOL), 它的区域比跳闸 多 边形 (TPOL) 要大很 多 。这两个 多 边形 

之间的距离可以整定 (R 轴和 X 轴的定值相同 )。对于振荡闭锁整定的每一个参数 , 闭锁的这个 

跳闸 多 边形是指阻抗特性 Z1 还是阻抗特性 Z1 & Z2, 由用户来整定。如果是后者 , 跳闸 多 边形特 

性对应的是阻抗值中最大的那个。 

测量原理 

振荡闭锁的判据由振荡 多 边形特性、振荡 多 边形到跳闸 多 边形的距离、跳闸 多 边形以及测量阻抗 

值的变化率等组成。这里 , 要对进入阻抗 多 边形特性 ( 时刻 Tent) 时的第一个阻抗值和离开阻抗 

多 边形特性 ( 时刻 Tent-Δt) 时的最后一个阻抗值进行比较。时间 Δt 取决于阻抗测量的时间窗 , 

间隔为一个周波。如果按照这种方法确定的测量阻抗矢量变化率小于整定值 ΔZ/Δt, 就判断为振 

荡。但是 , 在测量阻抗进入跳闸 多 边形特性 TPOL 之前 , 阻抗 保 护 都不会被闭锁。 

如果进入振荡 多 边形特性 ( 时刻 Tent) 时的第一个阻抗值同时位于振荡 多 边形 P/SPOL 和跳闸 多 

边形 TPOL 内部 , 那么 保 护 装 置 将立刻判定为短路故障 , 因为必定有一个测量阻抗值位于振荡 多 

边形特性 P/SPOL 和跳闸 多 边形特性 TPOL 之间。通过这种方法 , 振荡 多 边形特性 P/SPOL 和跳 

闸 多 边形特性 TPOL 之间的距离以及阻抗变化率 ΔZ/Δt 相互配合 , 就可以可靠地检测出振荡 , 同 

时闭锁期望锁住的阻抗 保 护 区 (Z1 或 Z1&Z2)。直到测量的阻抗矢量离开跳闸 多 边形或者振荡 多 

边形、阻抗矢量变化率大于整定值 ΔZ/Δt 或者从 电 流对称性分析就排除振荡的可 能 性时 , 保 护 装 

置 才会解除振荡闭锁。同时 , 振荡闭锁的时长也受限制于定值参数 (T-ACTION P/S)。 

闭锁阻抗 保 护 特性段 

大部分情况下 , 振荡闭锁只用于阻抗 保 护 特性的第一段 Z1, 这是因为这一段特性的跳闸延时 T1 

非常短。相应地 , 阻抗 保 护 特性第二段的跳闸延时要整定得相对长。对于阻抗 保 护 的超范围段 

Z1B, 从定义就可以知道不可 能 发生振荡。这是因为发 电 机 - 变压器单元组与 电 网的联络断路器处 

于断开状态 , 没有第二台发 电 机 来产生振荡。振荡闭锁 功 能 也不会闭锁无方向的过 电 流 保 护 段 

(T3)。 

图 1-62 

阻抗 保 护 振荡闭锁的逻辑框图 

Z(Tent) 

Z(Tent-Δt) 

P/SPOL 

TPOL 

ΔZ/Δt 

进入振荡 多 边形特性 ( 时刻 Tent) 时的第一个阻抗矢量 

离开振荡 多 边形特性 ( 时刻 TentΔt) 时的最后一个阻抗矢量 

振荡 多 边形特性 

跳闸 多 边形特性 

阻抗矢量的变化率 


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1.19.3 定值表 

概述 

启动 

做 保 护 功 能 配 置 (1.4 节 ), 只有设定地址 133 IMPEDANCE PROT. = Enabled ( 启用 ) 后 , 发 

电 机 阻抗 保 护 功 能 才会开放并有效。如果不需要这个 保 护 功 能 , 可以将其整定为 disabled ( 禁 

用 )。地址 3301 IMPEDANCE PROT. 的参数用来切换阻抗 保 护 功 能 的状态为 ON ( 投入 ) 或者 

OFF ( 退出 ) 或者仅仅是闭锁 保 护 装 置 的出口跳闸命令 (Block relay)。 

发 电 机 运行过程中可 能 出现的最大负载 电 流是整定阻抗 保 护 过 电 流启动元件最为重要的判据。一 

定要避免发 电 机 过负载运行时启动阻抗 保 护 。正是基于这个原因 , 阻抗 保 护 的启动定值 3302 IMP 

I> 一定要大于可 能 出现的最大 ( 过 ) 负载 电 流。推荐定值 :1.2 到 1.5 倍的发 电 机 额定 电 流。阻抗 

保 护 的启动逻辑类似于定时限过 电 流 保 护 UMZ I> 的启动逻辑。 

如果发 电 机 的励磁变压器连接在发 电 机 机 端 , 在 机 端附近发生短路故障时 , 由于 机 端 电 压的急剧 

下降可 能 导致短路 电 流降低到启动定值 ( 地址 3302) 以下。这时 , 可以设 置 低 电 压记忆的短路 

电 流 保 持 功 能 。也就是说 , 将参数 3303 U< SEAL-IN 设定为 ON ( 投入 )。 

这个低 电 压记忆短路 电 流 保 持 功 能 的 电 压定值 U< ( 地址 3304) 整定到略微低于正常运行时可 能 

出现的最低线 电 压值 , 如 U< =75% 到 80% 的 机 端额定 电 压。而低 电 压记忆短路 电 流的 保 持时间 

( 地址 3305 T-SEAL-IN) 必须整定得大于后备 保 护 清除故障所需的时间 ( 推荐定值 : 地址 3312 

T END + 1 s)。 

阻抗定值段阻抗 保 护 有以下特性参数需要单独整定 : 

1. 阻抗 保 护 动作区 ( 快速跳闸段 Z1 ) 参数 

ZONE Z1 电 抗值 = 保 护 范围 , 

T-Z1 

= 0, 如果有必要就设 置 为短延时 

由开关量输入信号控制的超范围动作段 Z1B 参数 

ZONE Z1B 电 抗值 = 保 护 范围 , 

T-Z1B 

T1B = 0 , 如果有必要就设 置 为短延时 

2. 阻抗 保 护 动作区 ( 快速跳闸段 Z2) 参数 

ZONE Z2 电 抗值 = 保 护 范围 

ZONE2 T2 用户必须整定 T2 大于 电 网 保 护 要求的 保 护 配合时间级差 

无方向的最后一段阻抗 保 护 动作区参数 

T END 这一段 保 护 的选择要考虑超越 电 网距离 保 护 的第二段或者第三段 . 

用户可以假定阻抗 保 护 的测量范围延伸至单元接线的变压器 , 因此在设定相关参数时必须充分地 

考虑变压器的控制范围。 

所以 , 阻抗 保 护 的第一段定值 ZONE Z1 通常设定为 保 护 区的 70% ( 也就是说变压器 电 抗的 

70%), 跳闸延时整定为 0 或者很小 ( 也就是说 ,T-Z1 = 0.00s 到 0.50s)。然后 , 保 护 装 置 在其固 

有动作时间之后或者短延时 ( 快速跳闸 ) 之后切除这个范围内的故障。默认定值为 0.10s。 

对于阻抗 保 护 的第二段定值 ZONE Z2, 可以整定为 100% 的变压器 电 抗 , 或者加上部分的 电 网阻 

抗。这一段的跳闸延时参数 ZONE2 T2 整定到大于 电 网下一级线路 保 护 装 置 的动作时间。而时间 

参数 T-END 则是最后一段后备 保 护 的延时。 

以下的公式总体上用于计算阻抗的一次值 ( 受限制于单元接线的变压器 ): 

其中 

k R 保 护 区范围 [%] 

u K 变压器的短路 电 压百分比 [%] 


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117

S N 

U N 

变压器额定视在 功 率 [MVA] 

变压器低压侧额定 电 压 [kV] 

计算出来的变压器阻抗一次值必须转换为与 电 流互感器和 电 压互感器相适应的二次值 , 一般来说 

有以下变换公式 : 

保 护 装 置 会自动考虑到它本身的额定 电 流 (= 电 流互感器的二次额定 电 流 )。输入互感器的额定 

参数 ( 请见 1.5 节 ), 就把 电 流互感器和 电 压互感器的变比告诉了 保 护 装 置 。 

示例 

变压器参数 : 

u K = 7 % 

S N 

U N 

互感器变化 : 

电 流互感器变比 

= 5.3 MVA 

= 6.3 kV 

= 500 A / 1 A 

阻抗 保 护 第一段的 保 护 范围为变压器 电 抗的 70 %: 

计算出阻抗 保 护 第一段的二次定值 , 整定在地址 3306 ZONE Z1 中 : 

注意 : 下面的变比对应的 保 护 装 置 额定 电 流为 5A, 所连接的 电 流互感器二次侧额定 电 流也为 

5A: 

同样地 , 以下 电 抗一次值为 100% 的变压器 电 抗 , 用于阻抗 保 护 第二段的一次定值 : 

] 

计算出阻抗 保 护 第二段的二次定值 , 整定在地址 3310 ZONE Z2 中 : 


C53000-G115D-C149-5

图 1-63 

发 电 机 阻抗 保 护 的时间级差配合 - 示例 

超范围段 Z1B 

阻抗 保 护 的超范围段 ( 地址 3308 ZONE Z1B) 受控制于外部接点 , 它不会影响到阻抗 保 护 的第 

一段 Z1。因此 , 在阻抗 保 护 的第一段和超范围段之间不需要进行切换。但是 , 超范围段的运行状 

态取决于变压器高压侧断路器的开合状态。 

阻抗 保 护 的超范围段 Z1B 通常由变压器高压侧断路器的开断状态接点激活。这种状况下 , 由于发 

电 机 - 变压器单元组与 电 网之间没有连接 , 阻抗 保 护 只 能 由单元组内部的故障来启动。因此 , 快 

速跳闸区拓展到 100% 到 120% 的 保 护 区 , 并且没有损失选择性。 

阻抗 保 护 的超范围段 Z1B 通过断路器的辅助接点 ( 请见图 1-63) 激活。超范围 保 护 段有单独的 

跳闸延时定值 3309 T-Z1B。 

最后一段 

振荡闭锁 

保 护 装 置 7UM62 无方向的最后一段 保 护 T-END, 为阻抗 保 护 跳闸段 Z1 和 Z2 区外的短路故障提 

供后备 保 护 , 其工作原理类似于定时限过 电 流 保 护 。无方向的最后一段 T-END, 其延时定值要超 

越串接的 电 网距离 保 护 的第二段或者第三段。 

只有将地址 3313 POWER SWING 的参数设定为 ON ( 投入 ), 保 护 装 置 才会投入阻抗 保 护 的振 

荡闭锁 功 能 。 

对于振荡闭锁的整定 , 必须在两个参数中间找到一个合适的平衡点 , 这两个参数分别是振荡 多 边 

形特性与跳闸 多 边形特性之间的距离 ( 参数 :P/SPOL-TPOL ( 地址 3314)) 以及阻抗矢量变化 

率 ( 参数 :dZ/dt ( 地址 3315))。其中 , 值得注意的是 , 阻抗矢量变化率不是一个常量。越靠 

近坐标原点 , 其值越小。还有一些需要考虑的 电 力系统因素 , 如发 电 机 与 电 网之间的连接阻抗、 

振荡频率以及阻抗变化率等 ( 也请参考 1.20 节 " 失步 保 护 " 部分 )。 

可以通过下面的公式来估算阻抗变化率 : 

其中 : 

X 

f p 

δ 

发 电 机 与 电 网的连接阻抗 

振荡频率 

振荡角 


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119

图 1-64 是一个示例 , 从中可以看到阻抗变化率与振荡角之间的关系。振荡角在 180° 时 , 阻抗变 

化率处于最小值。越是深入 电 网 ( 也就是说 , 振荡角越小或者越大 ), 发 电 机 转子加速就越是厉 

害。 

图 1-64 阻抗变化率过程 (fp = 1 Hz; X = 10 Ω) 

正是因为这个原因 , dZ/dt 的整定值也必须要考虑到短路故障开始瞬间的阻抗突变。 

在整定 dZ/dt 时 , 用户要确定发 电 机 运行中出现的最小阻抗 (ZL,min), 计算出这个最小阻抗与阻 

抗 保 护 定值 ( 如 , Z1) 之间的阻抗差值从而计算出阻抗级差 , 计算时将阻抗测量窗考虑为一个 

周波。 

示例 

U min = 0,9 U N , I max = 1,1 I N , u K = 10 %, Δ t = 20 ms 

U N = 100 V, I N = 1 A 

考虑安全裕度为 4, dZ/dt 绝对不 能 高于 500Ω/s ( 如果 电 流互感器二次侧额定 电 流为 5A, 那么 

这个值为 100 Ω/s)。 

默认定值为 300 Ω /s, 应该说这个值对于大部分的发 电 机 都足够了。这个参数也是整定振荡 多 边 

形特性与跳闸 多 边形特性之间最小距离 P/SPOL-TPOL 的基础。假设 保 护 装 置 检测到了系统振 

荡 , 那么一定有某个阻抗值落在振荡 多 边形特性 P/SPOL 与跳闸 多 边形特性 TPOL 之间。 

PPOL - APOL > dZ/dt · Δt = 300 Ω/s · 0.02 s = 6 Ω ( 定值整定为 : 8 Ω) 

其它可以整定的参数都是些高级参数 , 通常情况下不需要修改。 


C53000-G115D-C149-5

地址参数备注 

3316 BLOCKING OF 默认设 置 为闭锁阻抗 保 护 的第一段 Z1, 因为这 

一段没有跳闸命令延时或者很短。第二段 Z2 

的跳闸命令延时由 电 网 保 护 的参数决定 , 延时 

很长。( 请见下面的整定指南 ) 

3317 T-ACTION P/S 默认定值为 3.00 s。这个时长取决于可 能 产生 

的振荡最小频率。 . 

对于阻抗 保 护 来说 , 在系统振荡时是否将导致误动作主要取决于阻抗矢量在跳闸 多 边形特性区域 

内部停留时间的长短。而这个时间值 , 只有通过 电 力系统的暂态计算才 能 够可靠确定。 

如果知道了振荡角 180° 附近的阻抗变化率 , 那么就可以通过这个值来初略地估算出阻抗矢量在 

跳闸 多 边形特性区域内部停留时间的长短。 

T = 2 · Z characteristic /dZ/dt (180°) 

从上面的数据可以得出以下计算值 : 

Z characteristic = Z1 = 4 Ω 

dZ/dt (180°) = 20 Ω/s 

T = 2 · 4 Ω/20 Ω/s = 0.4 s 

这也就意味着 , 如果跳闸命令延时大于 0.4s, 就不需要考虑振荡闭锁。 

1.19.4 定值表 



地址 . 参数 C 定值选项默认定值备注 

3301 IMPEDANCE PROT. OFF 

ON 

Block relay 

OFF 

设 置 阻抗 保 护 功 能 的状态 

3302 IMP I> 5A 0.50 .. 100.00 A 6.75 A 阻抗 保 护 电 流启动门槛值 

1A 0.10 .. 20.00 A 1.35 A 

3303 U< SEAL-IN ON 

OFF 

OFF 

设 置 低 电 压记忆 功 能 的状 

态 

3304 U< 10.0 .. 125.0 V 80.0 V 低 电 压记忆 功 能 启动门槛 

值 

3305 T-SEAL-IN 0.10 .. 60.00 sec 4.00 sec 低 电 压记忆的 电 流 保 持时 

长 

3306 ZONE Z1 5A 0.01 .. 26.00 Ω 0.58 Ω 阻抗 保 护 的第一段定值 

1A 0.05 .. 130.00 Ω 2.90 Ω 

3307 T-Z1 0.00 .. 60.00 sec; ∞ 0.10 sec 阻抗 保 护 第一段的跳闸命 

令延时 

3308 ZONE Z1B 5A 0.01 .. 13.00 Ω 0.99 Ω 阻抗 保 护 超范围段定值 

1A 0.05 .. 65.00 Ω 4.95 Ω 

3309 T-Z1B 0.00 .. 60.00 sec; ∞ 0.10 sec 阻抗 保 护 超范围段的跳闸 

命令延时 


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121


3310 ZONE Z2 5A 0.01 .. 13.00 Ω 0.83 Ω 阻抗 保 护 的第二段定值 

1A 0.05 .. 65.00 Ω 4.15 Ω 

3311 ZONE2 T2 0.00 .. 60.00 sec; ∞ 0.50 sec 阻抗 保 护 的第二段的跳闸 

命令延时 

3312 T END 0.00 .. 60.00 sec; ∞ 3.00 sec T END: 阻抗 保 护 最后一段 

的跳闸延时 

3313 POWER SWING ON 

OFF 

OFF 

设 置 振荡闭锁 功 能 的状态 

3314 P/SPOL-TPOL 5A 0.02 .. 6.00 Ω 1.60 Ω 振荡 多 边形特性与跳闸 多 

1A 0.10 .. 30.00 Ω 8.00 Ω 

边形特性之间的距离 

P/SPOL-TPOL 

3315 dZ/dt 5A 0.2 .. 120.0 Ω/s 60.0 Ω/s 设 置 阻抗矢量变化率 

3316A BLOCKING OF Z1 

Z2 

1A 1.0 .. 600.0 Ω/s 300.0 Ω/s 

Z1 

选择振荡闭锁的对象 

3317A T-ACTION P/S 0.00 .. 60.00 sec; ∞ 3.00 sec 设 置 振荡闭锁的时长 

1.19.5 信息列表 


3953 >Imp. BLOCK SP > 闭锁阻抗 保 护 功 能 

3956 >Extens. Z1B SP > 启动阻抗 保 护 超范围 Z1B 

3958 >ImpUseal-inBLK SP > 闭锁阻抗 保 护 的低 电 压记忆元件 

3961 Imp. OFF OUT 阻抗 保 护 功 能 退出运行 

3962 Imp. BLOCKED OUT 阻抗 保 护 功 能 被闭锁 

3963 Imp. ACTIVE OUT 阻抗 保 护 功 能 投入运行 

3966 Imp. picked up OUT 阻抗 保 护 启动 

3967 Imp. Fault L1 OUT L1 相阻抗 保 护 启动 



3970 Imp. I> & U< OUT 阻抗 保 护 低 电 压记忆过流判据启动 

3976 Power Swing OUT 检测到系统振荡 

3977 Imp.Z1< TRIP OUT 阻抗 保 护 第一段 Z1 跳闸 

3978 Imp.Z1B< TRIP OUT 阻抗 保 护 超范围段 Z1 B 跳闸 

3979 Imp.Z2< TRIP OUT 阻抗 保 护 第二段 Z2 跳闸 

3980 Imp.T3> TRIP OUT 阻抗 保 护 最后一段 T3 跳闸 

1.20 失步 保 护 (ANSI 78) 

不同的 电 网具有不同的系统结构以及馈入的发 电 机 数目 , 而这些 电 网经常会发生一些动态事件 , 

如负载的突然变化、短路故障没有 能 够被足够快速地切除、自动重合闸以及运行方式的改变等。 

这些动态事件的发生 , 都可 能 引起系统振荡 , 而系统振荡都会危及 电 网的稳定。 电 网稳定的问题 

多 半源自有 功 功 率的振荡 , 有 功 功 率的振荡则将导致滑极 ( 失步 ) 和 机 组过载。 


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1.20.1 测量原则 

概论 

失步 保 护 的动作判据是基于熟知的阻抗测量原理 , 主要评估 机 端阻抗复数的变化轨迹。 机 端阻抗 

复数的计算量采用 电 压测量量和 电 流测量量的基波正序分量。是否将发 电 机 与 电 网解列开来 , 则 

取决于阻抗矢量的运动轨迹以及系统振荡时振荡中心所在的位 置 。 

可以通过一个简单的 电 力系统等效模型 , 用图示的方法说明发 电 机 的失步工况。下图中标出了发 

电 机 的 机 端 电 压 U G 和 电 网的等效 电 压 U N 。发 电 机 阻抗、变压器阻抗和系统阻抗位于这两个 电 压 

之间 , 共同组成了一个总阻抗 Z tot 。 

图 1-65 

电 力系统的等效模型 

保 护 装 置 所在的测量点位 置 将总阻抗分为两部分 , 分别为阻抗 m Z tot 和阻抗 (1-m) · Z tot 。测量点 

所在的位 置 m 处的阻抗为 : 

这里 , 电 流值与测量点所在的位 置 无关 : 

测量点所在的位 置 m 处的 电 压 U 为 : 

因此 , 可以得到 : 

这里 , δ 是发 电 机 机 端 电 压和系统等效 电 压之间的相角差。在正常情况下 , 这个值取决于负载状 

况 , 通常是个常数。而另一方面 , 在发 电 机 的失步过程中 , 这个相角差将持续波动 , 波动范围从 

0° 到 360°。参照以上给出的公式 , 可以通过下图显示测量点所在的位 置 m 处的阻抗矢量的变化轨 

迹图。坐标轴的原点对应于测量点的位 置 ( 即 电 压互感器的安 装 位 置 )。将 电 压幅值的比值 

UN/UG 固定在某个常数而让相角差变化 , 则可以画出一个阻抗矢量的变化轨迹圆 , 轨迹圆的圆 

心和半径由比值 U N /U G 确定。轨迹圆的圆心总是位于一根斜线上 , 斜线的倾角取决于阻抗矢量 

Z tot 的角度。阻抗测量值的最小值和最大值分别对应于相角差为 δ = 0° 和 = 180° 的时刻。如果测 

量点的位 置 正好位于系统的 电 气中心 , 则当相角差为 δ = 180° 时测量 电 压为零从而测量阻抗为 

零。 


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123

振荡 多 边形 

失步 保 护 的测量特性是个振荡 多 边形 , 这个 多 边形特性的四条边以及倾角 ϕ P 均可整定。这种特 

性可以确 保 保 护 装 置 能 够更好地适应不同的系统运行工况。 

图 1-66 

测量点所在位 置 m 处的阻抗矢量轨迹图 

1.20.2 失步 保 护 逻辑 

下图更为详细地介绍了失步 保 护 的振荡 多 边形特性。为了便于理解 , 这里假定振荡 多 边形的对称 

轴倾角 ϕ P 为 90×, 而 多 边形的形状由阻抗整定值 Za, Zb, Zc 和 (Zd–Zc) 确定。这个振荡 多 边形 

是关于坐标纵轴对称的。 Zb 是朝向发 电 机 的反方向阻抗整定值 , Zc 是朝向单元接线的变压器的 

正方向阻抗整定值 , 而第二段阻抗定值 Zd 则代表深入 电 网的阻抗整定值。失步 保 护 的振荡 多 边 

形特性分成两部分 , 特性 1 (Characteristic 1) 代表的是长方形区域的下方部分 ( 就是没有阴影 

的部分 ), 特性 2 (Characteristic 2) 则代表的是上方有阴影的部分。如果系统的 电 气振荡中心位 

于发 电 机 - 变压器单元组内部或者靠近单元组 , 那么振荡时的测量阻抗矢量轨迹将穿越特性 

1(Characteristic 1) 或者特性 2 (Characteristic 2) 的区域。穿越振荡 多 边形特性的对称轴 ( 虚轴 ) 

的点对于判断发 电 机 失步有决定性的意义。 

系统发生振荡时三相 电 流是对称的。因此 , 检测系统振荡的首要判据是三相测量 电 流是否对称。 

保 护 装 置 7UM62 判断 电 力振荡所采用的首要条件是 : 测量到的 电 流正序分量超越正序 电 流整定 

值 I 1 , 电 流负序分量则低于负序 电 流整定值 I 2 。 


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图 1-67 

失步 保 护 的振荡 多 边形特性以及典型的系统振荡轨迹 

要判定发 电 机 已经失步 , 还要求阻抗矢量轨迹从一侧进入振荡特性区域 , 穿越虚轴或者失步 保 护 

的振荡 多 边形特性对称分界线 , 然后从另一侧离开振荡特性区域 ( 发 电 机 失去同步 , 如图中 1 和 

2 所示 )。这种阻抗复数轨迹的典型特征是 , 实部分量 ( 参考坐标系统 , 可 能 旋转大约 ϕ P 的角度 ) 

在穿越振荡特性区域后其符号就发生了改变。 

还有一种情况 , 阻抗矢量轨迹从振荡特性区域一侧进入 , 然后从同一侧穿出。在这种状况下 , 系 

统振荡最终将趋于稳定 ( 如图中 3 和 4 所示 )。 

当 保 护 装 置 识别到发 电 机 的失步工况 , 也就是说阻抗矢量轨迹穿越了失步 保 护 的振荡 多 边形特性 

区域 , 装 置 就会发出相应的信号 , 此信号将会指出穿越的振荡 多 边形特性区域。此外 , 计数器 

n1( 用于特性 1) 或 n2( 用于特性 2) 的计次 ( 滑极次数 ) 增加。 

当其中一个滑极计数器的计次达到 1, 就启动了失步 保 护 。 保 护 装 置 会显示失步 保 护 的启动信 

号 , 这个启动信号脉冲的最短显示时长可以整定。失步 保 护 每启动一次 , 计数器就会增加 1。同 

样地 , 可以整定启动命令 保 持时长 , 在 保 持时长过后启动信号就复归为零。每当增加计数器的计 

次时 , 这个 保 持时长就重新起动一次。 

当阻抗矢量轨迹穿越振荡 多 边形的次数达到整定的滑极计次时 , 保 护 装 置 就会发出跳闸命令。这 

个跳闸命令将至少 保 持一个整定时长 T-HOLDING。在启动信号复归以后 , 保 护 装 置 将启动跳闸 

命令的最小时长 T TRIPCOM MIN.。 

下图为发 电 机 失步 保 护 的逻辑框图。从逻辑框图上可以看出 , 失步 保 护 设有两段特性 , 并且这两 

段特性都可以通过开关量输入信号分别予以闭锁。 


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125

图 1-68 

失步 保 护 的逻辑框图 

1.20.3 定值说明 

概述 

启动 

做 保 护 功 能 配 置 (1.4 节 ), 只有设定地址 135 OUT-OF-STEP = enabled ( 启用 ) 后 , 发 电 机 失 

步 保 护 功 能 才会开放并有效。如果不需要这个 保 护 功 能 , 可以将其整定为 disabled ( 禁用 )。地 

址 3501 OUT-OF-STEP 的参数用来切换失步 保 护 功 能 的状态为 ON ( 投入 ) 或者 OFF ( 退出 ) 

或者仅仅是闭锁 保 护 装 置 的出口跳闸命令 (Block relay)。 

失步 保 护 开放阻抗测量的前提条件是 , 保 护 装 置 测量到的 电 流正序分量超越了整定的正序 电 流最 

小门槛值 3502 I1> RELEASE ( 过 电 流启动 )。同时 , 考虑到系统振荡时 电 流对称的特征 , 负序 

电 流分量的最大值一定不 能 大于负序 电 流整定值 3503 I2< RELEASE。 

一般来说 , 失步 保 护 的正序 电 流整定值 I1> RELEASE 要大于发 电 机 的额定 电 流 , 也就是说整定 

为 120 % I N , 以避免发 电 机 过负载运行时失步 保 护 启动。根据 电 网实际情况的不同 , 允许将启动 

值整定得比较小 , 以便在任何时刻都开放失步 保 护 的阻抗测量 ( 请参考逻辑图 )。发 电 机 的失步 

工况是对称性事件 , 因此负序 电 流分量启动值 I2< RELEASE 应该整定到大约 20% I N 。 

阻抗值 

保 护 装 置 能 够测量到的阻抗值是整定失步 保 护 定值最关键的因素。朝向发 电 机 ( 从 电 压互感器所 

在的位 置 看过去 ) 的方向 , 必须要考虑到发 电 机 的振荡 电 抗 , 这个振荡 电 抗值大约等于发 电 机 的 

直轴暂态 电 抗 X d '。然后 , 就可以计算出反映到二次侧的这个直轴暂态 电 抗值 , 并且整定为 Z b ≈ 

X d ' ( 请见下图 )。 


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图 1-69 

振荡 多 边形特性 

直轴暂态 电 抗 X d ' 从发 电 机 的直轴暂态 电 抗标幺值 x d ' 计算而来 : 

其中 

X d ’ 

x d ’ 

U N, Gen 

I N, Gen 

N CTR 

N VTR 

发 电 机 的直轴暂态 电 抗 

发 电 机 的直轴暂态 电 抗标幺值 



电 流互感器变比 

电 压互感器变比 

根据不同的发 电 机 类型和不同的 电 流互感器二次侧额定 电 流 , 在下表中列出了 电 压互感器二次侧 

额定 电 压为 100 V 或 120 V 时 电 抗值的大概范围。 

表 1-11 

同步 电 机 的二次侧直轴暂态 电 抗值范围 

发 电 机 类型 x d ’ X d ‘ 

U N = 100 V/ I N = 1 A 

X d ’ 

U N = 120 V/ I N = 1 A 

X d ‘ 

U N = 100 V/ I N = 5 A 

X d ‘ 

U N = 120 V/ I N = 5 A 

隐极型 0.13...0.35 7.5 Ω...20.2 Ω 9.4 Ω...24.3 Ω 1.5 Ω...4.0 Ω 1.9 Ω...4.9 Ω 

凸极型 0.20...0.45 11.5 Ω...26.0 Ω 13.9 Ω...31.2 Ω 2.3 Ω...5.2 Ω 2.8 Ω...6.2 Ω 

这里 , 假设发 电 机 通过单元接线的变压器接入 电 网。对于朝向 电 网方向的阻抗定值选择 , 应该使 

得失步 保 护 的特性 1 覆盖变压器阻抗的大约 70% 到 90%, 而特性 2 则覆盖到 电 网。地址 3506 

中的参数 Zc 整定到 70% 到 90% 的变压器短路阻抗 XSC。对于失步 保 护 的特性 2, 参数 3507 


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127

Zd-Zc 整定为变压器短路阻抗的剩余部分。如果有必要 , 也可以将部分线路纳入失步 保 护 的监视 

范围。 

下表列出了在 电 流互感器二次侧额定 电 流为 I N = 1 A 和 I N = 5 A 时 , 根据变压器短路 电 压标幺值 

u SC 计算出反映到二次侧的变压器阻抗典型值。以下公式则表明了如何通过变压器的短路阻抗。 

的短路 电 压百分比计算出变压器的短路阻抗。 

表 1-12 

反映到二次侧的变压短路阻抗典型值 

变压器类型 u SC X SC 

U N = 100 V/ I N = 1 A 

X SC 

U N = 120 V/ I N = 1 A 

X SC 

U N = 100 V/ I N = 5 A 

X SC 

U N = 120 V/ I N = 5 A 

单元变压器 8 %...13 % 4.6 Ω...7.5 Ω 5.5 Ω...9.0 Ω 0.9 Ω...1.5 Ω 1.1 Ω...1.8 Ω 

一般变压器 3 %...16 % 1.7 Ω...9.2 Ω 2.1 Ω...11.1 Ω 0.3 Ω...1.8 Ω 0.4 Ω...2.2 Ω 

失步 保 护 的定值 Z a 决定振荡 多 边形特性的宽度。定值参数 3504 Za 由总阻抗 Z tot 确定 , 其计算公 

式如下图。其中 , 总阻抗 Z tot 可以选择 Z b 和 Z d 的和值 ( 振荡角位于发 电 机 和 电 网之间 ) 或者 Z b 

和 Z c 的和值 ( 振荡角位于发 电 机 和单元变压器之间 )。地址 3504 Za 的默认定值取的是后者。通 

常 , 振荡角取为 δ = 120°, 这是因为发 电 机 电 压 U G 和 电 网 电 压 U N 等于 电 压差。 

图 1-70 

振荡 多 边形与振荡角 δ 时的阻抗矢量 

最大振荡频率 

振荡 多 边形宽度的大小也确定了 保 护 装 置 能 够探测到的系统最大振荡频率。考虑到即使在振荡频 

率较快时 , 也必定有至少两个阻抗测量值落在振荡 多 边形内部 ( 在极限情况下 , 区别于振荡 多 边 

形的宽度 )。通过下面的近似公式 , 可以计算出 保 护 装 置 能 够探测到的系统最大振荡频率 f P : 

在额定频率 50 Hz (i.e. T = 20 ms) 从以上公式计算得到 : 


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这个频率值就是 保 护 装 置 能 够探测到的最大系统振荡频率。 

振荡 多 边形特性的倾角 ϕ 整定在地址 3508 PHI POLYGON 中 , 这样就使得 多 边形特性更好地适 

应特定的 电 网工况。 

示例 : 

发 电 机 数据 : 

x d ‘ = 0.20 

U N 

I N 

变压器数据 : 

= 6.3 kV 

= 483 A 

u SC = 7 % 

S N 

U N 

互感器数据 : 

互感器数据 

= 5.3 MVA 

= 6.3 kV 

ü Str = 500 A/1 A 

下面计算反映到二次侧的发 电 机 直轴暂态 电 抗 : 

这样 , 就可以确定地址 3505 Zb 的定值 Z b ≈ X d '。 

考虑到互感器变比的因素 , 计算出二次侧反映的单元变压器短路 电 抗 : 

如果将失步 保 护 的特性 1 整定为覆盖 85% 的变压器短路阻抗 , 那么就可以将地址 3505 Zc 整定 

为 Z c ≈ 0.85 · 4.2 Ω ≈ 3.6 Ω.。 

假设由发 电 机 失步 保 护 监控到的部分线路阻抗加上变压器短路阻抗的剩余部分 (0.15 · 4.2 Ω) 其总 

阻抗达到 10 Ω, 那么就可以计算出定值 3507 Zd - Zc = 6.4Ω。 

振荡 多 边形特性的宽度 Za 由总阻抗 Z tot 决定。在本计算示例中 , 总阻抗 Z tot 等同于特性 1。也就 

是说 , 发 电 机 直轴暂态 电 抗加上部分的单元变压器短路 电 抗之和 , 即定值 Zb 和 Zc 之和 ( 12 Ω + 

3.6 Ω = 15.6 Ω): 

Z a ≈ 0.289 · 15.6 Ω ≈ 4.5 Ω. 


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129

滑极次数 

系统振荡时阻抗矢量轨迹穿越失步 保 护 的 多 边形特性 1 后就会导致 保 护 装 置 跳闸 , 而失步 保 护 特 

性 1 的滑极次数在参数 3509 REP. CHAR. 1 中整定。如果没有进行特殊的计算 , 这个定值整定为 

1 ( 或 2), 这是因为不应该让发生在 电 厂内部的振荡长时间加速。振荡频率将会越来越快 , 而这 

将造成发 电 机 转子产生更大的应力。另一方面 , 如果系统的振荡中心位于 电 网本身 , 则系统振荡 

时允许 机 组有 多 次加速。因此 , 参数 3510 REP. CHAR. 2 通常整定为 4。 

每次只要阻抗矢量轨迹穿越失步 保 护 振荡 多 边形的特性 1 或者特性 2, 保 护 装 置 就起动参数 3511 

T-HOLDING 中整定的启动命令 保 持时长。当这个启动命令 保 持时长超出以后 , 就撤消启动命令 , 

计数器 n 1 或 n 2 的计次复归到零。也就是说 , 就像没有发生系统振荡一样。这个启动命令 保 持时 

长应该整定得大于可预测到的最长失步循环周期 ( 也就是说 , 对应于最低振荡频率 )。这个定值 

通常整定到 20 s 到 30s。 

滑极计数器 n 1 或 n 2 每增长一次 , 启动命令 保 持时长这个参数就重新起动一次 , 并且同时发出 " 

失步 保 护 特性 1" 或者 " 失步 保 护 特性 2" 的信号。当地址 3512 T-SIGNAL 中整定的启动信号脉 

冲最短显示时长超出以后 , 这个脉冲信号就消失了。如果这个时间参数整定得大于两次振荡的时 

间间隔 , 那么 保 护 装 置 检测到第一次失步 保 护 后开始显示信号 " 失步 保 护 特性 1(2)", 检测到最 

后一次失步 保 护 并超出整定时间 T-SIGNAL 后结束信号显示。 

1.20.4 定值表 



3501 OUT-OF-STEP OFF 

ON 

Block relay 

OFF 

设 置 失步 保 护 功 能 的状态 

3502 I1> RELEASE 20.0 .. 400.0 % 120.0 % 开放失步 保 护 功 能 的正序 

电 流最小门槛值 

3503 I2< RELEASE 5.0 .. 100.0 % 20.0 % 开放失步 保 护 功 能 的负序 

电 流最大门槛值 

3504 Za 5A 0.04 .. 26.00 Ω 0.90 Ω 多 边形特性阻抗 Za ( 宽 ) 

1A 0.20 .. 130.00 Ω 4.50 Ω 

3505 Zb 5A 0.02 .. 26.00 Ω 2.40 Ω 多 边形特性 电 抗 Zb ( 反 

1A 0.10 .. 130.00 Ω 12.00 Ω 

方向 ) 

3506 Zc 5A 0.02 .. 26.00 Ω 0.72 Ω 多 边形特性 电 抗 Zc( 特性 

1A 0.10 .. 130.00 Ω 3.60 Ω 

1 正方向 ) 

3507 Zd - Zc 5A 0.00 .. 26.00 Ω 1.28 Ω 电 抗差值 ( 特性 2 正方向 ) 

1A 0.00 .. 130.00 Ω 6.40 Ω 

3508 PHI POLYGON 60.0 .. 90.0 ° 90.0 ° 振荡 多 边形的倾角 

3509 REP. CHAR. 1 1 .. 10 1 失步 保 护 特性 1 允许滑极 

次数 

3510 REP. CHAR. 2 1 .. 20 4 失步 保 护 特性 2 允许滑极 

次数 

3511 T-HOLDING 0.20 .. 60.00 sec 20.00 sec 失步 保 护 的启动命令 保 持 

时长 

3512 T-SIGNAL 0.02 .. 0.15 sec 0.05 sec 失步 保 护 的启动信号脉冲 

最短显示时长 


C53000-G115D-C149-5

1.20.5 信息列表 

序号 . 信息信息类型备注 

5053 >BLOCK O/S SP > 闭锁失步 保 护 功 能 

5061 O/S OFF OUT 失步 保 护 功 能 退出运行 

5062 O/S BLOCKED OUT 失步 保 护 功 能 被闭锁 

5063 O/S ACTIVE OUT 失步 保 护 功 能 投入运行 

5067 O/S char. 1 OUT 失步 保 护 特性 1 启动信号脉冲 

5068 O/S char. 2 OUT 失步 保 护 特性 2 启动信号脉冲 

5069 O/S det. char.1 OUT 失步 保 护 特性 1 启动 

5070 O/S det. char.2 OUT 失步 保 护 特性 2 启动 

5071 O/S TRIP char.1 OUT 失步 保 护 特性 1 跳闸 

5072 O/S TRIP char.2 OUT 失步 保 护 特性 2 跳闸 

1.21 低 电 压 保 护 (ANSI 27) 

保 护 装 置 7UM62 的低 电 压 保 护 功 能 用于检测运行中 电 机 的 电 压下降 , 以避免 电 机 出现不允许的 

运行工况以及可 能 失去稳定。任何两相短路或者接地故障都会导致 电 压非对称性地急剧下降。相 

对于测量三个单相 电 压系统的方法 , 检测 电 压正序系统就不受这些因素的影响 , 尤其有利于分析 

稳定问题。 


运行模式基于以上原因 , 保 护 装 置 7UM62 从测量得到的三个单相对地 电 压的基波分量计算出正序 电 压 , 

并将其作为低 电 压 保 护 的计算量。 

低 电 压 保 护 设有两段定值。只要测量 电 压低于整定的低 电 压整定值 , 保 护 装 置 就会发出启动信 

号。当启动信号 保 持的时长超过低 电 压 保 护 跳闸命令的延时定值后 , 保 护 装 置 就发出跳闸命令。 

在 电 压互感器二次侧 电 压回路发生故障时 , 为了不使 保 护 装 置 意外启动 , 低 电 压 保 护 的任何一段 

需要通过开关量输入信号 , 如 电 压互感器的空气开关状态接点等 , 单独予以闭锁或者同时予以闭 

锁。同时 , 保 护 装 置 7UM62 的 PT 断线监视 功 能 ( 请见 1.42.1 部分 ) 也可以闭锁低 电 压 保 护 的 

这两段。 

在 保 护 装 置 的运行状态切换到运行工况 0 ( 也就是说 , 保 护 装 置 的模拟量输入端口失去了合适的 

测量量或者测量量的频率超出了允许的频率范围 ) 的过程中 , 如果低 电 压 保 护 启动了 , 那么此时 

这个启动信号将一直 保 持。这种处理方法 , 就可以确 保 即使发生此类事件 , 保 护 装 置 依然 能 够可 

靠地动作跳闸。只有当测量值恢复到低 电 压 保 护 的返回门槛值以上或者激活相关的闭锁信号 , 才 

能 够撤消掉这个启动信号。 

在 保 护 装 置 的运行状态处于运行工况 0 之前 , 如果不存在低 电 压 保 护 的启动信号 ( 如 , 在没有合 

适的模拟量输入信号的情况下 , 保 护 装 置 上 电 运行 ), 那么此时 保 护 装 置 既不会启动也不会出口 

跳闸。当 保 护 装 置 的运行状态切换到运行工况 1 ( 如 , 接入合适的模拟量输入信号 ) 时 , 低 电 压 

保 护 可 能 会立即发出跳闸命令。正是由于这个原因 , 推荐将低 电 压 保 护 的外部信号闭锁 功 能 通过 

断路器的状态辅助接点激活。这样 , 假如说有某个 保 护 功 能 出口跳闸了 , 就可以闭锁低 电 压 保 护 


下图标出了低 电 压 保 护 的逻辑框图。 


C53000-G115D-C149-5 

131

图 1-71 

低 电 压 保 护 的逻辑框图 

1.21.2 定值说明 

概述 

定值 

只有在做 保 护 功 能 配 置 (1.4 节 ) 时将地址 140 UNDERVOLTAGE 的参数整定为 Enabled ( 启 

用 ), 低 电 压 保 护 功 能 才会开放并有效。如果不需要这个 保 护 功 能 , 可以将其整定为 disabled 

( 禁用 )。地址 4001 UNDERVOLTAGE 的参数用来切换低 电 压 保 护 功 能 的状态为 ON ( 投入 ) 

或者 OFF ( 退出 ) 或者仅仅是闭锁 保 护 的出口跳闸命令 (Block relay)。 

这里值得指出的是 , 正序 电 压值以及 电 压的启动门槛值都是以相间量来评估的 ( 机 端 电 压乘以 

·√3)。低 电 压 保 护 的第一段启动门槛值通常整定为发 电 机 额定 电 压的 75 %, 也就是说 , 参数 

4002 U< 整定为 75 V。需要注意的是 , 用户必须为这段 保 护 设定一个比较短的跳闸命令延时 4003 

T U

地址 . 参数 C 定值选项默认定值 

4001 UNDERVOLTAGE OFF 

ON 

Block relay 

OFF 

设 置 低 电 压 保 护 功 能 的状态 

4002 U< 10.0 .. 125.0 V 75.0 V 低 电 压 保 护 第一段 U< 的启动门槛 

值 

4003 T U< 0.00 .. 60.00 sec; ∞ 3.00 sec 低 电 压 保 护 第一段 U< 的跳闸命令 

延时 

4004 UBLOCK U 闭锁低 电 压 保 护 功 能 的第二段 U

下图标出了过 电 压 保 护 功 能 的逻辑框图。 

图 1-72 

过 电 压 保 护 的逻辑框图 

1.22.2 定值说明 

概述 

定值 

只有在做 保 护 功 能 配 置 (1.4 节 ) 时将地址 141 OVERVOLTAGE 的参数整定为 Enabled ( 启 

用 ), 过 电 压 保 护 功 能 才会开放并有效。如果不需要这个 保 护 功 能 , 可以将其整定为 disabled 

( 禁用 )。地址 4101 OVERVOLTAGE 的参数用来切换过 电 压 保 护 功 能 的状态为 ON ( 投入 ) 或 

者 OFF ( 退出 ) 或者仅仅是闭锁 保 护 装 置 的出口跳闸命令 (Block relay)。 

地址 4107 VALUES 中的参数用于设定过 电 压 保 护 的测量量。默认定值 ( 通常情况下 ) 选择的是 

相间 电 压 (=U-ph-ph)。对于 机 端额定 电 压低并且中性点通过 电 阻接地的发 电 机 , 这个参数就应 

该选择为单相对地 电 压 (=U-ph-e)。值得一提的是 , 即使过 电 压 保 护 的测量量设定为单相对地 电 

压 , 过 电 压 保 护 功 能 的定值仍然是按照相间 电 压来整定的。 

如何来整定过 电 压 保 护 的启动门槛值和跳闸延时 , 取决于 电 压调节 装 置 调节 电 压的速度。在 电 压 

调节 装 置 发生 功 能 性错误时 , 过 电 压 保 护 不 能 干预 电 压的调节过程。基于这方面的原因 , 过 电 压 

保 护 的两段定值特性必须大于 电 压调节程序的 电 压时间特性。 

在稳态工况下发生过 电 压时 , 过 电 压 保 护 的长延时段 4102 U> 和 4103 T U> 必须要动作。这个长 

延时段的 电 压启动门槛值整定到 110% U N 至 115%U N 之间 , 跳闸命令延时则根据 电 压调节 装 置 

不同的调节速度而整定到 1.5 s 至 5 s 之间。 

在满负载工况下发 电 机 甩负荷时 , 会导致 机 端 电 压上升 , 而这个过 电 压在起始阶段主要是由于暂 

态过程引起的。在这个暂态过程结束后 , 电 压调节 装 置 才会动作将 电 压降低到额定水平。过 电 压 

保 护 的第二段 U>> 一般整定为短延时段 , 并且要考虑到发 电 机 甩满负荷后的 电 压暂态过程不 能 导 

致 保 护 装 置 跳闸。举例说 , 过 电 压 保 护 第二段的典型定值分别按如下整定 : 电 压启动门槛值 4102 

U>> 整定为 130% U N , 跳闸命令延时 4103 T U>> 整定为 0.5 s。 

所有设定的跳闸命令延时是附加时间 , 不包括 保 护 功 能 的固有动作时间 ( 测量时间、返回时间 

等 )。 

可以根据系统的运行状态 , 设定过 电 压 保 护 的返回系数。返回系数的步长很小 , 这样使得过 电 压 

保 护 可以发出非常精确的动作信号 ( 如 , 电 网向风力发 电 厂倒送 电 能 时 )。相关参数整定在地址 

4106 DOUT RATIO 中。 


C53000-G115D-C149-5

1.22.3 定值表 


地址 . 参数定值选项默认定值备注 

4101 OVERVOLTAGE OFF 

ON 

Block relay 

OFF 

设 置 过 电 压 保 护 功 能 的状态 

4102 U> 30.0 .. 170.0 V 115.0 V 过 电 压 保 护 第一段 U> 的启动门槛 

值 

4103 T U> 0.00 .. 60.00 sec; ∞ 3.00 sec 过 电 压 保 护 第一段 U> 的跳闸命令 

延时 

4104 U>> 30.0 .. 170.0 V 130.0 V 过 电 压 保 护 第二段 U>> 的启动门 

槛值 

4105 T U>> 0.00 .. 60.00 sec; ∞ 0.50 sec 过 电 压 保 护 第二段 U>> 的跳闸命 

令延时 

4106A DOUT RATIO 0.90 .. 0.99 0.95 过 电 压 保 护 第一段 U> 和第二段 

U>> 的返回系数 

4107A VALUES U-ph-ph 

U-ph-e 

U-ph-ph 

选择过 电 压 保 护 的测量量 

1.22.4 信息列表 


6513 >BLOCK O/V SP > 闭锁过 电 压 保 护 功 能 

6516 >BLOCK U> SP > 闭锁过 电 压 保 护 功 能 的第一段 U> 

6517 >BLOCK U>> SP > 闭锁过 电 压 保 护 功 能 的第二段 U>> 

6565 Overvolt. OFF OUT 过 电 压 保 护 功 能 退出运行 

6566 Overvolt. BLK OUT 过 电 压 保 护 功 能 被闭锁 

6567 Overvolt. ACT OUT 过 电 压 保 护 功 能 投入运行 

6568 U> picked up OUT 过 电 压 保 护 功 能 的第一段 U> 启动 

6570 U> TRIP OUT 过 电 压 保 护 功 能 的第一段 U> 跳闸 

6571 U>> picked up OUT 过 电 压 保 护 功 能 的第二段 U>> 启动 

6573 U>> TRIP OUT 过 电 压 保 护 功 能 的第二段 U>> 跳闸 


C53000-G115D-C149-5 

135

1.23 频率 保 护 (ANSI 81) 

保 护 装 置 7UM62 的频率 保 护 功 能 用于检测发 电 机 运行中出现的频率非正常偏高和偏低的异常工 

况。如果发 电 机 的频率处于允许的频率范围之外 , 那么就应该采取适当的措施 , 如将发 电 机 从 电 

网中解列开来。 

当 电 网出现有 功 功 率需求增加 , 或者发 电 机 的频率或者速度控制系统非正确动作时 , 系统的频率 

就会下降。低频率 保 护 也可以用来 保 护 运行 ( 在一定时间内 ) 在孤立 电 网中的发 电 机 。这是因为 

在这种应用中 , 如果发 电 机 的原动 机 失去动力 , 逆 功 率 保 护 无法动作。此时 , 可以通过发 电 机 的 

低频率 保 护 将发 电 机 从系统中断开来。 

如果将 ( 孤立 电 网中的 ) 大型负载从系统中甩开 , 或者频率控制系统非正确动作 , 那么系统的频 

率就会上升。在发 电 机 空载向长线路送 电 时 , 频率的上升会给自励式的励磁系统带来风险。 

通过采用滤波器 , 保 护 装 置 的频率测量过程实际上不受谐波分量的影响 , 并且频率测量的精度非 

常高。 


频率上升以及下降 

运行范围 

保 护 装 置 7UM62 的频率 保 护 功 能 由四段频率 保 护 元件 f1 到 f4 组成。为了使频率 保 护 在不同的 电 

力系统运行工况下均 能 灵活运用 , 这四段频率 保 护 元件都可以分别用作低频率 保 护 或者高频率 保 

护 , 并且可以独立地执行不同的控制 功 能 。根据各段频率 保 护 元件不同的使用目的 , 来决定频率 

保 护 的启动定值。对于频率 保 护 元件 f4, 用户可以单独指定这段 保 护 的启动门槛值是用于低频率 

保 护 还是高频率 保 护 。正是因为这个原因 , 这一段频率 保 护 元件可以用于某些特殊场合 , 即比如 

说 , 系统频率下降到额定频率以下时 保 护 发出频率偏移信号。 

只要至少有一个相间 电 压存在并且其幅值足够大 , 就可以测量到系统的频率。当测量 电 压下降到 

某个整定的定值 Umin 以下时 , 保 护 装 置 将会闭锁住频率 保 护 。这是因为在这种情况下 , 保 护 装 

置 已经不再 能 够精确地从测量 电 压中计算出系统频率。 

如果在 保 护 装 置 的运行状态转换到工况 0 之前 , 保 护 装 置 测量到的最后一个系统频率值高于 66 

Hz, 那么高频率 保 护 就会启动并在工况 0 时 保 持这个信号。只有通过频率 保 护 的闭锁 功 能 或者 保 

护 装 置 的运行状态又回到了工况 1, 高频率 保 护 才会结束这个启动信号。如果在 保 护 装 置 的运行 

状态转换到工况 0 之前 , 保 护 装 置 测量到的最后一个系统频率值低于 66 Hz, 那么高频率 保 护 虽 

然启动但是在 保 护 装 置 的运行状态转换到工况 0 之后就会结束这个信号。 

如果是低频率 保 护 , 在 保 护 装 置 的运行状态转换到工况 0 之前由于频率太低 , 无法精确地计算出 

系统频率。因此 , 在 保 护 装 置 的运行状态转换到工况 0 之后 , 低频率 保 护 的启动信号或者跳闸命 

令就会返回。 

跳闸延时 / 逻辑 

通过附加的延时段可以为频率 保 护 的每一段分别设定跳闸延时。当启动时长超过了跳闸延时定值 

后 , 保 护 装 置 就会发出跳闸命令。启动信号返回并且整定的跳闸命令最小 保 持时长超出后 , 保 护 

装 置 的跳闸命令将立即返回。 

频率 保 护 的每一段都可以通过开关量输入信号来分别予以闭锁。 


C53000-G115D-C149-5

图 1-73 

频率 保 护 的跳闸逻辑框图 

1.23.2 定值说明 

概论 

只有在做 保 护 功 能 配 置 (1.4 节 ) 时将地址 142 FREQUENCY Prot. 的参数整定为 Enabled ( 启 

用 ), 频率 保 护 功 能 才会开放并有效。如果不需要这个 保 护 功 能 , 可以将其整定为 disabled ( 禁 

用 )。地址 4201 FREQUENCY Prot. 的参数用来切换频率 保 护 功 能 的状态为 ON ( 投入 ) 或者 

OFF ( 退出 ) 或者仅仅是闭锁 保 护 装 置 的出口跳闸命令 (Block relay)。 


在 保 护 调试时 , 要整定系统的额定频率和频率 保 护 f1 PICKUP 到 f4 PICKUP 每一段的启动门槛 

值 , 每一段频率 保 护 元件既可 能 是低频率 保 护 元件也可 能 是高频率 保 护 元件。如果这个频率 保 护 

元件用作低频率 保 护 , 那么就将启动门槛值整定到系统额定频率以下。如果这个频率 保 护 元件用 

作高频率 保 护 , 那么就将启动门槛值整定到系统额定频率以上。 

注意 

如果启动门槛值整定为系统频率的额定值 , 那么实际上这个频率 保 护 元件将退出运行。 

对于频率 保 护 的第四段 f4, 只有当参数 4214 THRESHOLD f4 整定为 automatic ( 默认定值 ) 

时 , 前面所讲的频率 保 护 功 能 动作判据的自动选取原则才适用。可以根据实际需要 , 将这段频率 

保 护 元件单独整定为高频率 保 护 f> 或者低频率 保 护 f

系统中解列开来 , 以确 保 发 电 机 能 够满足发 电 厂内部的厂用 电 负荷需求。涡轮调节 装 置 将发 电 机 

转速调节到额定值。然后 , 发 电 厂内部的厂用 电 负荷获得的 电 源就 能 够 保 持在额定频率。 

假设发 电 机 输出的视在 功 率以相同的程度下降 , 原则上来说 , 涡轮驱动的发 电 机 能 够持续地运行 

在 95 % 的额定频率的工况下。但是 , 对于感性负载来说 , 频率下降不仅意味着消耗更大的 电 流 , 

同时也威胁到它本身的稳定运行。正是基于这个原因 , 系统频率只允许短时间内下降到大约 48 

Hz ( 对于 f N = 50 Hz) 或者 58 Hz ( 对于 f N = 60 Hz)。 

在某些情况下 , 系统的频率也可 能 会上升。比如说将负载 ( 如 , 处于孤立的 电 网中 ) 从系统中甩 

开 , 或者速度控制系统非正确动作。此时 , 就可以考虑投入发 电 机 的高频率 保 护 , 比如用于 保 护 

发 电 机 不产生非允许的过速。 

整定示例 : 

定值段动作后果定值 

对于 f N = 50 Hz 对于 f N = 60 Hz 跳闸延时 

f1 解列 48.00 Hz 58.00 Hz 1.00 sec 

f2 停 机 47.00 Hz 57.00 Hz 6.00 sec 

f3 告警 49.50 Hz 59.50 Hz 20.00 sec 

f4 告警或者跳闸 52.00 Hz 62.00 Hz 10.00 sec 


最小 电 压门槛值 

可以在地址 4204、4207、4210 和 4213 中分别整定四段频率 保 护 元件的跳闸命令延时 T f1 到 T 

f4, 这样使得各段频率 保 护 的动作形成时间级差配合。所有设定的跳闸命令延时是附加时间 , 不 

包括 保 护 功 能 的固有动作时间 ( 测量时间、返回时间等 )。 

频率 保 护 设有低 电 压闭锁判据 , 可以在地址 4215 Umin 中整定这个低 电 压值。建议在测量 电 压低 

于 65 % 的额定值时 , 闭锁 保 护 装 置 的频率 保 护 功 能 。这个参数是按照 电 压的相间值整定的。在 

这个地址中 , 如果将最小 电 压门槛值整定为 0, 则表示退出频率 保 护 的低 电 压闭锁 功 能 。 

1.23.3 定值表 


4201 O/U FREQUENCY OFF 

ON 

Block relay 

OFF 

设 置 频率 保 护 功 能 的状态 

4202 f1 PICKUP 40.00 .. 66.00 Hz 48.00 Hz 频率 保 护 第一段 f1 的启动门槛值 

4203 f1 PICKUP 40.00 .. 66.00 Hz 58.00 Hz 频率 保 护 第一段 f1 的启动门槛值 

4204 T f1 0.00 .. 600.00 sec 1.00 sec 频率 保 护 第一段 f1 的跳闸延时 

4205 f2 PICKUP 40.00 .. 66.00 Hz 47.00 Hz 频率 保 护 第二段 f2 的启动门槛值 

4206 f2 PICKUP 40.00 .. 66.00 Hz 57.00 Hz 频率 保 护 第二段 f2 的启动门槛值 

4207 T f2 0.00 .. 100.00 sec 6.00 sec 频率 保 护 第二段 f2 的跳闸延时 

4208 f3 PICKUP 40.00 .. 66.00 Hz 49.50 Hz 频率 保 护 第三段 f3 的启动门槛值 

4209 f3 PICKUP 40.00 .. 66.00 Hz 59.50 Hz 频率 保 护 第三段 f3 的启动门槛值 

4210 T f3 0.00 .. 100.00 sec 20.00 sec 频率 保 护 第三段 f3 的跳闸延时 

4211 f4 PICKUP 40.00 .. 66.00 Hz 52.00 Hz 频率 保 护 第四段 f4 的启动门槛值 

4212 f4 PICKUP 40.00 .. 66.00 Hz 62.00 Hz 频率 保 护 第四段 f4 的启动门槛值 

4213 T f4 0.00 .. 100.00 sec 10.00 sec 频率 保 护 第四段 f4 的跳闸延时 


C53000-G115D-C149-5


4214 THRESHOLD f4 automatic 

f> 

f< 

automatic 

选择频率 保 护 第四段 f4 的动作判 

据 

4215 Umin 10.0 .. 125.0 V; 0 65.0 V 频率 保 护 低 电 压闭锁 功 能 的低 电 

压定值 

1.23.4 信息列表 


5203 >BLOCK Freq. SP > 闭锁频率 保 护 功 能 

5206 >BLOCK f1 SP > 闭锁频率 保 护 功 能 的第一段 f1 

5207 >BLOCK f2 SP > 闭锁频率 保 护 功 能 的第二段 f2 

5208 >BLOCK f3 SP > 闭锁频率 保 护 功 能 的第三段 f3 

5209 >BLOCK f4 SP > 闭锁频率 保 护 功 能 的第四段 f4 

5211 Freq. OFF OUT 频率 保 护 功 能 退出运行 

5212 Freq. BLOCKED OUT 频率 保 护 功 能 被闭锁 

5213 Freq. ACTIVE OUT 频率 保 护 功 能 投入运行 

5214 Freq UnderV Blk OUT 频率 保 护 被低 电 压闭锁 

5232 f1 picked up OUT 频率 保 护 功 能 的第一段 f1 启动 

5233 f2 picked up OUT 频率 保 护 功 能 的第二段 f2 启动 

5234 f3 picked up OUT 频率 保 护 功 能 的第三段 f3 启动 

5235 f4 picked up OUT 频率 保 护 功 能 的第四段 f4 启动 

5236 f1 TRIP OUT 频率 保 护 功 能 的第一段 f1 跳闸 

5237 f2 TRIP OUT 频率 保 护 功 能 的第二段 f2 跳闸 

5238 f3 TRIP OUT 频率 保 护 功 能 的第三段 f3 跳闸 

5239 f4 TRIP OUT 频率 保 护 功 能 的第四段 f4 跳闸 

1.24 过激磁 (Volt/Hertz) 保 护 (ANSI 24) 

保 护 装 置 7UM62 的过激磁 保 护 功 能 用于检测发 电 机 和变压器在运行中出现的超出允许的磁感应 

现象 , 尤其是对于发变组单元接线中的变压器更容易出现过激磁现象。当过激磁倍数超过了 保 护 

对象 ( 如 , 发变组单元接线中的变压器 ) 的过激磁极限定值时 , 过激磁 保 护 就必须要动作跳闸解 

除这种危害。当发 电 机 变压器单元组满负载情况下甩负荷后从系统中解列开来 , 而发 电 机 的 电 压 

调节 装 置 没有动作或者动作得不够快速以至于不 能 控制住 电 压升高时 , 这个单元接线的变压器就 

会受到过激磁的危害。类似地 , 频率 ( 发 电 机 转速 ) 下降 , 如对于孤立运行的 电 力系统 , 也会导 

致不允许的磁通密度增加。 

磁通密度快速上升超出额定磁密时 , 就会引起铁心饱和从而产生极大的涡流。 


测量方法 

保 护 装 置 7UM62 的过激磁 保 护 功 能 采用测量比值 电 压 U/ 频率 f 的方法检测过激磁。测量得到的 

这个比值与 保 护 对象的磁通密度 B 成正比 , 与额定磁通密度 B N 相关。这里 , 无论是测量到的 电 

压还是频率都与 保 护 对象 ( 发 电 机 、变压器 ) 的额定值有关。 


C53000-G115D-C149-5 

139

保 护 装 置 计算过激磁倍数时采用三个线 电 压中的最大值作为 电 压计算值 , 过激磁 保 护 监视的频率 

范围从 10 Hz 到 70 Hz。 

电 压互感器自适应 

对于 电 压互感器一次侧额定 电 压和 保 护 对象额定 电 压之间的任何偏差 , 保 护 装 置 都可以通过内部 

的修正系数 (U N prim /U N Mach ) 予以补偿。正因为如此 , 整定 保 护 装 置 7UM62 的过激磁 保 护 时不需 

要将启动定值和特性值变换成二次量。值得注意的是 , 在 保 护 装 置 中一定要正确输入 电 压互感器 

的一次侧额定 电 压和 保 护 对象的额定 电 压 ( 也请见 1.4 节和 1.7 节 )。 

特性曲线 

过激磁 保 护 设有两段定时限特性和一段反时限特性 , 这些特性曲线可以大致地模拟出 保 护 对象的 

过激磁热特性。只要 保 护 对象的过激磁倍数超出了整定的第一个启动门槛值 ( 告警段 4302 U/f 

>), 保 护 装 置 就启动延时 4303 T U/f >。延时过后 , 保 护 装 置 就给出一个告警信号。在 保 护 对象 

的过激磁倍数超越 保 护 装 置 整定的启动门槛值的同时 , 还激活 保 护 装 置 的计数器。根据当前的 

U/f 比值大小 , 相应地增加计数 , 从而累积到过激磁 保 护 所需的跳闸时间。一旦计数器中累积的数 

据达到过激磁 保 护 所需的跳闸时间后 , 保 护 装 置 就发出一个跳闸命令。 

只要过激磁倍数下降到整定的门槛值以下 , 保 护 装 置 就会结束跳闸命令。按照整定的冷却时间 , 

保 护 装 置 将逐步降低过激磁热特性的时间计数。 

过激磁 保 护 的热特性段是由 8 对过激磁倍数 U/f ( 相对于额定值 ) 和跳闸时间 t 定义的。在大部 

分情况下 , 按照标准变压器预先整定的过激磁热特性 能 够提供足够的 保 护 。如果这个过激磁 保 护 

热特性不符合 保 护 对象的实际热行为特性时 , 用户就可以自定义这 8 对过激磁倍数 U/f 和跳闸时 

间 t 以适应实际所需的过激磁时间特性。处于这些整定的过激磁参数之间的过激磁跳闸时间 , 可 

以通过 装 置 内部的线性插值法予以确定。 


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图 1-74 

过激磁 保 护 的动作特性曲线 

由 保 护 装 置 过激磁 保 护 的默认定值得出的动作跳闸特性显示在技术数据的过激磁 保 护 章节中。图 

1-74 显示了过激磁 保 护 的动作特性曲线。这里 , 假设这些定值都在整定范围之内 , 整定的启动门 

槛值 ( 参数 4302 U/f >) 可以选择得大于或者小于过激磁 保 护 热特性反时限段的第一个整定值。 

下图标出了过激磁 保 护 的跳闸逻辑框图。热时间特性计数器可以通过开关量输入的闭锁信号或者 

复归信号予以复归到零。 


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141

图 1-75 

过激磁 保 护 的跳闸逻辑框图 

1.24.2 定值说明 

概论 

只有在做 保 护 功 能 配 置 (1.4 节 ) 时将地址 143 OVEREXC. PROT. 的参数整定为 Enabled ( 启 

用 ), 频率 保 护 功 能 才会开放并有效。如果不需要这个 保 护 功 能 , 可以将其整定为 disabled ( 禁 

用 )。地址 4301 OVEREXC. PROT. 的参数用来切换过激磁 保 护 功 能 的状态为 ON ( 投入 ) 或者 

OFF ( 退出 ) 或者仅仅是闭锁 保 护 的出口跳闸命令 (Block relay)。 

过激磁 保 护 功 能 测量比值 电 压 U/ 频率 f, 这个比值与 保 护 对象的磁通密度 B 成正比。当过激磁倍 

数超过了 保 护 对象 ( 如 , 发变组单元接线中的变压器 ) 的过激磁极限定值时 , 过激磁 保 护 就必须 

要动作跳闸解除这种危害。当发 电 机 变压器单元组满负载情况下甩负荷后从系统中解列开来 , 而 

发 电 机 的 电 压调节 装 置 动作得不够快速或者根本就控制不住 电 压升高时 , 这个单元接线的变压器 

就会受到过激磁的危害。 

类似地 , 频率 ( 发 电 机 转速 ) 下降 , 如对于孤立运行的 电 力系统 , 也会导致不允许的磁通密度增 

加。 

无论对于 电 压调节 装 置 还是发 电 机 调速器 , 过激磁 保 护 都 能 通过这种方法监视到 , 其是否 能 在各 

种运行状态下都正确动作。 

定时限特性段 

地址 4302 U/f > 中整定的过激磁极限值要参考 保 护 对象相对于额定磁感应的比值 ((B/B N ), 额定 

的磁感应数据由设备制造厂家提供。 

只要 保 护 对象的过激磁倍数超越了在地址 4302 中整定的启动门槛值 U/f, 保 护 装 置 就给出一个启 

动信息。当过激磁 保 护 的延时时长超出了参数 4303 T U/f > 整定的延时定值后 , 保 护 装 置 就发出 

一个告警信号。 

过激磁 保 护 的定时限第二段 4304 U/f >> 和 4305 T U/f >> 用于解除 保 护 对象特别严重的过激磁工 

况。 

所有设定的动作延时都是附加时间 , 不包括 保 护 功 能 的固有动作时间 ( 测量时间、返回时间 

等 )。 


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热特性反时限段 

过激磁 保 护 的跳闸特性段中设有热特性段。对于这个热特性 , 可以通过自定义的特性曲线近似地 

模拟出过激磁导致的温度升高。只要 保 护 对象的过激磁倍数超出了地址 4302 整定的启动门槛值 

U/f, 保 护 装 置 就不仅给出一个前面已经提到的启动信息 , 而且同时起动热特性时间计数器。当累 

积的时间计数超出了过激磁 保 护 跳闸特性曲线上相应的时间值时 , 保 护 装 置 就将发出跳闸命令。 

图 1-76 过激磁 保 护 跳闸热时间特性反时限段 ( 以上为预告整定的参数 ) 

参数 4306 到 4313 中预先整定的过激磁定值来自于西门子的标准变压器。如果 保 护 对象的生产厂 

家没有提供过激磁热时间特性数据 , 那么就可以采用以上数据。否则 , 用户可以逐个输入各个过 

激磁参数值来定义任何类型的跳闸特性 , 最 多 可以整定 7 个直线段。要整定这个特性曲线 , 首先 

可以读出预先定义的过激磁倍数 U/f = 1.05; 1.10; 1.15; 1.20; 1.25; 1.30; 1.35 和 1.40, 然后将这 

些值对应的延时参数输入到地址 4306 t(U/f=1.05) 至 4313 t(U/f=1.40) 中。处于这些整定的过激 

磁参数之间的过激磁跳闸延时 , 可以通过 装 置 内部的线性插值法予以确定。 

限制 保 护 对象过激磁热模型 , 其温度的升高限制到 150 % 的跳闸温度。 

冷却时间 

电 压互感器自适应 

当过激磁 保 护 的启动信号返回以后 , 热特性的跳闸命令也将返回。但是 , 计数器中的计数要在 保 

护 对象的冷却时间超出后才返回到零 , 在地址 4314 T COOL DOWN 中可以整定这个冷却时间参 

数。需要说明的是 , 这个时间参数指的是热特性温度模型从 100 % 下将至 0 % 所需的时间。 

对于 电 压互感器一次侧额定 电 压和 保 护 对象额定 电 压之间的任何偏差 , 保 护 装 置 都可以通过内部 

的修正系数 (U N prim /U N Mach ) 予以补偿。因此 , 参照 1.5 节介绍的相关内容 , 一定要将相关的参数 

221 Unom PRIMARY 和 251 UN GEN/MOTOR 正确输入到 保 护 装 置 中。 

1.24.3 定值表 


4301 OVEREXC. PROT. OFF 

ON 

Block relay 

OFF 

设 置 过激磁 保 护 功 能 的状态 

4302 U/f > 1.00 .. 1.20 1.10 过激磁 保 护 定时限第一段 U/f > 的 



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143


4303 T U/f > 0.00 .. 60.00 sec; ∞ 10.00 sec 过激磁 保 护 定时限第一段 U/f > 的 

告警延时 

4304 U/f >> 1.00 .. 1.40 1.40 过激磁 保 护 定时限第二段 U/f >> 

的启动门槛值 

4305 T U/f >> 0.00 .. 60.00 sec; ∞ 1.00 sec 过激磁 保 护 定时限第二段 U/f >> 

的跳闸延时 

4306 t(U/f=1.05) 0 .. 20000 sec 20000 sec 自定义反时限段 U/f=1.05 的跳闸 

延时 


延时 


延时 


延时 


延时 


延时 


延时 


延时 

4314 T COOL DOWN 0 .. 20000 sec 3600 sec 过激磁热特性的冷却时间 

1.24.4 信息列表 


5353 >U/f BLOCK SP > 闭锁过激磁 保 护 功 能 

5357 >RM th.rep. U/f SP > 复归过激磁热特性的时间计数器 

5361 U/f> OFF OUT 过激磁 保 护 功 能 退出运行 

5362 U/f> BLOCKED OUT 过激磁 保 护 功 能 被闭锁 

5363 U/f> ACTIVE OUT 过激磁 保 护 功 能 投入运行 

5367 U/f> warn OUT 过激磁 保 护 告警段动作 

5369 RM th.rep. U/f OUT 过激磁热特性时间计数器被清零 

5370 U/f> picked up OUT 过激磁 保 护 定时限第一段 U/f> 启动 

5371 U/f>> TRIP OUT 过激磁 保 护 定时限第二段 U/f>> 跳闸 

5372 U/f> th.TRIP OUT 过激磁 保 护 热特性反时限段跳闸 

5373 U/f>> pick.up OUT 过激磁 保 护 定时限第二段 U/f>> 启动 

1.25 反时限低 电 压 保 护 (ANSI 27) 

保 护 装 置 7UM62 的反时限低 电 压 保 护 功 能 用于 保 护 电 力用户 ( 感应 电 机 ), 以便在孤立 电 网中 

运行的感应 电 机 不会因为出现危险的 电 压下降而产生不良后果 , 如导致感应 电 机 运行在不允许的 


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工况下以及可 能 失去稳定。在有 电 气连接的 电 网之间 , 也可以采用反时限低 电 压 保 护 功 能 作为甩 

负荷的动作判据。任何两相短路或者接地故障都会导致 电 压非对称性地急剧下降。相对于测量三 

个单相 电 压系统的方法 , 检测 电 压正序系统就不受这些因素的影响 , 尤其有利于分析稳定问题。 


测量量基于以上原因 , 保 护 装 置 7UM62 从测量得到的三个单相对地 电 压的基波分量计算出正序 电 压 , 

并将其作为低 电 压 保 护 的计算量。对采集量经过数字滤波后 , 就只剩下 电 压的基波分量用于分析 

了。 

如果在用户侧的 电 压互感器为开口三角接线 (V 形接线 ), 保 护 装 置 就采集相间 电 压 , 并且让内 

部的星形中性点悬空。这样 , 通过程序自动形成一个虚拟的星形中性点 , 因此 保 护 装 置 仍然可以 

探测到 ( 虚拟的 ) 单相对地 电 压 ( 请参见附录 A.3 中的接线示例 )。 

跳闸特性 

反时限低 电 压 保 护 的跳闸特性为 电 压时间特性 , 这样可以非常精确地匹配 电 动 机 的稳定特性。如 

果 电 动 机 的运行状态掉到稳定特性以下 , 那么它就有可 能 发生堵转或者继续以较慢的速度运行 , 

甚至即使 电 压在短时间内又恢复到额定水平后也是如此。只有那些鼠笼式 电 机 , 在任何速度下它 

们的 电 机 驱动转矩特性总是位于 电 动 机 特性之下 , 在 电 压恢复到额定水平后他们可以重新获得额 

定转速。所有别的 电 机 在转速降低之后恢复 电 压 , 都将产生热过应力甚至可 能 是 机 械过应力。 

这个低 电 压 保 护 由一段反时限元件构成。在 电 压互感器二次侧 电 压回路发生故障时 , 为了不使 保 

护 装 置 意外启动 , 低 电 压 保 护 的这段反时限元件需要通过开关量输入信号 , 如 电 压互感器的空气 

开关状态接点等 , 予以闭锁。在 电 机 处于停止运转的状态时 , 也可以通过断路器的辅助状态接点 

予以闭锁。同时 , 保 护 装 置 7UM62 的 PT 断线监视 功 能 ( 请见 1.42.2 部分 ) 也可以闭锁低 电 压 

保 护 的反时限特性段。 

在 保 护 装 置 没有检测到合适的模拟量输入信号 ( 运行工况 0) 时 , 如果低 电 压 保 护 没有启动 , 那 

么此时 保 护 装 置 不会发出跳闸命令。这样 , 就 能 确 保 在没有合适的模拟量输入信号存在的情况下 

投入 保 护 装 置 , 反时限低 电 压 保 护 不会立即产生跳闸命令。低 电 压 保 护 功 能 一旦投入运行 , 就只 

能 通过闭锁逻辑来退出。 

在 保 护 装 置 的运行状态切换到运行工况 0 ( 也就是说 , 保 护 装 置 的模拟量输入端口失去了合适的 

测量量或者测量量的频率超出了允许的频率范围 ) 之前 , 如果低 电 压 保 护 启动了 , 那么此时这个 

启动信号将一直 保 持。这时候 , 保 护 装 置 将 电 压测量值看作为下降到了 0 V, 延时计数器一直在 

运行 , 直到发出跳闸命令。只有当测量值恢复到低 电 压 保 护 的返回门槛值以上或者激活相关的闭 

锁信号 , 才 能 够撤消掉这个启动信号或者跳闸命令。 

低 电 压 保 护 的启动 / 返回系数为 101%, 或者比整定在地址 4402 Up< PICKUP 中的定值大 0.5 V 

的绝对值。 

下图标出了反时限低 电 压 保 护 的跳闸逻辑框图。 


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145

图 1-77 

反时限低 电 压 保 护 的跳闸逻辑框图 

1.25.2 定值说明 

概论 

只有在做 保 护 功 能 配 置 (1.4 节 ) 时将地址 144 INV.UNDERVOLT. 的参数整定为 Enabled ( 启 

用 ), 反时限低 电 压 保 护 功 能 才会开放并有效。如果不需要这个 保 护 功 能 , 可以将其整定为 

disabled ( 禁用 )。地址 4401 INV.UNDERVOLT.D 的参数用来切换反时限低 电 压 保 护 功 能 的状 

态为 ON ( 投入 ) 或者 OFF ( 退出 ) 或者仅仅是闭锁 保 护 装 置 的出口跳闸命令 (Block 

relay)。 

定值这里值得指出的是 , 正序 电 压值以及 电 压的启动门槛值都是以相间量来评估的 ( 机 端 电 压乘以 · 

√3)。 

对于如何整定反时限低 电 压启动值 , 并没有清晰明确的说法。但是 , 既然反时限低 电 压 保 护 功 能 

主要用于 保 护 电 力用户 ( 感应 电 机 ) 不会因为 电 压下降而产生不良后果以及失去稳定等 , 那么这 

个 电 压值通常可以整定到额定 电 压的 75 %。也就是说 , 参数 4402 Up< PICKUP 设定为 75 V。也 

有一些特例 , 就是说在 电 机 的起动过程中 电 压下降的幅度很大。这时 , 可 能 就有必要将这个参数 

整定到更低的定值。必须选择合适的时间乘数 4403 T MUL, 以使 保 护 装 置 能 够可靠地断开那些 

可 能 导致系统运行不稳定的 电 压下降因素。而在另一方面 , 跳闸延时需要足够大 , 以避免允许的 

短时间 电 压下降却被错误地跳开。 

如果需要 , 也可以通过整定参数 4404 T Up< 来设 置 附加的跳闸延时。 

所有设定的跳闸命令延时是附加时间 , 不包括 保 护 功 能 的固有动作时间 ( 测量时间、返回时间 

等 )。 

1.25.3 定值表 


4401 INV. UNDERVOLT. OFF 

ON 

Block relay 

OFF 

设 置 反时限低 电 压 保 护 功 能 的状 

态 

4402 Up< PICKUP 10.0 .. 125.0 V 75.0 V 反时限低 电 压 保 护 Up< 的启动门 

槛值 


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4403 T MUL 0.10 .. 5.00 sec; 0 1.00 sec 反时限低 电 压 保 护 Up< 特性曲线 

的时间乘数 

4404 T Up< 0.00 .. 60.00 sec; ∞ 0.00 sec 反时限低 电 压 保 护 Up< 的附加跳 

闸延时 

1.25.4 信息列表 


6520 >BLOCK Up< SP > 闭锁反时限低 电 压 保 护 功 能 Up< 

6522 Up< OFF OUT 反时限低 电 压 保 护 功 能 退出运行 

6523 Up< BLOCK OUT 反时限低 电 压 保 护 功 能 被闭锁 

6524 Up< ACTIVE OUT 反时限低 电 压 保 护 功 能 投入运行 

6525 Up< picked up OUT 反时限低 电 压 保 护 功 能 Up< 启动 

6526 Up< ch. pick.up OUT 反时限低 电 压 保 护 功 能 反时限特性 Up

运行范围 

要确定系统的频率 , 就要求测量到的正序 电 压其幅值足够大。如果测量 电 压下降到整定的参数 U 

MIN 以下 , 频率 保 护 就会自动退出 , 因为此时已经不再 能 够从 电 压信号中精确地计算出系统的频 

率。 

跳闸延时 / 逻辑 

滑差 保 护 的每一段可以设定相应的时间参数 , 以便 保 护 装 置 能 够延时发出跳闸命令。在监视很小 

的变化率时 , 建议整定相应的跳闸命令延时。当 保 护 装 置 的启动时长超出了跳闸命令延时以后 , 

保 护 装 置 就会发出跳闸命令。在跳闸命令脉宽大于整定的最小跳闸命令脉宽后 , 一旦启动信号返 

回 , 跳闸命令就会立即复归。 

可以通过开关量输入信号 , 对滑差 保 护 的四段 功 能 分别予以闭锁。而低 电 压闭锁信号则同时作用 

于滑差 保 护 的四段 功 能 。 

图 1-78 

滑差 保 护 的逻辑框图 

1.26.2 定值说明 

概述 

只有在做 保 护 功 能 配 置 (1.4 节 ) 时将地址 145 df/dt Protect. 的参数做出相应的激活设定 , 滑差 

保 护 功 能 才会开放并有效。在做这个设定时 , 滑差 保 护 有激活两段或者四段两个选项。其默认定 

值为 2 df / dt stages ( 激活两段滑差 保 护 )。如果不需要这个 保 护 功 能 , 可以将其整定为 

disabled ( 禁用 )。 


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地址 4501 df/dt Protect. 的参数用来切换滑差 保 护 功 能 的状态为 ON ( 投入 ) 或者 OFF ( 退出 ) 

或者仅仅是闭锁 保 护 装 置 的出口跳闸命令 (Block relay)。 

启动值 

滑差 保 护 的四段 , 其参数的整定方法是一样的。第一步 , 必须要确定这一段滑差 保 护 是用来监视 

f>f N 时的频率上升还是 f/< 

中整定这个参数。启动值以绝对值的形式 , 整定在地址 4503 STAGE df1 / dt 中。在地址 4502 中 

整定的参数 , 就决定了这一段滑差 保 护 启动值的正负符号。 

滑差 保 护 启动值的大小根据不同的应用场合而不同 , 其值取决于 电 力系统的运行工况。在绝大部 

分情况下 , 整定滑差 保 护 的定值前有必要进行 电 力系统分析。突然断开负载 , 将会导致系统中的 

有 功 功 率过剩。这时 , 系统频率上升 , 频率变化率为正值。而另一方面 , 系统中的发 电 机 故障 , 

将会导致有 功 功 率不足。这时 , 系统频率下降 , 频率变化率为负值。 

作为示例 , 可以通过以下公式来估算系统的频率变化率。这个公式只适用于估算频率改变初始阶 

段 ( 大约前 1 秒 ) 的频率变化率。 

其中 : 

f N 

ΔP 

系统额定频率 

有 功 功 率改变值 

ΔP = P Consumption – P Generation 

S N 

H 

发 电 机 的额定视在 功 率 

惯量常数 

对于水轮发 电 机 ( 凸极式 电 机 ), 有 

对于汽轮发 电 机 ( 隐极式 电 机 ), 有 

对于工业透平发 电 机 , 有 

H = 1.5 s 到 6 s 

H = 2 s 到 10 s 

H = 3 s 到 4 s 

示例 : 

f N = 50 Hz 

H = 3 s 

案例 1: ΔP/S N = 0.12 

案例 2: ΔP/S N = 0.48 

案例 1: df/dt = -1 Hz/s 

案例 2: df/dt = -4 Hz/s 

默认定值是参考以上示例计算得来的 , 滑差 保 护 的四段定值是对称的。 

跳闸延时 

频率闭锁元件 

高级参数 

假设滑差 保 护 要求动作快速 , 那么跳闸命令延时就应该整定为零。对于滑差 保 护 的某一段 , 如果 

其启动值较大 , 那么跳闸命令延时就这样整定为零。而另一方面 , 如果滑差 保 护 用于监视较小的 

频率变化率 (< 1Hz/s) 时 , 设定某个短延时则有利于避免滑差 保 护 误动作。滑差 保 护 第一段的跳 

闸延时定值整定在地址 4504 T df1 / dt 中 , 这个延时参数加在 保 护 的固有动作时间之上。 

参数 df1 / dt & f1 ( 地址 4505) 用于设定滑差 保 护 功 能 第一段的频率闭锁元件。此时 , 保 护 装 置 

就要参考频率 保 护 中的对应段频率定值。在这个整定示例中 , 对应于频率 保 护 的第一段。为了避 

免这两个 功 能 混淆 , 可以将本参数整定为 OFF ( 默认定值 )。 

定值表中的高级参数用于设定每两段滑差 保 护 功 能 ( 如 , df1 /dt 和 df2 / dt) 的返回频率差和测 

量窗的宽度。这些参数只 能 通过调试整定软件 DIGSI 来设定。 


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149

有时候改变默认定值也是有必要的 , 比如为了获得更大的返回频率差。为了检测很小的频率变化 

率 (< 0.5 Hz/s), 就要将测量窗宽度的默认值进行拓展 , 这有利于提高测量精度。 

整定值 

滑差 保 护 段 df n /dt 

df/dt HYSTERES. 

( 地址 4519, 4521) 

dfx/dt M-WINDOW 

( 地址 . 4520, 4522) 

0.1...0.5 Hz/s ≈ 0.05 25...10 

0.5...1 Hz/s ≈ 0.1 10...5 

1...0.5 Hz/s ≈ 0.2 10...5 

5...0.20 Hz/s ≈ 0.5 5...1 

最小 电 压 

滑差 保 护 设有低 电 压闭锁元件 , 其低 电 压参数在地址 4518 U MIN 中整定 , 这个参数的推荐值为 

65 % U N 左右。如果这个参数整定为 "0", 则意味着滑差 保 护 不设低 电 压闭锁。 

1.26.3 定值表 



4501 df/dt Protect. OFF 

ON 

Block relay 

4502 df1/dt >/< -df/dt< 

+df/dt> 

OFF 

-df/dt< 

设 置 滑差 保 护 功 能 的状态 

设 置 频率变化率的方向 (df1/dt 

>//< -df/dt< 

+df/dt> 

OFF 

-df/dt< 

设 置 频率闭锁元件 f1 的状态 


>//< -df/dt< 

+df/dt> 

OFF 

-df/dt< 



>//< -df/dt< 

+df/dt> 

OFF 

-df/dt< 



>/


4516 T df4/dt 0.00 .. 60.00 sec; ∞ 0.00 sec 滑差 保 护 第四段 df4/dt 的跳闸延 

时 

4517 df4/dt & f4 OFF 

ON 

OFF 


4518 U MIN 10.0 .. 125.0 V; 0 65.0 V 设 置 低 电 压闭锁元件的最小 电 压 

定值 

4519A df1/2 HYSTERES. 0.02 .. 0.99 Hz/s 0.10 Hz/s 滑差 保 护 第一段 df1/dt 和第二段 

df2/dt 的返回频率差 

4520A df1/2 M-WINDOW 1 .. 25 Cycle 5 Cycle 设 置 测量窗的宽度 

4521A df3/4 HYSTERES. 0.02 .. 0.99 Hz/s 0.40 Hz/s 滑差 保 护 第三段 df3/dt 和第四段 

df4/dt 的返回频率差 

4522A df3/4 M-WINDOW 1 .. 25 Cycle 5 Cycle 设 置 测量窗的宽度 

1.26.4 信息列表 


5503 >df/dt block SP > 闭锁滑差 保 护 功 能 

5504 >df1/dt block SP > 闭锁滑差 保 护 第一段 df1/dt 

5505 >df2/dt block SP > 闭锁滑差 保 护 第二段 df2/dt 

5506 >df3/dt block SP > 闭锁滑差 保 护 第三段 df3/dt 

5507 >df4/dt block SP > 闭锁滑差 保 护 第四段 df4/dt 

5511 df/dt OFF OUT 滑差 保 护 功 能 退出运行 

5512 df/dt BLOCKED OUT 滑差 保 护 功 能 被闭锁 

5513 df/dt ACTIVE OUT 滑差 保 护 功 能 投入运行 

5514 df/dt U< block OUT 低 电 压元件闭锁滑差 保 护 功 能 

5516 df1/dt pickup OUT 滑差 保 护 第一段 df1/dt 启动 

5517 df2/dt pickup OUT 滑差 保 护 第二段 df2/dt 启动 

5518 df3/dt pickup OUT 滑差 保 护 第三段 df3/dt 启动 

5519 df4/dt pickup OUT 滑差 保 护 第四段 df4/dt 启动 

5520 df1/dt TRIP OUT 滑差 保 护 第一段 df1/dt 跳闸 

5521 df2/dt TRIP OUT 滑差 保 护 第二段 df2/dt 跳闸 

5522 df3/dt TRIP OUT 滑差 保 护 第三段 df3/dt 跳闸 

5523 df4/dt TRIP OUT 滑差 保 护 第四段 df4/dt 跳闸 


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151

1.27 电 压矢量跃变 

有时候 , 受 电 端用户有自己的自备 电 厂 , 可以直接向内部 电 网供 电 。这时候 , 受 电 端的 电 源进线 

就成了外部 电 网和这些用户 / 自备 电 厂之间的资产分界线。如果 电 源进线回路发生故障 , 比如可 

能 由三相自动重合闸引起 , 那么就有可 能 导致用户的自备发 电 机 产生 电 压和频率偏移。而这些自 

备发 电 机 原本是用来平衡全厂用 电 负荷的。当进线开关断开一段时间后再次合上时 , 可 能 会遇到 

开关两侧系统不同步的问题。这个非同步工况可以导致发 电 机 损坏 , 或者导致发 电 机 和原动 机 之 

间的传动系统损坏。 

有一个识别进线 电 源中断的方法 , 那就是监视系统中的 电 压相角。如果进线 电 源发生故障 , 那么 

电 流的突然中断会导致 电 压相角产生跃变。通过差量分析 , 就可以检测出这个相角的突变。一旦 

保 护 装 置 检测到 电 压相角发生跃变的幅度大于整定的相角跃变定值 , 那么 保 护 装 置 就会发出跳闸 

命令 , 去断开发 电 机 或者母联开关。 

这也就意味着 , 电 压矢量跃变这个 功 能 主要用于系统解列。 


系统减载后的频率变 

化轨迹 

下图显示的是在发 电 机 断开某个负载后 , 其频率变化的轨迹图。断开发 电 机 的出口断路器 , 导致 

电 压相角发生跃变 , 同时也会在频率测量回路中看到频率的跃变。根据 电 力系统的工况 , 发 电 机 

将加速 , 转速上升 ( 也请参见 1.26 节 " 频率变化率 ( 滑差 ) 保 护 ")。 

图 1-79 

断开某个负载后频率变化的轨迹图 ( 取自 SIPROTEC 4 保 护 装 置 的故障录波 - 图 

上显示出了相对于系统额定频率的频率偏移量 ) 

测量原理 

从单相对地 电 压中 , 计算出正序 电 压矢量 , 然后以 2 个周波为时间间隔计算得到 电 压矢量的相角 

变化。 电 压矢量出现相角跃变后 , 可以探测到测量 电 流的突然变化。这个基本原理显示在图 1-80 

中。在下图的左半部分显示的是系统稳态运行时的 电 压矢量图 , 而右半部分显示的是系统甩负荷 

后 电 压矢量的相角变化。从图中可以清楚地看到 电 压矢量跃变。 


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图 1-80 

系统甩负荷后 电 压的矢量图 

保 护 装 置 7UM62 中的 电 压矢量跃变 功 能 采取了一系列的辅助措施 , 以防止 保 护 装 置 误动作。这 

些措施包括 : 

• 相对于系统额定频率的频率稳态偏移修正 

• 频率运行范围限制在 f N + 3Hz 

• 探测内部采样频率切换 ( 采样频率调整 ) 

• 开放 电 量矢量跃变 功 能 的最低 电 压值 

• 在 电 压信号接通或者断开的瞬间闭锁 保 护 

逻辑 

图 1-81 中标示出了 电 压矢量跃变 功 能 的逻辑框图。 电 压矢量跃变 功 能 中的相角比较 功 能 确定 电 压 

的相角差 , 然后与相角差定值进行比较。如果这个 电 压相角差大于整定值 , 那么就会产生一个 电 

压矢量跃变信号 , 并且存储在 RS 触发器中。可以设定相应的时间参数来延时发出跳闸命令。 

这个存储的启动信号可以通过开关量输入信号予以复归 , 也可以通过复归计时器自动予以复归 

( 地址 4604 T RESET)。 

如果系统频率偏移超出了 电 压矢量跃变 功 能 允许的偏移范围 , 那么 电 压矢量跃变 功 能 将会自动退 

出运行。对于系统 电 压也有类似的闭锁措施。此时 , 闭锁逻辑中的相关 电 压参数分别为 U MIN 和 

U MAX。 

如果 电 压幅值或者频率值不 能 维持在 电 压矢量跃变 功 能 允许的范围之内 , 那么逻辑回路就会产生 

逻辑信号 "1", RS 触发器的复位输入端子将会持续激活。这样 , 电 压矢量跃变 功 能 的测量结果就 

被抑制住了。假如 电 压幅值又重新恢复到了这个 功 能 的 电 压允许值范围 , 并且系统频率也在允许 

的频率允许范围之内 , 那么逻辑信号将由 "1" 变到 "0"。此时 , 延时复位计时器 T BLOCK 将复位 

输入信号 "0" 保 持某个整定的时间 , 以防止 电 压矢量跃变 功 能 启动。 

如果发生的短路故障导致 电 压突然下降到很低 , RS 触发器的复位输入端子将会立即激活以闭锁 

电 压矢量跃变 功 能 。这样 , 就 能 防止 电 压矢量跃变 功 能 错误地发出跳闸命令。 


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153

图 1-81 

电 压矢量跃变检测的逻辑框图 

1.27.2 定值说明 

概述 

只有在做 保 护 功 能 配 置 (1.4 节 ) 时将地址 146 VECTOR JUMP 的参数整定为 Enabled ( 启 

用 ), 电 压矢量跃变 功 能 才会开放并有效。如果不需要这个 保 护 功 能 , 可以将其整定为 disabled 

( 禁用 )。 

地址 4601 VECTOR JUMP 的参数用来切换 电 压矢量跃变 功 能 的状态为 ON ( 投入 ) 或者 OFF 

( 退出 ) 或者仅仅是闭锁 保 护 装 置 的出口跳闸命令 (Block relay)。 

启动值 

如何整定 电 压矢量跃变 功 能 的相角差定值 ( 地址 4602 DELTA PHI), 取决于用户端的 电 源馈入 

情况和负载情况。系统中有 功 功 率的突然改变 , 会引起 电 压矢量产生跃变。因此 , 相角差这个定 

值的整定必须要根据特定的 电 力系统进行。可以运用本节前面所述的 " 功 能 描述 " 部分关于 " 系 

统甩负荷后的 电 压矢量图 " 中简化的等效回路为基础进行整定 , 也可以采用某些 电 力系统分析计 

算工具软件的计算结果。 

如果定值给得过于灵敏 , 那么在每次接入负载或者断开负载时 , 保 护 功 能 都有可 能 动作于系统解 

列。因此 , 默认值整定为 10°。 

电 压矢量跃变 功 能 有一段允许的 电 压运行范围 , 其相关参数在地址 4605 U MIN 和地址 4606 U 

MAX 中整定。这个 电 压运行范围的整定参数要符合相关的 电 网运行规定。参数 U MIN 应该小于系 

统解列前允许的短时间 电 压下降值 , 默认定值为 80 % 的额定 电 压。参数 U MAX 的整定 , 则应该 

选择为允许出现的最大 电 压。在大部分的情况下 , 这个参数整定为 130 % 的额定 电 压。 


跳闸命令延时参数 T DELTA PHI( 地址 4603) 应该 保 持默认值 0 不动 , 除非你希望延时发送跳闸 

信号到某个可编程逻辑 (CFC), 或者留有足够的时间用于投入外部闭锁条件。 


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在复归计时器 T RESET ( 地址 4604) 超时以后 , 电 压矢量跃变 功 能 将自动复归。复归时间取决 

于 电 网的相关运行规定。在断路器重合之前 , 跳闸命令必须复归。如果不用自动复归 功 能 , 就应 

该将这个计时器参数整定为 ∞。此时 , 就必须有来自外部的开关量输入信号 ( 断路器状态辅助接 

点 ) 来复归 电 压矢量跃变 功 能 。 

计时器 T BLOCK 具有复归延时 ( 地址 4607) 功 能 。在 电 压接入或者断开时 , 有助于避免 保 护 

装 置 发生误动作。通常 , 不需要改变这个默认参数。如果要做任何修改 , 必须通过调试整定软件 

DIGSI( 高级参数 ) 进行。在这里必须要记住的是 , 参数 T BLOCK 应该总是大于探测 电 压矢量跃 

变的测量窗宽度 (2 个周波 )。 

1.27.3 定值表 



4601 VECTOR JUMP OFF 

ON 

Block relay 

OFF 

设 置 电 压矢量跃变 功 能 的状态 

4602 DELTA PHI 2 .. 30 ° 10 ° 电 压矢量跃变 功 能 的相角差定值 

4603 T DELTA PHI 0.00 .. 60.00 sec; ∞ 0.00 sec 电 压矢量跃变 功 能 的跳闸命令延 

时 

4604 T RESET 0.10 .. 60.00 sec; ∞ 5.00 sec 电 压矢量跃变 功 能 启动信号的自 

动复归时间 

4605A U MIN 10.0 .. 125.0 V 80.0 V 电 压矢量跃变 功 能 的最小运行 电 

压 

4606A U MAX 10.0 .. 170.0 V 130.0 V 电 压矢量跃变 功 能 的最大运行 电 

压 

4607A T BLOCK 0.00 .. 60.00 sec; ∞ 0.10 sec 电 压矢量跃变 功 能 的延时复归时 

间 

1.27.4 信息列表 


5581 >VEC JUMP block SP > 闭锁 电 压矢量跃变 功 能 

5582 VEC JUMP OFF OUT 电 压矢量跃变 功 能 退出运行 

5583 VEC JMP BLOCKED OUT 电 压矢量跃变 功 能 被闭锁 

5584 VEC JUMP ACTIVE OUT 电 压矢量跃变 功 能 投入运行 

5585 VEC JUMP Range OUT 电 压矢量跃变 功 能 不在测量范围 

5586 VEC JUMP pickup OUT 电 压矢量跃变 功 能 启动 

5587 VEC JUMP TRIP OUT 电 压矢量跃变 功 能 跳闸 


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155

1.28 90-% 定子接地故障 保 护 (ANSI 59N, 64G, 67G) 

定子接地故障 保 护 功 能 用于探测三相发 电 机 定子绕组回路中发生的接地故障。在实际工程中 , 同 

步 电 机 可 能 在公共母线下运行 ( 直接连接到系统 ) 或者以单元组接线 ( 通过发 电 机 - 变压器单元 

组中的变压器连接到系统 ) 运行。用于探测定子绕组接地故障的判据主要是看是否出现位移 电 

压 , 或者对于同步 电 机 直接连接到公共母线的接线 , 采用零序 电 流过量判据。这种原理的定子绕 

组接地故障 保 护 可以探测发 电 机 定子绕组 90% 到 95% 范围的接地故障。 


位移 电 压 

位移 电 压的测量有 多 种方法。可以通过连接在发 电 机 中性点的 电 压互感器或者中性点接地变压器 

( 图 ) 得到 , 也可以通过连接在 机 端的 电 压互感器 e-n 绕组 ( 开口三角绕组 ) 或者 机 端接地变压 

器 ( 图 ) 得到。由于中性点接地变压器或者 机 端接地变压器二次侧额定 电 压通常为 500 V ( 在发 

生 机 端直接接地时 ), 因此在其二次绕组和 保 护 装 置 之间需要串接一个 500 V/100 V 的 电 阻式分 

压器。 

如果不 能 通过直接测量的方法将位移 电 压引入 保 护 装 置 , 那么 保 护 装 置 也可以通过接入的单相对 

地 电 压测量值计算出位移 电 压位移 电 压。 

地址 223 UE CONNECTION 的参数 , 就是用来告诉 保 护 装 置 , 这个位移 电 压值是由 保 护 装 置 直 

接测量得来还是通过计算得来。 

在产生的位移 电 压中 , 包含了大量的三次谐波 电 压。这是因为三次谐波 电 压存在于三相系统中 , 

并且在每相中具有相同的三次谐波 电 压矢量。为了获得可靠的测量量 , 保 护 装 置 只会评估发生定 

子接地故障时位移 电 压中的基波分量。其它的谐波分量都将通过算法中的数字滤波器过滤掉。 

在同步 电 机 的单元组接线中 , 评估接地故障时的位移 电 压就已经足够了。 保 护 装 置 能 够达到的灵 

敏度高低仅仅受限制于系统中发生接地故障时感应过来的 电 压干扰信号。这些系统中的 电 压干扰 

信号会通过单元变压器高低压绕组之间的耦合 电 容传递到发 电 机 侧。在必要的时候 , 可以考虑通 

过加 装 负载 电 阻来降低这些干扰 电 压。如果发 电 机 定子绕组在某个整定的时间范围内存在接地故 

障 , 那么 保 护 装 置 就会发出跳闸命令断开发 电 机 与系统的连接。 

图 1-82 

发 电 机 - 变压器单元组接线采用中性接地变压器 

R B 

R T 

U E 

C G 

C L 

负载 电 阻 

电 阻式分压器 


发 电 机 定子绕组对地 电 容 

机 端出线的对地 电 容 


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C Tr 

C K 

单元变压器对地 电 容 

单元变压器低压测耦合 电 容 

图 1-83 

发 电 机 - 变压器单元组接线采用 机 端接地变压器 

R B 

R T 

U E 

C G 

C L 

C Tr 

C K 




发 电 机 定子绕组对地 电 容 

机 端出线的对地 电 容 

单元变压器对地 电 容 

单元变压器高低压侧耦合 电 容 

零序方向过流 保 护 

如果同步 电 机 直接连接到母线 , 那么仅仅判断采集到的位移 电 压就无法区分出是系统发生了接地 

故障还是同步 电 机 发生了接地故障。在这种情况下 , 定子接地故障 保 护 就只 能 判断采集到的零序 

电 流 , 同时判断位移 电 压作为开放零序 电 流判据的必要条件。 

零序 电 流可以通过环形 电 流互感器测量得到 , 也可以通过测量星形接线的相 电 流互感器二次侧中 

性线 电 流而得到。如果在 电 网中发生了接地故障 , 那么同步 电 机 只提供很小的、几乎可忽略的零 

序 电 流流经 电 流测量点 , 这个 电 流测量点必须位于同步 电 机 和 电 网之间。如果是同步 电 机 发生了 

接地故障 , 那么 电 网提供的零序 电 流也会流经 电 流测量点。但是 , 电 网的运行方式通常随着系统 

中开关设备的投切而不断变化。这时候 , 为了不受 电 网中开关设备运行状态的影响而获取某个固 

定的测量条件 , 就可以加 装 负载 电 阻 , 以便在出现位移 电 压时增大零序 电 流。由这个负载 电 阻产 

生的零序 电 流也一定总是流经 电 流测量点。 


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157

图 1-84 

同步 电 机 直接连接到母线的接线方式下 , 接地故障方向的检测 

因此 , 从同步 电 机 侧看过去 , 负载 电 阻必须安 装 在 电 流测量点 ( 相 电 流互感器、套管 CT) 的另 

一侧。接地变压器优先安 装 在同步 电 机 机 端的公共母线上。除了判断零序 电 流的幅值作为定子绕 

组接地故障的判据 , 也可以结合位移 电 压的矢量进一步判断零序 电 流的方向 , 以确 保 可靠地探测 

发生在这种接线中的同步 电 机 定子绕组的接地故障。在 保 护 装 置 7UM62 中 , 可以在 " 朝向同步 

电 机 方向 " 和 " 朝向 电 网方向 " 之间改变方向的边界 ( 请参考下图 )。 

如果同时满足了以下三个判据 , 那么 保 护 装 置 就探测到了同步 电 机 的定子接地故障 : 

• 位移 电 压大于零序 电 压整定值 U0> 

• 流经 电 流测量点的零序 电 流大于整定值 3I0> 

• 零序 电 流的流向朝向被 保 护 的同步 电 机 

图 1-85 

同步 电 机 直接连接到母线的接线方式下 , 定子接地故障 保 护 的方向特性 


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如果同步 电 机 定子绕组发生了接地故障 , 那么 保 护 装 置 将在整定的某个跳闸延时后发出跳闸命令 

断开 电 机 。 

在同步 电 机 的出口断路器处于开断位 置 时 , 零序 电 流对于定子绕组接地故障的探测就不具有决定 

性的影响。这时 , 在一段时间内就可以通过断路器状态辅助接点信号来关闭零序 电 流检测 功 能 。 

通过这种方式 , 就可以仅仅使用位移 电 压判据来探测定子绕组接地故障 , 如在发 电 机 的起 机 过程 

中就是这样。 

图 1-87 标示出了定子绕组接地故障 保 护 的逻辑框图。 

在同步 电 机 直接连接到母线的接线方式下 , 定子接地故障 保 护 无论采用零序 电 流方向判据还是不 

用方向判据 , 这都将激活 保 护 装 置 7UM62 中的灵敏 电 流测量输入 功 能 。必须要加以注意的是 , 

保 护 装 置 7UM62 中的灵敏接地故障 保 护 ( 如果选择使用灵敏 电 流输入端子 I ee2 ) 功 能 也可 能 用 

到相同的测量输入端以及相同的测量值。这样 , 使用同样的零序 电 流测量量 , 通过灵敏接地故障 

保 护 ( 请参见 1.29 节 ) 功 能 就可以提供两段附加的、独立的启动门槛值 Iee> 和 Iee>> 。如果用 

户不需要用到这两段 保 护 , 那么就应该在地址 151 中退出灵敏接地故障 保 护 功 能 , 或者这个 功 能 

的零序 电 流测量输入选择 保 护 装 置 7UM62 的灵敏 电 流输入端子 I ee1 。 

如果 保 护 装 置 7UM62 要用到交流 电 压注入式阻抗测量原理的转子接地故障 保 护 ( 请参见 1.34 

节 ), 那么这个 保 护 将要占用位移 电 压输入端子。这样 , 定子绕组接地故障 保 护 要用到的位移 电 

压 U 0 就只 能 通过单相对地 电 压测量量计算得到。 

零序 电 流探测 ( 由位 

移 电 压判据开放的零 

序差动 保 护 ) 

在工业系统中 , 机 端母线系统通常按照高阻或者低阻的方式设计 , 中性点的接地 电 阻可切换。为 

了检测接地故障 , 可以将测量到的中性点 电 流和环形 电 流互感器测量到的总 电 流在外部以差流的 

接线方式输入 保 护 装 置 。以这种方式得到的零序 电 流 , 既来自于中性点接地 电 阻 , 也来自于 电 网 

贡献的总零序 电 流。为了防止由于 电 流互感器故障而导致非预期性的动作 , 在 保 护 的跳闸逻辑中 

增加了位移 电 压判据 ( 请见下图 )。 

如果同时满足了以下两个判据 , 那么 保 护 装 置 就探测到了同步 电 机 的定子接地故障 : 

• 位移 电 压大于零序 电 压整定值 U0>, 

• 零序 电 流差值 ΔI E 大于整定值 3I0>, 

图 1-86 

同步 电 机 直接连接到母线的接线方式下的零序差动 保 护 


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159

故障选相 

除了以上这些特性 , 定子接地故障 保 护 功 能 还有一个故障选相的辅助 功 能 。只要故障相的单相对 

地 电 压低于另外两相 , 即使后来又上升 , 还是可以通过判定单相对地 电 压幅值最小的那相来确定 

接地故障相。同时 , 产生相应的故障信息。 

图 1-87 

90 % 定子接地故障 保 护 的逻辑框图 

1.28.2 定值说明 

概述 


只有在做 保 护 功 能 配 置 (1.4 节 ) 时将地址 150 S/E/F PROT. 的参数整定为 directional ( 零序方 

向过流 保 护 )、 non-dir. U0 ( 无方向零序 电 压 保 护 ) 或者 non-dir. U0&I0 ( 无方向零序 电 流 电 

压 保 护 ), 90% 定子接地故障 保 护 功 能 才会开放并有效。如果选择了 non-dir. U0 ( 无方向零序 

电 压 保 护 ), 那么与零序 电 流相关的定值参数就不会显示出来。如果选择了 directional ( 零序方 

向过流 保 护 ) 或者 non-dir. U0&I0 ( 无方向零序 电 流 电 压 保 护 ), 那么就需要整定与零序 电 流相 

关的参数。如果发 电 机 是直接连接到母线 , 那么必须从后面两项中选择一项 , 因为只有进一步判 

断零序 电 流才 能 区分是 电 网发生了接地故障还是 电 机 发生了接地故障。如果本 保 护 功 能 用作 " 零 

序差动 保 护 ", 那么就整定为 150 S/E/F PROT. = non-dir. U0&I0 ( 无方向零序 电 流 电 压 保 护 )。 

如果不需要这个 保 护 功 能 , 可以将其整定为 disabled ( 禁用 )。地址 5001 S/E/F PROT. 的参数 

用来切换 90% 定子接地故障 保 护 功 能 的状态为 ON ( 投入 ) 或者 OFF ( 退出 ) 或者仅仅是闭锁 

保 护 装 置 的出口跳闸命令 (Block relay)。 

判断定子绕组回路是否发生了接地故障要看中性点侧是否出现位移 电 压。如果出现的位移 电 压幅 

值超过零序 电 压定值 5002 U0>, 那么定子接地故障 保 护 功 能 就会启动。 

零序 电 压定值的选择 , 必须要考虑到 保 护 装 置 能 躲过正常运行时出现的不对称 电 压量从而不会引 

起 保 护 启动。对于发 电 机 直接连接到母线这种接线 , 这一点尤为重要 , 这是因为系统中的任何不 

对称 电 压量都会影响到同步 电 机 中性点的位移 电 压。这个零序 电 压定值应该整定到运行时出现的 

不对称 电 压量的两倍以上。正常情况下 , 整定到 5% 或者 10% 的 机 端单相接地时的位移 电 压值。 

在同步 电 机 的单元组接线方式中 , 要考虑到在 电 网中发生单相接地故障产生的位移 电 压将会通过 

单元变压器高低压绕组之间的耦合 电 容影响到发 电 机 定子绕组 , 因此零序 电 压的定值必须要躲过 


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这个 电 压干扰信号。这里 , 还要考虑到负载 电 阻的抑制作用。这个零序 电 压定值应该整定到 电 网 

接地故障时耦合过来的 电 压干扰信号的两倍以上。最终的定值参数要由调试过程中的一次值来确 

定。 


零序 电 流 

通过整定地址 5005 T S/E/F 的时间参数来设定 90% 定子接地故障 保 护 的跳闸命令延时。整定这 

个延时参数时 , 还要考虑所有负载设备的过负载 能 力。所有设定的跳闸命令延时是附加时间 , 不 

包括 保 护 功 能 的固有动作时间 ( 测量时间、返回时间等 )。 

地址 5003 和 5004 中的参数只对于同步 电 机 直接连接到母线这种接线方式中的定子绕组接地故障 

保 护 具有重要意义。此时 , 配 置 参数整定为 150 S/E/F PROT. = directional ( 零序方向过流 保 

护 ) 或者 non-dir. U0&I0 ( 无方向零序 电 流 电 压 保 护 )。以下部分不适用于单元组接线中的同步 

电 机 定子绕组接地故障 保 护 。 

零序 电 流启动门槛值 5003 3I0> 的整定原则是 , 在 保 护 范围内发生接地故障时 , 产生的接地 电 流 

能 够可靠地超越零序 电 流定值。 

考虑到谐振网络中发生接地故障时产生的零序 电 流非常小 , 同时也考虑到让零序 电 流的幅值总体 

上不受系统运行方式的影响 , 通常会加 装 一个二次侧带有负载 电 阻的接地变压器 , 以便在发生接 

地故障时增大零序 电 流。 

由于在这种情况下 , 零序 电 流的幅值主要取决于负载 电 阻 , 因此零序方向过流 保 护 的阻抗角参数 

5004 DIR. ANGLE 可以整定得较小 , 如 15°。同样地 , 如果考虑到中性点绝缘系统的系统对地 电 

容 , 那么可以整定一个较大的零序阻抗角 ( 大约 45°), 以考虑到系统容性 电 流对负载 电 流的影 

响。 

地址 5004 DIR. ANGLE 中的参数指的是中性点位移 电 压和方向特性垂直线之间的角度差 , 也就 

是说这个角度等于方向特性直线相对于 电 抗轴的倾角。 

如果中性点绝缘系统的系统对地 电 容足够地大 , 也就是接地故障时会产生较大的零序 电 流 , 那么 

在系统中也可 能 不设计接地变压器。在这种情况下 , 零序方向过流 保 护 的阻抗角定值整定到大约 

90° ( 相当于 sin ϕ 接线 )。 

同步 电 机 直接连接到母线时的计算示例 : 


10 Ω 

10 A 持续 

50 A 持续 20s 


500 V / 100 V 

套管 c.t. 

60 A / 1 A 

保 护 范围 90 % 

在最大的位移 电 压时 , 负载 电 阻提供的接地 电 流为 : 

换算到 6.3 kV 侧 , 其值为 : 

从套管 CT 输入到 保 护 装 置 的 电 流为 : 

如果定子接地故障 保 护 的范围达到 90% , 那么输入 保 护 装 置 的位移 电 压就只有位移 电 压最大值 

的 1/10, 输入 保 护 装 置 的零序 电 流也就 1/10, 即 : 


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在这个示例中 , 零序 电 流定值整定到 11 mA。对于零序 电 压定值 , 取 1/10 的位移 电 压最大值 

( 因为 保 护 范围达到了 90%)。考虑到 500 V/100 V 的分压器 , 其零序 电 压定值如下 : 

零序 电 压定值 U0> = 10 V 

跳闸命令延时必须小于负载 电 阻在 50 A 接地 电 流下的极限容量时间 , 也就是说小于 20s。如果接 

地变压器的容量小于负载 电 阻的容量 , 那么还需要配合接地变压器的极限容量时间。 

1.28.3 定值表 


5001 S/E/F PROT. OFF 

ON 

Block relay 

OFF 

设 置 90% 定子接地故障 保 护 功 能 

的状态 

5002 U0> 2.0 .. 125.0 V 10.0 V 零序 电 压 U0> 的启动门槛值 

5003 3I0> 2 .. 1000 mA 5 mA 零序 电 压 3I0> 的启动门槛值 

5004 DIR. ANGLE 0 .. 360 ° 15 ° 零序方向过流 保 护 的跳闸命令延 

时 

5005 T S/E/F 0.00 .. 60.00 sec; ∞ 0.30 sec 90% 定子接地故障 保 护 的跳闸命 

令延时 

1.28.4 信息列表 


5173 >S/E/F BLOCK SP > 闭锁定子接地故障 保 护 功 能 

5176 >S/E/F IEE off SP > 关闭定子接地故障 保 护 的零序 电 流检测 功 能 

5181 S/E/F OFF OUT 90% 定子接地故障 保 护 功 能 退出运行 

5182 S/E/F BLOCKED OUT 90% 定子接地故障 保 护 功 能 被闭锁 

5183 S/E/F ACTIVE OUT 90% 定子接地故障 保 护 功 能 投入运行 

5186 U0> picked up OUT 零序 电 压 U0 > 启动 

5187 U0> TRIP OUT 零序 电 压 U0 > 跳闸 

5188 3I0> picked up OUT 零序 电 压 3I0> 启动 

5189 Uearth L1 OUT L1 相发生接地故障 



5193 S/E/F TRIP OUT 90% 定子接地故障 保 护 功 能 跳闸 

5194 SEF Dir Forward OUT 发生正方向定子接地故障 


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1.29 灵敏接地故障 保 护 (ANSI 51GN, 64R) 

保 护 装 置 7UM62 的高灵敏接地故障 保 护 功 能 用于探测中性点绝缘系统或者中性点高阻接地系统 

中的接地故障。这个 保 护 功 能 判断接地 电 流的幅值。如果从接地 电 流的幅值就可以判断出接地故 

障 , 就可以运用这个 功 能 实现接地 保 护 。这个应用的一个具体实例就是 , 在中性点绝缘的 电 力系 

统中 , 直接连接到母线的发 电 机 发生定子接地故障时 , 整个 电 网都将通过对地 电 容向接地点提供 

接地 电 流。而如果在 电 网中发生了接地故障 , 由于发 电 机 对地 电 容较小 , 因此流过的接地 电 流很 

小可以忽略不计。接地 电 流可以通过环形 电 流互感器测量得到 , 也可以通过测量星形接线的相 电 

流互感器二次侧中性线 电 流而得到。 

对于 保 护 装 置 7UM62 来说 , 灵敏接地故障 保 护 功 能 使用的零序 电 流输入端子可以是 I ee1 或者 

I ee2 , 在做 保 护 配 置 ( 请参见 1.4 节 ) 时进行相关选择。 

由于这个 保 护 功 能 的灵敏度非常高 , 因此不适用于检测较大 ( 输入到灵敏接地 电 流接线端子约 1 

A 以上 ) 的接地故障 电 流。如果非要用这个 功 能 来探测这种类型的接地故障 , 那么就需要串接外 

部 电 流互感器作为中间变流器。 

注意 : 在发 电 机 直接连接到母线的接线方式下 , 定子绕组接地故障 保 护 功 能 采用零序方向过流判 

据或者无方向的零序 电 压 电 流判据。这样 , 保 护 装 置 7UM62 中的灵敏接地故障 保 护 ( 如果选择 

使用灵敏 电 流输入端子 I ee2 ) 功 能 就会用到与定子绕组接地故障 保 护 相同的测量输入端子。如果 

地址 150 S/E/F PROT. 整定为 directional ( 零序方向过流 保 护 ) 或者 non-dir. U0&I0 ( 无方向 

零序 电 流 电 压 保 护 ), 那么灵敏接地故障 保 护 就会用到与定子绕组接地故障 保 护 相同的测量量。 


用于转子接地故障 保 


如果往同步 电 机 转子回路注入工频偏 置 电 压 ( 见图 1-88), 那么灵敏接地故障 保 护 功 能 也可以用 

于转子接地故障 保 护 。在这种情况下 , 最大的接地 电 流取决于注入的偏 置 电 压幅值 U V 和转子回 

路对地 电 容的大小。 

如果灵敏接地故障 保 护 功 能 用于转子接地故障 保 护 , 那么 保 护 装 置 还会提供测量回路自动监视 功 

能 。即使在回路绝缘完好的情况下 , 只要测量到的接地故障 电 流幅值大于整定的最小值 IEE< 

( 这个最小 电 流值是由于转子回路存在对地 电 容而产生 ), 那么测量回路就被认为是闭合的。如果 

接地 电 流测量值小于整定值 , 那么在 2s 的短延时后 保 护 装 置 就会发出测量回路断线的告警信号。 

测量方法 

最初 , 接地 电 流测量量都要经过数字滤波器滤波 , 以便只有 电 流的基波分量用于测量。因此 , 零 

序 电 流的测量对于短路时的暂态信号和谐波信号不敏感。 

灵敏接地故障 保 护 有两段。如果零序 电 流测量值超出了整定值 IEE>, 那么 保 护 装 置 就会发出启动 

信号。在跳闸命令延时 T IEE> 超出以后 , 保 护 装 置 接着就会发出跳闸命令。如果零序 电 流测量值 

超出了整定值 IEE>>, 那么 保 护 装 置 就会发出启动信号。在跳闸命令延时 T IEE>> 超出以后 , 保 

护 装 置 接着就会发出跳闸命令。 

灵敏接地故障 保 护 的这两段都可以通过开关量输入信号予以闭锁。 


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163

图 1-88 

灵敏接地故障 保 护 用作转子接地故障 保 护 (7XR61 – 转子接地故障 保 护 的耦合 装 

置 ;3PP13 – 如果励磁 电 压大于 150 V, 那么必须将 7XR61 中的 电 阻短接 !) 

图 1-89 

灵敏接地故障 保 护 的逻辑框图 

1) 只有当 保 护 功 能 Rotor Earth Fault Protection R,fn (ANSI 64R) ( 工频 电 压注入式 电 阻测量方 

法的转子接地故障 保 护 功 能 ) 地址 160 的参数整定为 Disabled( 关闭 ) 时 , 以上参数和信息才会 

显示出来。 


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1.29.2 定值选项 

概述 

只有在做 保 护 功 能 配 置 (1.4 节 ) 时 , 设定为 151 O/C PROT. IEE> = with IEE1 或者 with IEE2, 

灵敏接地故障 保 护 功 能 才会开放并有效。如果配 置 90% 定子接地故障 保 护 (150 S/E/F PROT. 

请参见 1.4 节 ) 时 , 选择了包括零序 电 流的 保 护 选项 , 那么这就激活了 保 护 装 置 7UM62 的灵敏 

电 流测量输入端子。这里 , 必须要注意的是 , 灵敏接地故障 保 护 功 能 也将用到同样的端子 (I EE2 ) 

和同样的测量量。如果不需要灵敏接地故障 保 护 功 能 , 可以将其整定为 disabled ( 禁用 )。地址 

5101 O/C PROT. IEE 的参数用来切换灵敏接地故障 保 护 功 能 的状态为 ON ( 投入 ) 或者 OFF 


用于转子接地故障 保 


灵敏接地故障 保 护 功 能 可以用于探测发 电 机 定子绕组回路和转子绕组回路的接地故障。这种应用 

有一个前提条件 , 那就是接地 电 流的幅值要大到足够满足判据的要求。尤其是对于中性点绝缘系 

统或者中性点高阻接地系统 , 一定要确 保 发生接地故障时会产生足够大的零序 电 流。 

假如灵敏接地故障 保 护 功 能 用于探测发 电 机 转子回路的接地故障 , 那么必须要往励磁回路注入工 

频偏 置 电 压 ( 通过耦合单元 7XR61 往转子回路注入工频 电 压信号 U V ≈ 42 V, 请参见本节图 1- 

88" 灵敏接地故障 保 护 用作转子接地故障 保 护 ")。在绝缘良好的情况下 , 这个注入的工频偏 置 电 

压会通过转子绕组回路的对地 电 容产生一个正常的容性 电 流 , 这个容性 电 流就可以用于自动监视 

测量回路是否完好的判据 ( 地址 5106 IEE 的整定方法 , 按 保 护 能 够探测到 3 kΩ 到 5 kΩ 的转子绕组对地阻 

值 R E 为原则 : 

整定这个参数时同时需要注意的是 , 这个定值必须整定到正常情况下回路中容性干扰 电 流幅值的 

2 倍以上。 

接地 电 流启动门槛值 5104 IEE>> 的定值整定到 保 护 装 置 能 够探测到 1.5 kΩ 的转子绕组对地阻值 

R E : 

这里 , Z K = 耦合 装 置 7XR61 在额定频率时的等效阻抗值。 

参数 5103 T IEE> 和 5105 T IEE>> 的跳闸命令延时是附加时间 , 不包括 保 护 功 能 的固有动作时间 

( 测量时间、返回时间等 )。 

用于定子接地故障 保 


用于接地故障 保 护 

也请参见 1.28 节。如果灵敏接地故障 保 护 用作定子接地故障 保 护 , 在必要时必须通过接地变压器 

的负载 电 阻来增大接地 电 流。 

对于低压发 电 机 , 其中性点通过导体直接接地 , 或者通过低阻接地 , 相 电 流过流 保 护 功 能 实际上 

就 能 实现接地短路 保 护 , 这是因为接地 电 流也会流经故障相。如果这时候还要用零序 电 流 保 护 作 

为接地短路 保 护 , 那么就必须在外回路串接中间变流器 , 以限制接地短路 电 流不超过 保 护 装 置 的 

灵敏 电 流输入端子允许的热稳定限值 (15 A 连续 , 100 A 时 < 10 s, 300 A 时 < 1 s)。 


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165

1.29.3 定值表 


5101 O/C PROT. IEE OFF 

ON 

Block relay 

OFF 

设 置 灵敏接地故障 保 护 功 能 的状 

态 

5102 IEE> 2 .. 1000 mA 10 mA 灵敏接地故障 保 护 第一段 IEE> 的 


5103 T IEE> 0.00 .. 60.00 sec; ∞ 5.00 sec 灵敏接地故障 保 护 第一段 IEE> 的 


5104 IEE>> 2 .. 1000 mA 23 mA 灵敏接地故障 保 护 第二段 IEE>> 


5105 T IEE>> 0.00 .. 60.00 sec; ∞ 1.00 sec 灵敏接地故障 保 护 第二段 T IEE>> 

的跳闸命令延时 

5106 IEE< 1.5 .. 50.0 mA; 0 0.0 mA IEE< 启动门槛值 ( 测量回路自动监 

视 ) 

1.29.4 信息列表 


1202 >BLOCK IEE>> SP > 闭锁灵敏接地故障 保 护 第二段 IEE>> 

1203 >BLOCK IEE> SP > 闭锁灵敏接地故障 保 护 第一段 IEE> 

1221 IEE>> picked up OUT 灵敏接地故障 保 护 第二段 IEE>> 启动 

1223 IEE>> TRIP OUT 灵敏接地故障 保 护 第二段 IEE>> 跳闸 

1224 IEE> picked up OUT 灵敏接地故障 保 护 第一段 IEE> 启动 

1226 IEE> TRIP OUT 灵敏接地故障 保 护 第一段 IEE> 跳闸 

1231 >BLOCK Sens. E SP > 闭锁灵敏接地故障 保 护 

1232 IEE OFF OUT 灵敏接地故障 保 护 退出运行 

1233 IEE BLOCKED OUT 灵敏接地故障 保 护 被闭锁 

1234 IEE ACTIVE OUT 灵敏接地故障 保 护 投入运行 

5396 Fail. REF IEE< OUT 转子接地故障 保 护 的测量回路发生断线 IEE< 

1.30 三次谐波原理 100-%- 定子接地故障 保 护 (ANSI 27/59TN 3rd Harm.) 

在 1.28 中介绍过 , 基于位移 电 压基波分量的测量方法只 能 提供 90% 到 95% 定子绕组范围的接 

地故障 保 护 。为了提供 100% 定子绕组范围的接地故障 保 护 , 必须要用到其他频率的 电 压信号。 

在 保 护 装 置 7UM62 中 , 评估三次谐波 电 压信号就是用于这个目的。 


运行方式 

在发 电 机 的定子绕组中 , 或 多 或少的会出现较为明显的三次谐波 电 压 , 这个三次谐波 电 压是由发 

电 机 磁极的外形产生的。当发 电 机 的定子绕组发生了接地故障时 , 回路中衍生 电 容的分布就发生 

了变化 , 这是因为发生接地故障时某个对地 电 容被短接了。在定子绕组接地的过程中 , 发 电 机 中 

性点测量到的三次谐波 电 压将降低 , 而发 电 机 机 端测量到的三次谐波 电 压将升高 ( 请见下图 )。 


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三次谐波 电 压在空间形成零序系统 , 因此可以通过星形 - 三角形接线的 电 压互感器测量出来 , 或 

者由测量到的单相对地 电 压计算得到零序信号系统。 

图 1-90 

三次谐波 电 压沿着定子绕组的分布 

此外 , 三次谐波 电 压的含量与发 电 机 的运行工况密切相关 , 也就是说 , 三次谐波 电 压的幅值是发 

电 机 有 功 出力 P 和无 功 出力 Q 的函数。正是基于这个原因 , 为了提高 保 护 的可靠性 , 这个原理的 

定子接地故障 保 护 有着严格的应用范围。 

对于 多 台发 电 机 直接连接到公共母线的接线方式 , 系统中所有的发 电 机 都将贡献三次谐波 电 压 , 

因此用三次谐波 电 压判据无法区分是哪台发 电 机 发生了接地故障。 

测量原理 

中性点 电 压互感器 

测量值中的三次谐波含量是这个 保 护 的启动判据。通过对位移 电 压进行数字滤波 , 从每两个周波 

中确定三次谐波 电 压测量值。 

测量三次谐波 电 压的方法有 多 种 , 根据发 电 机 位移 电 压检测方法的不同而不同 ( 配 置 参数 223 

UE CONNECTION): 

1. neutr. transf.: 保 护 装 置 7UM62 的零序 电 压输入端子 U E 连接到发 电 机 中性点 电 压互感器 

2. broken delta: 保 护 装 置 7UM62 的零序 电 压输入端子 U E 连接到 电 压互感器的开口三角线圈 

3. Not connected: 如果 保 护 装 置 7UM62 的零序 电 压输入端子 U E 没有接入任何信号 , 则通过测 

量到的单相对地 电 压计算出位移 电 压 

4. any VT: 保 护 装 置 7UM62 的零序 电 压输入端子 U E 接入任一 电 压信号 , 此时 100% 定子接地 

故障 保 护 功 能 被闭锁 

5. Rotor: 保 护 装 置 7UM62 的零序 电 压输入端子 U E 接入工频注入式转子接地故障 保 护 的偏 置 电 

压 , 此时 100% 定子接地故障 保 护 功 能 被闭锁 

6. Load. resistor: 保 护 装 置 7UM62 的零序 电 压输入端子 U E 用于 20Hz 低频交流 电 源注入式 

100% 定子接地故障 保 护 , 此时三次谐波原理 100% 定子接地故障 保 护 被闭锁 

7. Uen-winding: 如果 保 护 装 置 7UM62 的零序 电 压输入端子 U E 用于接入匝间 保 护 的 电 压信号 , 

则通过测量到的单相对地 电 压计算出位移 电 压 

由于在发 电 机 中性点附近发生接地故障时 , 将会引起中性点三次谐波 电 压相对无故障时降低 , 因 

此 保 护 功 能 采用三次谐波低 电 压判据 (5202 U0 3.HARM)。 

为了提高三次谐波 电 压 保 护 的灵敏度 , 三次谐波 电 压 保 护 的启动定值可以随着发 电 机 有 功 出力的 

变化而线性变化。在地址 5207 U0 3. H.(V/100%) 中整定这个特性。 保 护 装 置 在内部通过以下公 

式计算出当前的启动定值 : 

U 3H, corrected = U 3H – U corr · (100 % – P meas ) 


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167

其中 : 

U 3H, corrected 

U 3H 

内部使用的、修正后的三次谐波 电 压启动门槛值 

地址 5203 U0 3.HARM> 中整定的三次谐波 电 压启动门槛值 , 这时考虑发 电 

机 有 功 出力为 100 % 

U corr 

P meas 

以 电 压百分比表示的修正系数 , 整定在地址 5207 U0 3.H.(V/100%) 

测量到的有 功 功 率 

图 1-91 标示的是相应的启动定值修正原理。 

图 1-91 

自动降低三次谐波 电 压 保 护 的启动定值 U0 3.HARM> 

只要测量到的有 功 功 率大于三次谐波 电 压 保 护 整定的最小有 功 功 率 , 那么 保 护 的跳闸特性就自动 

投入运行。作为附加的安全措施 , 还要包括以下限制条件 : 如果三次谐波 电 压 保 护 的启动值由于 

受发 电 机 有 功 出力修正的影响 , 导致计算出来的当前启动门槛值小于最小可整定的定值 (0.2V), 

那么启动门槛值将 保 持原整定值不变。 

不接 电 压信号计算位 

移 电 压 电 压 

如同零序 电 压输入端子 UE 连接到 电 压互感器的开口三角线圈 , 接地故障时计算得到的三次谐波 

电 压也会升高。地址 5203 U0 3.HARM> 中整定的三次谐波 电 压 保 护 启动门槛值也与此相关。 

接入任一 电 压互感器 

; 用于转子接地 保 护 

保 护 装 置 7UM62 的零序 电 压输入端子 UE 在这些接线方式下 , 100% 定子接地故障 保 护 功 能 将自 

动退出。 

下图标示出了三次谐波原理的 100% 定子接地故障 保 护 的逻辑框图。 


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图 1-92 

三次谐波原理 100% 定子接地故障 保 护 的逻辑框图 

1.30.2 定值说明 

概论 

只有在做 保 护 功 能 配 置 (1.4 节 ) 时将地址 152 SEF 3rd HARM. 的参数整定为 enabled ( 启 

用 ), 三次谐波原理的 100% 定子接地故障 保 护 功 能 才会开放并有效。如果不需要这个 保 护 功 能 , 

可以将其整定为 disabled ( 禁用 )。地址 5201 SEF 3rd HARM. 的参数用来切换三次谐波原理的 

100% 定子接地故障 保 护 功 能 的状态为 ON ( 投入 ) 或者 OFF ( 退出 ) 或者仅仅是闭锁 保 护 装 置 

的出口跳闸命令 (Block relay)。 

接线方式根据系统的实际接线情况 , 用户在做项目配 置 时需要整定地址 223 UE CONNECTION 的参数。 

位移 电 压 U en 是通过发 电 机 中性点 电 压互感器 (neutr. transf.) 取得还是通过接地变压器的开口三 

角绕组 (broken delta) 取得并且接入零序 电 压输入端子 , 都需要告诉 保 护 装 置 。如果 保 护 装 置 不 

能 够获得直接测量的位移 电 压 , 那么也可以采用计算量作为位移 电 压 , 这时必须将定值整定为 

Not connected 或者 Uen-winding。如果 保 护 装 置 7UM62 的零序 电 压输入端子 UE 要测量其它的 电 

压信号而不是位移 电 压 , 那么 UE 接线方式应该整定为 any VT。如果选择了这个接线方式 , 那么 

100% 定子接地故障 保 护 功 能 就自动退出运行了。如果要将工频 电 压注入式阻抗测量原理的转子 

接地故障 保 护 的偏 置 电 压接入 保 护 装 置 , 那么 UE 接线方式应该整定为 Rotor。在这种情况下 , 同 

样地 , 100% 定子接地故障 保 护 功 能 也自动退出运行了。 

如果 保 护 装 置 要接入 20Hz 注入法的 100% 定子接地故障 保 护 的偏 置 电 压 , 那么 UE 接线方式应 

该整定为 Load. resistor。这时 , 三次谐波原理的 100% 定子接地故障 保 护 功 能 就被自动闭锁 

了。 


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169

三次谐波 电 压启动定 

值 

根据配 置 时选择的 UE 接线方式的不同 , 定值参数 5202 和 5203 在同一时刻只有一个有效。 

只有在 机 组的一次侧试验结束后 , 才 能 够确定三次谐波 电 压 保 护 的启动定值。一般说来 , 有以下 

几点值得注意 : 

• 三次谐波低 电 压 保 护 定值 5202 U0 3.HARM, 对应于 UE 连接到接地变压器开口三角线圈或者 

不接入 电 压信号但通过内部计算位移 电 压的接线方式 

在本节前面的描述 " 开口三角线圈 " 中 , 提到为了提高三次谐波 电 压 保 护 U0 3.HARM> 的灵敏 

度 , 三次谐波 电 压 保 护 的启动定值可以随着发 电 机 有 功 出力的变化而线性变化。相关的定值参数 

整定在地址 5207 U0 3. H.(V/100%) 中。这个参数的默认定值为 0, 也就是不投入启动定值自动 

修正 功 能 。 

按以下方法整定三次谐波 电 压 保 护 的启动值自动修正 功 能 : 

• 通过 保 护 装 置 的运行值测量 功 能 , 测量发 电 机 在不同有 功 出力情况下的三次谐波 电 压值。在 

下定值时 , 建议以二次值的形式输入 

• 通过直线特性插补测量值。在发 电 机 有 功 出力分别为 100% SN,G (P1) 和 50% SN,G (P2) 时读 

出三次谐波 电 压值 , 通过以下公式计算三次谐波 电 压 保 护 的启动定值修正系数 : 

• 

图 1-93 显示的是在一台发 电 机 上 , 测试发 电 机 有 功 出力和无 功 出力与三次谐波 电 压含量之间关系 

的实例。三次谐波 电 压 保 护 基于发 电 机 有 功 出力大小的启动值自动修正 功 能 , 通过发 电 机 欠励磁 

运行工况和过励磁运行工况而确定下来。 

图 1-93 三次谐波 电 压二次值与有 功 出力的关系 ( 固定某个无 功 出力 ) 

从图 1-93 可以看出 , 在所有的测试情况下三次谐波 电 压都具有升高的趋势。最不利的情况发生在 

发 电 机 处于欠励磁工况运行时。在曲线上对应 100% SN,G 的有 功 出力时 , 三次谐波 电 压幅值约 

为 12 V。对应 50% SN,G 的有 功 出力时 , 三次谐波 电 压幅值约为 7.5 V。因此 , 可以通过以下公 

式计算出定值 : 


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在地址 5207 U0 3. H.(V/100%) 中参数整定为 9。同样地 , 地址 5203 U0 3.HARM> 的参数也要按 

照 100% SN,G 的有 功 出力时的三次谐波 电 压测量值来整定。如果这个参数整定到 14.5 V, 那么 

在发 电 机 有 功 出力为 50% SN,G 时 , 修正后的三次谐波 电 压 保 护 启动值为 14.5 V - 4.5 V = 10 V。 

如果 功 率因数为 cos ϕ =0.8, 并且发 电 机 运行在额定工况下 , 那么修正后的三次谐波 电 压 保 护 启 

动值为 14.5 V - 9 V/100% (100% - 80%) = 14.5 V - 1.8 V = 12.7 V。 

就如下面 " 运行范围 " 所描述的一样 , 三次谐波 电 压 保 护 必须通过定义最小有 功 出力来限制其应 

用范围。图 1-93 中 , 测量到的三次谐波 电 压在 P = 20% SN,G 时还呈现出线性特性。如果将定值 

放到 5205 P min > = 30% , 仍然可以 保 证有足够的安全裕度。 

运行范围 

由于测量到的三次谐波 电 压与发 电 机 的运行工况有着密切的关系 , 因此只有在发 电 机 的有 功 出力 

和正序 电 压分别大于整定门槛值 5205 P min > 和 5206 U1 min > 时 , 三次谐波原理的 100% 定 

子接地故障 保 护 功 能 才会投入运行。 

推荐定值 : 

P min > 

U 1 min > 

40 % P/S N 

80 % U N 


发生定子接地故障时 , 可以通过整定在地址 5204 T SEF 3. HARM. 中的时间参数来延时发出跳闸 

命令。这个跳闸命令延时是附加时间 , 不包括 保 护 功 能 的固有动作时间 ( 测量时间、返回时间 

等 )。 

1.30.3 定值表 


5201 SEF 3rd HARM. OFF 

ON 

Block relay 

OFF 

设 置 三次谐波原理的 100% 定子 

接地故障 保 护 功 能 的状态 

5202 U0 3.HARM< 0.2 .. 40.0 V 1.0 V 三次谐波低 电 压 保 护 U0 3rd Harmonic< 


5203 U0 3.HARM> 0.2 .. 40.0 V 2.0 V 三次谐波过 电 压 保 护 U0 3rd Harmonic> 


5204 T SEF 3. HARM. 0.00 .. 60.00 sec; ∞ 0.50 sec 三次谐波 电 压 保 护 的跳闸命令延 

时 

5205 P min > 10 .. 100 %; 0 40 % 开放三次谐波 电 压 保 护 功 能 的最 

小有 功 出力 

5206 U1 min > 50.0 .. 125.0 V; 0 80.0 V 开放三次谐波 电 压 保 护 功 能 的最 

小正序 电 压 

5207 U0 3.H.(V/100%) -40.0 .. 40.0 0.0 三次谐波 电 压过 保 护 的启动定值 

修正系数 (V/100%) 


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171

1.30.4 信息列表 


5553 >SEF 3H BLOCK SP > 闭锁三次谐波原理 100% 定子接地故障 保 护 功 能 

5561 SEF 3H OFF OUT 三次谐波原理 100% 定子接地故障 保 护 退出运行 

5562 SEF 3H BLOCK OUT 三次谐波原理 100% 定子接地故障 保 护 被闭锁 

5563 SEF 3H ACTIVE OUT 三次谐波原理 100% 定子接地故障 保 护 投入运行 

5567 SEF 3H pick.up OUT 三次谐波原理 100% 定子接地故障 保 护 启动 

5568 SEF 3H TRIP OUT 三次谐波原理 100% 定子接地故障 保 护 跳闸 

1.31 20 Hz 电 压注入式 100-%- 定子接地故障 保 护 (ANSI 64G - 100%) 

100% 定子接地 保 护 探测通过发 电 机 - 变压器组单元接线连接到 电 网的发 电 机 所发生的定子回路 

接地故障。本 保 护 功 能 采用外部注入 20 Hz 低频交流 电 源的方法 , 与发生接地故障时产生的工频 

零序 电 压无关 , 可以探测包括发 电 机 中性点在内的定子绕组的全部接地故障。它所采用的测量原 

理完全不受发 电 机 运行工况的影响 , 即使在发 电 机 处于停 机 状态的情况下 , 测量过程依然在进 

行。我们甚至可以采用两种不同的测量原理 ---- 测量工频零序 电 压的原理和评估注入的 20 Hz 

电 气回路的原理 ---- 从而可提供两种互为补充并且可靠的定子接地 保 护 理念。 

如果没有 能 够探测到发生在发 电 机 中性点或者靠近中性点的接地故障 , 那么发 电 机 就运行在 " 接 

地 " 状态。如果接着发生另一次故障 ( 如再次发生接地故障 ) 将会形成单相短路 , 而由于发 电 机 

零序阻抗很小 , 这将导致产生极大的故障 电 流。 

基于这个原因 , 100% 定子接地故障 保 护 就成为了大型 机 组配 置 的一个基本 保 护 功 能 。 


基本原理 

下图 1-94 即为基本 保 护 原理。从发 电 机 中性点侧注入一个外部的低频 (20 Hz) 交流 电 压源 , 其 

幅值最大约为发 电 机 额定 电 压的 1%。如果发 电 机 中性点发生了接地故障 , 20 Hz 交流 电 压信号 

通过接地 电 阻将产生 电 流。 保 护 装 置 将测量回路的驱动 电 压和故障 电 流 , 从而可以计算出回路的 

电 阻。这种原理同时也探测发 电 机 机 端的接地故障 , 包括发 电 机 机 端连接的其他设备 , 如 电 压互 

感器等。 

图 1-94 

发 电 机 中性点注入 电 压的原理 

回路设计 

要实现上述思路 , 我们需要相应的外部附加设备。从图 1-95 可以看出 , 20 Hz 信号发生器产生 

一个方波 电 压 , 幅值约为 25 V。通过带通滤波器 , 方波信号注入到接地变压器或者中性点变压器 

的二次侧负载 电 阻。带通滤波器的作用是将方波信号转成正弦波信号 , 同时贮存 能 量。带通滤波 

器在 20 Hz 时的等值 电 阻约为 8 Ω, 同时它也有 保 护 的 功 能 。在发 电 机 机 端发生接地故障时 , 负 

载 电 阻承受了全部的零序 电 压 , 带通滤波器本身较高的串联 电 阻有效 保 护 了 20 Hz 信号发生器不 

受过大的反馈 电 流的冲击。 


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20 Hz 电 压驱动信号通过一个分压器直接取自负载 电 阻。另外 , 流过的 20 Hz 交流 电 流信号通过小 

型 CT 来测量 , 这两个测量量 (U SEF 和 I SEF ) 都将引入 保 护 装 置 。 

注入到发 电 机 中性点的 电 压值取决于 20 Hz 驱动 电 压信号 ( 电 压分压 : 负载 电 阻和带通滤波 

器 ), 以及接地变压器或中性点变压器的变比。 

为了防止二次侧负载 电 阻太小 ( 某些情况下 , 这个值可 能 会小于 0.5 Ω), 接地变压器或者中性 

点变压器的二次额定 电 压应该取得较高。实践证明 , 500 V 这个值是合适的。 

图 1-95 

带接地变压器或中性点变压器的 100%- 定子接地 保 护 回路设计 

R 


U SEF 

接入 保 护 继 电 器的位移 电 压 

I SEF 

接入 保 护 继 电 器的测量 电 流 

这个方法同样适用于中性点变压器一次侧配 置 负载 电 阻的应用。这种情况下 , 20 Hz 电 压信号通 

过 电 压互感器注入到发 电 机 中性点 , 而中性点 电 流则直接测量。在定值说明 (1.31.2 节 ) 中包含 

了接线方案和回路设计信息等。 

测量方法通过上图中得到的两个测量值 U SEF 和 I SEF , 来计算 20 Hz 低频交流信号回路的 电 压和 电 流矢量。 

通过这两个矢量信号计算出复合阻抗 , 从而可以得出接地 电 阻的欧姆阻值。这种方法有效地消除 

了定子对地 电 容的干扰 , 因此具有很高的灵敏度。我们可以取几个周波内的 电 压和 电 流平均值计 

算接地 电 阻 , 从而进一步提高了测量精度。 

在原理上 , 保 护 装 置 已经考虑了传变 电 阻 R PS , 他们可 能 存在于接地变压器、中性点变压器或者 

电 压互感器。另外 , 我们把其他的误差因子都考虑到角度误差中。 

除了计算接地 电 阻 , 保 护 装 置 还通过评估接地 电 流的有效值而提供一个接地 电 流 保 护 段 , 进而考 

虑所有的频率元件。这可以用作后备 保 护 段 , 能 够覆盖约 80% 到 90% 的 保 护 范围。 


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173

回路监视 功 能 用来检查耦合馈入的 20 Hz 电 压信号和 20 Hz 电 流信号 , 通过对这些信号的评估来 

判断发生在 20 Hz 低频交流 电 压信号发生器或者 20 Hz 信号回路接线的任何故障。一旦发现任何 

故障 , 保 护 装 置 将闭锁对接地 电 阻的计算 , 但是接地 电 流段仍然有效。 

逻辑下面的图 1-96 标出了 保 护 功 能 逻辑框图 , 它有以下组成部分 : 

• 监视 20 Hz 信号回路接线 

• 计算接地 电 阻以及越限值监视 

• 独立的接地 电 流测量段 

保 护 功 能 包括一个告警段和一个跳闸段 , 这两段都可以设 置 延时。接地 电 流检测 功 能 只配 置 有跳 

闸段。评估接地 电 阻测量值的过程会在 10 Hz 到 40 Hz 这一频率范围被闭锁 , 这是考虑到在这个 

频率范围内 , 当发 电 机 起动或减速时会产生零序 电 压信号。这个零序 电 压信号于是将强加到 20 

Hz 电 压信号上 , 这将引起测量误差和不正确动作。 

接地 电 阻测量 功 能 在低于 10 Hz ( 如 : 机 组处于静止状态时 ) 或者高于 40 Hz 的范围内运行 , 而 

接地 电 流测量 功 能 在全频率范围内都将正常运行。 

图 1-96 

100 % 定子接地 保 护 的逻辑框图 

1.31.2 定值说明 

概论 

做 保 护 功 能 配 置 的时候 , 只有将地址 153 100% SEF-PROT. 设定为 Enabled ( 启用 ), 20Hz 电 

压注入式 100% 定子接地故障 保 护 才会开放并有效。 


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另外 , 本 保 护 功 能 还需要在 保 护 装 置 参数整定表的 Power System Data 1 中做如下设定 : 

• 地址 275:FACTOR R SEF ; 设定 电 阻传变系数 ( 见左边 " 故障 电 阻 " 部分 ) 

• 地址 223:UE CONNECTION 应该设定为 Load.resistor。这种情况下 , 保 护 装 置 的 UE 输入端 

子用来测量 20Hz 电 压信号 , 而用于 90% 定子接地 保 护 (SEF) 的位移 电 压则通过三相的对 

地 电 压计算得到。如果测量 电 压将同时用于 90% 定子接地 保 护 (SEF), 则设定为 neutr.transf. 

或 broken delta。 

地址 5301 100% SEF-PROT. 用于切换 20Hz 低频交流 电 源注入式 100% 定子接地 保 护 功 能 的状 

态为 ON ( 投入 ) 或者 OFF ( 退出 ) 或者仅仅闭锁 保 护 装 置 的出口跳闸命令 (Block relay)。 

故障 电 阻最终的定值在一次侧试验结束后整定 , 在第三章的 " 调试 " 小节中有相关描述。 

请注意 , 保 护 装 置 是通过 装 置 端子测量到的二次值 U SEF 和 I SEF 来计算接地 电 阻阻值的 , 这个计 

算值和实际 ( 一次侧 ) 的定子接地 电 阻阻值之间的关系取决于接地变压器或者中性点变压器的变 

比。对于整个传变过程 , 有以下公式可以计算 : 

其中 : 

R Esec 

变换到 保 护 装 置 侧的接地 电 阻 

R Eprim 定子绕组一次侧的接地 电 阻 (= 故障 电 阻 ) 

U Trans 

接地变压器或者中性点变压器的变比 

接地变压器 ( 除以 3): 

中性点变压器 

ü MinCT 

ü Divider 

小型 CT 的变化 

电 压分压器的分压比 

在 保 护 装 置 参数整定表 Power System Data 1 的地址 275 FACTOR R SEF 中设定接地 电 阻的变 

换系数。计算用的一般公式为 (R Eprim / R Esec ): 

这个公式只适用于完全理想的接地变压器或者中性点变压器。如果有必要的话 , 从一次侧试验中 

得到的测量结果必须设 置 为 FACTOR R SEF, 因为插入的故障 电 阻 ( 跳闸段 ) 与测量到的二次 

侧故障 电 阻相关。 

一次侧故障 电 阻应该整定在 1 到 2kΩ 范围之内作为跳闸段 , 3 到 8kΩ 范围之内作为告警段。默 

认的时间延时经实践证明是合适的。 . 

示例 : 


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175

负载 电 阻 R L 10 Ω 

(10 A 连续 , 50 A 承受 20 s) 

电 压分压器 ü Divider 500 V/200 V 

小型 CT ü MinCT 200 A/5 A 

通过变压器窗口将一次侧的导线增加一倍 , 小型 CT 的变比则由 400A : 5A 减半到 200A : 5A。 

FACTOR R SEF 为以下数值 : 

如果发 电 机 侧跳闸段 R

图 1-97 

负载 电 阻配 置 在一次侧时的 100 % 定子接地故障 保 护 接线 

电 压互感器要双极绝缘 , 其一次侧和二次侧的阻抗值要低才可以应用 20 Hz 频率。 

一次侧 电 压 

二次侧 电 压 

承受 20 s 的容量 

(50 Hz 或者 60 Hz) 

U N,Generator / √3 

(U N,Generator 以下不会饱和 ) 

500 V 

3 kVA 

20 Hz 频率时的一次侧 - 二次侧阻抗 Zps < R L 

( 但至少低于 < 1000 Ω). 

某制造厂家的信息 Ritz Messwandlerbau ( 雷兹 ) 

Salomon-Heine Weg 72 

D-20251 Hamburg 

( 电 话 +49 (0) 40511123 333) 

由于 电 流互感器的变比为 1:1, 所以必须选择最大的安匝数。 

CT 直接安 装 在中性点的接地侧 , 负载 电 阻的下方。 

型号 :5P10 或者 5P15 ( 或者 1FS10) 

额定二次 电 流 :1A 

变比 :1(1A/1A) 

做一次侧试验时 , 必须确定修正角度和 电 压互感器的传变 电 阻阻值 , 并且分别在参数整定表的地 

址 5309 PHI I SEF 和地址 5310 SEF Rps 中设定。 

电 阻的变换系数 ( 二次侧 -- 一次侧 , 反之亦然 ) 为 : 

示例 : 

一次侧负载 电 阻 : R L = 1250 Ω 

电 压互感器 : 

10.5 kV/ √3/500 V 

电 阻式分压器 : 1650 Ω/660 Ω (5:2) 


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177

电 流互感器 

1A/1A 

注意 

因为传变 电 阻 Rps 的存在 , 电 压互感器就不可 能 获得期望的理想变比。正因为这个原因 , 电 

阻传变系数可 能 发生大的偏差。我们建议在发 电 机 处于停 机 状态时 , 测量 20 Hz 馈入信号的传变 

系数。然后 , 就可以将测量获得的数值设定为 电 阻传变系数。 

跳闸段 : 

告警段 : 

一次侧 2kΩ, 二次侧 66 Ω 

一次侧 5kΩ, 二次侧 165 Ω 

1.31.3 定值表 


地址 . 参数整定选项默认定值备注 

5301 100% SEF-PROT. OFF 

ON 

Block relay 

OFF 

设 置 20Hz 电 压注入式 100% 定子 

接地故障 保 护 的状态 

5302 R< SEF ALARM 20 .. 700 Ω 100 Ω 20Hz 电 压注入式 100% 定子接地 

故障 保 护 告警段 R< 启动定值 

5303 R

1.31.4 信息表 


5473 >SEF100 BLOCK SP > 闭锁 20Hz 电 压注入式 100% 定子接地故障 保 护 功 能 

5476 >U20 failure SP >20Hz 电 压信号的告错信息 

5481 SEF100 OFF OUT 20Hz 电 压注入式 100% 定子接地 保 护 功 能 退出运行 

5482 SEF100 BLOCKED OUT 20Hz 电 压注入式 100% 定子接地 保 护 功 能 被闭锁 

5483 SEF100 ACTIVE OUT 20Hz 电 压注入式 100% 定子接地 保 护 功 能 投入运行 

5486 SEF100 Failure OUT 20Hz 电 压注入式 100% 定子接地 保 护 的告警段动作 

5487 SEF100 Alarm OUT 20Hz 电 压注入式 100% 定子接地 保 护 的告警段动作 

5488 SEF100 pickup OUT 20Hz 电 压注入式 100% 定子接地 保 护 的启动信息 

5489 SEF100 TRIP OUT 20Hz 电 压注入式 100% 定子接地 保 护 的跳闸段动作 

1.32 灵敏接地故障 保 护 B (ANSI 51GN) 

保 护 装 置 7UM62 的灵敏接地 电 流 保 护 功 能 IEE-B 具有很大的灵活性 , 可以用于以下场合。 

应用场合 • 零序 电 流监视 功 能 , 用于检测接地故障 ( 发 电 机 定子、 机 端出线和变压器的接地故障 ) 

• 测量三次谐波接地 电 流 , 用于检测发 电 机 中性点附近的接地故障。接地 电 流取自中性点接地 

变压器二次侧。 

• 通过单相 电 流监视 功 能 , 保 护 负载 电 阻 

• 用通过检测发 电 机 转子大轴上的轴 电 流 , 作轴 电 流 保 护 功 能 , 以防止轴承损坏。这个 功 能 主 

要用于水 电 机 组。 


概述 

灵敏接地 电 流 保 护 功 能 IEE-B 既可以使用 保 护 装 置 的硬件输入端子 I ee1 , 也可以使用 保 护 装 置 的 

硬件输入端子 I ee2 。这些输入端子在设计时就允许切断大于 1.6 A ( 热稳定极限 , 请参见技术数 

据 ) 的测量 电 流 , 因此在应用这些端子或者选择 电 流互感器时就要注意这些因素。 

用作轴 电 流 保 护 ( 轴 

承 电 流 保 护 ) 

以上提到的大部分应用都相当地简单 , 这里将重点关注其用作轴 电 流 保 护 的情况。这个 功 能 尤其 

对于水 电 机 组是非常有趣的话题。由于水 电 机 组的构造特点 , 水力发 电 机 都有相对较长的转子大 

轴。大轴通过水轮 机 转轮和水在某点接地。对于鼓形转子的发 电 机 , 大轴在某点通过接地炭刷接 

地。有一系列的因素 , 如摩擦、发 电 机 的磁场和其它的因素都可 能 在发 电 机 大轴上建立 电 压从而 

形成了 电 压源 ( 电 动势 -emf)。这些 电 压中包含了许 多 谐波分量 , 其中以三次谐波分量最强。还 

有就是 , 这些感应 电 压与负载、系统和 电 机 的状况相关。对于鼓形转子的发 电 机 , 其大轴的感应 

电 压可达 0.5 V 到 2 V。对于水力发 电 机 , 其大轴的感应 电 压可达 10 V 到 30 V。只有在 机 组运行 

过程中才 能 够测量到感应 电 压。 

如果覆盖在轴承表面的油膜太薄 , 可 能 会发生破损。由于轴承的安 装 是接地的 , 因此此时会形成 

一个 电 气闭合回路。由于回路的 电 阻很低 ( 大轴、轴承和接地 ), 因此发生破损时会产生很大的 

电 流 , 从而损坏轴承。以往的经验表明 , 这个 电 流大于 1 A 时对轴承就会是一个巨大的考验。轴 

电 流会影响到不同的轴承 , 所以不在每个轴承处测量 电 流 , 而是通过一个特殊的 电 流互感器测量 

进入大轴的 电 流。这是个环抱式的 电 流互感器 , 环绕安 装 在大轴四周。 

轴 电 流 保 护 的基本接线方法画在图 1-98 中 , 轴 电 流互感器连接到 保 护 装 置 的灵敏 电 流输入端子 

((I ee1 或者 I ee2 )。如果这个 电 流超过某个值 , 那么发 电 机 就应该停 机 。 


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179

图 1-98 轴 电 流互感器的接线方法 ( 故障时 , 可 能 出现的 电 流流向 ) 

这个轴 电 流互感器需要从互感器厂家单独购买 , 如果是 保 护 换型改造则可以继续使用老的轴 电 流 

互感器。轴 电 流互感器的直径取决于发 电 机 大轴的直径 , 可 能 会达到 2 m。一般来说 , 轴 电 流互 

感器的直径大小对二次线圈的匝数没有什么影响。这些互感器的二次线圈为 400 匝到 1000 匝之 

间。为了获得足够大的测量 电 流 , 应该使用二次线圈较少 ( 如 , 600 匝 ) 的轴 电 流互感器。 

轴 电 流互感器还有一个测试绕组 , 这个测试绕组通常只有 4 匝。允许通过它注入测试 电 流 , 以便 

检查整个回路。图 1-99 显示的是轴 电 流互感器的照片 , 图 1-100 显示的是其接线端子 (S1-S2: 

测量端子 ; A-B: 测试端子 )。 

图 1-99 

轴 电 流互感器 


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图 1-100 

轴 电 流互感器的接线端子 

测量方法 

为了让灵敏接地故障 保 护 B 的应用更为灵活 , 保 护 装 置 提供了 多 种测量方法用于处理接入的灵敏 

接地 电 流。 保 护 装 置 有一个整定选项 , 用于选择不同的测量方法。从 保 护 算法的角度来说 , 这意 

味着必须要修改数字滤波器的滤波参数。为了获得高精度的测量值 , 滤波窗宽度有意地选择得较 

长。 

有以下滤波选项可选 : 

数字滤波 

基波分量 (50 Hz 或者 

60 Hz) 

三次谐波分量 (150 Hz 

或者 180 Hz) 

基波分量和三次谐波 

分量 

- 常规的接地 电 流 保 护 

应用 

- 轴 电 流 保 护 , 此时是基波分量占主导 

- 发 电 机 中性点接地 电 流监视 , 用于探测中性点附近的接地故障 ( 如果 

必要 , 可以通过 CFC 提供补充逻辑 ). 

- 轴 电 流 保 护 , 此时是三次谐波分量占主导 

- 轴 电 流 保 护 , 此时基波分量和三次谐波分量都很强 

逻辑 

图 1-101 标示出了灵敏接地故障 保 护 B 的逻辑框图。根据 保 护 整定时选择的测量方法 , 测量值被 

送往启动门槛判断逻辑回路。取决于不同的应用场合 , 启动门槛判断逻辑可以采用过量判据也可 

以采用欠量判据。为了防止启动信号发生 " 抖动 ", 可以对启动信号设 置 返回延时。这个时间就 

是启动信号的 保 持时长。另外 , 还可以设 置 跳闸命令延时参数。如果将地址 5404 IEE-B< 的参数 

整定为 0, 则这段 保 护 就自动退出运行了。 


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181

图 1-101 

灵敏接地故障 保 护 IEE-B 的逻辑框图 

1.32.2 定值说明 

概述 

只有在做 保 护 功 能 配 置 (1.4 节 ) 时将地址 154 O/C PROT IEE-B 的参数设定为 with IEE1 或者 

with IEE2, 灵敏接地故障 保 护 IEE-B 才会开放并有效。 

如果不需要灵敏接地故障 保 护 IEE-B, 可以将其整定为 disabled ( 禁用 )。 

地址 5401 O/C PROT IEE-B 的参数用来切换灵敏接地故障 保 护 IEE-B 的状态为 ON ( 投入 ) 或 


另外 , 也可以选择 Alarm Only ( 仅发告警信号 ), 也就是说这些 保 护 段将投入运行并且 能 够发出 

告警信号 , 但是不会产生跳闸命令。 

用于发 电 机 轴 电 流 保 


只有在一次侧检查时才 能 够正确整定出轴 电 流 保 护 的启动定值。发 电 机 运转起来后 , 启动一个故 

障录波。通过图形化的故障分析软件 SIGRA, 可以分析得到谐波含量。取决于轴 电 流中谐波分量 

的不同含量 , 可以在地址 5406 MEAS. METHOD. 中选择合适的测量方法。可以选择 Fundamental, 

3. Harmonic 或者 1. and 3. Harm.。当这个参数整定完毕后让发 电 机 带负载运行 , 这时可以从 

保 护 装 置 的运行值测量 功 能 中读出对应的故障 电 流。以这个故障 电 流为基础 , 考虑 1.5 倍到 2 倍 

的可靠系数 , 来确定轴 电 流 保 护 的启动定值 ( 也请见一次侧检查 )。 

在做初步整定时 , 要考虑让 保 护 装 置 在 0.5 A 到 1 A 的故障 电 流时正确启动。如果轴 电 流互感器 

的二次侧线圈为 600 匝 , 那么启动定值为 1 mA ( 等效于故障 电 流一次值 600 mA)。 

在发生闪烁性故障时 , 为了确 保 保 护 装 置 能 够可靠地跳闸 , 在地址 5407 T-HOLD IEE-B> 中要对 

保 护 的启动行为进行设定 ( 只 能 在调试整定软件 DIGSI 中进行 )。实践证明 , 这个参数整定到 

0.5 s 是很合适的。地址 6403 T IEE-B> 中的跳闸命令延时参数通常整定为 3 s。 

1.32.3 定值表 



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5401 O/C PROT IEE-B OFF 

ON 

Block relay 

Alarm Only 

OFF 

设 置 灵敏接地故障 保 护 IEE-B 的 

状态 

5402 IEE-B> 0.3 .. 1000.0 mA 5.0 mA 灵敏接地故障 保 护 过量判据 IEE- 

B> 的启动定值 

5403 T IEE-B> 0.00 .. 60.00 sec; ∞ 3.00 sec 灵敏接地故障 保 护 过量判据 IEE- 

B> 的跳闸延时 

5404 IEE-B< 0.3 .. 500.0 mA; 0 0.0 mA 灵敏接地故障 保 护 欠量判据 IEE- 

B< 的启动定值 

5405 T IEE-B< 0.00 .. 60.00 sec; ∞ 1.00 sec 灵敏接地故障 保 护 欠量判据 IEE- 

B< 的跳闸延时 

5406 MEAS. METHOD Fundamental 

3. Harmonic 

1. and 3. Harm. 

Fundamental 

设 置 输入 电 流的测量方法 

5407A T-HOLD IEE-B> 0.00 .. 60.00 sec 0.00 sec 设 置 灵敏接地故障 保 护 过量判据 

IEE-B> 启动信号的返回延时 

5408A T-HOLD IEE-B< 0.00 .. 60.00 sec 0.00 sec 设 置 灵敏接地故障 保 护 过量判据 

IEE-B< 启动信号的返回延时 

1.32.4 信息列表 


25071 >BLK Sens. E B SP > 闭锁灵敏接地故障 保 护 IEE-B 

25072 IEE-B OFF OUT 灵敏接地故障 保 护 IEE-B 退出运行 

25073 IEE-B BLOCKED OUT 灵敏接地故障 保 护 IEE-B 被闭锁 

25074 IEE-B ACTIVE OUT 灵敏接地故障 保 护 IEE-B 投入运行 

25077 IEE-B> pickup OUT 灵敏接地故障 保 护 过量判据 IEE-B> 启动 

25078 IEE-B< pickup OUT 灵敏接地故障 保 护 欠量判据 IEE-B< 启动 

25079 IEE-B> TRIP OUT 灵敏接地故障 保 护 过量判据 IEE-B> 跳闸 

25080 IEE-B< TRIP OUT 灵敏接地故障 保 护 欠量判据 IEE-B< 跳闸 


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183

1.33 匝间 保 护 (ANSI 59N (IT)) 

保 护 装 置 7UM62 的匝间 保 护 用于探测发 电 机 ( 每相 ) 定子绕组的匝间故障。发 电 机 定子绕组发 

生匝间短路时 , 可以产生相对很大的循环 电 流流经短路线圈 , 从而损坏线圈以及定子。匝间 保 护 

功 能 具有很高的灵敏度。 

发 电 机 建造好以后 , 发生定子线圈匝间短路的可 能 性比较小。 

如果发 电 机 的定子绕组具有 多 个分支 ( 如 , 大型的水力发 电 机 ), 那么发生匝间短路的可 能 性较 

大。但是对于这种接线的发 电 机 , 通常会使用发 电 机 定子绕组中性点侧的裂相横差 保 护 或者单元 

件横差 保 护 代替匝间 保 护 。 


基本原理 

图 1-102 标示出了匝间 保 护 的基本测量原理。通过发 电 机 机 端三相 电 压互感器开口三角形侧取得 

的位移 电 压连接到发 电 机 保 护 装 置 。为了让匝间 保 护 对发 电 机 定子绕组的接地故障不灵敏 , 需要 

将 电 压互感器一次侧的星形中性点与发 电 机 定子绕组的星形中性点通过高压 电 缆连接起来。这里 

必须要注意的是 , 电 压互感器一次侧的星形中性点绝对不 能 接地 , 否则将会使发 电 机 定子绕组的 

星形中性点接地 , 从而在发生定子绕组某点接地时会变成定子绕组单相对地的两点接地故障。 

如果发生了匝间短路故障 , 那么故障相的 电 压将降低 , 从而在 电 压互感器的开口三角绕组侧可以 

检测到零序 电 压。匝间 保 护 的灵敏度主要受绕组的不对称程度影响 , 而不是 保 护 装 置 。 

图 1-102 

匝间故障 保 护 的标准接线 

图 1-103 画出了匝间 保 护 的另外一种接线方式 , 但是其灵敏度受到一定限制。负载 电 阻位于发 电 

机 中性点侧 , 位移 电 压通过 电 压互感器测量得到。这个 电 压互感器同时也可以用于定子接地故障 

保 护 。 电 压互感器在 电 压输出端接地 , 并且另外有一个开口三角绕组。图 1-103 的接线表现出的 

特征是 , 在发生定子绕组接地故障时 , 匝间故障 保 护 的测量输入端接入的位移 电 压为零。在发生 

匝间短路故障时 , 位移 电 压只出现在开口三角绕组一侧 , 在 电 压输出端是开放的。 


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图 1-103 

匝间故障 保 护 的另一种接线方式 

匝间 保 护 的定值范围很广 , 因此这个 保 护 功 能 也可以用作单相一段过 电 压 保 护 。 

测量方法 

保 护 装 置 的零序 电 压输入端子 U E 按图 1-102 或者 1-103 连接。通过数字滤波器 , 从采集到的位 

移 电 压中过滤得到 电 压基波分量。只要算法中的测量窗口宽度取得合适 , 就可以提高高次谐波干 

扰情况下的基波 电 压测量灵敏度、抑制干扰信号中的三次谐波 , 而同时获得所要求的测量灵敏 

度。 

逻辑 

图 1-104 标示出了匝间短路 保 护 的逻辑框图。位移 电 压基波分量的测量值送往匝间 保 护 启动门槛 

的逻辑判断回路。只要测量值超出了启动定值 , 保 护 装 置 就发出启动信号并且起动跳闸延时计时 

器。当计时器数值超出延时定值后 , 保 护 装 置 就发出跳闸命令。 

图 1-104 

匝间故障 保 护 的跳闸逻辑框图 

1.33.2 定值说明 

概述 

只有在做 保 护 功 能 配 置 (1.4 节 ) 时将地址 155 INTERTURN PROT 的参数整定为 enabled ( 启 

用 ), 匝间故障 保 护 功 能 才会开放并有效。 


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185

需要指出的是 , 在参数表 " 电 力系统数据 1" 中要设定 保 护 装 置 7UM62 的零序 电 压端子 U E 用于 

匝间故障 保 护 。本参数设定为 223 UE CONNECTION = Uen-winding。根据 1.5 节中的描述 , 设 

定单相对地 电 压对位移 电 压 (U E 输入端子 ) 的比值 ( 地址 224)。 

如果不需要这个 保 护 功 能 , 可以将其整定为 disabled ( 禁用 )。地址 5501 INTERTURN PROT 

的参数用来切换匝间故障 保 护 功 能 的状态为 ON ( 投入 ) 或者 OFF ( 退出 ) 或者仅仅是闭锁 保 护 

装 置 的出口跳闸命令 (Block relay)。 

启动定值 


在整定匝间 保 护 的启动值时 , 总是希望 能 够整定得足够灵敏 , 这样可以探测出小匝数线圈的短路 

故障。而另一方面 , 匝间 保 护 又不 能 整定得太灵敏 , 否则将引起 保 护 误动作。这就是为什么默认 

定值设定为 2% 的原因 , 这个值对应于位移 电 压满刻度 100 V 时的绝对值为 2 V。 

匝间故障 保 护 最终的定值要在发 电 机 的一次侧试验后确定。一定要排除无匝间故障时的 保 护 启 

动。在出现干扰信号的过程中 , 匝间 保 护 也不 能 错误地启动。干扰信号主要由定子绕组的不完全 

对称而产生。尤其是在发生两相故障时 , 在开口三角绕组侧可以探测到比较明显的位移 电 压信 

号。因此 , 要做发 电 机 的短路试验 , 以确定这个干扰 电 压。这样 , 保 护 范围就确定下来了。整定 

匝间 保 护 的启动定值时 , 要确 保 在发 电 机 空载励磁时 保 护 装 置 能 够可靠地探测到匝间故障。它应 

该 能 够探测到一匝线圈短路的故障。 

如果定值整定得很灵敏 , 那么其返回系数也要相等地稍微降低。默认定值为 80% ( 请参见地址 

5504 RESET RATIO)。 

给匝间 保 护 的跳闸命令设 置 延时参数也可以降低 保 护 误动作的风险。但是 , 如果延时过长也有风 

险 , 会造成定子绕组和铁芯产生相当明显的损坏。这就是为什么默认定值放到 0.5 s 的原因 ( 请 

参见地址 5503 T-U Interturn >)。 

1.33.3 定值表 


5501 INTERTURN PROT OFF 

ON 

Block relay 

OFF 

设 置 匝间 保 护 功 能 的状态 

5502 U Interturn > 0.3 .. 130.0 V 2.0 V 设 置 匝间 保 护 功 能 U Interturn> 的 


5503 T-U Interturn > 0.00 .. 60.00 sec; ∞ 0.50 sec 设 置 匝间 保 护 功 能 U Interturn> 的 

跳闸延时 

5504 RESET RATIO 50 .. 95 % 80 % 设 置 位移 电 压的返回系数 

1.33.4 信息列表 


5413 >I/T BLOCK SP > 闭锁匝间 保 护 功 能 

5421 I/T OFF OUT 匝间 保 护 功 能 退出运行 

5422 I/T BLOCKED OUT 匝间 保 护 功 能 被闭锁 

5423 I/T ACTIVE OUT 匝间 保 护 功 能 投入运行 

5426 I/T picked up OUT 匝间 保 护 功 能 启动 

5427 I/T TRIP OUT 匝间 保 护 功 能 跳闸 


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1.34 转子接地故障 保 护 R, fn (ANSI 64R) 

转子接地故障 保 护 用于探测同步发 电 机 励磁回路发生的接地故障。同步发 电 机 转子绕组发生一点 

接地故障其实并不会立即损坏转子 , 发 电 机 仍然可以继续运行。但是 , 如果再发生第二点接地故 

障 , 那么在励磁回路两个接地的线圈之间将会形成一个闭合的 电 气回路。这会导致转子周围产生 

严重的磁场不平衡 , 并且将产生极大的 机 械力损毁发 电 机 。 


测量方法 

保 护 装 置 7UM62 中的工频 电 压注入式阻抗测量原理的转子接地故障 保 护 (R,fn), 通过耦合单元 

7XR6100-0*A00 从 电 压互感器取得外部 电 源 , 然后向转子回路注入幅值为 36 V 到 45 V 工频 电 压信 

号。这个 电 压信号对称地注入到转子回路的正负极 , 同时将其接入 保 护 装 置 的零序 电 压端子 UE 用 

于转子对地 电 阻的测量。串接 电 阻 Rseries 用来 保 护 耦合单元 7XR6100 内部的 电 容 - 如果励磁 

电 流中包含有大量的高次谐波分量 ( 如 , 大型晶闸管控制励磁 )- 改用另外的外部串接 电 阻 ( 请 

参见附录 A.3 中的端子排列与接线示例 )。 

耦合到转子回路的工频 电 压会驱动一个很小的充 电 电 流 ( 正常情况下为几个 mA) 流经耦合单 

元 , 因为此时回路中的阻抗主要是 电 刷 电 阻和转子回路的对地 电 容。 保 护 装 置 测量回路 电 流 I RE 。 

图 1-105 确定转子回路对地 电 阻 R E (7XR61- 转子接地 保 护 用外部工频信号耦合设备 ; 

3PP13- 当励磁 电 压大于 150 V 时使用 , 这时将 7XR61 中的 电 阻短接起来 !) 

转子接地故障 保 护 (R,fn) 功 能 不断地从测量到的注入 电 压 U RE 和反馈回来的接地 电 流 I RE 计算得 

到转子绕组回路对地的复阻抗。从这个计算出的复阻抗 , 可以取出转子绕组回路对地的 电 阻。在 

计算中 , 保 护 装 置 还考虑到了耦合单元的内部 电 容 C K 、串接 电 阻 R series 以及 电 刷 电 阻 , 甚至于 

励磁回路的对地 电 容 C E 也考虑在其中。通过这种外部工频 电 压注入的方法 , 保 护 装 置 可以探测 

到相对较高 ( 理想条件下高达 30 kΩ) 的转子回路高阻接地故障。 


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187

为了降低励磁 电 流中谐波分量的影响 - 如半导体 ( 晶闸管或者旋转整流器 ) 励磁系统中出现高次 

谐波 - 在评估测量量之前 , 都要对测量量进行滤波。 

对地绝缘 电 阻监视有两段定值。通常 , 如果对地绝缘 电 阻测量值小于起始段 ( 如 , 5 kΩ 到 10 

kΩ ) 定值时 , 保 护 装 置 会给出告警信号。如果对地绝缘 电 阻测量值小于第二段 ( 如 ,2 kΩ 到 5 

kΩ) 定值时 , 保 护 装 置 会在跳闸命令延时时长超出后发出跳闸命令。这两段 保 护 功 能 的返回门槛 

值都整定为启动值的 125%。 

注意 

工频 电 压注入式阻抗测量原理 (R,fn) 的转子接地故障 保 护 功 能 , 要用到 保 护 装 置 的零序 电 压输入 

端子 U E 来测量外部工频 电 压偏 置 信号 U RE 。这时 , 用于 90 % 定子接地故障 保 护 的位移 电 压值 

U 0 就需要通过测量得到的单相对地 电 压计算而来。 

测量回路监视 

即使在转子回路对地绝缘正常的情况下 , 也会有 电 流流经 保 护 的测量回路 , 也就是说转子回路对 

地 电 容 C E 产生了充 电 电 流。因此 , 只要这个对地 电 容 C E 大于 0.15 μF, 那么就可以通过监视这 

个充 电 电 流来识别测量回路断线并发出告警信号。 

可靠地测量 电 阻 

如果 保 护 装 置 测量到的回路 电 流大于内部事先定义的 电 流定值 (100 mA), 那么 保 护 装 置 就认为探 

测到了低阻值 (R E ≈ 0) 的转子接地故障 , 而不论测量的阻值高低。而如果 保 护 装 置 测量到的回 

路 电 流小于内部固定的 电 流定值 0.3 mA, 那么 保 护 装 置 就认为转子回路绝缘良好 R E → ∞, 而不 

论测量的阻值高低。 

图 1-106 

转子接地故障 保 护 的跳闸逻辑框图 

1.34.2 定值表 

概述只有在做 保 护 功 能 配 置 (1.4 节 ) 时将地址 160 ROTOR E/F 的参数整定为 Enabled ( 启用 ), 

转子接地故障 保 护 功 能 才会开放并有效。如果不需要这个 保 护 功 能 , 可以将其整定为 disabled 

( 禁用 )。地址 6001 ROTOR E/F 的参数用来切换转子接地故障 保 护 功 能 的状态为 ON ( 投入 ) 

或者 OFF ( 退出 ) 或者仅仅是闭锁 保 护 装 置 的出口跳闸命令 (Block relay)。 


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同时 , 配 置 参数 223 UE CONNECTION 必须整定为 Rotor。否则 , 装 置 将显示 UU RE = 0, 转子 

接地故障 保 护 功 能 被闭锁。 

启动定值 

保 护 动作延时 

转子回路耦合参数 

保 护 装 置 通过往励磁回路注入工频偏 置 电 压 , 来计算转子绕组的对地阻抗。因此 , 转子接地故障 

保 护 的告警段定值 (6002 RE

时 , 如果由于角度误差修正或者耦合阻抗整定不正确导致 保 护 的告警段无法正确地启动时 , 这个 

附加的同步检查 功 能 依然可以确 保 保 护 装 置 正确动作跳闸。 

测量回路监视 

如果转子绕组的对地 电 容值足够大 (C E ≥ 0.15 μF), 就可以通过 保 护 装 置 的附加 功 能 来监视测量 

回路是否断线。如果回路的接地 电 流小于地址 6008 I RE< 中的定值参数 , 而与此同时偏 置 电 压 

U V 却大于 25 V, 那么 保 护 装 置 就会判断为测量回路断线并发出告警信号。当接地 电 流大于监视 

电 流定值的 20% 或者 0.5 mA, 或者 电 压下降到 20 V 以下 , 此时测量回路的断线告警信号就会自 

动复归。如果将地址 6008 I RE< 中的参数整定为 0.0 mA, 那么就不存在 电 流监视 功 能 也就不会 

发出告警信号。 

1.34.3 定值表 


6001 ROTOR E/F OFF 

ON 

Block relay 

OFF 

设 置 工频 电 压注入式阻抗测量原 

理的转子接地故障 (R, fn) 保 护 功 

能 的状态 

6002 RE< WARN 3.0 .. 30.0 kΩ 10.0 kΩ 设 置 转子接地告警段 Re< 的启动 

门槛值 

6003 RE

1.35 1-3 低频方波 电 压注入式转子灵敏接地故障 保 护 (ANSI 64R - 1 - 3 Hz) 

灵敏转子接地故障 保 护 用于探测同步发 电 机 励磁回路发生的高阻或者低阻接地故障。同步发 电 机 

转子绕组发生一点接地故障其实并不会立即损坏转子 , 发 电 机 仍然可以继续运行。但是 , 如果再 

发生第二点接地故障 , 那么在励磁回路两个接地的线圈之间将会形成一个闭合的 电 气回路。这会 

导致转子周围产生严重的磁场不平衡 , 并且将产生极大的 机 械力损毁发 电 机 。以下部分描述的 保 

护 功 能 不同于 1.34 节中描述的 保 护 功 能 。这个 1-3Hz 低频方波 电 压注入式的灵敏转子接地故障 

保 护 功 能 远比工频 电 压注入式阻抗测量原理的转子接地故障 保 护 灵敏 , 主要用于大型 机 组。 


基本原理 

灵敏转子接地故障 保 护 要往发 电 机 的励磁回路注入幅值约为 50 V 的直流 电 压 , 这个直流 电 压的正 

负极性每秒钟变换 1-4 次 , 具体的变换频率取决于信号发生 装 置 的频率整定值。转子回路的注入 

电 压 Ug 由控制单元 7XT71 产生 , 这个方波 电 压穿越 电 阻箱单元 7XR6004 ( 或者 7XR6003), 

然后通过高阻值 电 阻对称地耦合到励磁回路 , 同时通过串联的低阻值测量 电 阻 RM ( 也请见附录部 

分 ) 连接到接地 电 刷 ( 对地 电 动势 )。测量 电 阻上的 电 压和控制 电 压通过 保 护 装 置 上的测量变送 

器端子接入 保 护 装 置 。控制 电 压在幅值和频率上都与注入的 50 V 方波 电 压成正比 , 转子回路中的 

接地 电 流则通过串联的低阻值测量 电 阻上的 电 压降反应出来。 

每当注入的直流 电 压 U g 的极性发生翻转 , 就会产生充 电 电 流 I g 并流经 电 阻箱单元进入励磁回路 

的转子对地 电 容。这个充 电 电 流在低阻值测量 电 阻上按照一定比例形成 电 压降 U Meas , 一旦转子 

回路对地 电 容充 电 完毕 , 测量回路中的充 电 电 流将变为零。如果励磁回路中发生了接地故障 , 那 

么在测量回路中将会形成持续的接地 电 流。接地 电 流的幅值取决于故障 电 阻的大小。 

转子接地故障 保 护 的偏 置 电 压采用低频率方波 电 压信号 , 可以有效地消除转子回路存在的对地 电 

容对故障 电 阻测量带来的不利影响。同时 , 在受到来自于励磁系统的干扰信号影响的情况下 , 确 

保 有足够的裕度。 

图 1-108 

方波 电 压注入转子回路的接线示意图 

CE 

R S 

Ug 

Ig 

fg 

转子回路的对地 电 容 

串接 电 阻 

来自于控制单元 7XT71 的方波 电 压 

流轻控制单元 7XT71 进入转子回路的接地 电 流 

控制单元 7XT71 产生的方波频率 

测量方法 保 护 装 置 通过测量得到的控制 电 压 U Control , 确定直流 电 压极性翻转的时刻并且触发测量。同时 , 

保 护 装 置 还要计算出控制 电 压的幅值并且将之变换为注入转子回路的直流 电 压 U g 。转子回路中的 

实际故障 电 阻阻值由测量 电 压 U Meas 决定 , 这个测量 电 压的幅值与转子回路的接地 电 流 I g 成正 

比。控制 电 压的极性每翻转一次 , 测量 电 压的直流分量就可以通过一系列的平均值过滤处理而获 

得。控制单元的方波频率一定要设 置 得足够低 , 以 保 证在平均值过滤处理过程中转子回路的对地 


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电 容已经充 电 完毕。因此 , 只有接地 电 流的稳态分量参与评估。这种测量方法可以探测出转子回 

路对地的高阻值故障 ( 最高约达 80 kΩ), 而不受转子回路对地 电 容的影响。 

但是 , 测量过程还是要受到两个干扰信号源的影响。一个干扰源来自于测量回路的励磁 电 压分 

量 , 这个干扰信号源的强度取决于励磁 电 压的强度和励磁绕组接地时故障点的具体位 置 。另一个 

干扰信号源则是励磁回路中存在的相当可观的高次谐波 电 压峰值 , 这个量可 能 强加于直流励磁 电 

压。可以通过数字滤波器来抑制这些尖峰 电 压。 

为了消除这些外部强加的直流 电 压分量的干扰 , 需要将直流 电 压 Ug 的极性进行翻转 ( 方波 电 

压 )。上面所描述的计算测量 电 压过程 , 涵盖了正负两种极性的情况。从相邻的两个测量量即 I g1 

和 I g2 , 计算出它们的差值则得到测量量 Ig。这种算法带来很大的好处 , 即有效地消除了来自于转 

子回路励磁 电 压 (I offset ) 的干扰 , 而同时却可以累计来自于注入 电 压 U g 的直流分量。 

通过采用这种测量方法获得的接地 电 流测量量和注入转子回路的偏 置 电 压 U g 计算量 , 就可以计 

算出转子回路的接地 电 阻。这个计算过程同时考虑了测量回路中的串联 电 阻 R s ( 请参见图 1- 

109)。 

图 1-109 

偏 置 电 压 Ug, 测量 电 压 U Meas 和接地 电 流 I g 的曲线图 

测量回路监视 功 能 

只要注入的直流偏 置 电 压极性发生翻转 , 就 能 够确定转子回路对地 电 容的充 电 电 流。如果这个充 

电 电 流值低于某个整定值 , 就可以认为转子接地 保 护 的测量回路存在故障 , 如回路断线和 电 刷接 

点不良等。然而 , 这个监视 功 能 正确运行要具备前提条件 , 即转子回路的对地 电 容足够高 (> 0.15 

μF) 以及来自转子回路励磁 电 压的干扰最小。 

另外 , 保 护 装 置 还有一个外部测试的 功 能 , 即通过测试 电 阻 ( 包含在 7XR6004 和 7XR6003 中 ) 

来测试灵敏转子接地故障的 保 护 功 能 和监视 功 能 。通过开入量输入信号激活转子接地 保 护 的测试 

模式 , 故障 电 阻和外部继 电 器连接到转子的滑环。测试 电 阻的准确阻值要告诉 保 护 装 置 , 保 护 装 

置 会显示适当的信息表明测试结果。这种测试方法也可以探测到测量回路的单侧中断 ( 如回路断 

线或者耦合处接线端子松弛等 )。 

测试模式下的计算逻辑如下图。 


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图 1-110 

灵敏转子接地故障 保 护 在测试模式下的逻辑框图 

另外 , 保 护 装 置 还会监视测量回路的控制 电 压。一旦测量到的控制 电 压消失或者太低 , 那么 保 护 

装 置 就认为转子接地 保 护 信号注入回路中的控制单元出现了故障 ( 也请见逻辑框图 )。 

逻辑框图逻辑框图中显示了以下内容 : 

• 监视控制单元 

• 监视测量回路 

• 两段 保 护 功 能 

• 灵敏转子接地故障 保 护 的测试模式 

如果 保 护 装 置 测量到地转子回路对地 电 阻阻值低于 保 护 定值的高阻值段 RE

图 1-111 

灵敏转子接地故障 保 护 的逻辑框图 

1.35.2 定值说明 

概述只有在做 保 护 功 能 配 置 (1.4 节 ) 时将地址 161 REF 1-3Hz 的参数整定为 Enabled ( 启用 ), 1- 

3 Hz 低频方波 电 压注入式灵敏转子接地故障 保 护 功 能 才会开放并有效。 

同时 , 在做 保 护 功 能 配 置 时 , 必须要确 保 变送器输入端子 TD1 和 TD2 没有被别的 功 能 使用。 

如果不需要这个 保 护 功 能 , 可以将其整定为 disabled ( 禁用 )。 

地址 6101 REF 1-3Hz 的参数用来切换 1-3 Hz 低频方波 电 压注入式灵敏转子接地故障 保 护 功 能 的 

状态为 ON ( 投入 ) 或者 OFF ( 退出 ) 或者仅仅是闭锁 保 护 装 置 的出口跳闸命令 (Block 

relay)。 

启动定值 

保 护 装 置 从注入励磁回路的低频方波偏 置 电 压值、串接 电 阻阻值和流经回路的接地 电 流直接计算 

出转子回路的对地绝缘 电 阻。因此 , 灵敏转子接地故障 保 护 (1-3Hz) 的告警段定值 (6102 

RE

绝缘 电 阻和散热状况来修改 保 护 定值。值得注意的是 , 这个定值和实际的绝缘 电 阻之间必须要有 

充分的裕度。 

由于无法完全排除来自转子回路励磁 电 压的干扰 , 灵敏转子接地故障 保 护 的告警段定值要在发 电 

机 的一次侧试验后才 能 最终确定下来。 

动作信号延时 

监视 功 能 

灵敏转子接地故障 保 护 (1-3Hz) 告警段的发信延时 6104 T-WARN-RE< 通常整定到 10 s。而跳闸 

段的命令延时 6105 T-TRIP-RE


5395 REF 1-3Hz open OUT 灵敏转子接地故障 保 护 (1-3Hz) 测量回路断线 

5401 Fail REF 1-3Hz OUT 1-3Hz 低频方波信号发生器故障 

5403 REF 1-3Hz Warn OUT 灵敏转子接地故障 保 护 (1-3Hz) Re< 段告警 

5406 REF 1-3Hz Fault OUT 灵敏转子接地故障 保 护 (1-3Hz) Re

图 1-112 

起动 电 流的跳闸时间特性 

因此 , 实际测量到的起动 电 流 I 小于 ( 或者大于 ) 地址 6502 ( 参数 START.CURRENT) 中输入 

的额定起动 电 流值时 , 实际的跳闸时间也会相应地加长 ( 或者缩短 )( 也请参见图 1-112)。 

定时限过 电 流跳闸特 

性 ( 堵转时间 ) 

如果 电 动 机 的起动时间超过了允许的最大堵转时间 t E , 那么当发生转子堵转时 , 保 护 装 置 应该至 

少在时间 t E 后发出跳闸命令。 保 护 装 置 可以通过接入来自于外部转速计数器的开关量输入信号 

(">Rotor locked") 来检测转子是否堵转。只要任何一相 电 流幅值超过了已经提到过的起动监视 电 

流门槛值 I MOTOR START, 那么 保 护 装 置 就认为 电 动 机 已经起动。并且不同于反时限延时的 

是 , 保 护 还会启动一段与 电 流大小无关的时间延时 ( 堵转时间 )。这样的判断过程在 电 动 机 每次 

起动时都会发生 , 属于正常的运行情况 , 相关的信息既不会进入 保 护 装 置 的运行信号缓存区 , 也 

不会进入故障记录或者输出到远方的控制中心。 

电 动 机 转子的堵转延时 (LOCK ROTOR TIME) 与开关量输入信号 ">Rotor locked" 构成 " 与 " 门 

逻辑。在整定的堵转时间超出后 , 如果开关量输入信号仍然存在 , 那么 保 护 装 置 将立即发出跳闸 

命令 , 而不论这个开关量输入信号是在延时之前、延时的过程中或者延时过后被激活的。 

逻辑 

电 动 机 起动时间监视 功 能 可以通过一个参数来投入或者退出 , 也可以通过开关量输入信号来闭锁 

整个 功 能 。也就是说 , 时间和启动信号都将复归。下图中标示出了这个 功 能 的信号逻辑和故障逻 

辑。启动信号不会启动 保 护 装 置 的故障录波 , 只有发出跳闸命令后 保 护 装 置 才会启动故障录波。 


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图 1-113 

电 动 机 起动时间监视 功 能 的逻辑框图 

1.36.2 定值说明 

概述 

只有在做 保 护 功 能 配 置 (1.4 节 ) 时将地址 165 STARTUP MOTOR 的参数整定为 Enabled ( 启 

用 ), 电 动 机 起动时间监视 ( 堵转 保 护 ) 功 能 才会开放并有效。如果不需要这个 保 护 功 能 , 可以 

将其整定为 disabled ( 禁用 )。地址 6501 STARTUP MOTOR 的参数用来切换 电 动 机 起动时间 

监视 ( 堵转 保 护 ) 功 能 的状态为 ON ( 投入 ) 或者 OFF ( 退出 ) 或者仅仅是闭锁 保 护 装 置 的出 

口跳闸命令 (Block relay)。 

启动定值 

保 护 装 置 要知道 电 动 机 的相关起动信息 , 在地址 6502 START.CURRENT 中整定 电 动 机 的额定起 

动 电 流值 , 在地址 6503 STARTING TIME 中整定 电 动 机 的额定起动时间值。有了这些信息后 , 

就可以确 保 在计算值 I 2 t 超出了定值后 保 护 装 置 及时地发出跳闸命令。 

如果 电 动 机 的实际起动时间大于允许的转子堵转时间 , 那么通过外部的转速计数器开关量输入信 

号 (">Rotor locked") 可以启动 保 护 的定时限跳闸特性。转子堵转会导致 电 动 机 通风不畅从而影 

响散热 , 因此降低了 电 动 机 的热负载容量。正是基于整个原因 , 电 动 机 的起动时间监视 功 能 要在 

电 动 机 达到正常运行时的热跳闸极限之前发出跳闸命令。 

如果测量 电 流超过了 电 动 机 的起动监视 电 流定值 ( 地址 6505 I MOTOR START), 保 护 装 置 就认 

为 电 动 机 起动了。在整定这个定值时要注意 , 选择的这个定值要满足 电 动 机 在任何负载工况或者 

电 压条件下起动的要求。这时 保 护 装 置 要 能 够可靠地识别出 电 动 机 的起动过程 , 而同时不会在允 

许的短时间过负载工况下误动作。 

整定示例 : 电 动 机 数据如下 : 


额定 电 流 

额定启动 电 流 

定子绕组允许的最大连续 电 流 

电 流 I START 时的额定启动时间 

CT 变比 I N CTprim /I N CTsec 

U N = 6600 V 

I Mot.Nom = 126 A 

I START = 624 A 

I max = 135 A 

T START max = 8.5 s 

200 A/1 A 


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地址 6502 START. CURRENT 的参数整定如下 : 

当 电 动 机 机 端 电 压下降时 , 起动 电 流也几乎会成线性地下降。在 80% 的额定 电 压时 , 这个示例中 

的起动 电 流下降为 :0.8 · I START = 2.5 · I N CTsec . 

电 动 机 的起动监视 电 流启动定值应该整定得大于 电 动 机 的最大负载 电 流 , 而小于最小的起动 电 

流。如果没有别的影响因素 ( 尖峰负荷 ) 存在 , 地址 6505 I MOTOR START 中的定值可以按照 

平均值来整定 : 

电 动 机 起动时间监视 功 能 的跳闸时间按以下公式计算 : 

在额定起动工况下 , 保 护 装 置 的跳闸时间等于最大的起动时间 T START max 。当 电 动 机 机 端 电 压偏 

离额定 电 压时 , 跳闸时间也将改变。在 80% 的额定 电 压 ( 对应于 80% 的额定起动 电 流 ) 时 , 本 

示例中的跳闸时间为 : 

在时间延时 LOCK ROTOR TIME 超出以后 , 开关量输入信号生效并启动跳闸信号。如果 电 动 机 

转子的堵转时间整定得合适 , 也就是说在 LOCK ROTOR TIME 延时过程中 , 转子堵转的开关量 

输入信号 ">Rotor locked" ( 序号 6805) 可靠地复归 , 那么在 电 动 机 发生转子堵转时 , 保 护 装 置 

能 够快速地发出跳闸命令断开 电 动 机 。 

1.36.3 定值表 



6501 STARTUP MOTOR OFF 

ON 

Block relay 

OFF 

设 置 电 动 机 起动时间监视 

( 堵转 保 护 ) 功 能 的状态 

6502 START. CURRENT 5A 0.50 .. 80.00 A 15.60 A 设 置 电 动 机 的额定启动 电 

1A 0.10 .. 16.00 A 3.12 A 

流 

6503 STARTING TIME 1.0 .. 180.0 sec 8.5 sec 设 置 电 动 机 的额定启动时 

间 

6504 LOCK ROTOR TIME 0.5 .. 120.0 sec; ∞ 6.0 sec 设 置 电 动 机 允许的堵转时 

间 

6505 I MOTOR START 5A 3.00 .. 50.00 A 8.00 A 设 置 电 动 机 起动监视的 电 

1A 0.60 .. 10.00 A 1.60 A 

流定值 


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1.36.4 信息列表 


6801 >BLK START-SUP SP > 闭锁 电 动 机 起动时间监视 ( 堵转 保 护 ) 功 能 

6805 >Rotor locked SP > 电 动 机 转子堵转 

6811 START-SUP OFF OUT 电 动 机 起动时间监视 ( 堵转 保 护 ) 功 能 退出运行 

6812 START-SUP BLK OUT 电 动 机 起动时间监视 ( 堵转 保 护 ) 功 能 被闭锁 

6813 START-SUP ACT OUT 电 动 机 起动时间监视 ( 堵转 保 护 ) 功 能 投入运行 

6821 START-SUP TRIP OUT 电 动 机 起动时间监视 ( 堵转 保 护 ) 功 能 跳闸 

6822 Rotor locked OUT 允许的 电 动 机 转子堵转时间过后转子仍然堵转 

6823 START-SUP PU OUT 电 动 机 起动时间监视 ( 堵转 保 护 ) 功 能 启动 

1.37 电 动 机 反复起动抑制 (ANSI 66, 49Rotor) 

在正常运行工况下以及在负载增加的情况下 , 电 动 机 的转子最大温升通常都低于允许的最大温 

升。但是 , 电 动 机 起动时 , 由于热时间常数很小 , 会产生很大的起动 电 流 , 这让 电 动 机 的转子承 

受着比定子更大的热损伤。为了避免 多 次起动导致 保 护 跳闸 , 就必须要阻止 电 动 机 的反复起动 , 

此时可以假定为转子的热稳定极限已经超出。因此 , 电 机 保 护 装 置 7UM62 提供 电 动 机 反复起动 

时的闭锁 功 能 。在 电 动 机 多 次反复起动后 , 保 护 装 置 将发出一个抑制信号来闭锁 电 动 机 的再次起 

动 , 直到 电 动 机 满足下一次起动的条件 ( 再次起动门槛值 ) 为止。这个 电 动 机 反复起动的抑制信 

号必须分配到 保 护 装 置 的某一个开出继 电 器 , 其动作接点串接在 电 动 机 的起动回路中。 


确定转子温度过高由于无法直接测量 电 动 机 转子绕组的 电 流 , 就必须用定子绕组的 电 流来确定转子的温升。这里 , 

用定子绕组 电 流的有效值确定转子绕组的温升。转子绕组的温升 Θ L 通过三相 电 流中的最大 电 流 

值来计算。要计算这个转子绕组的温升 Θ L 极限 , 就要以 电 动 机 制造厂家提供的数据为基础 , 如 

电 动 机 的额定起动 电 流、额定起动时间以及允许的冷起动 (n cold ) 和热起动 (n warm ) 次数。根据以 

上数据 , 保 护 装 置 计算出 电 动 机 转子的热模型 , 发出闭锁信号 , 直到转子的热模型下降到 电 动 机 

再次起动的门槛值以下。 


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图 1-114 

电 动 机 转子的热曲线以及反复起动过程中的热模型 

在 电 动 机 起动的过程中 , 虽然在 电 动 机 转子转笼铜条上的热分布具有很大的差异 , 但是转子上不 

同部位的最大温升不一定会影响 电 动 机 的再次起动 ( 请见图 1-114)。更为重要的是 , 在 电 动 机 

进行一次完整的重起动后 , 建立 电 动 机 的热模型剖面 , 来 保 护 电 动 机 的实时热状态。作为示例 , 

上图标示了 电 动 机 反复起动 ( 冷状态下三次起动 ) 过程中的发热过程以及 保 护 装 置 的转子热模 

型。 

重起动门槛值 

如果 电 动 机 转子的温度超过了再次起动的门槛值 , 那么 电 动 机 就不 能 再次起动。只有当转子温度 

下降到再次起动的门槛值以下 , 也就是说 电 动 机 再次起动时产生的转子温升不会超越转子的温升 

极限 , 保 护 装 置 的闭锁信号才会复归。因此 , 电 动 机 再次起动的门槛值 Θ Re.Inh. 与转子允许的最大 

温升的关系是 : 

n cold 2 3 4 

Θ Re.Inh. [%] 50 % 66.7 % 75 % 

重起动时间 

电 动 机 的制造厂家提供了 电 动 机 冷状态 (n cold ) 和热状态 (n warm 的起动次数 , 不允许这之后新的 

起动。相应的时间 - 重起动时间 - 一定要超出 , 以便让 电 动 机 转子冷却散热。重起动过程的热行 

为如下 : 电 动 机 每次停 机 以后 , 保 护 装 置 就启动热平衡计时器 ( 地址 6604 T EQUAL)。这个计 

时器考虑了 电 动 机 停 机 时各个元件的不同温度。在热平衡计时器运行的这段时间内 , 转子的热剖 

面 保 持不变维持在常数 , 仿效转子的热平衡过程。然后 , 热模型在相应的时间常数 ( 转子的时间 

常数 x 扩展系数 ) 后冷却下来。在热平衡计时器运行的这段时间之内 , 电 动 机 不可以再次起动。 

只要转子温度低于再次起动的门槛值 , 电 动 机 才可以再次起动。 


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201

电 动 机 再次起动前需要等待的时间 , 等于 电 动 机 的重起动热平衡时间 , 加上计算得到的转子热模 

型温度下降到再次起动门槛值所需要的时间 : 

其中 

T Leveling - 

地址 6604, 转子温度的热平衡计数器 

k τ - 时间常数的扩展系数 = Kτ at RUNNING 地址 6609 

或者 = Kτ at STOP 地址 6608 

τ L - 转子时间常数 , 在 保 护 装 置 内部计算 : 

τ L = t a · (n cold – n warm ) · I on 

2 

其中 : 

t Start = 电 动 机 的额定启动时间 

I on = 电 动 机 的额定启动 电 流标幺值 

Θ pre - 电 动 机 停 机 时的热剖面 ( 取决于运行状态 ) 

运行测量值 T Rem. ( 在 保 护 装 置 的热参数测量值中可以找到 ) 表明了 电 动 机 距离下次起动所需要 

等待的时间。 

扩展冷却时间常数 

当自带通风设备的 电 动 机 停 机 时 , 为了 能 够正确地计算出停 机 带来的散热量的减少 , 冷却时间相 

比于正常运行时要扩展一个系数值 Kτ at STOP ( 地址 6608)。只要回路中的 电 流小于整定值 

BkrClosed I MIN, 保 护 装 置 就认为 电 动 机 处于停 机 状态。这时 , 假定 电 动 机 空载运行时的 电 流也 

大于这个门槛值。启动门槛值 BkrClosed I MIN. 同样也影响热过负载 保 护 功 能 ( 请参见 1.11 

节 )。 

当 电 动 机 运行时 , 从 电 动 机 额定数据计算得到的时间常数 τ L , 从这个时间常数建立转子的热剖面 

模型。冷却时间的计算公式为 τ L · Kτ at RUNNING ( 地址 6609)。用这种方法 , 电 动 机 就需要一 

个较漫长的冷却过程 ( 温度慢平衡 )。 

最短的重起动抑制时 

间间隔 

无论热模型如何 , 在 电 动 机 反复起动的次数超出了 电 动 机 的制造数据时 , 有些 电 动 机 制造厂家会 

提供一个最短的再次起动时间间隔 , 以冷却 电 动 机 。 

在这种情况下 , 电 动 机 再次起动的时间间隔取决于两个时间参数 T MIN INHIBIT 和 T Rem. , 看哪个更 

长。 

装 置 掉 电 后热剖面处 

理 

取决于地址 274 ATEX100 中参数的不同 , 在 保 护 装 置 掉 电 后又恢复 电 源时 , 热剖面的数据可 能 

复归到零 , 或者存储在永久性记忆体中。如果是后一种情况 , 在 保 护 装 置 的 电 源恢复以后 , 热剖 

面模型将采用同样的数据 , 并且匹配于实际的运行状态。 

紧急重起动 

在某些紧急情况下 , 虽然再次起动 电 动 机 将导致转子的温升超过允许的最大温升值 , 仍然不得不 

起动 电 动 机 。此时 , 需通过开关量输入信号 (">Emer. Start ΘR") 来闭锁 保 护 装 置 中 电 动 机 反复 

起动抑制 功 能 的输出信号 , 才 能 开始再次起动 电 动 机 。但是 , 保 护 装 置 的转子热剖面模型还在继 

续运行 , 其结果可 能 会超出允许的最大温升。 保 护 装 置 不会发出闭锁信号来中断 电 动 机 的重起动 

过程 , 但是可以看到转子的过温度值以评估紧急起动的风险。 

闭锁逻辑 

如果 电 动 机 反复起动抑制 功 能 被闭锁或者关闭 , 那么转子温度的热剖面模型、热平衡时间参数 T 

EQUAL 和最短的再次起动时间间隔 T MIN. INHIBIT 等都将复归 , 任何正在运行的重起动抑制信号 

都将中断。 

逻辑 

热剖面模型也可以通过开关量输入信号予以闭锁。这个闭锁 功 能 在测试和调试的过程中以及 装 置 

电 源重新恢复后将用得上。 


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下图标示出了 电 动 机 反复起动抑制 功 能 的逻辑框图。 

图 1-115 

电 动 机 反复起动抑制 功 能 的逻辑框图 

1.37.2 定值说明 

概述 

只有在做 保 护 功 能 配 置 (1.4 节 ) 时将地址 166 RESTART INHIBIT 的参数整定为 Enabled ( 启 

用 ), 电 动 机 反复起动抑制 功 能 才会开放并有效。如果不需要这个 保 护 功 能 , 可以将其整定为 

disabled ( 禁用 )。地址 6601 RESTART INHIBIT 的参数用来切换 电 动 机 反复起动抑制 功 能 的状 

态为 ON ( 投入 ) 或者 OFF ( 退出 ) 或者仅仅是闭锁 保 护 装 置 的出口跳闸命令 (Block relay)。 


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203

需要输入的特性数据 

许 多 用于计算转子温度的变量参数都来自于 电 动 机 制造厂家。这些变量参数包括 电 动 机 的额定起 

动 电 流 I STARTUP 、定子额定 电 流 I MOT.NOM 、允许的最大起动时间 T START MAX ( 地址 6603)、 

电 动 机 冷起动次数 (n cold ) 和热起动次数 (n warm )。 

电 动 机 额定起动 电 流输入在地址 6602 中 , 以标幺值 (IStart/IMOTnom) 来整定这个参数 , 基准 

值为 电 动 机 的额定 电 流。因此 , 要使这个参数整定正确 , 非常重要的一点就是正确地整定 电 力系 

统数据 1 中 电 动 机 的视在 功 率 ( 地址 252 SN GEN/MOTOR) 和额定 电 压 ( 地址 251 UN 

GEN/MOTOR)。地址 6606(MAX.WARM STARTS) 中整定 电 动 机 允许的热起动次数 , 在地址 

6607 中整定 电 动 机 允许的冷起动和热起动的次数差 (#COLD-#WARM)。 

对于无独立通风设备的 电 动 机 , 保 护 装 置 可以计算出 电 动 机 停 机 时减少的散热值 , 相关的通风降 

低系数 Kτ at STOP 整定在地址 6608 中。只要测量到的 电 动 机 定子 电 流不再超越地址 281 

BkrClosed I MIN 中整定的参数 , 保 护 装 置 就认为 电 动 机 处于停 机 状态 , 相应的冷却时间常数就自 

动地乘以所整定的扩展系数。 

如果不需要在两种运行工况下设定不同的冷却系数 ( 如 , 电 动 机 有单独的外部通风设备 ), 那么 

就将扩展系数 Kτ at STOP 整定为 1。 

运行中的 电 动 机 冷却系数受参数 Kτat RUNNING 影响。这个系数考虑了 电 动 机 带负载运行 , 以及 

电 动 机 停 机 后的冷却速度要比运行时慢。只要测量到的 电 动 机 定子 电 流大于地址 281 BkrClosed 

I MIN 中整定的参数 , 这个系数就自动生效。如果有设定 kτ at RUNNING = 1, 那么在 电 动 机 运行 

工况 (I > BkrClosed I MIN) 下发热和散热具有相同的时间常数。 

整定示例 

示例 : 电 机 机 数据如下 : 


U N = 6600 V 

额定 电 流 

I Mot.Nom = 126 A 

额定启动 电 流 

I Start = 624 A 

电 流 I START 时的额定启动时间 

T START MAX = 8.5 s 

电 动 机 允许的冷启动次数 n cold = 3 

电 动 机 允许的热启动次数 n warm = 2 

CT 变比 I N CTprim /I N CTsec 

200 A / 1 A 

电 动 机 额定启动 电 流和 电 动 机 额定 电 流的比值为 : 

在 保 护 装 置 中作如下整定 

IStart/IMOTnom = 4.9 

T START MAX 

MAX.WARM STARTS = 2 

#COLD-#WARM = 1 

= 8.5 sec 

对于 电 动 机 转子温升热平衡时间 , 实践的情况表明 , 定值 T EQUAL = 1.0 min 就非常合适。最短 

的重起动抑制时间间隔 T MIN. INHIBIT 取决于 电 动 机 制造厂家提出的要求 , 或者是系统的情况。 

在任何情况下 , 这个值都要大于 T EQUAL。在这个示例中 , 选择的定值大体上反应了转子的热 

剖面 (T MIN. INHIBIT = 6.0 min)。 

电 动 机 制造厂家或者用户的要求决定了冷却时间常数的扩展系数 , 尤其是 电 动 机 处于静止状态 

时。如果没有参数规范 , 那么推荐采用以下值 :Kτ at STOP= 5.0 以及 Kτ at RUNNING = 2.0。 

当然 , 要使 电 动 机 反复起动抑制 功 能 动作正确 , 还有其它一些重要的参数需要正确地整定。这其 

中包括 保 护 装 置 电 流输入端子 2 侧的 CT 参数 ( 地址 211 和 212)、 电 力系统数据 ( 地址 251 和 

252) 以及用来区分 电 动 机 是处于停 机 状态还是运行状态的 电 流门槛值 ( 地址 281 BkrClosed I 

MIN, 推荐定值 ≈ 0.1 · I/I NMotor )。在参数纵览表中可以看到所有的参数和默认定值。 


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运行状态改变带来温 

度变化 

为了更好地理解以上考虑涉及的因素 , 在下面的段落中将讨论众 多 可 能 的运行状态中的两个。这 

个例子中的 电 动 机 允许 3 次冷起动、 2 次热起动 , 重起动极限为 66.7%。 

下图显示的是 电 动 机 在 2 次热起动之后温度的变化特征。 电 动 机 连续地运行在额定 电 流下。在第 

一次切断 电 动 机 后 , 参数 T EQUAL 开始生效。 30 s 后 电 动 机 重起动并且很快地又被切断。 电 动 

机 再次暂时停 机 后 , 又开始了第二次重起动。 电 动 机 再次被切断。在 电 动 机 第二次重起动失败 

后 , 重起动极限已经超出 , 因此停 机 后 保 护 装 置 的反复起动抑制 功 能 生效。在转子的热平衡时间 

(1min) 超出后 , 热剖面模型按照时间常数 τ L · Kτ at STOP ≈ 5·204s=1020s. 开始冷却。反复起 

动的抑制时间约为 7 min。 

图 1-116 

连续两次热启动后的 电 动 机 温度特征 

在图 1-117 中 , 电 动 机 同样是热起动两次 , 但是两次起动之间的间隔大于第一个例子。在 电 动 机 

第二次热起动之后 , 运行 电 流达到了 90% 的额定 电 流。在第一次起动失败之后 电 动 机 停 机 的过程 

中 , 转子的热剖面模型为 " 冰点 "。在转子的热平衡时间 (1min) 超出后 , 热剖面模型按照时间 

常数 τ L · Kτ at STOP ≈ 5 · 204 s = 1020 s 开始冷却。在第二次起动时 , 起动 电 流导致温升 , 然 

而随后流过的负载 电 流 0.9 I/I N Motor Kτ at RUNNING 又降低了温升。这一次 , 时间常数 τ L · Kτ at 

STOP = 2 · 204 s = 408 有效。 

电 动 机 短时间内超出了重起动限制并不意味着热过负载。更准确地理解是 , 如果 电 动 机 再次立即 

切断并且重新起动的话 , 转子将会发生热过负载。 


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205

图 1-117 

电 动 机 两次热起动后继续运行 

1.37.3 定值表 


6601 RESTART INHIBIT OFF 

ON 

Block relay 

OFF 

设 置 电 动 机 反复起动抑制 功 能 的 

状态 

6602 IStart/IMOTnom 1.5 .. 10.0 4.9 设 置 电 动 机 的额定起动 电 流标幺 

值 

6603 T START MAX 3.0 .. 320.0 sec 8.5 sec 设 置 电 动 机 允许的最大起动时间 

6604 T EQUAL 0.0 .. 320.0 min 1.0 min 设 置 电 动 机 转子的热平衡时间 

6606 MAX.WARM STARTS 1 .. 4 2 设 置 电 动 机 的最大热起动次数 

6607 #COLD-#WARM 1 .. 2 1 设 置 电 动 机 的冷起动和热起动次 

数差 

6608 Kτ at STOP 1.0 .. 100.0 5.0 设 置 电 动 机 停 机 状态下的冷却时 

间扩展系数 

6609 Kτ at RUNNING 1.0 .. 100.0 2.0 设 置 电 动 机 运行状态下的冷却时 

间扩展系数 

6610 T MIN. INHIBIT 0.2 .. 120.0 min 6.0 min 设 置 电 动 机 重起动抑制的最短间 

隔时间 


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1.37.4 信息列表 


4822 >BLK Re. Inhib. SP > 闭锁 电 动 机 反复起动抑制 功 能 

4823 >Emer. Start ΘR SP > 紧急起动 电 动 机 

4824 Re. Inhibit OFF OUT 电 动 机 反复起动抑制 功 能 退出运行 

4825 Re. Inhibit BLK OUT 电 动 机 反复起动抑制 功 能 被闭锁 

4826 Re. Inhibit ACT OUT 电 动 机 反复起动抑制 功 能 投入运行 

4827 Re. Inhib. TRIP OUT 电 动 机 反复起动抑制 功 能 跳闸 

4828 >RM th.rep. ΘR SP > 复归转子热剖面记忆数据 

4829 RM th.rep. ΘR OUT 转子热剖面记忆数据被复归 

4830 Re. Inhib.ALARM OUT 电 动 机 反复起动抑制 功 能 告警 

1.38 断路器失灵 保 护 (ANSI 50BF) 

在做 保 护 功 能 配 置 ( 请参见 1.4 节 ) 时 , 可以将 保 护 装 置 7UM62 中的断路器失灵 保 护 功 能 分配 

到 1 侧 电 流输入端或者 2 侧 电 流输入端。断路器失灵 保 护 功 能 主要用来监视相关的断路器是否正 

确地断开。如果在发 电 机 保 护 中配 置 断路器失灵 保 护 , 那么典型的监视对象应该是发 电 机 出口断 

路器。 


运行方式断路器失灵 保 护 采用以下两个判据 : 

• 在 保 护 发出跳闸命令以后 , 检查三相 电 流 , 是否都在整定值以下 

• 评估断路器位 置 辅助接点。因为在某些 保 护 功 能 跳闸后 , 电 流判据并不适用 , 如频率 保 护 、 

电 压 保 护 和转子接地故障 保 护 等。 

在 保 护 装 置 发出跳闸命令后的某个整定时间范围内 , 如果断路器没有 能 够正确地跳开 , 那么就启 

动上一级的断路器跳闸 ( 请参见下面的示例 )。 

图 1-118 

断路器失灵 保 护 的 功 能 原理 


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207

失灵 保 护 启动方式断路器失灵 保 护 有两种不同的启动方式 : 

• 保 护 装 置 7UM62 的内部 功 能 , 如 保 护 功 能 的跳闸命令或者 CFC( 内部逻辑 功 能 ) 

• 外部启动命令 , 如开关量输入信号 

启动判据 

失灵 保 护 的两个启动判据 ( 电 流判据和断路器位 置 辅助接点判据 ) 之间采用 " 或 " 的关系。某些 

情况下 , 保 护 装 置 发出跳闸命令时并不存在短路 电 流。如 , 轻载时 电 压 保 护 动作跳闸 , 这时的 电 

流就不再是判断断路器是否正确动作的可靠判据。正是由于这个原因 , 失灵 保 护 也可以通过断路 

器位 置 辅助接点信号来启动。 

三相 电 流中只要至少有一相 电 流大于整定门槛值 (CIRC. BR. I>), 那么就满足了启动失灵 保 护 的 

电 流判据。只有所有 电 流的幅值都下降到启动门槛值的 95% 以下时 , 失灵 保 护 的启动信号才会 

返回。 

如果没有投入断路器位 置 辅助接点信号而只有 电 流判据有效 , 那么在 保 护 装 置 发出跳闸命令后 电 

流值下降到失灵 保 护 的启动整定值 CIRC. BR. I> 以下时 , 断路器失灵 保 护 不会启动。 

双通道特性 

为了提高安全性 , 增强开关量输入信号的抗干扰 能 力 , 需要对输入的外部跳闸命令进行稳定处 

理。在整个延时期间 , 外部跳闸信号必须一直存在。否则 , 复归计时器从而不发出任何跳闸命 

令。 保 护 装 置 还接入一个冗余的开关量输入信号 ">ext. start2 B/F", 用于提高可靠性防止误跳 

闸。也就是说 , 除非两个开关量输入信号同时有效 , 否则断路器失灵 保 护 不会动作跳闸。对于内 

部信号启动失灵 保 护 来说 , 也是采用相同的双通道特性。 

逻辑 

如果断路器失灵 保 护 启动了 , 那么 保 护 装 置 将发出相应的启动信号同时整定的延时计时器开始启 

动计时。如果这段整定的延时超时以后 , 断路器失灵 保 护 的启动判据仍然满足 , 那么在通过上一 

级断路器动作切除故障之前 , 保 护 装 置 还会通过 " 与 " 逻辑判断另一个启动信号是否仍然存在。 

如果有以下情况 , 断路器失灵 保 护 的启动信号返回 , 不会发出任何跳闸命令 : 

• 如果内部启动条件 ( 开关量输出信号 BO3 或者 CFC)">ext. start1 B/F" 或者 ">ext. start2 B/F" 导 

致启动信号返回 

• 保 护 功 能 的跳闸信号虽然还在 , 但是 电 流判据或者辅助接点判据已经返回 

下图标示出了断路器失灵 保 护 功 能 的跳闸逻辑框图。可以通过参数将整个断路器失灵 保 护 功 能 予 

以激活或者关闭 , 也可以通过开关量输入信号 ">BLOCK BkrFail" 动态地予以闭锁。 


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图 1-119 

断路器失灵 保 护 功 能 的跳闸逻辑框图 

1.38.2 定值说明 

概述 

只有在做 保 护 功 配 置 (1.4 节 ) 时将地址 170 BREAKER FAILURE 的参数整定为 Side1(1 侧 电 流 

互感器 ) 或者 Side2 (2 侧 电 流互感器 ), 断路器失灵 保 护 功 能 才会开放并有效。如果不需要这个 

保 护 功 能 , 可以将其整定为 Disabled( 关闭 )。地址 7001 BREAKER FAILURE 的参数用来切换 

断路器失灵 保 护 功 能 的状态为 ON( 投入 ) 或者 OFF( 退出 ) 或者仅仅是闭锁 保 护 装 置 的出口跳 

闸命令 (Block relay)。 

断路器失灵 保 护 的 电 流测量值可以选择 1 侧 ( 输入端子 I L, S1 ) 或者 2 侧 ( 输入端子 I L, S2 )。推 

荐采用 机 端 电 流互感器的 电 流测量值 , 也就是 1 侧。 

启动判据 

参数 7002 TRIP INTERN 用于关闭失灵 保 护 的内部信号启动判据。用于启动失灵 保 护 的内部信号 

可以是开关量输出接点 BO12 (7002 TRIP INTERN = BO12) 的闭合状态 , 或者是 CFC 逻辑链接 

(= CFC) ( 信息 1442 ">int. start B/F")。也可以完全关闭 (7002 TRIP INTERN = OFF)。在这种 

情况下 , 只有外部信号才 能 启动断路器失灵 保 护 。 

注意 : 这里请留心 , 只有干接点 BO12 可以用于断路器失灵 保 护 。这就意味着 , 用于跳主断路器 

( 或者被监视的那个断路器 ) 的接点只 能 是这个跳闸命令输出继 电 器。 

启动定值 7003 CIRC. BR. I> 适用于所有三相 电 流。这个参数应该整定得较低 , 使得在回路中负 

载 电 流最小的情况下跳开断路器时 , 也 能 够启动失灵 保 护 。基于这个原因 , 这个定值应该至少比 

最小运行 电 流低 10% 。 

但是 , 这个定值也不 能 毫无必要地整定得太低。如果这个定值整定得过于灵敏会有风险 , 即当回 

路重载断开时 , 由于磁路平衡等因素导致失灵 保 护 的返回时间过长。 


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209

跳闸延时 

断路器失灵 保 护 的跳闸延时整定在地址 7004 TRIP-Timer 中 , 这个延时定值的整定要考虑到断路 

器的最长断开时间、过 电 流 保 护 的返回时间和计及必要的运行时间误差而设定的安全裕度。相关 

的时序显示在下图中。 

图 1-120 

典型的故障清除和断路器失灵时序 

1.38.3 定值表 



7001 BREAKER FAILURE OFF 

ON 

Block relay 

7002 TRIP INTERN OFF 

BO12 

CFC 

OFF 

OFF 

设 置 断路器失灵 保 护 功 能 

的状态 

设 置 断路器失灵 保 护 的内 

部信号启动方式 

7003 CIRC. BR. I> 1A 0.04 .. 2.00 A 0.20 A 设 置 断路器失灵 保 护 电 流 

5A 0.20 .. 10.00 A 1.00 A 

判据的定值 

7004 TRIP-Timer 0.06 .. 60.00 sec; ∞ 0.25 sec 设 置 断路器失灵 保 护 的跳 

闸延时 

1.38.4 信息列表 


1403 >BLOCK BkrFail SP > 闭锁断路器失灵 保 护 功 能 

1422 >Break. Contact SP > 断路器位 置 辅助接点 

1423 >ext.start1 B/F SP > 外部信号 1 启动断路器失灵 保 护 

1441 >ext.start2 B/F SP > 外部信号 2 启动断路器失灵 保 护 

1442 >int. start B/F SP > 内部信号启动断路器失灵 保 护 

1443 int. start B/F OUT 断路器失灵 保 护 由内部信号启动 

1444 B/F I> OUT 断路器失灵 保 护 电 流判据动作 

1451 BkrFail OFF OUT 断路器失灵 保 护 功 能 退出运行 


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1452 BkrFail BLOCK OUT 断路器失灵 保 护 功 能 被闭锁 

1453 BkrFail ACTIVE OUT 断路器失灵 保 护 功 能 投入运行 

1455 B/F picked up OUT 断路器失灵 保 护 功 能 启动 

1471 BrkFailure TRIP OUT 断路器失灵 保 护 功 能 跳闸 

1.39 突加 电 保 护 (ANSI 50, 27) 

发 电 机 处于静止状态或者虽然已经起动但是还没有并网同步 , 如果此时主断路器由于某种原因突 

然合闸 , 将会导致发 电 机 遭受非常严重的损坏。这时 , 通过发 电 机 突加 电 保 护 功 能 , 可以快速地 

跳开主断路器 , 降低发 电 机 的受损程度。发 电 机 静态突然合闸时的等效回路 , 就是一个低阻值的 

电 阻。系统额定 电 压接到发 电 机 机 端 , 这时的发 电 机 就如同一台异步 电 机 , 在很大滑差的情况下 

起动。这样的话 , 会在转子回路中感应出超出允许值的大 电 流 , 最终可以损坏转子。 


判据 

发 电 机 的突加 电 保 护 只在发 电 机 没有并网的情况下投入 , 此时在有效的运行频率范围之内没有合 

适的测量量 ( 运行工况 0, 发 电 机 处于静止状态 ), 或者频率正常但是 电 压太低 ( 发 电 机 已经起 

动 , 但是没有并网同步 )。在最小 电 压突然发生时 , 突加 电 保 护 可以通过 电 压判据予以闭锁 , 以 

防止正常运行时启动突加 电 保 护 功 能 。这个闭锁信号要经过延时发出 , 以防止主断路器突然合闸 

时突加 电 保 护 被立即闭锁住了。在发生大 电 流故障导致 电 压严重降低时 , 也需要闭锁突加 电 保 护 

以避免误动作。可以设 置 低 电 压信号的返回延时参数 , 将测量限制在一定时间之内。 

在发 电 机 突然合闸并网时 , 突加 电 保 护 要求迅速动作断开主断路器 , 因此在很大的运行频率范围 

内 , 即使在运行工况 0 时 保 护 装 置 就开始监视 电 流的瞬时值。如果测量输入端有了合适的模拟量 

( 运行工况 1), 那么 保 护 装 置 开始评估其突加 电 保 护 的动作判据 , 包括正序 电 压、闭锁突加 电 保 

护 的频率值以及 电 流瞬时值。 

下图中标示出了突加 电 保 护 的跳闸逻辑框图。这个 保 护 功 能 可以通过开关量输入信号予以闭锁。 

比如 , 励磁 电 压的出现在这里就可以作为辅助判据。由于 电 压参数是开放突加 电 保 护 的必要条 

件 , 因此必须对 电 压互感器回路进行监视。这就是 保 险丝熔断监视 功 能 (FFM)。如果 保 护 装 置 探 

测到 电 压互感器回路故障 , 那么就立即闭锁突加 电 保 护 的 电 压判据。 


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211

图 1-121 突加 电 保 护 的逻辑框图 ( 发 电 机 停 机 状态 ) 

1.39.2 定值说明 

概述 

只有在做 保 护 功 能 配 置 (1.4 节 ) 时将地址 171 INADVERT. EN. 的参数整定为 enabled ( 启 

用 ), 突加 电 保 护 功 能 才会开放并有效。如果不需要这个 保 护 功 能 , 可以将其整定为 disabled 

( 禁用 )。地址 7101 INADVERT. EN. 的参数用来切换突加 电 保 护 功 能 的状态为 ON ( 投入 ) 或 


判据 

参数 7102 I STAGE 用于设定突加 电 保 护 功 能 的 电 流判据启动值。一般的原则是 , 这个参数要整 

定得比时限过 电 流 保 护 的定值更为灵敏。在这里 , 突加 电 保 护 只在运行工况 0 或者发 电 机 没有达 

到额定条件时投入运行。参数 7103 RELEASE U1< 用于定义这些额定工况 , 这个定值的典型范 

围是 50% 到 70% 的发 电 机 额定 电 压。这里 , 电 压参数指的是线 电 压。如果将这个参数整定为 0 

V, 那么低 电 压判据就退出运行了。但是 , 只有当参数段 7102 I STAGE 用于高定值的第三段过流 

保 护 时 , 才将这个定值整定为 0 V。 

参数 7104 PICK UP T U1< 代表的是低 电 压判据启动后的延时参数。值得注意的是 , 用户需将这 

个参数整定得大于过流 保 护 的跳闸延时。 

当 电 压大于低 电 压门槛值时要闭锁跳闸命令 , 此时可在地址 7105 DROP OUT T U1< 中整定 电 压 

的返回延时参数。为了确 保 发 电 机 突加 电 时 能 够快速地跳开主断路器 , 突加 电 保 护 功 能 只有在返 

回延时超时后才被闭锁。 

下图中显示了两个事件过程 , 一个是发 电 机 停 机 时突加 电 状况下 保 护 的逻辑顺序 , 另一个则是发 

电 机 运行中发生 机 端短路导致 电 压崩溃时 保 护 的逻辑顺序。 


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图 1-122 

突加 电 保 护 的逻辑顺序 

1.39.3 定值表 



7101 INADVERT. EN. OFF 

ON 

Block relay 

OFF 

设 置 突加 电 保 护 功 能 的状 

态 

7102 I STAGE 5A 0.5 .. 100.0 A; ∞ 1.5 A 设 置 突加 电 保 护 功 能 电 流 

1A 0.1 .. 20.0 A; ∞ 0.3 A 

判据的启动定值 

7103 RELEASE U1< 10.0 .. 125.0 V; 0 50.0 V 设 置 突加 电 保 护 功 能 低 电 

压判据的启动定值 U1< 

7104 PICK UP T U1< 0.00 .. 60.00 sec; ∞ 5.00 sec 设 置 突加 电 保 护 功 能 低 电 

压判据的启动延时 T U1< 

7105 DROP OUT T U1< 0.00 .. 60.00 sec; ∞ 1.00 sec 设 置 突加 电 保 护 功 能 低 电 

压判据的返回延时 T U1< 

1.39.4 信息列表 


5533 >BLOCK I.En. SP > 闭锁突加 电 保 护 功 能 

5541 I.En. OFF OUT 突加 电 保 护 功 能 退出运行 

5542 I.En. BLOCKED OUT 突加 电 保 护 功 能 被闭锁 

5543 I.En. ACTIVE OUT 突加 电 保 护 功 能 投入运行 

5546 I.En. release OUT 突加 电 保 护 功 能 低 电 压判据满足 


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213


5547 I.En. picked up OUT 突加 电 保 护 功 能 启动 

5548 I.En. TRIP OUT 突加 电 保 护 功 能 跳闸 

1.40 直流 电 压 / 电 流 保 护 (ANSI 59NDC/51NDC) 

为了检测直流 电 压、直流 电 流和很小的交流量 , 保 护 装 置 7UM62 配备了测量变送器输入端子 

(TD1), 它既可以接入 电 压 (+10 V) 也可以接入 电 流 (+20 mA)。如果直流 电 压很高 , 那么就必 

须通过外部 电 压分压器分压后接入 保 护 装 置 。直流 电 压 / 电 流 保 护 功 能 可以用于监视同步 电 机 的 

励磁 电 压 , 也可以用于检测燃气发 电 机 组或者抽水蓄 能 机 组起动转换 装 置 直流部分的接地故障 

等。 


直流 保 护 原理 

保 护 装 置 的测量变送器对测量量进行模数转换。测量变送器具有 电 气隔离的作用 , 而数字滤波器 

则在两个周波内对测量 电 压进行积分计算同时抑制纹波含量或者非周期分量。这样 , 形成了 32 

个采样点的平均值。因为 保 护 采样是绝对值 , 因此测量结果总是为正数。这样 , 直流 电 压的极性 

就无关紧要了。当 保 护 装 置 的交流量测量端子上不存在合适的测量量 ( 运行工况 0) 时 , 直流 电 

压 保 护 却依然在运行。平均值通过 4 x 32 测量值采样计算得到。 

如果在某种特殊情况下 , 非得采用这个模拟量输入端子测量交流 电 压 , 那么在整定 保 护 时应该选 

择 RMS 值。在 保 护 功 能 内部 , 有效值和平均值之间存在 1.11 倍的系数关系。 

另外 , 只要测量变送器端子 TD1 配 置 成 电 流输入端子 , 并且对 保 护 装 置 的 C-I/O-6 插件作相应的 

跳线改变 , 那么这个 功 能 可以用于监视微小的 电 流量。如果插件上的跳线设定与 保 护 的配 置 参数 

不匹配 , 那么 保 护 装 置 就会发出告错信号。 

直流 保 护 功 能 的动作判据可以整定为欠量判据 , 也可以采用过量判据。直流 保 护 的启动信号可以 

通过开关量输入信号予以闭锁 , 开关量输出信号则可以设 置 动作延时。 

励磁 电 压监视 

下图画出的是直流 保 护 功 能 监视励磁 电 压的示意图。励磁 电 压通过 电 阻分压器分压到合适的 电 压 

水平 , 然后接入 保 护 装 置 的测量变送器端子。 

图 1-123 

直流 电 压 保 护 功 能 用于监视励磁 电 压 

起动转换 装 置 接地故 

障探测 

如果发 电 机 的起动转换回路发生了接地故障 , 那么在直流 电 压的作用下 , 直流 电 流将流经系统中 

所有的接地部位。由于接地变压器或者中性点变压器相比 电 压互感器来说 电 阻要小得 多 , 因此它 

们的热负载最大。 


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直流 电 流信号在放 电 间隙处变换为直流 电 压信号 , 然后通过并联转换器变换后接入 保 护 装 置 的测 

量变送器端子。 

并联转换器可以是测量变送器 , 如 7KG6131。如果并联转换器和 保 护 装 置 之间的距离很短 , 那么 

就可以直接输出 电 压信号到测量变送器端子。而如果距离较长 , 则输出 电 流信号到测量变送器端 

子 (-20 到 20 mA 或 4 到 20 mA)。 

图 1-124 

直流 电 流 保 护 功 能 用于探测起动转换 装 置 的接地故障 

图 1-125 

直流 保 护 的逻辑框图 

1.40.2 定值说明 

概述 

只有在做 保 护 功 能 配 置 (1.4 节 ) 时将地址 172 DC PROTECTION 的参数整定为 enabled ( 启 

用 ), 直流 保 护 功 能 才会开放并有效。如果不需要这个 保 护 功 能 , 可以将其整定为 disabled ( 禁 

用 )。对于相关的测量变送器端子 TD1, 在地址 295 TRANSDUCER 1 中选择参数 10 V, 4-20 

mA 或者 20 mA ( 请参见 1.5 节 )。 


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215

保 护 装 置 的 C-I/O-6 插件上有 X94, X95 和 X96 三个跳线开关 , 用于在硬件上设定这些变送器端 

子是接入直流 电 压信号还是直流 电 流信号。这些硬件跳线设 置 必须要对应地址 295 中软件的设 

置 , 否则 , 保 护 装 置 被闭锁 , 同时发出告错信息。 保 护 装 置 出厂时 , 硬件跳线和软件设 置 都为 电 

压测量。 

地址 7201 DC PROTECTION 的参数用来切换直流 保 护 功 能 的状态为 ON ( 投入 ) 或者 OFF 


测量方法 

通常 , 保 护 装 置 内部的平均值过滤器都是开启的 , 测量 电 压中的纹波含量或者非周期峰值通过这 

种方式进行平均值处理。由于测量值都为绝对值 , 因此其极性就无关重要。 

此外 , 这个测量变送器端子还可以测量正弦波信号 ( 地址 7202 MEAS.METHOD =RMS)。 保 护 

装 置 会乘以整流平均值系数 1.11。测量的交流信号频率必须适应其它的交流信号频率 , 因为后者 

决定 保 护 的采样频率。交流信号的幅值最大不 能 超过 10 V, 因此对于测量信号的有效值 , 最大定 

值为 7.0 V rms 是合理的。如果二次侧 电 压较高 , 则需要通过分压器降压。 

直流 电 压 / 电 流 保 护 功 能 的测量量判据可以整定为过量判据 , 地址 7203 DC >/< = DC >, 或者欠 

量判据 = DC < 

• 电 流测量门槛值 :7205 I DC >< 

在整定这个参数 ( 地址 7204) 时 , 如果在测量回路中间使用了分压器 , 那么还必须得考虑分压 

器的变比。 

应用示例 

如果用于励磁 电 压监视 , 那么在 保 护 配 置 时应该选择直流 电 压并选择欠量判据 , 定值整定到空载 

励磁 电 压的 60% 到 70% 左右。用户要注意的是 , 在 保 护 装 置 和励磁 电 压之间通常会串接一个 电 

压分压器 ( 请参见上面的描述 )。 

还有一个典型的应用 , 是抽水蓄 能 机 组或者燃气 机 组起动转换回路的接地故障 保 护 。如果在起动 

转换器的直流回路发生了接地故障 , 只要接地变压器的中性点没有接地 , 那么在中性点和地之间 

就会出现一半的直流 电 压。这个直流 电 压可以看作是产生直流 电 流的 电 动势。如果中性点直接接 

地 , 那么将产生直流 电 流 , 其幅值由直流 电 动势和所有 电 压互感器的欧姆阻值决定 , 这里所说的 

欧姆阻值接通了起动转换 装 置 和地之间 电 气回路。通常 , 这个直流 电 流值在 3A 到 4A 之间。 

对于起动变压器 电 压 U N, ST ≈ 1.4 kV 有 6 个脉冲 电 桥回路的起动转换 装 置 , 其直流 电 压为 U DC ≈ 

1.35 · U N, ST = 1.89 kV. 。如果起动转换 装 置 的中间直流回路发生了接地故障 ," 位移 电 压 " 为直 

流 电 压的一半 (U DC, fault = 0.5 U DC = 945 V)。 

假设接地变压器绕组的 电 阻为 R ≈ 150 Ω, 那么有直流 电 流 I 0 = 945 V/150 Ω = 6.3A 流过中性点。 

注意 : 接地变压器和中性点变压器绕组的 电 阻值可 能 根据不同的变压器类型而变化很大。对于浇 

注式变压器 , 这个数据应该由制造厂家提供或者通过实测得到。 

如果直流 保 护 没有动作跳开相应的开关 , 那么接地故障 电 流将会引起温度升高 , 损坏 电 压互感器 

和接地变压器的星行绕组。为了 保 证 保 护 能 够可靠地动作跳闸 , 直流 电 流 保 护 的启动定值整定到 

接地故障 电 流的一半 , 在这个示例中为 2 A。本示例中 , 在接地变压器的中性点侧接入了并联转 

换器 , 故障 电 流变换后为 4 mA ( 请参见以上部分 )( 故障 电 流 ≈ 6 A, 启动值为 2 A, 定值整定 

为 4 mA) 

动作延时 

跳闸命令延时参数在地址 7206 T DC 中整定。跳闸命令延时是附加时间 , 不包括 保 护 功 能 的固有 

动作时间 ( 测量时间、返回时间等 )。 

对于起动转换 装 置 的直流接地故障 , 参数 T DC 由接地变压器或者中性点变压器允许的过温度 能 

力决定。通常 , 这个参数整定为 2 s 或者更短一点。 

注意 : 值得注意的是 , 在 保 护 装 置 处于运行工况 0 时 , 保 护 的启动和返回时间均为正常时的 4 

倍 , 这是因为此时需要采取更为复杂的滤波过程来降低干扰。 


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1.40.3 定值表 


7201 DC PROTECTION OFF 

ON 

Block relay 

7202 MEAS.METHOD mean value 

RMS 

7203 DC >/< DC > 

DC < 

OFF 

mean value 

DC > 

设 置 直流 保 护 功 能 的状态 

设 置 直流 保 护 功 能 的测量方法 ( 平 

均值 / 有效值 ) 

设 置 直流 保 护 功 能 的测量量判据 

(DC >/< 0.1 .. 8.5 V 2.0 V 设 置 直流 电 压 保 护 的启动定值 

7205 I DC >< 0.2 .. 17.0 mA 4.0 mA 设 置 直流 电 流 保 护 的启动定值 

7206 T DC 0.00 .. 60.00 sec; ∞ 2.00 sec 设 置 直流 保 护 功 能 的跳闸延时 

1.40.4 信息列表 


5293 >BLOCK DC Prot. SP > 闭锁直流 保 护 功 能 

5301 DC Prot. OFF OUT 直流 保 护 功 能 退出运行 

5302 DC Prot.BLOCKED OUT 直流 保 护 功 能 被闭锁 

5303 DC Prot. ACTIVE OUT 直流 保 护 功 能 投运行 

5306 DC Prot.pick.up OUT 直流 保 护 功 能 启动 

5307 DC Prot. TRIP OUT 直流 保 护 功 能 跳闸 

5308 Failure DC Prot OUT 直流回路发生故障 

1.41 模拟量输出 

根据具体的订货情况 , 电 机 保 护 装 置 7UM62 可 能 有 多 达 4 个模拟量输出接口 ( 插拔式模块上的 

B 口和 D 口 )。从固件版本 V4.62 开始 , 还可以通过一个通用的模拟量输出接口 ( 类型 2) 输出 

附加的测量值。这个输出量范围为 4 到 20 mA, 如可以用来输出正的测量值也可以输出负的测量 

值。以前那种只 能 输出正值的模拟量输出 ( 类型 1) 可以继续使用。 


要通过这些接口输出的数据 , 需要在做 保 护 功 能 配 置 时定义。在下表中 , 显示出了 2 种类型的模 

拟量输出对应的测量值参数。 

表 1-13 

可以通过模拟量接口输出所有数据 

测量值描述基准类型 1 类型 2 

I1 正序 电 流分量基于发 电 机 额定 电 流 I N 的百分比 (%) x x 

I2 负序 电 流分量基于发 电 机 额定 电 流 I N 的百分比 (%) x x 

IEE1 灵敏接地 电 流基于 100 mA 的百分比 (%) x 

IEE2 灵敏接地 电 流基于 100 mA 的百分比 (%) x 


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217

测量值描述基准类型 1 类型 2 

U1 正序 电 压分量基于发 电 机 额定 电 压 U N /√3 的百分比 (%) x x 

U0 零序 电 压分量基于发 电 机 额定 电 压 U N /√3 的百分比 (%) x 

U03H 三次谐波 电 压基于 0.1 倍发 电 机 额定 电 压 U N /√3 的百分 

比 ( 相比而言很小的值 ) 

x 

|P| 有 功 功 率绝对值基于发 电 机 额定视在 功 率 S N 的百分比 (%) x 

|Q| 无 功 功 率绝对值基于发 电 机 额定视在 功 率 S N 的百分比 (%) x 

P 有 功 功 率基于发 电 机 额定视在 功 率 S N 的百分比 (%) x 

Q 无 功 功 率基于发 电 机 额定视在 功 率 S N 的百分比 (%) x 

S 视在 功 率基于发 电 机 额定视在 功 率 S N 的百分比 (%) x x 

f 频率基于发 电 机 额定频率 f N 的百分比 (%) x x 

U/f 过激磁基于 保 护 对象过激磁额定值的百分比 (%) x 

PHI 功 角基于 90° 的百分比 (%) x 

PHI 功 角基于 90° 的百分比 (%) (-180° 到 +180°) 

(-180° = -200% 以及 +180° = +200%) 

x 

|cos ϕ| 功 率因数的绝对值基于 1 的百分比 (%) x 

cos ϕ 功 率因数基于 1 的百分比 (%) x 

Θ L /Θ L Trip 转子温度基于转子最大允许温升的百分比 (%) x 

Θ S /Θ S Trip 定子温度基于跳闸温度的百分比 (%) x 

RE REF 转子接地 电 阻 ( 工频基于 100 kΩ 的百分比 

x 

测量方法 ) 

RE REF 1-3Hz 转子接地 电 阻 (1-3 基于 100 kΩ 的百分比 

x 

低频方波测量方法 ) 

RE SEF 定子接地 电 阻二次值基于 100 Ω 的百分比 x 

保 护 对象的额定值整定在地址 0251 UN GEN/MOTOR 和 0252 SN GEN/MOTOR 中 ( 也请参见 

2.5 节 )。 

对于那些可 能 为负值的测量值 ( 功 率、 功 率因数 ), 计算出其绝对值并在模拟量输出接口类型 1 

中输出。对于负的测量值 , 可以在模拟量输出接口类型 2 ( 只有固件版本 V4.62 以上才有效 ) 中 

输出 ( 请见整定示例 2 )。 

模拟量输出与负载 电 流无关。模拟量输出有它的额定范围 0 mA 到 20 mA , 输出 电 流范围最大可 

达 22.5 mA。变换系数和有效输出值起始范围均可以整定。 

注意 : 

如果在 保 护 配 置 时 , 某个模拟量通道错误地分配了两种类型的模拟量输出 , 那么 保 护 装 置 将会反 

应出 功 能 错误 , 并输出一个 0 mA 的模拟量信号。 

1.41.2 定值说明 

概述 

在做模拟量输出配 置 ( 请参见 1.4.2 节 , 地址 173 到 176 用于配 置 模拟量输出接口类型 1, 地址 

200 到 203 用于配 置 模拟量输出接口类型 2) 时 , 保 护 装 置 上模拟量输入端子测量哪个参数都已 

经定义好了。这里值得注意的是 , 某种类型的模拟量输出只 能 分配到一个输出端口。如果不需要 

这个 保 护 功 能 , 可以将其整定为 Disabled ( 禁用 )。与这个模拟量输出接口相关的定值参数都被 

隐藏。 

测量值 

当选择好要输出的测量值 (1.4.2 节 , 地址 173 到 176) 之后 , 需要整定变换系数和模拟量有效 

输出的起始值 , 如以下所示 : 

• 位 置 B (B1 口 ), 模拟量输出接口 B1: 

地址 7301 20 mA (B1) = 对应于 20 mA 模拟量输出时显示的百分比 


C53000-G115D-C149-5

地址 7302 MIN VALUE (B1) 最小的有效输出值 


地址 7303 20 mA (B2) = 对应于 20 mA 模拟量输出时显示的百分比 

地址 7304 MIN VALUE (B2) 最小的有效输出值 

• 位 置 D (D1 口 ), 模拟量输出接口 D1: 

地址 7305 20 mA (D1) = 对应于 20 mA 模拟量输出时显示的百分比 

地址 7306 MIN VALUE (D1) 最小的有效输出值 


地址 7307 20 mA (D2) = 对应于 20 mA 模拟量输出时显示的百分比 

地址 7308 MIN VALUE (D2) 最小的有效输出值 

能 够输出的最大值为 22.0 mA。在溢出 ( 最大允许范围之外的量 ) 的情况下 , 输出 电 流值可达 

22.5 mA。 

对应的输出关系显示在下图中。 

图 1-126 定义模拟量参数的输出范围 ( 类型 1) 

示例 1: 位 置 B 的模拟量输出接口 B1 用于输出 电 流的正序分量 , 额定运行 电 流时输出 10 mA。因 

此 , 20 mA 电 流输出值对应于 200% 的额定运行 电 流 , 1 mA 以下的值无效。 

定值 : 

地址 7301 20 mA (B1/1) = 200.0% 

地址 7302 MIN VALUE (B1/1) = 1.0 mA 

模拟量输出类型 2 

通过模拟量输出类型 2, 可以输出全部的测量值。测量值的输出范围以及模拟量输出端口的 电 流 

范围都很宽广。在选择好要进行模拟量输出的测量值之后 , 需要作如下整定 : 

在地址 200、 201、 202 和 203 中 , 可以定义哪个输出端口 (B1、 B2、 D1 和 D2) 输出何种测 

量值。 


地址 7310 MIN. VALUE (B1/2) 最小的相对测量值 , 以百分比 % 来表示 

地址 7311 MIN.OUTPUT(B1/2) 最小的输出 电 流值 , 单位为 mA 

地址 7312 MAX. VALUE (B1/2) 最大的相对测量值 , 以百分比 % 来表示 

地址 7313 MAX.OUTPUT(B1/2) 最大的输出 电 流值 , 单位为 mA 



C53000-G115D-C149-5 

219

地址 7320 MIN. VALUE (B2/2) 最小的相对测量值 , 以百分比 % 来表示 

地址 7321 MIN.OUTPUT(B2/2) 最小的输出 电 流值 , 单位为 mA 

地址 7322 MAX. VALUE (B2/2) 最大的相对测量值 , 以百分比 % 来表示 

地址 7323 MAX.OUTPUT(B2/2) 最大的输出 电 流值 , 单位为 mA 


地址 7330 MIN. VALUE (D1/2) 最小的相对测量值 , 以百分比 % 来表示 

地址 7331 MIN.OUTPUT(D1/2) 最小的输出 电 流值 , 单位为 mA 

地址 7332 MAX. VALUE (D1/2) 最大的相对测量值 , 以百分比 % 来表示 

地址 7333 MAX.OUTPUT(D1/2) 最大的输出 电 流值 , 单位为 mA 


地址 7340 MIN. VALUE (D2/2) 最小的相对测量值 , 以百分比 % 来表示 

地址 7341 MIN.OUTPUT(D2/2) 最小的输出 电 流值 , 单位为 mA 

地址 7342 MAX. VALUE (D2/2) 最大的相对测量值 , 以百分比 % 来表示 

地址 7343 MAX.OUTPUT(D2/2) 最大的输出 电 流值 , 单位为 mA 

输出 电 流的最大值由整定参数 ( 地址 73x3) 决定 , 它 能 够达到的最大 电 流值为 22.0 mA。如果 

要求输出的测量值其幅值大于整定的最大相对测量值 , 那么模拟量的输出 电 流也仅为最大的输出 

电 流。如果要求输出的测量值其幅值小于整定的最小相对测量值 , 那么模拟量的输出 电 流也仅为 

最小的输出 电 流。这样来设 置 整定范围 , 就可以使得无论是正值还是负值都可以在模拟量输出范 

围之内表述出来 , 这对于某些显示量如 P、Q 和 cos ϕ (P.F.) 来说是必要的。这里有一个原则 , 那 

就是整定的最小相对测量值必须小于最大相对测量值。否则 , 模拟量输出 电 流值将为 0 mA。 

对应的输出关系显示在下图中。示例 2: 

图 1-127 定义模拟量参数的输出范围 ( 类型 2) 

位 置 D 的模拟量输出接口 D1 用于输出无 功 功 率 Q, 输出 电 流的范围为 4 到 20 mA。无 功 功 率 Q 

= 0 % 时对应于 12 mA 的输出 电 流。由于无 功 功 率是相对于被 保 护 对象的额定视在 功 率 , 因此参 

考测量值极限设定到 80% 就足够了。 

定值如下 : 

地址 7330 MIN. VALUE (D1/2) = -80% 

地址 7331 MIN.OUTPUT(D1/2) = 4 mA 

地址 7332 MAX. VALUE (D1/2) = 80% 


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地址 7333 MAX.OUTPUT(D1/2) = 20 mA 

从以上输入测量值与模拟量输出 电 流值之间的关系 , 可以得到以下的曲线图。 

图 1-128 

无 功 功 率 Q 的模拟量输出示例 

当发 电 机 的运行在 功 率因数 cos ϕ =0.8 时 , 对应的有 功 功 率大小为 80% 的额定视在 功 率 , 而此 

时对应的无 功 功 率大小则为 60% 的额定视在 功 率。此时 , 无 功 功 率测量值的模拟量输出对应的 电 

流值为 18 mA。 

1.41.3 定值表 


7301 20 mA (B1) = 10.0 .. 1000.0 % 200.0 % 20 mA (B1) 输出 电 流对应的百分 

比值 

7302 MIN VALUE (B1) 0.0 .. 5.0 mA 1.0 mA 模拟量有效输出 (B1) 起始值 

7303 20 mA (B2) = 10.0 .. 1000.0 % 200.0 % 20 mA (B2) 输出 电 流对应的百分 

比值 

7304 MIN VALUE (B2) 0.0 .. 5.0 mA 1.0 mA 模拟量有效输出 (B2) 起始值 

7305 20 mA (D1) = 10.0 .. 1000.0 % 200.0 % 20 mA (D1) 输出 电 流对应的百分 

比值 

7306 MIN VALUE (D1) 0.0 .. 5.0 mA 1.0 mA 模拟量有效输出 (D1) 起始值 

7307 20 mA (D2) = 10.0 .. 1000.0 % 200.0 % 20 mA (D2) 输出 电 流对应的百分 

比值 

7308 MIN VALUE (D2) 0.0 .. 5.0 mA 1.0 mA 模拟量有效输出 (D2) 起始值 


C53000-G115D-C149-5 

221

1.41.4 信息列表 

序号 . 信息定值选项默认定值备注 

7310 MIN. VALUE(B1/2) -200.00 .. 100.00% 0.00 % 最小的相对测量值 (B1/2) 

7311 MIN.OUTPUT(B1/2) 0 .. 10 mA 4 mA 最小的输出 电 流值 (B1/2) 

7312 MAX. VALUE(B1/2) 10.00 .. 200.00% 100.00 % 最大的相对测量值 (B1/2) 

7313 MAX.OUTPUT(B1/2) 10 .. 22 mA 20 mA 最大的输出 电 流值 (B1/2) 

7320 MIN. VALUE(B2/2) -200.00 .. 100.00% 0.00 % 最小的相对测量值 (B2/2) 

7321 MIN.OUTPUT(B2/2) 0 .. 10 mA 4 mA 最小的输出 电 流值 (B2/2) 

7322 MAX. VALUE(B2/2) 10.00 .. 200.00% 100.00 % 最大的相对测量值 (B2/2) 

7323 MAX.OUTPUT(B2/2) 10 .. 22 mA 20 mA 最大的输出 电 流值 (B2/2) 

7330 MIN. VALUE(D1/2) -200.00 .. 100.00% 0.00 % 最小的相对测量值 (D1/2) 

7331 MIN.OUTPUT(D1/2) 0 .. 10 mA 4 mA 最小的输出 电 流值 (D1/2) 

7332 MAX. VALUE(D1/2) 10.00 .. 200.00% 100.00 % 最大的相对测量值 (D1/2) 

7333 MAX.OUTPUT(D1/2) 10 .. 22 mA 20 mA 最大的输出 电 流值 (D1/2) 

7340 MIN. VALUE(D2/2) -200.00 .. 100.00% 0.00 % 最小的相对测量值 (D2/2) 

7341 MIN.OUTPUT(D2/2) 0 .. 10 mA 4 mA 最小的输出 电 流值 (D2/2) 

7342 MAX. VALUE(D2/2) 10.00 .. 200.00% 100.00 % 最大的相对测量值 (D2/2) 

7343 MAX.OUTPUT(D2/2) 10 .. 22 mA 20 mA 最大的输出 电 流值 (D2/2) 

1.42 监视 功 能 

保 护 装 置 7UM62 具有广泛的监视 功 能 , 既包括硬件监视也包括软件。另外 , 保 护 装 置 还对测量 

值进行连续地监视以检查其是否合乎逻辑。这样 , 电 流互感器和 电 压互感器回路便在很大程度上 

被整合到 保 护 装 置 的监视 功 能 中。 

1.42.1 测量值监视 

1.42.1.1 硬件监视 

对 保 护 装 置 的监视包含很广的范围 , 从测量量的输入到开关量的输出。 保 护 装 置 的监视回路和中 

央处理器不断地检查 装 置 的硬件 , 以确认其有无故障和其它非允许的运行状态发生 ( 也请参见表 

1-14)。 

辅助 电 压与参考 电 压 

中央处理器 (CPU) 的工作 电 压为 5 VDC, 由硬件不断地进行监视 , 因为当工作 电 压低于允许的 

最小 电 压时 , 中央处理器 CPU 将停止工作。在这种情况下 , 保 护 装 置 将退出运行。当 装 置 恢复 

正常供 电 时 , 中央处理器就重新起动。 

供 电 电 源故障或者切断供 电 电 源将使 保 护 装 置 退出运行 , 这时 保 护 装 置 会通过 " 状态接点 " ( 可 

以设 置 为常闭接点或者常开接点 ) 立即发出相关信息。当供 电 电 源中断的时间小于 50 ms 时 , 这 

不会影响到 保 护 装 置 的正常工作 ( 要求 保 护 装 置 的额定辅助 电 压 ≥ 110 VDC)。 

中央处理器 (CPU) 监视 ADC ( 模数转换器 ) 的参考 电 压。当这个 电 压超出了允许的偏差范围 

时 , 保 护 装 置 就被闭锁 , 同时发出 " 模数转换器故障 " ( 信号 :"Error A/D-conv.") 的信息。 

缓冲器 电 池 

缓冲器 电 池的作用 , 是在辅助 电 压出现故障时为内部时钟运行以及计数器和信息的存储模块提供 

工作 电 源。这个 电 池的充 电 状态需要经常检查。如果其 电 压低于允许的最低 电 压值时 , 保 护 装 置 

就会发出 " 电 池故障 " ( 信息 "Fail Battery") 的告警信息。 


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如果 保 护 装 置 连续几个小时掉 电 , 那么内部时钟 电 池将自动切断 , 也就是说 装 置 内部的时间信息 

将丢失。但是 , 保 护 的相关信息和故障录波将继续 保 存。 

内存元件要在 保 护 装 置 起动期间对所有的工作内存 (RAMs) 进行检查。如果在这个起动过程中出现故障 , 

那么起动即告停止 , LED 灯开始闪烁。在 保 护 装 置 运行期间 , 工作内存通过所谓的 " 检查和 " 功 

能 来校验。 

对于程序内存 (EPROM) 来说 , 有个所谓的 " 交叉检查和 " 会循环生成 , 并且与存储的 " 交叉检 

查和 " 参考量进行比较。 

对于定值内存来说 , 有个所谓的 " 交叉检查和 " 会循环生成 , 并且与每次整定完毕后最新生成的 

" 交叉检查和 " 进行比较。 

如果发生故障 , 中央处理器 (CPU) 将重新起动。 

采样频率 

内部缓冲模块之间的采样频率和同步处于连续不断地监视之中。如果不 能 靠重新同步来消除所有 

偏差 , 那么中央处理器 (CPU) 系统将重新起动。 

电 流测量值采集 

保 护 装 置 的 电 流回路 , 其 电 流输入端 1 侧和 2 侧各有三个 电 流输入量。如果系统中不存在接地故 

障 , 那么由于发 电 机 中性点为绝缘状态 , 某侧 电 流互感器的 电 流经过模数处理后其总和预期值应 

该为零。如果满足以下条件 , 则认为 电 流回路发生了故障 : 

I F = | I L1 + I L2 + I L3 | > ΣI THRESHOLD S1 · I N + ΣI FACTOR S1 · I max 或者 

I F = | I L1 + I L2 + I L3 | > ΣI THRESHOLD S2 · I N + ΣI FACTOR S2 · I max 

参数 ΣI FACTOR S1 · I max 和 ΣI FACTOR S2 · I max 考虑输入变送器中与 电 流成线性比例关系 

的、允许的变换误差 , 这个误差特别是在大故障 电 流时存在 ( 请见下图 )。返回系数为 95% 左 

右。 

故障报文为 "1 侧 电 流和故障 "("Fail. Σ I Side1") 或 "2 侧 电 流和故障 "("Fail.Σ I Side2")。 

只有在 电 力系统数据中将发 电 机 中性点设 置 为绝缘 (Isolated), 电 流和监视 功 能 才会有效。 

图 1-129 

电 流和监视 

电 流测量值采集 

保 护 装 置 有四个 电 压输入端子 : 如果三个 电 压端子接入单相对地 电 压 , 一相接入同一个系统中的 

位移 电 压 ( 开口三角绕组或者中性点变压器 ), 那么满足以下条件的话 , 就认为单相对地 电 压和 

出错了 : 

| U L1 + U L2 + U L3 + k U · U E | > SUM.thres. U + SUM.Fact. U x U max 

SUM.thres. U 和 SUM.Fact. U 是参数定值 , 而 U max 是最大的单相对地 电 压。系数 k U 指的是单相 

对地 电 压与位移 电 压之间的比值 ( 地址 225k U = Uph / Udelta)。 SUM.Fact. U x U max 考虑输入 

变送器中与 电 压成线性比例关系的、允许的变换误差 , 这个误差特别是在 电 压幅值很高时存在 

( 请见下图 )。 


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223

故障报文为 " 电 压和故障 "("Fail Σ U Ph-E")。 

注意 

只有当外部的位移 电 压接入到 保 护 装 置 的零序 电 压端子 , 并且通过参数 223 UE CONNECTION 

告诉了 保 护 装 置 , 电 压和监视 功 能 才会有效。 

要使 电 压和监视 功 能 正确动作 , 就必须在地址 225 中正确地整定适配系数 Uph / Udelta ( 请见 

1.5.2 部分 )。 

图 1-130 

电 压和监视 

1.42.1.2 软件监视 

看门狗 

为了不断地监视内部程序的顺序 , 在 保 护 装 置 的硬件 ( 硬件看门狗 ) 中提供了看门狗计时器。该 

看门狗计时器在中央处理器 (CPU) 故障或者内部程序故障时复归 , 促使处理器 (CPU) 系统完全 

重新起动。 

另外 , 保 护 装 置 还提供软件看门狗 , 以确 保 能 够发现运行期间出现的任何程序故障。这也会重新 

起动处理器 (CPU) 系统。 

如果重新起动并没 能 清除此种故障 , 那么 装 置 再一次尝试重新起动。在 30 秒的时间窗内 , 如果 

三次重新起动都不成 功 , 那么 保 护 装 置 将自动退出运行 , 红色的 " 故障 "LED 灯亮。这时 保 护 装 

置 会通过 " 状态接点 " ("Life contact")( 可以设 置 为常闭接点或者常开接点 ) 立即发出相关信 

息。 

1.42.1.3 互感器外部回路监视 

电 流互感器和 电 压互感器二次回路的断线、短路以及接线错误 ( 对于调试很重要 !) 等 , 都可以 

通过 保 护 装 置 检测出来并给出相应的故障信息。在没有发生系统故障时 , 保 护 装 置 在后台不断地 

循环检查测量值。 

电 流对称 

保 护 装 置 监视输入其 1 侧和 2 侧的 电 流 , 以校核其对称性。在系统正常运行期间 , 输入的 电 流在 

很大程度上应该是对称的。 保 护 装 置 通过幅值监视来确定 电 流是否对称。相 电 流的最小值与相 电 

流的最大值进行比较 , 如果满足以下条件 , 就认为 电 流不对称 : 


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| I min | / | I max | < BAL. FACT. I S1, 只要 I max / I N > BAL. I LIMIT S1 / I N 

| I min | / | I max | < BAL. FACT. I S2 , 只要 I max / I N > BAL. I LIMIT S2 / I N 

这里 , I max 是三相 电 流中的最大 电 流 , I min 是三相 电 流中的最小 电 流。 电 流的对称系数 BAL. 

FACTG. I S1 或 BAL. FACTG. I S2 代表了系统允许的相 电 流不对称程度 , 而限值参数 BAL. I LIMIT 

S1 或 BAL. I LIMIT S2 则代表了 电 流对称性监视 功 能 其运行范围的下限值 ( 请参见下图 )。返回系 

数为 95% 左右。 

如果检测到 电 流不对称 , 那么 保 护 装 置 将分别发出 "1 侧 电 流不对称 "("Fail. Isym 1") 或者 "2 侧 

电 流不对称 "("Fail. Isym 1") 的故障信息。 

图 1-131 

电 流对称性监视 

电 压对称 

在系统正常运行期间 , 输入的 电 压在很大程度上应该是对称的。如果 保 护 装 置 接入了两个线 电 压 

和位移 电 压 UE, 那么第三个线 电 压就需要通过计算得到。从输入的单相对地 电 压计算出校正后的 

平均值 , 通过其幅值校核 电 压的对称性。线 电 压的最小值与线 电 压的最大值进行比较 , 如果满足 

以下条件 , 就认为 电 压不对称 : 

| U min | / | U max | < BAL. FACTOR U, 只要 | U max | > BALANCE U-LIMIT 

这里 , U max 是三相线 电 压中的最大线 电 压 , U min 是三相线 电 压中的最小线 电 压。 电 压的对称系数 

BAL. FACTG. U 代表了系统允许的 电 压不对称程度 , 而极限参数 BAL. U-LIMIT 则代表了 电 压对称 

性监视 功 能 其运行范围的下限值 ( 请参见下图 )。这两个参数都可以整定。返回系数为 95% 左 

右。 

如果检测到 电 压不对称 , 那么 保 护 装 置 将分别发出 " 电 压不对称 "("Fail. U balance") 的故障信 

息。 

如果 保 护 装 置 投入了 90% 定子接地故障 保 护 , 那么出现 电 压不对称时将产生零序 电 压。如果此时 

90% 定子接地 保 护 启动了 , 那么 电 压对称性监视 功 能 将转到后台运行 , 并且不会发出任何信号 


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225

图 1-132 

电 压对称性监视 

电 流相序和 电 压相序 

要检测 保 护 装 置 电 流输入回路和 电 压输入回路各相的接线顺序是否正确 , 可以通过监视 电 压过零 

点时极性转换的顺序 , 来检查测量到的线 电 压相序和相 电 流相序。 

保 护 装 置 中的几个 保 护 功 能 , 如通过极化 电 压来测量方向、阻抗 保 护 、低 电 压 保 护 的正序 电 压判 

据以及负序 电 流 保 护 等 , 都假定基准相序为顺时针方向。 电 流相序的检查在 1 侧和 2 侧分开进 

行 , 其相关的相序信息也是分开给出。 

检查 电 压测量信号的相序 , 主要是校核其相序是否符合下面的 电 压相序定义 : 

U L1 超前 U L2 超前 U L3 

对于 电 流测量信号 , 则有 : 

I L1 超前 I L2 超前 I L3 . 

校核 电 压相序有一个前提条件 , 那就是 电 压幅值至少要 : 

|U L1 |, |U L2 |, |U L3 | > 40 V/√3 

校核 电 流相序也有一个前提条件 , 那就是 电 流幅值至少要 : 

|I L1 |, |I L2 |, |I L3 | > 0.5 I N . 

如果出现了异常相序 (L1,L3,L2), 那么 保 护 装 置 将发出 " 电 压相序异常 "("Fail Ph. Seq. U") 

(No.176) 信号 , 或者 "1 侧 电 流相序异常 "("FailPh. Seq. S1") (No. 265) 信号 , 或者 "2 侧 电 流相序 

异常 "("FailPh. Seq. S2") (No. 266) 信号 , 以及这些信号的 " 或 " 逻辑 " 系统相序异常 "("Fail Ph. 

Seq.") (No. 171) 信号。 

在某些场合 , 输入 保 护 装 置 的测量信号就是逆时针相序 , 那么必须通过相应的开关量输入信号或 

者参数 271 PHASE SEQ. 告诉 保 护 装 置 。如果测量到的相序发生了改变 , 那么在 保 护 装 置 内部就 

将 L2 相和 L3 相自动反相 , 从而正序 电 流和负序 电 流相互交换 ( 也请参见 1.47 节 )。那么与相 

序相关的信息、误动作值和测量值都不受影响。 

1.42.1.4 定值说明 

测量值监视 

地址 8101 MEASURE.SUPERV. 中的参数用来切换测量值监视 功 能 的状态为 ON ( 投入 ) 或者 

OFF ( 退出 )。另外 , 测量值监视 功 能 的灵敏度也可以改变。 保 护 装 置 出厂时 , 这些参数都设 置 

了默认值 , 应该说 能 满足大部分情况下的实际要求。如果在实际应用中 , 可 能 出现较高的非对称 

运行工况 , 或者运行中测量值监视 功 能 会零星地启动 , 那么可以将这个 功 能 的灵敏度整定得较 

低。 


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地址 8102 BALANCE U-LIMIT 中的参数确定测量 电 压 ( 线 电 压 ) 的下限 , 只有测量 电 压值大于 

这个定值时 , 电 压对称性监视 功 能 才有效 ( 也请参见 " 电 压对称性监视 " 图 )。地址 8103 BAL. 

FACTOR U 中的参数确定 电 压的对称系数 , 实际上就是对称特性曲线的斜率。 

地址 8104 BAL. I LIMIT S1 和 8106 BAL. I LIMIT S2 中的参数分别确定 1 侧和 2 侧测量 电 流的下 

限 , 只有测量 电 流值大于这个定值时 , 电 流对称性监视 功 能 才有效 ( 也请参见 " 电 流对称性监视 

" 图 )。地址 8105 BAL. FACT. I S1 和 8107 BAL. FACT. I S2 中的参数分别确定 1 侧和 2 侧测量 

电 流的对称系数 , 实际上就是对称特性曲线的斜率。 

地址 8110 I THRESHOLD S1 和 8112 I THRESHOLD S2 中的参数分别确定 1 侧和 2 侧测量 电 

流之和的下限 , 只有在测量 电 流的和值大于这个定值时 , 电 流和监视 ( 也请参见 " 电 流和监视 " 

图 ) 功 能 才有效 ( 绝对值 , 相对于参考量 IN)。地址 8111 I FACTOR S1 和 8113 I FACTOR I 

S2 中的参数分别确定 1 侧和 2 侧测量 电 流和值的相对误差 ( 相对于相 电 流最大值 ), 用于触发 " 电 

流和监视 " 功 能 。 

地址 8108 SUM.thres. U 中的参数确定测量 电 压和值的下限 , 只有测量 电 压值的和值大于这个定 

值时 , 电 压和监视 ( 也请参见 " 电 压和监视 " 图 ) 功 能 才有效 ( 绝对值 , 相对于参考量 U N )。 

地址 8109 SUM.Fact. U 中的参数确定测量 电 压和值的相对误差 , 用于触发 " 电 压和监视 " 功 能 。 

注意 

在 电 力系统数据 1 中 , 需要定义零序 电 压的接入方法以及相关的适配系数 Uph / Udelta。只有这 

两个参数整定正确 , 测量值监视 功 能 才 能 动作正确。 

1.42.1.5 定值表 



8101 MEASURE. SUPERV OFF 

ON 

OFF 

设 置 测量值监视 功 能 的状 

态 

8102 BALANCE U-LIMIT 10 .. 100 V 50 V 设 置 电 压对称性监视的启 

动定值 

8103 BAL. FACTOR U 0.58 .. 0.90 0.75 设 置 电 压对称性监视的对 

称系数 

8104 BAL. I LIMIT S1 1A 0.10 .. 1.00 A 0.50 A 设 置 1 侧 电 流对称性监视 

5A 0.50 .. 5.00 A 2.50 A 

的启动定值 

8105 BAL. FACT. I S1 0.10 .. 0.90 0.50 设 置 1 侧 电 流对称性监视 

的对称系数 

8106 BAL. I LIMIT S2 5A 0.50 .. 5.00 A 2.50 A 设 置 2 侧 电 流对称性监视 

1A 0.10 .. 1.00 A 0.50 A 

的启动定值 

8107 BAL. FACT. I S2 0.10 .. 0.90 0.50 设 置 2 侧 电 流对称性监视 

的对称系数 

8108 SUM.thres. U 10 .. 200 V 10 V 设 置 电 压和监视的启动定 

值 

8109 SUM.Fact. U 0.60 .. 0.95 ; 0 0.75 设 置 电 压和监视的相对误 

差系数 


C53000-G115D-C149-5 

227


8110 ΣI THRESHOLD S1 1A 0.05 .. 2.00 A 0.10 A 设 置 1 侧 电 流和监视的启 

5A 0.25 .. 10.00 A 0.50 A 

动定值 

8111 ΣI FACTOR S1 0.00 .. 0.95 0.10 设 置 1 侧流和监视的相对 

误差系数 

8112 ΣI THRESHOLD S2 5A 0.25 .. 10.00 A 0.50 A 设 置 2 侧 电 流和监视的启 

1A 0.05 .. 2.00 A 0.10 A 

动定值 

8113 ΣI FACTOR S2 0.00 .. 0.95 0.10 设 置 2 侧 电 流和监视的相 

对误差系数 

1.42.1.6 信息列表 


161 Fail I Superv. OUT 测量值监视 功 能 报 电 流回路故障 

164 Fail U Superv. OUT 测量值监视 功 能 报 电 压回路故障 

165 Fail Σ U Ph-E OUT 电 压和监视 功 能 报 电 压和错误 

167 Fail U balance OUT 电 压对称性监视 功 能 报 电 压不对称 

171 Fail Ph. Seq. OUT 系统相序异常 

176 Fail Ph. Seq. U OUT 电 压相序异常 

197 MeasSup OFF OUT 测量值监视 功 能 退出运行 

230 Fail. Σ I Side1 OUT 电 流和监视 功 能 报 1 侧 电 流和错误 

231 Fail. Σ I Side2 OUT 电 流和监视 功 能 报 2 侧 电 流和错误 

265 FailPh.Seq I S1 OUT 1 侧 电 流相序异常 

266 FailPh.Seq I S2 OUT 2 侧 电 流相序异常 

571 Fail. Isym 1 OUT 电 流对称性监视 功 能 报 1 侧 电 流不对称 

572 Fail. Isym 2 OUT 电 流对称性监视 功 能 报 2 侧 电 流不对称 

1.42.2 监视 

1.42.2.1 熔断器故障监视 

当 电 压互感器二次回路由于短路或者断线等故障导致测量 电 压错误时 , 保 护 装 置 会错误地测量到 

相应的零序 电 压。这时 , 保 护 装 置 的低 电 压 保 护 、阻抗 保 护 和其它与 电 压有关的 保 护 功 能 将会得 

到错误的测量结果 , 可 能 引起 保 护 装 置 误动作。 

如果在 电 压互感器二次回路中使用熔断器代替有辅助状态接点的小型断路器 (VT mcb), 那么就 能 

够运用 保 护 装 置 的熔断器故障监视 功 能 探测 电 压互感器二次回路的故障。当然 , 熔断器和小型断 

路器可以同时使用。 

这个 功 能 采用 保 护 装 置 电 流输入端子 2 侧的 电 流测量量。 

熔断器 1 相或 2 相故 

障的测量原理 

保 护 装 置 检测测量 电 压错误的工作基础是 , 在 电 压互感器二次回路发生一相或者两相断线时 , 保 

护 装 置 测量到的 电 压信号中会有明显的负序分量 , 而 电 流信号却没有。这样 , 就可以和一次系统 

产生的 电 压不对称现象明显地区分开来。如果将 电 压负序分量与 电 流正序分量结合起来考虑 , 那 

么 电 压互感器二次回路无故障时 , 有以下规律 : 


C53000-G115D-C149-5

在发生 电 压互感器二次回路一相断线时 , 有以下规律 : 

在发生 电 压互感器二次回路两相断线时 , 有以下规律 : 

如果系统中一相或者两相回路发生了故障 , 那么负序 电 流信号也会表现出 0.5 或者 1 的比值关 

系。因此 , 电 压互感器二次回路不存在故障 , 电 压监视 功 能 不会启动。 

正序系统的 电 压信号太小时 , 电 压测量的精度将降低。为了避免此时 保 护 装 置 误动作 , 在正序 电 

压和正序 电 流分别低于最小值参数 (U 1 < 10 V) 和 (I 1 < 0.1I N ) 时 , 闭锁 保 护 装 置 的熔断器故障监视 


熔断器 3 相故障的测 

量原理 

当 电 压互感器二次回路发生三相断线时 , 不 能 通过前面所说的正序系统和负序系统的检测方法来 

判断。此时 , 需要按顺序监视 电 流量和 电 压量。如果 电 压值突然降低到零附近 ( 或者 电 压为零 ), 

而与此同时 电 流值却 保 持不变 , 那么此时 电 压互感器二次回路很有可 能 发生了三相断线。要检测 

三相断线 , 同时需要评估实际 电 流和额定 电 流之间的偏差。如果这个 电 流偏差超出了偏差门槛 

值 , 那么就闭锁熔断器故障监视 功 能 。另外 , 如果某个 ( 过流 ) 保 护 功 能 已经启动 , 也闭锁熔断 

器故障监视 功 能 。 

其它判据 

除了这些 , 保 护 装 置 的熔断器故障监视 功 能 可以通过开关量输入信号予以闭锁 , 或者通过接于单 

独的 电 压互感器上的低 电 压 保 护 予以闭锁。如果接于单独的 电 压互感器上的低 电 压 保 护 动作了 , 

那么此时基本可以排除 电 压互感器二次回路发生断线的可 能 性 , 因此闭锁熔断器故障监视 功 能 。 

这个单独的低 电 压 保 护 装 置 应该整定为瞬时动作而不设跳闸延时 , 并且也应该采用正序 电 压分量 

作为低 电 压 保 护 的测量量 ( 如 , 电 压 保 护 装 置 7RW600)。 

UE 端子的 电 压 

根据零序 电 压 U E 接线方式的不同 , 有时候有必要去闭锁这个 电 压模拟量的测量。这个闭锁信号 

可以通过 CFC 可编程逻辑结合 PT 断线信号 "VT Fuse Failure" 生成。 

闭锁其它 保 护 功 能 

熔断器故障监视 功 能 动作后直接闭锁相关的 保 护 功 能 ( 请参见图 1-133)。如果其它的 保 护 功 

能 , 如失磁 保 护 等也需要闭锁 , 那么必须通过 CFC 可编程逻辑结合 PT 断线信号 "VT Fuse 

Failure" 生成闭锁信号。 

动作逻辑 

如果检测到 电 压互感器二次回路断线 ( 图 1-133 中左边的逻辑部分 ), 那么 保 护 装 置 将存储这个 

状态。这就意味着 , 即使发生了短路故障 , 这个 PT 断线信号也将 保 持。一旦熔断器故障消除 , 

正序 电 压值恢复到额定 电 压值的 85% 时 , 这个存储的状态值将取消 , PT 断线信号延时 10 s 后 

自动复归。 


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229

图 1-133 

熔断器故障监视 功 能 的逻辑框图 

1.42.2.2 监视 功 能 的故障响应信息 

根据检测到的不同故障类型 , 保 护 装 置 的响应类型包括发出相应的故障信号、重起动中央处理器 

系统 (CPU) 或者退出运行。如果中央处理器 (CPU) 系统三次重起动不成 功 , 那么 保 护 装 置 将退 

出运行。 保 护 装 置 的常闭状态接点动作 , 表明 装 置 本身出现了故障。同时 , 如果内部辅助 电 压还 

在 , 那么前面面板上的红色 " 故障 "("ERROR") LED 灯亮起 , 绿色的 " 运行 "("RUN") 灯熄灭。如 

果内部的辅助 电 源消失 , 那么所有的 LED 灯都会熄灭。下表综合了 保 护 的监视 功 能 与 装 置 的故障 

响应信息。 


C53000-G115D-C149-5

表 1-14 

保 护 装 置 的故障响应信息 

监视可 能 的原因故障响应信息 (No.) 输出 

辅助 电 源消失 

外部 ( 辅助 电 源 ) 内部 ( 转 装 置 不运行所有的 LED 灯熄灭 DOK ) 返回 

换器 ) 

内部供 电 电 压 

内部 ( 转换器 ) 或者参考 电 装 置 关闭 

" 故障 (Error)"LED DOK ) 返回 

压 

灯亮 , 信息 "Error 

A/D-conv."(No.181) 

电 池内部 ( 电 池 ) 信号 " 电 池故障 (Fail DOK ) 返回 

Battery)"(No.177) 

硬件看门狗内部 ( 处理器故障 ) 装 置 关闭 

) 

" 故障 (Error)"LED DOK ) 返回 

灯亮 

软件看门狗内部 ( 处理器故障 ) 再次重启动 ) " 故障 (Error)"LED DOK ) 返回 

灯亮 

工作内存内部 ( 硬件 ) 退出重启动 , 装 置 关闭 LED 灯闪烁 DOK ) 返回 

程序内存内部 ( 硬件 ) 启动过程中 LED 灯闪烁 DOK ) 返回 

运行过程中 : 再次重启 

动 ) 

" 故障 (Error)"LED 

灯亮 

定值存储区内部 ( 硬件 ) 装 置 关闭 ) " 故障 (Error)"LED 

灯亮 

采样频率内部 ( 硬件 ) 装 置 关闭 " 故障 (Error)"LED 

灯亮 

1 侧 1A/5A 切换 1 侧 1 A/5 A 跳线错误 装 置 退出信号 " 故障 (Error)"LED 

灯亮 , 信息 

"Err1A/5Awrong 

S1"(No.210) 

2 侧 1A/5A 切换 2 侧 1 A/5 A 跳线错误 装 置 退出信号 " 故障 (Error)"LED 


"Err1A/5Awrong 

S2"(No.211) 

测量变送器 TD1 电 压 / 

电 流切换 

测量变送器 TD2 电 压 / 

电 流切换 

测量变送器 TD3 过滤器 

投入 / 退出切换 

测量变送器 TD 1 路线设 置 

与参数 0295 不一致 

测量变送器 TD2 路线设 置 


测量变送器 TD3 路线设 置 


装 置 退出信号 





"Err.TD1 

jumper"(No.212) 



"Err.TD2 




"Err.TD3 


1 侧 电 流和内部 ( 测量值采集 ) 信号 “Fail. Σ I Side1 “ 

(No. 230) 

2 侧 电 流和内部 ( 测量值采集 ) 信号 Fail. Σ ISide2 “ 

(No. 231) 

1 侧 电 流对称性内部 ( 系统或 电 流互感器信号 Fail. Isym 1 “ 

(No. 571) 

2 侧 电 流对称性个部 ( 系统或 电 流互感器 ) 信号 Fail. Isym 2 “ 

(No. 572) 

电 压和内部 ( 测量值采集 ) 信号 FailΣ U Ph-E “ 

(No. 165) 

电 压对称性外部 ( 系统或 电 压互感器 ) 信号 Fail U balance “ 

(No. 167) 

DOK ) 返回 

DOK ) 返回 

DOK 返回 

) 

DOK 返回 

) 

DOK 返回 ) 

DOK 返回 ) 

DOK 返回 

) 

指定 

指定 

指定 

指定 

指定 

指定 


C53000-G115D-C149-5 

231

监视可 能 的原因故障响应信息 (No.) 输出 

电 压相序外部 ( 系统或接线 ) 信号 Fail Ph. Seq. U “ 

(No. 176) 

1 侧 电 流相序外部 ( 系统或接线 ) 信号 Fail Ph.Seq I S1 “ 

(No. 265) 

2 侧 电 流相序外部 ( 系统或接线 ) 信号 Fail Ph.Seq I S2 “ 

(No. 266) 

熔断器故障监视外部 ( 电 压互感器 ) 信号 VT Fuse Failure “ 

(No. 6575) 

指定 

指定 

指定 

指定 

跳闸回路监视 

外部 ( 跳闸回路或控制 电 压 

) 

信号 Fail: Trip cir. “ 

(No. 6865) 

指定 

连续三次重起动不成 功 , 那么 保 护 装 置 退出运行。 

DOK = "Device Okay" = 运行状态继 电 器返回 , 保 护 和控制 功 能 被闭锁 , 通信 功 能 仍然有效。 

1.42.2.3 定值说明 

熔断器故障监视 

只有在做 保 护 功 能 配 置 (1.4 节 ) 时将地址 180 FUSE FAIL MON. 的参数整定为 enabled ( 启 

用 ), 熔断器故障监视 功 能 才会开放并有效。如果不需要这个 保 护 功 能 , 可以将其整定为 

disabled ( 禁用 )。地址 8101 FUSE FAIL MON. 的参数用来切换熔断器故障监视 功 能 的状态为 

ON ( 投入 ) 或者 OFF ( 退出 )。 

用于 电 压互感器二次回路一相和两相断线检测的门槛值 U 2 /U 1 ≥ 40 % 和 I 2 /I 1 ≤ 20 % 是内部固定 

的。用于 电 压互感器二次回路三相断线检测的门槛值 ( 低 电 压门槛值 = 10 V。要求测量 电 压值在 

这个门槛值以下 , 电 流值没有明显改变、 电 流的差流 = 0.5 I N ) 同样也是固定的 , 不需要整定。 

1.42.2.4 定值表 


8001 FUSE FAIL MON. OFF 

ON 

OFF 

设 置 熔断器故障监视 功 能 的状态 

1.42.2.5 信息列表 


68 Clock SyncError OUT 时钟同步错误 

110 Event Lost OUT_Ev 事件丢失 

113 Flag Lost OUT 标记丢失 

140 Error Sum Alarm OUT 告警总出口错误 

147 Error PwrSupply OUT 供 电 电 源故障 

160 Alarm Sum Event OUT 事件告警总出口 

177 Fail Battery OUT 电 池故障 

181 Error A/D-conv. OUT 模数转换器故障 

185 Error Board 3 OUT 插件 3 故障 





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191 Error Offset OUT 偏 置 错误 

193 Alarm NO calibr OUT 校验数据无效告警 

194 Error neutralCT OUT 中性点 CT 与订货号 MLFB 不一致 

210 Err1A/5AwrongS1 OUT 1A/5A 跳线开关位 置 与 S1 设 置 不一致 

211 Err1A/5AwrongS2 OUT 1A/5A 跳线开关位 置 与 S2 设 置 不一致 

212 Err. TD1 jumper OUT 测量变送器 TD1 跳线开关位 置 与设 置 不一致 



264 Fail: RTD-Box 1 OUT 温度盒 RTD-Box 1 故障 

267 Fail: RTD-Box 2 OUT 温度盒 RTD-Box 2 故障 

5010 >FFM BLOCK SP > 闭锁熔断器故障监视 功 能 

5011 >FFM U< extern SP > 外部低 电 压 保 护 闭锁熔断器故障监视 功 能 

6575 VT Fuse Failure OUT PT 断线 

1.43 跳闸回路监视 

多 功 能 电 机 保 护 装 置 7UM62 内部集成了跳闸回路监视 功 能 。根据 能 够输入的开关量 ( 共 电 压或 

者不共 电 压接线 ) 数量的不同 , 这个 功 能 可以选择一个或者两个开关量输入信号来实现。如果必 

须连接的开关量输入信号与选择的监视模式不一致 , 那么 保 护 装 置 将发出开关量接线不符的告警 

信号 (" TripC ProgFail ") 。如果选择两个开关量输入信号的跳闸回路监视模式 , 那么无论断路器 

处于什么位 置 , 保 护 装 置 均 能 检测出跳闸回路的不正常状态。如果只用一个开关量 , 那么断路器 

本身的位 置 信号错误就不 能 检测出来。 


两个开入量的监视模 

式 ( 不共 电 压接线 ) 

如果选择两个开关量输入信号的跳闸回路监视模式 , 那么可以采取下图所示的接线方式。即一个 

开关量输入信号与断路器位 置 辅助状态接点并联 , 另一个开关量输入信号与 保 护 的跳闸接点并 

联。 

要使用这种接线方式的跳闸回路监视 功 能 有一个前提条件 , 那就是断路器的控制 电 压要超过两个 

开关量输入信号最小 电 压降的总和 (U Ctrl > 2 · U BImin )。因为每个开关量输入信号的最低动作 电 压 

为 19 V, 因此系统的控制 电 压应该在 38 V 以上。 


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233

图 1-134 两个开关量输入信号的跳闸回路监视 功 能 的原理 ( 不共 电 压接线 ) 

通过开关量输入信号进行跳闸回路监视 , 不仅可以监视跳闸回路断线和控制 电 压消失等故障 , 还 

可以通过断路器位 置 辅助状态接点监视断路器的动作情况。 

根据 保 护 的跳闸继 电 器以及断路器开合状态的不同 , 开关量输入信号或者起动 ( 表 1-15 中的 "H" 

逻辑状态 ), 或者短路 ("L" 逻辑状态 )。 

如果跳闸回路正常 , 那么只有在短暂的转换过程 ( 保 护 的跳闸继 电 器闭合 , 但是断路器还没有来 

得及断开 ) 中 , 两个开关量输入信号才会出现同时低 电 压的情况。如果这种状态持续维持下去 , 

那么只可 能 是跳闸回路开路、短路、控制 电 压故障或者断路器位 置 辅助状态接点紊乱等故障。相 

应地 , 这可以作为跳闸回路监视的动作判据。 

表 1-15 

跳闸继 电 器和断路器不同的开合状态与输入信号状态的关系 

序号 . 跳闸接点断路器断路器位 置 辅 

助状态接点 1 

断路器位 置 辅 

助状态接点 2 

BI 1 BI 2 

1 断开合闸闭合断开 H L 

2 断开分闸断开闭合 H H 

3 闭合合闸闭合断开 L L 

4 闭合分闸断开闭合 L H 

保 护 装 置 会周期性的循环检查两个开关量输入信号的状态 , 轮询的周期为 600 ms。如果连续三个 

(1.8 s 后 ) 状态条件均不正常 , 就给出一个信号 ( 请参见下图 )。这个反复测量的过程就决定了 

告警信号的延时时间 , 避免了短暂的状态转换过程中误发告警信号的问题。如果跳闸回路中的故 

障消失 , 那么在同样长的延时之后 , 告警信号就自动复归。 


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图 1-135 

两个开关量输入信号的跳闸回路监视 功 能 的逻辑框图 

两个开入量的监视模 

式 ( 共 电 压接线 ) 

如果两个开关量输入信号按照共 电 压接线连接 , 那么可以参照下图进行。两个开入量都连接到 L+ 

正 电 源端 , 并且与 保 护 装 置 的跳闸命令接点及断路器位 置 辅助状态接点 1 并联连接。 

图 1-136 两个开关量输入信号的跳闸回路监视 功 能 的原理 ( 共 电 压接线 ) 

根据 保 护 的跳闸继 电 器以及断路器开合状态的不同 , 开关量输入信号或者起动 ( 下表中的逻辑状 

态为 "H"), 或者短路 ( 逻辑状态为 "L")。 

表 1-16 

跳闸继 电 器和断路器不同的开合状态与输入信号状态的关系 

序号跳闸接点断路器断路器位 置 

辅助状态接 

点 1 

断路器位 置 

辅助状态接 

点 2 

1 断开合闸闭合断开 H L 正常运行时断路器处于合闸状态 

2 断开分闸断开闭合 L H 正常运行时断路器处于分闸状态或者 保 护 

的跳闸接点已经成 功 跳闸 

3 闭合合闸闭合断开 L L 转换 / 故障故障 

4 闭合合闸断开闭合 H H 仅限于理论上的状态 : 断路器辅助接点损 

坏 , 开关量输入接点损坏 , 接线错误 

开入 

量 1 

开入 

量 2 

暂态 

稳态 

如果采用这种接线方案的跳闸回路监视 功 能 , 那么不可 能 区分第二种类型的状态 ( 是断路器分断 

运行的正常状态 , 还是 保 护 的跳闸接点已经成 功 跳闸 )。好在这两种状态均为正常态 , 无关紧要。 

第四种类型的状态只有理论上存在的可 能 , 显示有硬件故障。如果跳闸回路正常 , 那么只有在短 


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235

暂的转换过程 ( 保 护 的跳闸继 电 器闭合 , 但是断路器还没有来得及断开 ) 中 , 才会出现两个开关 

量输入信号的 电 压同时为零的情况。如果这种状态持续维持下去 , 那么只可 能 是发生了跳闸回路 

开路、短路、控制 电 压故障或者断路器位 置 辅助状态接点紊乱等故障。相应地 , 这可以作为跳闸 

回路监视的动作判据。 

保 护 装 置 会周期性的循环检查两个开关量输入信号的状态 , 轮询的周期为 600 ms。如果连续三个 

(1.8 s 后 ) 状态条件均不正常 , 就给出一个信号 ( 请参见图 1-135)。这个反复测量的过程就决 

定了告警信号的延时时间 , 避免了短暂的状态转换过程中误发告警信号的问题。如果跳闸回路中 

的故障消失 , 那么在同样长的延时之后 , 告警信号就自动复归。 

一个开入量的监视模 

式 

参考下图 , 开关量输入端子并联连接相应的 保 护 装 置 跳闸命令接点 , 断路器位 置 辅助状态接点串 

联接入一个高阻值的 电 阻 R。 

断路器的控制 电 压要超过开关量输入信号最小 电 压降的两倍 (U Ctrl > 2 · U BImin , 这是因为开入量 

的 电 压降与等效 电 阻 R 的 电 压降基本相同 )。因为开关量输入信号的最低控制 电 压为 19 V, 因此 

系统的控制 电 压应该在 38 V 以上。 

图 1-137 

一个开关量输入信号的跳闸回路监视 功 能 的原理 

在正常运行期间 , 只要 保 护 的跳闸命令接点断开并且跳闸回路正常 , 那么开入量信号就处于激活 

状态 ( 逻辑状态为 "H")。因为此时 , 监视回路要么通过断路器位 置 ( 如果断路器处于合闸状 

态 ) 辅助状态接点形成闭合环路 , 要么通过等效 电 阻 R 形成闭合环路。只有跳闸命令接点闭合 , 

开入量信号被短接 , 这个开关量输入接点才失效 ( 逻辑状态为 "L")。 

如果在运行期间 , 这个开入量信号持续无效 , 那么就可以假定跳闸回路有断线故障或者控制 ( 跳 

闸 ) 电 压故障等情况发生。 

在系统发生故障期间 ( 保 护 装 置 处于启动状态 ), 跳闸回路监视 功 能 将退出运行 , 跳闸命令接点 

闭合不会导致 保 护 装 置 发出跳闸回路故障的告警信号。但是 , 如果用于跳闸回路监视 功 能 的跳闸 

命令接点信号来自于单独的 保 护 装 置 而非 7UM62 本身 , 那么跳闸回路故障的告警信号就必须考 

虑延时 ( 请参见下图 )。此时 , 在发出告警信号之前 , 跳闸回路监视 功 能 要对开入量状态进行 

500 次检查。由于每次轮询的时间为 600 ms, 因此跳闸回路监视 功 能 只有在真正发生了跳闸回路 

故障时才会有效 (300 s 以后 )。如果跳闸回路中的故障消失 , 那么在同样长的延时之后 , 告警 

信号就自动复归。 


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注意 

门槛值百分比的基准与运行测量值完全一样 ( 请见 1.49.4 节中表格 1-19)。计算时 , 要考 

虑 电 力系统数据 1 中的定值。应用时 , 必须要考虑这些因素。 

图 1-138 

一个开关量输入信号的跳闸回路监视 功 能 的逻辑框图 

下图显示了跳闸回路监视 功 能 的相关信息 , 这些信息的内容取决于控制定值和开关量输入信号的 

状态。 

图 1-139 

跳闸回路监视 功 能 的信息逻辑 

1.43.2 定值说明 

概论只有在做 保 护 功 能 配 置 (1.4 节 ) 时将地址 182 Trip Cir. Sup. 的参数整定为 2 Binary Inputs (2 

个开关量输入信号 ) 或者 1 Binary Input (1 个开关量输入信号 ), 并且正确接入了相关的开关 

量信号 , 跳闸回路监视 功 能 才会开放并有效。如果不需要这个监视 功 能 , 可以将其整定为 

disabled ( 禁用 )。地址 8201 Trip Cir. Sup. 的参数用来切换跳闸回路监视 功 能 的状态为 ON 

( 投入 ) 或者 OFF ( 退出 )。如果必须连接的开关量输入信号与选择的监视模式不一致 , 那么 保 

护 装 置 将发出开关量接线不符的告警信号 (" TripC ProgFail ") 。不需要整定其它的参数。跳闸回 

路断线的告警信号延时参数是固定的。对于两个开入量的接线 , 跳闸回路断线的告警信号延时为 

2 秒。对于一个开入量的接线 , 则为 300 秒。这样的延时参数确 保 其大于可 能 的最长跳闸命令 保 持 

时长 , 同时只有在跳闸回路真正故障时才发出相应的告警信号。 


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237

一个开入量的监视模 

式 

注意 : 当跳闸回路监视 功 能 采用一个开关量输入信号 (BI) 的监视模式时 , 像跳闸回路断线和控制 

电 源消失等故障可以检测出来 , 但是像跳闸接点闭合等故障就不 能 检测出来。因此 , 测量开入量 

状态的时间窗应该大于可 能 的最长跳闸命令 保 持时长。这个时间窗长度由反复测量的次数和轮询 

的周期决定。 

如果跳闸回路监视 功 能 采用一个开关量输入信号的监视模式 , 那么要在系统侧的回路中接入一个 

电 阻 R, 代替那个没有接入的开入量信号。只要 电 阻阻值选取得合适 , 根据不同的系统关系 , 那 

么选择较低的控制 电 压往往都足够了。 电 阻 R 插入断路器位 置 的第二个辅助状态接点 (AuxCont2) 

之后 , 以便在第一个辅助状态接点 (AuxCont1) 断开、跳闸命令接点已经返回的情况下 , 也 能 检 

测到跳闸回路故障 ( 请参见图 " 一个开关量输入信号的跳闸回路监视 功 能 的原理 ")。选择这个 

电 阻的大小时要注意 , 保 证断路器分闸 ( 意味着 AuxCont1 断开 , AuxCont2 闭合 ) 以后 , 其跳 

闸线圈 (CBTC) 不再起动。而与此同时跳闸命令接点断开 , 开入量 (BI) 应该仍然处于起动状态。 

由以上的限制条件可以计算出 电 阻的上限值 R max 和下限值 R min , 从而计算得到优化后的算术平 

均值 R: 

为了使开入量信号的控制 电 压最低 , 计算 R max 时采用以下公式 : 

为了使断路器的跳闸线圈在上述情况下不再启动 , 计算 R min 时采用以下公式 : 

其中 

I BI (HIGH) 

U BI min 

激活开入量的 电 流常量 BI ( = 1.8 mA) 

开入量最小控制 电 压 ( 如果 保 护 装 置 的额定 电 压为 24/48/60 V, 那么发货时的 

默认值为 19 V ; 如果 保 护 装 置 的额定 电 压为 110/125/220/250 V, 那么发货时的默认值为 88 V ) 

U Ctrl 

R TC 

U TC (LOW) 

跳闸回路的控制 电 压 

断路器跳闸线圈的直流 电 阻阻值 

不会引起断路器跳闸的最大 电 压 

如果计算出来的阻值 R max < R min , 那么必须在更换最低的控制 电 压门槛值 U BI min 后重新计算 , 这 

个门槛值的改变要在 保 护 装 置 的插件上通过跳线完成。 

通过下面的公式计算 电 阻的 功 率 : 

示例 : 

I BI (HIGH) 

1.8 mA ( 保 护 装 置 SIPROTEC 4 7UM62) 

U BI min 如果 保 护 装 置 (7UM62) 的额定 电 压为 24/48/60 V, 那么发货时的默认为 19 V; 

如果 保 护 装 置 (7UM62) 的额定 电 压为 110/125/220/250 V, 那么发货时的默认值为 88 V 

U Ctrl 110 V ( 系统 / 跳闸回路 ) 

R TC 500 Ω ( 系统 / 跳闸回路 ) 

U TC (LOW) 2V ( 系统 / 跳闸回路 ) 


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选择 39 kΩ 这个最为接近上述计算值的标准 电 阻 , 功 率为 

1.43.3 定值表 


8201 TRIP Cir. SUP. OFF 

ON 

OFF 

设 置 跳闸回路监视 功 能 的状态 

1.43.4 信息列表 


6851 >BLOCK TripC SP > 闭锁跳闸回路监视 功 能 

6852 >TripC trip rel SP > 跳闸命令接点接入跳闸回路监视 

6853 >TripC brk rel. SP > 断路器位 置 辅助状态接点接入跳闸回路监视 

6861 TripC OFF OUT 跳闸回路监视 功 能 退出运行 

6862 TripC BLOCKED OUT 跳闸回路监视 功 能 被闭锁 

6863 TripC ACTIVE OUT 跳闸回路监视 功 能 投入运行 

6864 TripC ProgFail OUT 两个开入量信号的跳闸回路监视 功 能 , 其开关量接线不符 

6865 FAIL: Trip cir. OUT 跳闸回路故障 

1.44 门槛值监视 

保 护 装 置 7UM62 的这个门槛值监视 功 能 监视所选测量量的门槛值 ( 过量判据或者欠量判据 )。 

这个 功 能 的处理速度非常快 , 完全可以用作 保 护 功 能 。同时 , 可以通过可编程逻辑 CFC 来实现 

必要的逻辑组合。 

门槛值监视 功 能 主要用于快速监视和自动化 功 能 , 以及在某些特定场合下用作 保 护 功 能 ( 如 , 电 

厂解列 ), 当然这个 保 护 功 能 是指没有包含在 保 护 装 置 的 保 护 功 能 之列。 


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239


运行模式 保 护 装 置 中有 10 个门槛值监视 功 能 的软件模块 , 其中运用过量判据和欠量判据的软件模块各 5 

个。相应的门槛值监视 功 能 动作以后 , 保 护 装 置 将会发出信号 , 然后可以通过 CFC 作进一步的 

处理。 

总共有 19 个测量量可以用于这个监视 功 能 , 所有这些量的定值都是以百分比的形式来整定的。 

每个门槛值监视模块都可以分配到 19 个测量量中的任意一个。 

下面的表格示出了 能 够用到的测量量。这些门槛值每个周波轮询一次。 

注意 

门槛值百分比的基准与运行测量值完全一样 ( 请见 1.49.4 节中表格 1-19)。计算时 , 要考虑 电 

力系统数据 1 中的定值。应用时 , 必须要考虑这些因素。 

表 1-17 

测量值 

测量值基准说明 

P 

( 有 功 功 率 ) 

Q 

( 无 功 功 率 ) 

P prim /S N,G,M · 100 % 

( 除以地址 252 中的参数 ) 

Q prim /S N,G,M · 100 % 

( 除以地址 252 中的参数 ) 

ΔP 

ΔP prim /S N,G,M · 100 % 

( 有 功 功 率变化量 ( 除以地址 252 中的参数 ) 

) 

UL1E 

( 单相对地 电 压 ) 

UL2E 


UL3E 


UE 

(U E 端子上的 电 

压 ) 

U0 

( 零序 电 压 ) 

U1 

( 正序 电 压 ) 

U2 

( 负序 电 压 ) 

保 护 装 置 从采集到的模拟量中计算出 电 压和 电 流的正序分量 , 从而 

计算得到有 功 功 率一次值 P。有 功 功 率的测量结果受 电 流回路中角 

度修正 ( 地址 204 CT ANGLE W0) 的影响。 

保 护 装 置 从采集到的模拟量中计算出 电 压和 电 流的正序分量 , 从而 

计算得到无 功 功 率一次值 Q。无 功 功 率的测量结果受 电 流回路中角 

度修正 ( 地址 204 CT ANGLE W0) 的影响。 

有 功 功 率的变化量在一个宽度为 3 个周波的测量窗中计算得到 

U L1prim /(U N,G,M /√3) · 100 % 保 护 装 置 直接处理接入端子 U L1 的 电 压 , 并将其转化为单相对地 电 

( 除以地址 251 中的参数再乘以 √3) 压的一次值。每个周波计算一次。 

注意 : 比值 100% 对应于 保 护 对象的额定单相对地 电 压 


压的一次值。每个周波计算一次。 

( 除以地址 251 中的参数再乘以 √3) 



压的一次值。每个周波计算一次。 



U Eprim /(U N,G,M /√3) · 100 % 保 护 装 置 将测量到的 U E 端子上的 电 压 , 通过变换系数 FACTOR 

UE ( 地址 224) 变换得到 电 压的一次值。每个周波计算一次。应用 


时 , 需要遵照表 1-2 进行。 


U0 prim /(U N,G,M /√3) · 100 % 根据 电 力系统序分量的定义公式 , 可以从单相对地 电 压来确定零序 

电 压分量 , 并将其转换为一次值。每个周波计算一次。 



U1 prim /(U N,G,M /√3) · 100 % 根据 电 力系统序分量的定义公式 , 可以从单相对地 电 压来确定正序 




U2 prim /(U N,G,M /√3) · 100 % 根据 电 力系统序分量的定义公式 , 可以从单相对地 电 压来确定负序 




UE3h 

U E3hprim /(U N,G,M /√3) · 100 % 保 护 装 置 从测量到的 UE 端子上的 电 压 , 计算得到其中的 3 次谐波 

( U E 端子上的 3 次 

电 压 , 然后通过变换系数 FACTOR UE ( 地址 224) 变换得到 电 压 


谐波 电 压 ) 

的一次值。每个周波计算一次。应用时 , 需要遵照表 1-2 进行。 



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3I0 

3I0 prim /(S N,G,M /(√3 · U N,G,M )) · 100 % 

( 2 侧的零序 电 流 ) ( 地址 251 和 252 中的相关参数 ) 

I1 

I1 prim /(S N,G,M /(√3 · U N,G,M )) · 100 % 

(2 侧的正序 电 流 ) ( 地址 251 和 252 中的相关参数 ) 

I2 

I2 prim /(S N,G,M /(√3 · U N,G,M )) · 100 % 

( 2 侧的负序 电 流 ) ( 地址 251 和 252 中的相关参数 ) 

IEE1 

( 灵敏接地 电 流 ) 

IEE2 

( 灵敏接地 电 流 ) 

ϕ 

( 功 角 ) 

测量值基准说明 

I EE1 /0.5 A · 100 % 

I EE2 /0.5 A · 100 % 

ϕ/180° · 100 % 

下图为整个逻辑示意图 

根据 电 力系统序分量的定义公式 , 可以从相 电 流来确定零序 电 流分 

量。每个周波计算一次。 

注意 : 比值 100% 对应于 保 护 对象的额定 电 流 

根据 电 力系统序分量的定义公式 , 可以从相 电 流来确定正序 电 流分 

量 , 然后转换为一次值。每个周波计算一次。 


根据 电 力系统序分量的定义公式 , 可以从相 电 流来确定负序 电 流分 

量 , 然后转换为一次值。每个周波计算一次。 


从接入端子 I EE1 的 电 流 , 可以计算得到 电 流的基波分量。每个周波 

计算一次。 

注意 : 不同于运行测量值的基准参数 , 这里的基准不是一次值。比 

值 100 % 对应于二次侧馈入 电 流 0.5 A 

从接入端子 I EE2 的 电 流 , 可以计算得到 电 流的基波分量。每个周波 

计算一次。 

注意 : 不同于运行测量值的基准参数 , 这里的基准不是一次值。比 

值 100 % 对应于二次侧馈入 电 流 0.5 A 

功 角由正序 电 压和正序 电 流计算而来。定义公式如下 ϕ = ϕU – ϕI 

( 如果 电 流滞后于 电 压 , 那么角度为正 ) 

cos PHI cos ϕ · 100 % 从 功 角计算得到 功 率因数。当 功 角处在 –90° 到 +90° 之间时 , 功 率 

因数为正 

Measuring U/10 V · 100 % 

Transducer1 or 

( 测量变送器端子 I/20 mA · 100 % 

TD1 上的 电 流或 

者 电 压 ) 

从 TD1 上出现的测量量计算出直流量。根据接线方式的不同 , 这个 

计算结果可 能 为正或者为负。根据跳线开关设定的不同 , 可 能 计算 

直流 电 流 , 也可 能 计算直流 电 压。 

注意 : 比值 100% 对应于 TD1 输入 10 V 直流 电 压或者 20 mA 直流 



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241

图 1-140 

门槛值监视 功 能 的逻辑框图 

从上图可以看出 , 所有的测量值都可以方便地分配到门槛值监视 功 能 模块。对于 MVx > 段来说 , 

返回系数为 0.95 或者 1 %。对于 MVx< 段来说 , 返回系数为 1.05 或者 1 % 。 

1.44.2 定值说明 

概论 

只有在做 保 护 功 能 配 置 (1.4 节 ) 时将地址 185 THRESHOLD 参数整定为 enabled ( 启用 ), 门 

槛值监视 功 能 才会开放并有效。如果不需要这个 保 护 功 能 , 可以将其整定为 disabled ( 禁用 )。 


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启动定值定值参数以百分比的形式整定。请注意 , 基准值列在测量值表格中。 

有些测量值 , 如 功 率 P, Q, ΔP 和 cosϕ 以及相角值可 能 为正 , 也可 能 为负。如果要监视负的门槛 

值 , 要注意相关定义 (–10 小于 –5)。 

示例 : 

功 率测量量 P ( 有 功 功 率 ) 分配到 MV1> , 整定为 –5 % 。 

如果实际测量到的有 功 功 率大于 – 5 % ( 如 ,– 4 % 甚至 +100 %), 那么 保 护 装 置 将发出信号 

"Meas. Value1>" 逻辑 "1", 意味着这个门槛值监视 功 能 模块将启动。当有 功 功 率测量值下降到 – 

5 % · 1.05 = – 5.25 % 以下时 , 这个 功 能 将返回 ( 信号 "Meas. Value1>" 逻辑 "0")。 

如果 功 率测量量 P ( 有 功 功 率 ) 分配到 MV2 Disabled 

P 

Q 

Delta P 

UL1E 

UL2E 

UL3E 

UE 

U0 

U1 

U2 

UE3h 

IEE1 

IEE2 

3I0 

I1 

I2 

PHI 

PF 

Transducer 1 

Disabled 

选择用于门槛值监视 功 能 MV1> 

的测量量 

8502 THRESHOLD MV1> -200 .. 200 % 100 % 测量量 MV1> 的启动定值 


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243


8503 MEAS. VALUE 2< Disabled 

P 

Q 

Delta P 

UL1E 

UL2E 

UL3E 

UE 

U0 

U1 

U2 

UE3h 

IEE1 

IEE2 

3I0 

I1 

I2 

PHI 

PF 

Transducer 1 

Disabled 

选择用于门槛值监视 功 能 MV2< 

的测量量 

8504 THRESHOLD MV2< -200 .. 200 % 100 % 测量量 MV2< 的启动定值 

8505 MEAS. VALUE 3> Disabled 

P 

Q 

Delta P 

UL1E 

UL2E 

UL3E 

UE 

U0 

U1 

U2 

UE3h 

IEE1 

IEE2 

3I0 

I1 

I2 

PHI 

PF 

Transducer 1 

Disabled 


的测量量 



C53000-G115D-C149-5



P 

Q 

Delta P 

UL1E 

UL2E 

UL3E 

UE 

U0 

U1 

U2 

UE3h 

IEE1 

IEE2 

3I0 

I1 

I2 

PHI 

PF 

Transducer 1 

Disabled 


的测量量 



P 

Q 

Delta P 

UL1E 

UL2E 

UL3E 

UE 

U0 

U1 

U2 

UE3h 

IEE1 

IEE2 

3I0 

I1 

I2 

PHI 

PF 

Transducer 1 

Disabled 


的测量量 



C53000-G115D-C149-5 

245



P 

Q 

Delta P 

UL1E 

UL2E 

UL3E 

UE 

U0 

U1 

U2 

UE3h 

IEE1 

IEE2 

3I0 

I1 

I2 

PHI 

PF 

Transducer 1 

Disabled 


的测量量 



P 

Q 

Delta P 

UL1E 

UL2E 

UL3E 

UE 

U0 

U1 

U2 

UE3h 

IEE1 

IEE2 

3I0 

I1 

I2 

PHI 

PF 

Transducer 1 

Disabled 


的测量量 



C53000-G115D-C149-5



P 

Q 

Delta P 

UL1E 

UL2E 

UL3E 

UE 

U0 

U1 

U2 

UE3h 

IEE1 

IEE2 

3I0 

I1 

I2 

PHI 

PF 

Transducer 1 

Disabled 


的测量量 



P 

Q 

Delta P 

UL1E 

UL2E 

UL3E 

UE 

U0 

U1 

U2 

UE3h 

IEE1 

IEE2 

3I0 

I1 

I2 

PHI 

PF 

Transducer 1 

Disabled 


的测量量 



C53000-G115D-C149-5 

247



P 

Q 

Delta P 

UL1E 

UL2E 

UL3E 

UE 

U0 

U1 

U2 

UE3h 

IEE1 

IEE2 

3I0 

I1 

I2 

PHI 

PF 

Transducer 1 

Disabled 


的测量量 


1.44.4 信息列表 


7960 Meas. Value1> OUT 测量值 MV1> 启动 

7961 Meas. Value2< OUT 测量值 MV2< 启动 









1.45 外部耦合信号 功 能 

来自外部 保 护 装 置 或者监视设备的任何信号 , 都可以通过开关量输入信号耦合到微 机 保 护 装 置 

7UM62 中。这些外部信号就如同内部信号一样 , 可以通过 保 护 装 置 发信、设 置 时间延时、发送到 

跳闸矩阵表以及可以单独予以闭锁。因此 , 可以通过这种方式将一些非 电 气量 保 护 如瓦斯 保 护 

等 , 耦合到微 机 保 护 装 置 的信号和跳闸命令处理过程中。还有 , 通过这种方式可以实现 7UM62 

系列不同微 机 保 护 装 置 之间 保 护 功 能 的相互配合。 


C53000-G115D-C149-5


运行模式 

保 护 装 置 在每个周波间隔内 , 检查所分配的开关量输入信号的逻辑状态。只有当检查的连续两个 

状态结果相同时 , 才有可 能 认为是输入状态发生了改变。另外 , 在地址 8602 T DELAY 中可以设 

置 跳闸命令延时。 

下图示出了直接输入跳闸信号时的逻辑框图 , 这个逻辑图可以用于所有四个外部耦合信号 功 能 。 

其它几个 功 能 的信号数量等都和第一个外部耦合信号 功 能 类似。 

图 1-141 

外部耦合信号 功 能 的逻辑框图 

1.45.2 定值说明 

概论 

只有在做 保 护 功 能 配 置 (1.4 节 ) 时将地址 186 EXT. TRIP 1 到 189 EXT. TRIP 4 的参数整定为 

enabled ( 启用 ), 外部耦合信号 功 能 才会开放并有效。如果不需要这个 保 护 功 能 , 可以将其整 

定为 disabled ( 禁用 )。地址 8601 EXT. TRIP 1 到 8901 EXT. TRIP 4 的参数用来切换外部耦合 

信号 功 能 的状态为 ON ( 投入 ) 或者 OFF ( 退出 ) 或者仅仅是闭锁 保 护 装 置 的出口跳闸命令 

(Block relay)。 

这些外部信号就如同内部信号一样 , 可以通过 保 护 装 置 发信、设 置 时间延时和发送到跳闸矩阵 

表。跳闸命令延时参数整定在地址 8602 T DELAY 到 8902 T DELAY 中。如同其它的 保 护 功 能 一 

样 , 跳闸命令也在参数 TMIN TRIP CMD. 后返回。 

1.45.3 定值表 


8601 EXTERN TRIP 1 OFF 

ON 

Block relay 

OFF 

设 置 外部耦合信号 功 能 1 的状态 

8602 T DELAY 0.00 .. 60.00 sec; ∞ 1.00 sec 设 置 外部耦合信号 功 能 1 的跳闸 

命令延时 


ON 

Block relay 

OFF 



命令延时 


ON 

Block relay 

OFF 



C53000-G115D-C149-5 

249



命令延时 


ON 

Block relay 

OFF 



命令延时 

1.45.4 信息列表 


4523 >BLOCK Ext 1 SP > 闭锁外部耦合信号 功 能 1 

4526 >Ext trip 1 SP > 触发外部耦合信号 功 能 1 

4531 Ext 1 OFF OUT 外部耦合信号 功 能 1 退出运行 

4532 Ext 1 BLOCKED OUT 外部耦合信号 功 能 1 被闭锁 

4533 Ext 1 ACTIVE OUT 外部耦合信号 功 能 1 投入运行 

4536 Ext 1 picked up OUT 外部耦合信号 功 能 1 启动 

4537 Ext 1 Gen.TRP OUT 外部耦合信号 功 能 1 跳闸 























C53000-G115D-C149-5

1.46 外加温度盒进行温度检测 

保 护 装 置 7UM62 可以检测和评估 多 达 2 个 RTD 测温盒的 12 个温度测量点。在监视 电 动 机 、发 

电 机 和变压器的热工况时 , 这个 功 能 就会显得非常有用。对于旋转 电 机 , 这个 功 能 还可以用于监 

视轴承温度门槛值的穿越。通过温度传感器 (RTD = 电 阻式温度检测器 ), 可以测量到 保 护 对象 

不同位 置 的温度信号 , 然后通过一个或者两个 RTD 温度盒 7XV566 送往 保 护 装 置 。 


与过负载 保 护 配合 

环境温度或者冷却介质的温度 , 可以通过测温盒馈入到 保 护 装 置 的过负载 保 护 功 能 。如果要这样 

做 , 那么所要求的那个温度传感器必须接入第一个 RTD 测温盒 ( 对应于 RTD 1) 的输入端子 1。 

RTD- 测温盒 7XV56 

RTD 测温盒 7XV566 是一个外部设备 , 安 装 在标准的 DIN 导轨上。这个测温盒有 6 个温度输入 

端子和一个 RS 485 通信接口 , 实现与 保 护 装 置 的通信。通过两线或者三线连接的温度检测器 

(Pt 100、 Ni 100 或 Ni 120) 电 阻值 , RTD 温度盒检测每个测量点的冷却介质温度然后将其转换 

为数字信号。这些数字信号就可以送往温度盒的串口。 

与 保 护 装 置 间通信 

保 护 装 置 可以通过其服务端口 ( 通信端口 C 或者通信端口 D), 与 多 达 2 个 RTD 测温盒进行通 

信。 

通过这种方法 , 可以检测到最 多 12 个测量点的温度。如果测温盒与 保 护 装 置 之间的距离较远 , 

那么推荐采用光纤作为通信介质。在本手册的附录部分 , 介绍了可 能 的通信架构。 

评估温度 

要传送的温度原始数据 , 都要变换为摄氏温度或者华氏温度。这个变换取决于使用的温度传感器 

类型。 

对于每个温度测量点 , 可以设定两个温度门槛值 , 同时也可以用作进一步处理。用户可以根据需 

要在配 置 矩阵表中 , 分配相应的启动信号。 

在每个温度检测器分配好以后 , 保 护 装 置 将在传感器回路发生短路或者断线故障时 , 给出告警信 

号。 

下图示出了温度处理的逻辑框图。 

在 RTD 测温盒的手册中 , 还包含了相关的接线框图和尺寸图。 


C53000-G115D-C149-5 

251

图 1-142 

温度处理的逻辑框图 

1.46.2 定值说明 

概述 

只有在做 保 护 功 能 配 置 (1.4 节 ) 时将温度检测 功 能 分配了相应的输入接口 , 这个 功 能 才会开放 

并有效。在地址 190 RTD-BOX INPUT 中 , 设定 RTD 测温盒连接的接口 ( 如 , 通信 C 口 )。温 

度传感器的数量和通信方式在地址 191 RTD CONNECTION 中整定。温度的单位 (°C 或 °F) 

在 电 力系统数据 1 的地址 276 TEMP. UNIT 中整定。 

如果 RTD 测温盒工作在半双工模式 , 那么流控制必须选择为 "/CTS controlled by /RTS"。这个过 

程通过改变跳线位 置 实现 ( 请见 " 安 装 与调试 " 一章中第 3.1.2 节 )。 

装 置 整定每个温度检测 功 能 的整定都是一样 , 下面以测量输入 1 的整定为例进行解释。 

在地址 9011 RTD 1 TYPE 中设定 RTD 1 测温器 ( 测量点 1 的温度传感器 ) 的类型。温度传感器 

的类型可以在 Pt 100Ω、 Ni 120Ω 和 Ni 100Ω 之间选择。如果 RTD 1 没有测温器 , 那么整定为 

RTD 1 TYPE = Not connected。这个参数只 能 通过调试整定软件 DIGSI 在附加整定 (Additional 

Settings) 下修改。 

地址 9012 RTD 1 LOCATION 中的参数告诉 保 护 装 置 , 测温器 RTD 1 的安 装 位 置 。这个定值可以 

在 Oil、 Ambient、 Winding、 Bearing 和 Other 中选择。这个参数只 能 通过调试整定软件 DIGSI 

在附加整定 (Additional Settings) 下整定。 

另外 , 用户还可以分别设定告警温度段和跳闸温度段。根据用户在 电 力系统数据 1 (1.4.2 节地 

址 276 TEMP. UNIT) 中设定的温度单位不同 , 告警段温度可以以摄氏温度 (°C) ( 地址 9013 

RTD 1 STAGE 1) 或者华氏温度 (°F) ( 地址 9014 RTD 1 STAGE 1) 来表述。跳闸段温度可以 

以摄氏温度 (°C) 在地址 9015 RTD 1 STAGE 2 或者华氏温度 (°F) 在地址 9016 RTD 1 STAGE 

2 中整定。 

其它接入的温度检测器都需要按照以上过程进行相应的整定。 


C53000-G115D-C149-5

RTD- 测温盒设定 

如果温度检测器通过 2 线连接 , 那么必须测量和调整导线的 电 阻 ( 温度检测器短路 )。这时 , 在 

RTD 测温盒中选择模式 6, 然后输入对应的温度检测器 电 阻值 ( 电 阻范围从 0 到 50.6 Ω)。如果 

温度检测器通过 3 线连接 , 那么就不需要做任何整定。 

通信的波特率通常整定为 9600 bits/s, 偶数位校验。设备地址的出厂默认定值为 0。对 RTD 测温 

盒上的修改在模式 7 中进行。有以下约定 : 

表 1-18 

RTD- 测温盒总线地址定值 

模式 RTD- 测温盒的数量地址 

单工 1 0 

半双工 1 1 

半双工 2 1. RTD- 盒 : 1 

2. RTD- 盒 : 2 

更详细的信息 , 请参见 RTD 测温盒的使用手册。 

相关测量值和信息处 

理 

作为 保 护 装 置 7UM62 功 能 的一部分 , RTD 测温盒可以在调试整定软件 DIGSI 中看到。也就是 

说 , 与测温盒相关的信息和测量值都将显示在配 置 矩阵表中 , 可以用与内部 功 能 相同的方式隐藏 

和处理。这样 , 温度信息和测量值 能 够送往内部集成的用户自定义模块 , 然后根据需要来连接。 

但是 , 温度检测 功 能 的启动信号 "RTD x St. 1 p.up" 和 "RTD x St. 2 p.up", 既不会出现在 保 护 装 置 

的总告警信号 501 "Relay PICKUP" 和总跳闸信号 511"Relay TRIP" 中 , 也不会触发故障录波 功 

能 。 

如果想要让动作信号出现在事件缓冲器中 , 那么必须在配 置 矩阵表行和列的交叉框中打叉。 

1.46.3 定值表 



9011A RTD 1 TYPE Not connected 

Pt 100 Ω 

Ni 120 Ω 

Ni 100 Ω 

9012A RTD 1 LOCATION Oil 

Ambient 

Winding 

Bearing 

Other 

Pt 100 Ω 

Winding 

设 置 RTD 1 温度检测器的类型 

设 置 RTD 1 温度检测器的位 置 

9013 RTD 1 STAGE 1 -50 .. 250 °C; ∞ 100 °C 设 置 RTD 1 的告警段温度 

9014 RTD 1 STAGE 1 -58 .. 482 °F; ∞ 212 °F 设 置 RTD 1 的告警段温度 

9015 RTD 1 STAGE 2 -50 .. 250 °C; ∞ 120 °C 设 置 RTD 2 的跳闸段温度 

9016 RTD 1 STAGE 2 -58 .. 482 °F; ∞ 248 °F 设 置 RTD 1 的跳闸段温度 


Pt 100 Ω 

Ni 120 Ω 

Ni 100 Ω 

Not connected 



C53000-G115D-C149-5 

253



Ambient 

Winding 

Bearing 

Other 

Other 







Pt 100 Ω 

Ni 120 Ω 

Ni 100 Ω 


Ambient 

Winding 

Bearing 

Other 

Not connected 

Other 








Pt 100 Ω 

Ni 120 Ω 

Ni 100 Ω 


Ambient 

Winding 

Bearing 

Other 

Not connected 

Other 








Pt 100 Ω 

Ni 120 Ω 

Ni 100 Ω 


Ambient 

Winding 

Bearing 

Other 

Not connected 

Other 







C53000-G115D-C149-5




Pt 100 Ω 

Ni 120 Ω 

Ni 100 Ω 


Ambient 

Winding 

Bearing 

Other 

Not connected 

Other 








Pt 100 Ω 

Ni 120 Ω 

Ni 100 Ω 


Ambient 

Winding 

Bearing 

Other 

Not connected 

Other 








Pt 100 Ω 

Ni 120 Ω 

Ni 100 Ω 


Ambient 

Winding 

Bearing 

Other 

Not connected 

Other 








Pt 100 Ω 

Ni 120 Ω 

Ni 100 Ω 

Not connected 



C53000-G115D-C149-5 

255



Ambient 

Winding 

Bearing 

Other 

Other 






9101A RTD10 TYPE Not connected 

Pt 100 Ω 

Ni 120 Ω 

Ni 100 Ω 

9102A RTD10 LOCATION Oil 

Ambient 

Winding 

Bearing 

Other 

Not connected 

Other 



9103 RTD10 STAGE 1 -50 .. 250 °C; ∞ 100 °C 设 置 RTD 10 的告警段温度 

9104 RTD10 STAGE 1 -58 .. 482 °F; ∞ 212 °F 设 置 RTD 10 的告警段温度 

9105 RTD10 STAGE 2 -50 .. 250 °C; ∞ 120 °C 设 置 RTD 10 的跳闸段温度 

9106 RTD10 STAGE 2 -58 .. 482 °F; ∞ 248 °F 设 置 RTD 10 的跳闸段温度 


Pt 100 Ω 

Ni 120 Ω 

Ni 100 Ω 


Ambient 

Winding 

Bearing 

Other 

Not connected 

Other 








Pt 100 Ω 

Ni 120 Ω 

Ni 100 Ω 


Ambient 

Winding 

Bearing 

Other 

Not connected 

Other 






C53000-G115D-C149-5




1.46.4 信息列表 


14101 Fail: RTD OUT RTD 测温器故障 ( 断线 / 短路 ) 

14111 Fail: RTD 1 OUT RTD 1 测温器故障 ( 断线 / 短路 ) 

14112 RTD 1 St.1 p.up OUT RTD 1 温度 1 段启动 


























14201 Fail: RTD10 OUT RTD 10 测温器故障 ( 断线 / 短路 ) 

14202 RTD10 St.1 p.up OUT RTD 10 温度 1 段启动 









C53000-G115D-C149-5 

257

1.47 相序旋转 

在 保 护 装 置 7UM62 中 , 相序的反向是通过开关量输入信号和参数来实现。这样 , 即使发生了相 

序的反向 , 所有的 保 护 和监视 功 能 仍然 能 够正确地运行 , 而不用将其中的两相反向。 

如果回路中模拟量信号的相序是永久性反向 , 那么应该在 电 力系统数据 ( 请见 1.5 节 ) 中直接整 

定相应的相序。 

如果同步 电 机 在运行中发生了相序反向 ( 如抽水蓄 能 电 站中 , 通过改变发 电 机 回路的相序 , 将同 

步 电 机 的运行工况由发 电 工况转换成抽水工况 ), 那么一个反向的开入量信号就足以告诉 保 护 装 

置 , 相序旋转反向了。 


逻辑 

在 电 力系统数据中的地址 271 PHASE SEQ. 中 , 整定 保 护 对象的永久性相序。通过开关量输入信 

号 ">Reverse Rot.", 可以将相序改变成与定值相反的参数。 

图 1-143 

相序反向的逻辑框图 l 

出于安全的考虑 , 保 护 装 置 只有在没有测量量输入的情况下才接受相序反向。只有在运行工况 1 

不存在的情况下 , 保 护 装 置 才扫描开关量输入信号。如果相序反向的命令存在时长超过 200 ms, 

那么就将 L2 和 L3 的测量量相互交换。 

如果在最小控制时间 200 ms 超时之前 , 保 护 装 置 又恢复到运行工况 1, 那么就不会启动相序反向 

的逻辑。 

由于在 保 护 装 置 处于运行工况 1 时不会发生相序反向 , 因此在运行工况 1 时可以收回控制信号 , 

而不会发生相序反向。出于安全的考虑 , 控制信号应该永久性地存在 , 以防 装 置 复归时 保 护 误动 

作 ( 如 , 由于配 置 变化 )。 

影响 保 护 功 能 

发生相序反向时 , 两相信号相互交换 , 使得正序和负序分量的计算以及从单相对地 电 压相互相减 

得到线 电 压不受影响 , 与相序相关的信号、故障量和运行测量值等不受干扰。因此 , 这个 功 能 影 

响几乎所有的 保 护 功 能 和部分的监视 功 能 ( 请见 1.41.1 节 ), 在要求的相序和计算的相序不一致 

时 , 保 护 装 置 将发出一个信号。 

1.47.2 定值说明 

整定 

正常的系统相序整定在地址 271 ( 请见 1.5 节 ) 中。如果在系统侧 , 相序只是发生了临时性的反 

向 , 那么可以通过开关量输入信号 ">Reverse Rot."(5145) 来告诉 保 护 装 置 。 


C53000-G115D-C149-5

1.48 保 护 功 能 控制 

保 护 装 置 各个 功 能 之间的逻辑 , 用以协调 保 护 功 能 和其它辅助 功 能 之间的顺序、处理各个 功 能 的 

动作结果以及处理来自系统的数据。 

1.48.1 整个 保 护 装 置 的启动逻辑 

这一部分描述 保 护 装 置 的总启动信号以及 装 置 显示的自发信息。 


保 护 装 置 总启动 

装 置 中所有 保 护 功 能 的启动信号都通过 " 或 " 的逻辑关系联接在一起 , 产生一个总的 装 置 启动信 

号。这个总启动信号在第一个 保 护 功 能 启动以后产生 , 在最后一个 保 护 功 能 启动信号返回以后返 

回。紧接着 , 装 置 发出以下报告信息 :" 保 护 装 置 启动 "。 

只有在 保 护 装 置 总启动以后 , 才 能 启动一系列的内部和外部顺序 功 能 。以下就是 装 置 总启动信号 

控制的内部 功 能 : 

• 启动跳闸记录 : 在 保 护 装 置 总启动到总返回的过程中 , 所有发生的故障信号都将记录在跳闸 

记录中。 

• 启动故障录波 : 故障数据的存储和维 护 , 也可以通过跳闸命令来触发。 

• 生成自发信息 : 某些故障信息会显示在 保 护 装 置 的显示屏上 , 即所谓的自发信息 ( 请见下面 " 

自发信息 ")。这些信息也可以通过跳闸命令来触发。 

自发信息在 保 护 装 置 总启动以后 , 那些自动显示出来的故障信息就是自发信息。对 保 护 装 置 7UM62 来说 , 

这些自发信息包括 : 

„Relay PICKUP“: 最后启动的 保 护 功 能 

„Relay TRIP“: 

„PU Time“: 

„Trip time“: 

最后发出跳闸命令的 保 护 功 能 

保 护 装 置 从启动到返回的这一段时长 , 单位为 ms; 

保 护 装 置 从启动到第一个 保 护 功 能 发出跳闸命令这一段时长 , 单位为 ms; 

对于大屏幕图形显示的 保 护 装 置 来说 , 只有将参数 Spont. FltDisp. 整定为 YES ( 也请见 1.2 

节 ) 时 , 才会显示自发信息。对于只有 4 行液晶显示的 保 护 装 置 来说 , 这个参数被自动隐藏起来 

了。 

值得注意的是 , 热过负载 保 护 功 能 不象其它 保 护 功 能 一样具有启动信号。 保 护 装 置 的总启动时间 

(PU Time) 从发出跳闸信号开始计算 , 同时启动跳闸记录。过负载 保 护 的热剖面返回以后 , 故障 

就结束了 , 同时也终止了启动时间的计算。 

1.48.2 整个 保 护 装 置 的跳闸逻辑 

这一部分描述 保 护 装 置 的总跳闸信号以及跳闸命令的结束。 


装 置 总跳闸 

装 置 中所有 保 护 功 能 的跳闸信号都通过 " 或 " 的逻辑关系联接在一起 , 产生一个总的 " 保 护 装 置 

跳闸 " 信号。 

如同其它单个的跳闸信号一样 , 这个总跳闸信号也可以分配到某个 LED 灯或者某个命令输出接 

点。同时 , 它也可以看作是一个事件和。 


C53000-G115D-C149-5 

259

控制跳闸信号为了控制 保 护 装 置 的跳闸命令 , 有以下逻辑关系 : 

• 如果某个 保 护 功 能 整定为 Block. Relay , 那么 保 护 装 置 的出口跳闸命令就将被闭锁。其它 保 

护 功 能 的出口跳闸命令不受这个闭锁的影响。 

• 跳闸命令一旦发出就将被存储起来 ( 请见图 1-144)。同时 , 保 护 装 置 将启动一个所谓的最短 

跳闸命令时长 T TRIPCOM MIN 参数。这个跳闸信号时长计时器确 保 发送到断路器的跳闸命 

令有足够长的脉宽 , 即使当发出跳闸命令的 功 能 很快地返回时也是这样。只有在所有的 保 护 

功 能 都返回并且最短跳闸命令时长超时的情况下 , 保 护 装 置 的跳闸信号才会返回。 

• 最后 , 保 护 装 置 还具有跳闸接点锁定 ( 跳闸命令 保 持 ) 功 能 , 直到手动复归为止。这个 功 能 

允许跳闸接点与断路器之间形成一个联闭锁逻辑 , 以防止断路器再次合闸。这个联闭锁逻辑 

关系的终止 , 只有在消除反复跳跃故障的原因后 , 靠手动复归。手动复归的方式包括按 LED 

信号灯的复归键 , 或者激活相应的开关量输入信号 (">Reset LED") 。当然了 , 这其中的前提 

条件就是 , 只要跳闸命令一直存在 , 那么断路器的跳闸线圈就 保 持闭锁 , 而跳闸线圈 电 流则 

由断路器位 置 的辅助状态接点来中断。 

图 1-144 

以某个 保 护 功 能 为例 , 显示跳闸信号的终止逻辑 

1.48.2.2 整定注意事项 

跳闸命令时长 

在 1.5 节中 , 最短的跳闸命令时长已经在地址 280 TMin TRIP CMD 中整定完毕。这个参数对于 

所有 能 够发出跳闸命令的 保 护 功 能 来说 , 都是有效的。 

1.49 辅助 功 能 

本节描述 保 护 装 置 7UM62 中的一些通用 功 能 。 

1.49.1 信号处理 

在系统发生故障以后 , 保 护 装 置 的反应数据以及测量值都是进行事后故障分析非常有用的信息来 

源。为了达到这个目标 , 保 护 装 置 将信息分成三类来处理。 


显示及开关量输出 ( 

输出继 电 器 ) 

重要事件和状态信息可以通过 保 护 装 置 前面面板上的 LED 灯显示 , 也可以通过输出继 电 器实现远 

方发信。在 保 护 装 置 的出厂默认设定中 , 大部分的信号和显示都 能 够重新设定。 保 护 装 置 的默认 

设定列出在本手册的《附录》部分。 

保 护 装 置 的所有输出继 电 器和信号灯 LEDs 都可以整定为 保 持或者不 保 持的动作方式 ( 均可以分 

别设定 )。 


C53000-G115D-C149-5

在 保 护 装 置 掉 电 时 , 输出继 电 器和信号灯 LEDs 都可以维持动作状态 , 可以通过以下方式复归 : 

• 按 保 护 装 置 前面面板上的 LED 键就地复归。 

• 配 置 特定的开关量信号输入端子 , 实现远方复归。 

• 通过某个通信串口复归。 

• 在新的启动开始时自动复归 ( 需要符合 LED 的最短 保 持时间 , 具体情况请参见 1.2 节 ) 

保 护 装 置 的状态信息不用 保 存。同时 , 在 保 护 装 置 的状态自动恢复之前 , 也不 能 复归。这些原则 

主要针对那些监视 功 能 或类似 功 能 发出的信号。 

保 护 装 置 前面面板上绿色的 LED 灯表示 装 置 处于正常的运行状态 ("RUN") , 不 能 复归。只有在中 

央处理器 (CPU) 的自检程序发现异常状况或者 装 置 掉 电 时 , 才会熄灭。 

当 电 源正常时 , 如果 保 护 装 置 发生了内部故障 , 那么前面面板上红色的 LED 灯将亮起表明 装 置 发 

生了故障 ("ERROR") , 同时中央处理器 (CPU) 将发出命令闭锁 保 护 装 置 。 

显示在 LCD 液晶屏 

或者个人计算 机 上的 

信息 

从 保 护 装 置 前面面板上的 LCD 液晶显示屏上 , 可以读到相关的事件信息和状态信息。通过个人计 

算 机 , 连接到 保 护 装 置 前面的通信串口或后面的服务接口 , 可以访问这些信息。 

在静态条件下 , 只要没有发生系统故障 , 那么液晶显示屏上将显示所选择的运行信息 ( 运行测量 

值的简要信息 )。如果发生了系统故障 , 那么液晶显示屏上将显示故障信息等所谓的自发信息。 

在故障信息得到确认以后 , 将再次显示静态数据。按 保 护 装 置 前面面板上的 LED 键 , 可以确认这 

些故障信息 ( 请见上面的描述 )。 

保 护 装 置 中有好几个事件记录缓冲器 , 用于存放运行测量值信息、断路器动作次数统计值等。这 

些缓冲器都有自己的 电 池 , 可以在 装 置 掉 电 以后继续 保 存这些数据。这些信息可以在任何时候 , 

通过 保 护 装 置 前面的键盘调出 , 也可以通过通信串口传送到个人计算 机 。操作手册《SIPROTEC 

4 系统描述 /1/ 》对如何在线读取相关信息作了详细的描述。 

信息分类相关信息的分类如下 : 

• 运行信息 : 保 护 装 置 运行过程中产生的一些信息 , 包括 装 置 中各个 功 能 的状态信息、测量数 

据、 电 力系统数据和控制命令日志等。 

• 故障信息 : 保 护 装 置 的最近 8 次动作记录。 

• " 统计 " 信息 : 包括 保 护 装 置 发出的跳闸命令计数、可 能 的重合闸命令以及开关断开时的 电 流值 

和故障 电 流累计值等 

在本手册的《附录》部分 , 可以查阅所有由 保 护 装 置 产生的信号和输出 功 能 组成的完整列表以及 

它们的序号。从列表中也可以看出 , 每个信息可以发送到什么地方。如果用户购买的 保 护 装 置 中 

没有包含其中的某些 功 能 , 或者这些 功 能 被设定为关闭 (Disabled) , 那么其相关的信息也将不 

会显示出来。 

运行信息 ( 缓冲器事 

件记录 ) 

运行信息由 保 护 装 置 在运行过程中产生 , 与运行状态相关。 保 护 装 置 按照时间顺序 , 可以存储 多 

达 200 条运行信息。新产生的信息添加到原来的缓冲区 , 一旦内存的容量超出 , 那么老的信息将 

会被替换而丢失。 

故障信息 ( 缓冲器 : 

跳闸记录 ) 

系统中发生故障以后 , 可以从 保 护 装 置 中调出某些重要的故障过程数据 , 如启动信号和跳闸信号 

等。故障开始时刻的事件 , 附有 装 置 内部时钟绝对值的时标。故障过程中的事件 , 都只是标以相 

对于 装 置 启动时刻的相对时间。因此 , 跳闸之前的这段时长和跳闸命令的复归都是不确定的。时 

间信息的精度为 1 ms。 

装 置 前面液晶屏的自 

我信息 

系统发生故障以后 , 只要 保 护 装 置 一启动 , 就会在液晶屏上自动显示一些重要的故障信息 , 而不 

需要做任何的设定。 

如果 保 护 装 置 带有大型的图形显示屏 , 那么还可以进行相关参数整定来选择要显示的这些自发信 

息 ( 也请见 1.2 节 )。 

调出信号 

保 护 装 置 的最近 8 次动作信息可以调出。如果某个发 电 机 故障引起好几个 保 护 功 能 启动 , 那么事 

件记录中将包含从第一个 保 护 功 能 启动到最后一个 保 护 功 能 复归这一段时间内的所有故障信息。 

保 护 装 置 总共可以记录 600 个信号。如果缓冲器已满 , 那么最新的数据将覆盖最老数据。 


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261

总体问询 

SIPROTEC 4 保 护 装 置 目前的状态 , 可以通过调试整定软件 DIGSI 的总体问询 功 能 来查看。这些 

信息表明了 保 护 装 置 轮询得到的所有状态数据。 

自发信息 

通过调试整定软件 DIGSI 显示的自发信息反映了每个采集信息的实时状态。每一个进来的信息都 

立即自动显示出来 , 也就是说 , 用户不用等待更新信息或者启动新信息。 

统计信息 

所谓的统计信息 , 指的是 保 护 装 置 7UM62 断开开关的操作计数 , 以及 保 护 功 能 断开开关瞬间的 

回路短路 电 流累计值。断开 电 流值为一次值。 

统计值可以在 保 护 装 置 的 LCD 液晶屏上查看 , 或者通过个人计算 机 上的调试整定软件 DIGSI 连 

接到 保 护 装 置 的操作接口或者服务接口来查看。 

查看计数器和存储的数据不需要密码 , 但是如果要修改或者删除这些值则需要密码。 

信息发往远方 

如果用户所购买的 保 护 装 置 配备了系统通信接口 , 那么这些存储的信息还可以通过不同的通信协 

议发送到远方控制中心和其它存储设备。 

1.49.2 统计 

保 护 装 置 统计 保 护 功 能 发出的跳闸命令数量。同时 , 装 置 还记录最后一次跳闸时刻的 电 流值 , 并 

且累计开关断开时刻各触头的故障 电 流值。 


跳闸次数 

只要断路器的位 置 由其辅助状态接点和开关量输入信号来监视 , 保 护 装 置 7UM62 就 能 累计发出 

的跳闸命令次数。要使用这个 功 能 , 需要在配 置 矩阵表中将某个开入量信号链接到内部计数脉冲 

"#of TRIPs=", 而这个开入量信号的状态受断路器分闸位 置 状态控制。如果在配 置 矩阵表菜单中 

选择 " 只显示测量值和计数值 ", 那么在信息组 " 统计 (Statistics)" 中就 能 看到脉冲计数参数 "#of 

TRIPs="。 

跳闸时刻测量值在每个跳闸时刻 , 在故障信息中还会记录以下测量值 : 

• 如果配 置 了零序 电 流差动 保 护 功 能 , 那么将显示信号 "I0 - Diff :" 和 "I0 - Stab :", 这些值均为 

I/InO 的倍数 

• 各侧分相故障 电 流总和一次值 , 单位为 kA 

• 分闸时刻 1 侧和 2 侧三相 电 流一次值 , 单位为 kA 

• 如果配 置 了差动 保 护 , 那么分闸时刻三相回路中的差动量和制动量 

• 单相对地 电 压值 , 单位为 kV 

• 有 功 功 率 P 一次值 , 单位为 MW ( 精确的有 功 功 率平均值 ) 

• 无 功 功 率 Q 一次值 , 单位为 MVAR ( 精确的无 功 功 率平均值 ) 

• 频率值 , 单位为 Hz 

累计运行时间 

保 护 装 置 还统计带载工况下的累计运行时间 ( 至少有一相 电 流值大于整定在地址 281 中的最小极 

限 电 流值 BkrClosed I MIN)。 

累计分闸 电 流在每次跳闸时刻 , 回路中 1 侧和 2 侧各相 电 流值都会累计并存储。 

计数器和内存都有防掉 电 功 能 。 

设定 / 复归 

在菜单选项 ANNUNCIATION→STATISTIC 下 , 通过覆盖显示的统计值 , 可以设定或者复归这些 

统计计数器。 


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1.49.3 信息列表 


- #of TRIPs= PMV 跳闸次数 

409 >BLOCK Op Count SP > 闭锁运行时间计数器 

1020 Op.Hours= VI 运行时间统计值 

30607 ΣIL1 S1: VI 1 侧 L1 相分闸 电 流累计值 






1.49.4 测量 ( 二次值 / 一次值 / 百分比 ) 

在现场 , 可以随时从 保 护 装 置 中调出测量值以及从测量值得来的计算值等 , 这些数据也可以进行 

远方传送 ( 请见表 1-19 及其后面列表 )。 

测量值可以通过通信接口送往远方控制中心和存储系统。 


测量值显示 

列在表 1-19 中的运行测量值可以以二次值、一次值或者百分比的形式读取。为了 能 够正确地显示 

这些二次值和一次值 , 这里有个前提条件 , 那就是按照 1.5 节和 1.7 节的要求 , 正确地设定 电 流 

互感器以及被 保 护 对象的额定参数。表 1-19 列出了将二次值转换为一次值或者百分比的换算公 

式。 

取决于 装 置 的订货号、 保 护 装 置 的接线类型以及配 置 的 保 护 功 能 的不同 , 在下表中列出的运行测 

量值只有一部分会在实际的 装 置 中出现。位移 电 压 U0 是通过单相对地 电 压计算而来 , 公式为 U 0 

= 1 / 3 · |U L1 + U L2 + U L3 |.。因此 , 三个单相对地 电 压信号必须接入。 


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263

表 1-19 

I L1 S2 , 

I L2 S2 , 

I L3 S2 , 

I 1 S2 , 

I 2 S2 , 

3I 0 S2 , 

二次值转换为一次值或者百分比的换算公式 

测量值二次值一次值百分比 % 

I sec S2 

I L1 S1 , I sec S1 用于发 电 机 和 电 动 机 差动 保 护 

I L3 S1 

I L2 S1 , 

用于三相变压器差动 保 护 

I EE1 I EE1 sec FACTOR IEE1 · I EE1 sec. 

I EE2 I EE2 sec. FACTOR IEE2 · I EE1 sec. 

I EEB 

I EE1 sec 

或者 

I EE2 sec 

或 

或者 

U L1E , 

U L2E , 

U L3E , 

U 0 U 1 , U 2 

U L1-L2 , 

U L2-L3 , 

U L3-L1 

U E 

U L-E sec. 

U LL sec. 

对于测量值 : 

对于测量值 

U E sec. 

对于计算值 : 

FACTOR UE · U E sec. 

对于计算值 : 

U E sec. = U0 ·√3 

U I/T U I/T sec FACTOR UE · U I/T sec 

P, Q, S P sec 

Q sec 

S sec 

Angle PHI ϕ ϕ 不显示测量值的百分比 

Power factor cos ϕ cos ϕ cos ϕ · 100 


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测量值二次值一次值百分比 % 

Frequency f f 

U/f 

R, X R sec S2 

X sec S2 

不显示测量值的百分比 

U E3.H 

测量值 : 

U E3.H,sec 

测量值 : 

计算值 : 

U E3.H,sec = U0·√3 

计算值 : 

U DC /I DC ( 测 

量变送器 1) 

U DC in V- 

I DC in mA- 

无一次值 

U exc ( 测量变 

送器 3) 

U exc 

无一次值 

下列参数来自于 电 力系统数据 1: 

参数地址参数地址 

Unom PRIMARY 221 FACTOR IEE1 205 

Unom SECONDARY 222 FACTOR IEE2 213 

IN-PRI I-SIDE1 202 FACTOR UE 224 

IN-SEC I-SIDE1 203 UN GEN/MOTOR 251 

IN-PRI I-SIDE2 211 SN GEN/MOTOR 252 

IN-SEC I-SIDE2 212 Uph / Udelta 225 

UN-PRI SIDE 1 241 SN TRANSFORMER 249 

另外 , 保 护 功 能 还要计算并利用测量值 : 

转子接地 保 护 的测量 

值 (Rn, fn) 

可以显示以下二次值 : 工频位移 电 压 U RE (= U E ), 接地故障 电 流 I RE (= I ee1 ), 转子回路对地 电 阻 

R earth , 总 电 阻 R tot , 总 电 抗 X tot , 以及转子接地 保 护 总阻抗的阻抗角 ϕZ tot 。 

转子接地 保 护 的测量 

值 (1 Hz) 

1-3 Hz 信号发生器 (7XT71) 的频率 f gen 和幅值 U gen , 转子回路中的 电 流 I gen , 直流信号极性翻转 

时的充 电 电 流 Q C 以及转子回路对地 电 阻 R earth 。 

定子接地 保 护 的测量 

值 (20 Hz) 

定子绕组接地回路中的 电 压 U SES 和 电 流 I SEF , 指定的定子绕组对地 电 阻 R sef 和 R sefp ( 一次值 ) 

以及 20 Hz 时 电 压矢量和 电 流矢量的相角差 ϕ SEF。 


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265

定义 功 率方向 保 护 装 置 7UM62 以发 电 机 为参考量 , 定义流出发 电 机 的 功 率为正。 

图 1-145 

正方向 功 率输出的定义 

下表中示出了同步 电 机 和异步 电 机 的运行范围。在这里 , 参数 1108 ACTIVE POWER 整定为 

GENERATOR。 " 正常工况 " 指的是 电 机 正常运行条件下的有 功 功 率 :"+" 表示 保 护 装 置 中显示正 

功 率 , "-" 表示 保 护 装 置 中显示负 功 率。 

表 1-20 

同步 电 机 和异步 电 机 的运行范围 

同步发 电 机 

同步 电 动 机 

异步发 电 机 

异步 电 动 机 

从以上表格可以看出 , 发 电 机 的运行范围与 电 动 机 的运行范围关于无 功 轴对称。 功 率的测量值就 

是由以上定义得出。 

假如同步 电 动 机 配 置 正方向 功 率监视 功 能 或者逆 功 率 保 护 功 能 , 那么参数 1108 ACTIVE POWER 

必须整定为 MOTOR。此时 , 实际的有 功 功 率 ( 根据上面的定义 ) 乘以 -1。这就意味着 , 功 率图 

上有 功 功 率关于无 功 轴对称 , 对有 功 功 率的理解也有了变化。在评估 电 能 量时 , 必须要考虑由此 

带来的影响。 

假如要从异步 电 动 机 上获得正的 功 率值 , 那么相应 CT ( 如 , 地址 201 STRPNT->OBJ S1) 的 电 

流方向必须调过来。参数 1108 ACTIVE POWER 仍然 保 持默认定值 Generator 不变。由于是发 

电 机 参考系统 , 这就意味着必须在 装 置 中输入的 CT 接地点与实际的接地点方向相反。这使得参 

考系统看起来就像受 电 端系统。 


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1.49.4.2 信息列表 


605 I1 = MV 正序 电 流 I1 

606 I2 = MV 负序 电 流 I2 

621 UL1E= MV 单相对地 电 压 U L1-E 



624 UL12= MV 线 电 压 U L12 



627 UE = MV 位移 电 压 UE 

629 U1 = MV 正序 电 压 U1 

630 U2 = MV 负序 电 压 U2 

641 P = MV 有 功 功 率 P 

642 Q = MV 无 功 功 率 Q 

644 Freq= MV 频率 

645 S = MV 视在 功 率 S 

650 UE3h = MV 三次谐波 电 压 

662 I DC = MV 直流 电 流 

669 U20= MV 100% 定子接地 保 护 (20 Hz): 定子回路 20Hz 电 压值 

670 I20= MV 100% 定子接地 保 护 (20 Hz): 定子回路 20Hz 电 流值 

693 Rtot = MV 转子接地 保 护 (R,fn): 总 电 阻 (R total) 

696 Xtot = MV 转子接地 保 护 (R,fn): 总 电 抗 (X total) 

697 ϕ Ztot= MV 转子接地 保 护 (R,fn): 总阻抗角 (Z total) 

700 Re = MV 转子接地 保 护 (R,fn): 接地 电 阻 (R earth) 

721 IL1S1= MV 1 侧 L1 相运行 电 流测量值百分比 [%] 






755 fgen = MV 转子接地 保 护 (1-3 Hz): 方波信号的频率 

757 Ugen = MV 转子接地 保 护 (1-3 Hz): 方波信号的 电 压值 

758 Imeas. = MV 转子接地 保 护 (1-3 Hz): 转子回路的测量 电 流 

759 Qc = MV 转子接地 保 护 (1-3 Hz): 极性翻转时刻的充 电 电 流 

760 RSEFp= MV 100% 定子接地 保 护 (20 Hz): 定子绕组接地 电 阻一次值 

761 R earth= MV 转子接地 保 护 (1-3 Hz): 接地 电 阻 (R earth) 

762 U SEF= MV 100% 定子接地 保 护 (20 Hz): 定子回路偏 置 电 压 

763 I SEF= MV 100% 定子接地 保 护 (20 Hz): 定子回路接地 电 流 

764 R SEF= MV 100% 定子接地 保 护 (20 Hz): 定子接地 电 阻 

765 U/f = MV (U/Un) / (f/fn) 

769 U I/T = MV 匝间故障位移 电 压 U I/T 

827 IEE-B= MV 灵敏 电 流 IEE-B 

828 IEE1= MV 灵敏接地 电 流 IEE 1 

829 IEE2= MV 灵敏接地 电 流 IEE 2 

831 3I0 = MV 3I0 ( 零序 电 流 ) 


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832 U0 = MV 零序 电 压 U0 

894 U DC = MV 直流 电 压 

896 U RE = MV 转子接地 保 护 (R,fn): 注入 电 压值 (U RE) 

897 I RE = MV 转子接地 保 护 (R,fn): 回路 电 流值 (I RE) 

901 PF = MV 功 率因数 

902 PHI= MV 功 率角 

903 R= MV 电 阻值 

904 X= MV 电 抗值 

909 Uexcit.= MV 励磁 电 压值 

995 ϕ SEF= MV 100% 定子接地 保 护 (20 Hz): 定子回路相角 

996 Td1= MV 测量变送器 1 的输入信号值 



7740 ϕIL1S1= MV 1 侧 L1 相相角 






1.49.5 热测量值 

1.49.5.1 描述 

热测量值包括以下量 : 

• Θ S /Θ S Trip : 定子绕组过负载 保 护 测量值 , 以跳闸过温度的百分比 [%] 显示 

• Θ S /Θ S TripL1 : 定子绕组 L1 相过负载 保 护 测量值 , 以跳闸过温度的百分比 [%] 显示 



• Θ L /Θ Lmax : 转子绕组过温度测量值 , 以跳闸过温度的百分比 [%] 显示 

• T Rem. .: 电 动 机 允许再次起动的等待时间 

• I Neg th. .: 转子表层负序过温度 , 以跳闸过温度的百分比 [%] 显示 

• U/f th. : 过激磁导致的过温度 , 以跳闸过温度的百分比 [%] 显示 

• 冷却温度 

• Θ RTD 1 到 Θ RTD 12: 测量点 1 到 12 上的温度 

1.49.5.2 信息列表 


660 T Rem.= MV 合闸 保 持时间 

661 Θ REST. = MV 温度计算值 (U/f) 

766 U/f th. = MV 温度计算值 (U/f) 

801 Θ/Θtrip = MV 告警温升和跳闸温升 

802 Θ/ΘtripL1= MV L1 相温升 


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805 ΘR/ΘRmax = MV 转子温度 

910 ThermRep.= MV 转子的计算温度 ( 负序 电 流 ) 

911 AMB.TEMP = MV 冷却介质温度 

1068 Θ RTD 1 = MV 测量点 RTD 1 的温度 









1077 Θ RTD10 = MV 测量点 RTD 10 的温度 



1.49.6 差动 电 流和制动 电 流测量值 

差动 电 流值和制动 电 流 ( 稳定 电 流 ) 值可以用 保 护 对象额定 电 流值的百分比来表示 , 这些值包括 

I diff L1 , I diff L2 , I diff L3 , I stab L1 , I stab L2 , I stab L3 , I0 diff , I0 stab , 3I0-1 和 3I0-2 等。 

1.49.6.1 信息列表 


7742 IDiffL1= MV L1 相差动 电 流值 ( 保 护 对象额定 电 流值的百分比 [%]) 



7745 IRestL1= MV L1 相制动 电 流值 ( 保 护 对象额定 电 流值的百分比 [%]) 



30654 I0-Diff= MV 零序差动 电 流值 ( 保 护 对象额定 电 流值的百分比 [%]) 

30655 I0-Rest= MV 零序制动 电 流值 ( 保 护 对象额定 电 流值的百分比 [%]) 

30659 3I0-1 = MV 1 侧零序 电 流值 3I0-1 ( 保 护 对象额定 电 流值的百分比 [%]) 

30660 3I0-2 = MV 2 侧零序 电 流值 3I0-2 ( 保 护 对象额定 电 流值的百分比 [%]) 

1.49.7 最大测量值和最小测量值 

保 护 装 置 能 够显示和存储以下量的最大和最小测量值 , 并且标出了出现极限值的时间和日期 : 正 

序 电 流 I 1 和正序 电 压 U 1 、有 功 功 率 P 和无 功 功 率 Q 的一次值、频率值、位移 电 压中 3 次谐波的 

二次值 U 3.H .。以上这些量的最大值和最小值可以通过开关量输入信号予以复归 , 也可以通过 保 护 

装 置 前面面板上的 功 能 键 F4 予以复归。后者正是 保 护 装 置 出厂时的默认设定。 

只有以下型号的发 电 机 保 护 装 置 才具有显示和存储最大和最小测量值 功 能 :7UM62**_*****_3***。 


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1.49.7.1 信息列表 


- ResMinMax IntSP_Ev 最大值和最小值计数器复位 

394 >UE3h MiMa Res. SP > 复位 3 次谐波 U3.H. 最大和最小测量值 

396 >I1 MiMaReset SP >I> 复位正序 电 流 I1 最大和最小测量值 

399 >U1 MiMa Reset SP > 复位正序 电 压 U1 最大和最小测量值 

400 >P MiMa Reset SP > 复位有 功 功 率 P 最大和最小测量值 

402 >Q MiMa Reset SP > 复位无 功 功 率 Q 最大和最小测量值 

407 >Frq MiMa Reset SP > 复位频率最大和最小测量值 

639 UE3h min= MVT 3 次谐波 U3.H. 最小测量值 

640 UE3h max= MVT 3 次谐波 U3.H. 最大测量值 

857 I1 Min= MVT 正序 电 流 I1 最小测量值 

858 I1 Max= MVT 正序 电 流 I1 最大测量值 

874 U1 Min = MVT 正序 电 压 U1 最小测量值 

875 U1 Max = MVT 正序 电 压 U1 最大测量值 

876 PMin= MVT 有 功 功 率 P 最小测量值 

877 PMax= MVT 有 功 功 率 P 最大测量值 

878 QMin= MVT 无 功 功 率 Q 最小测量值 

879 QMax= MVT 无 功 功 率 Q 最大测量值 

882 fMin= MVT 频率最小测量值 

883 fMax= MVT 频率最大测量值 

1.49.8 电 能 

有 功 电 能 W p 和无 功 电 能 W q 的计量值 , 单位 ( 一次值 ) 分别为千瓦时、兆瓦时和吉瓦时以及 

kVARh、 MVARh 和 GVARh, 分别对应于吸收 电 能 和输出 电 能 或者容性 电 能 和感性 电 能 。 

即使在系统发生故障的过程中 , 保 护 装 置 也仍然在计算那些运行测量值。数据更新的周期大于等 

于 0.3s 而小于等于 1s。 

只有以下型号的发 电 机 保 护 装 置 才具有 电 能 计量的 功 能 :7UM62**_*****_3***。 

1.49.8.1 信息列表 


- Meter res IntSP_Ev 最大值和最小值计数器复位 

888 Wp(puls) PMV 脉冲 电 能 Wp ( 有 功 ) 

889 Wq(puls) PMV 脉冲 电 能 Wq ( 无 功 ) 

916 WpΔ= - 有 功 电 能 步长 

917 WqΔ= - 无 功 电 能 步长 

924 WpForward MVMV 正向有 功 电 能 

925 WqForward MVMV 正向无 功 电 能 

928 WpReverse MVMV 反向有 功 电 能 

929 WqReverse MVMV 反向无 功 电 能 


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1.49.9 越限值监视 ( 测量量 ) 

SIPROTEC 4 保 护 装 置 7UM62 具有越限值监视 功 能 , 允许对重要的测量值和计量值设定告警发 

信 功 能 。在设备运行过程中 , 如果某个值达到或者超出了整定的极限值 , 那么 保 护 装 置 就会产生 

相应的告警信号 , 并且作为运行信息显示出来。就如所有的运行信息一样 , 这个告警信号也可以 

通过 LED 灯、输出继 电 器或者通信接口输出来。但是不像 保 护 功 能 , 如过流 保 护 、过负载 保 护 

等 , 这个监视 功 能 是在后台运行。因此 , 在系统发生故障期间以及测量值快速变化期间 , 如果 保 

护 功 能 启动了 , 那么这个监视 功 能 可 能 会毫无反应。此外 , 如果不是整定的极限值 多 次超出 , 保 

护 装 置 是不会产生任何信息的。因此 , 在 装 置 跳闸之前 , 这些监视 功 能 均不 能 立即反应。 

保 护 装 置 7UM62 在出厂发货时 , 只是预先配 置 了欠 电 流 保 护 的整定值 IL LV 运行时间大于 

272 SP. Op Hours> OUT 越限值监视 功 能 发 " 运行时间超出 " 告警信号 


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271

1.49.11 故障录波 

多 功 能 的 电 机 保 护 装 置 7UM62 配 置 了故障内存区 , 它可以扫描各种类型测量量的瞬时值和有效 

值 , 并将其存储在缓冲器中。 


运行模式 

测量模拟量的瞬时值 

i L1 S1 , i L2 S1 , i L3 S1 , i EE1 , i L1 S2 , i L2 S2 , i L3 S2 , i EE2 和 u L1 , u L2 , u L3 , u E , I diffL1 , I diffL2 , I diffL3 , I stabL1 , I stabL2 , 

I stabL3 ( 相对于 保 护 对象的额定 电 流值 ) 以及三个测量变送器的 u= 或 i= 值 , 采样间隔为 1.25ms 

( 对于系统频率 50Hz), 存储在缓冲器中 ( 每周波 16 个点 )。对于故障录波 , 保 护 装 置 记录的 

故障波形长度需要事前整定 , 但是不 能 超过 5s。 

测量模拟量的有效值 

I 1 , I 2 , I ee2 , I ee1 , U 1 , U E , P, Q, ϕ, f 衒 N , R 和 X, 存储在缓冲器中 , 每半个周波采集一个测量值。R 和 

X 是指正序 电 阻和 电 抗。对于故障录波 , 保 护 装 置 记录的故障波形长度需要事前整定 , 但是不 能 

超过 80s。 

在 保 护 装 置 的缓冲器中 , 可以存储 8 个故障波形。在新的故障发生以后 , 故障记录内存区会自动 

更新 , 因此不需要人工确认。还可以通过以下方式启动 保 护 装 置 的故障录波 功 能 : 保 护 装 置 启 

动、开关量输入信号、操作接口和串联接口。 

在个人计算 机 上安 装 西门子 保 护 装 置 专用的调试整定软件 DIGSI 和故障分析软件 SIGRA 后 , 通 

过串口连接到 保 护 装 置 , 就可以访问这些故障录波并进行波形分析。故障分析软件 SIGRA 可以 

把 保 护 装 置 在故障期间记录的数据以图形的方式显示出来 , 并且还可以从测量值中计算出一些附 

加的参数 , 如阻抗、有效值等。 电 流量和 电 压量可以根据需要 , 以一次值或者二次值的形式显 

示。另外 , 这个软件还可以显示特定事件中的开关量录波 , 如 " 故障检测 "、 " 跳闸 " 等。 

如果 保 护 装 置 配 置 了系统通信接口 , 那么故障录波数据就可以通过这个接口传送到远方控制中心 

( 如 , SICAM)。在控制中心 , 可以通过合适的软件对这些数据进行分析和评估。 电 流值和 电 压 

值都是参考它们的最大值 , 比例尺则参考它们的额定值 , 进行图形化显示。另外 , 也可以显示特 

定事件中的开关量录波 , 如 " 故障检测 "、 " 跳闸 " 等。 

故障数据传送到中央设备时 , 传送数据的请求命令是自动执行的。这个请求命令可以在 保 护 装 置 

检测到故障以后就发出 , 也可以在 保 护 装 置 跳闸以后发出。 

1.49.11.2 定值说明 

故障录波 

只有地址 104 FAULT VALUE 中的参数设定为 Instant.values ( 瞬时值 ) 或者 RMS values ( 有 

效值 ), 保 护 装 置 才会开放故障记录 ( 波形记录 ) 功 能 。与故障记录 ( 波形记录 ) 功 能 相关的参 

数 , 在菜单 PARAMETER ( 参数 ) 下的子菜单 OSC.FAULT REC. ( 故障录波 ) 中整定。对于波 

形记录来说 , 故障录波的触发条件和 ( 地址 401 WAVEFORMTRIGGER) 保 存条件是有区别的。 

通常情况下 , 保 护 功 能 启动以后 , 就触发了故障录波。也就是说 , 保 护 功 能 的启动时刻 , 就是故 

障录波的起始时刻 0。而故障录波的 保 存条件 , 可以选择为 保 护 装 置 启动就 保 存 (Save w. 

Pickup) 或者 保 护 装 置 跳闸就 保 存 (Save w. TRIP) , 还可以选择为 保 护 装 置 跳闸就启动并 保 存 

(Start w. TRIP)。对于最后一个选项 , 保 护 功 能 的跳闸时刻 , 也可以是故障录波的起始时刻 , 同 

样也作为故障录波的 保 存条件。 

电 机 保 护 7UM62 中的故障录波 功 能 可以很完整地记录故障的过程。一个完整的故障波形 , 包括 

故障前的波形 , 故障波形以及故障消除后的波形。 

对于某个故障录波来说 , 波形记录开始的真正时刻是参考时刻之前的故障前时间 ( 地址 404) 

PRE. TRIG. TIME, 波形记录结束的真正时刻是在 保 存条件复归后的故障后时间 ( 地址 405) 

POST REC. TIME。故障波形的最长记录时间 (MAX LENGTH) 在地址 403 中整定。这个参数的 

整定 , 主要取决于故障记录的 保 存条件、 保 护 功 能 的跳闸延时和期望 保 存的故障波形数量。如果 

故障录波为瞬时值 , 那么这个定值最大可以整定为 5s ; 如果是有效值 , 则可以整定到 80s ( 也 

请见地址 104)。最 多 可以 保 存 8 个故障录波。 


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注意 : 如果故障录波为 RMS values ( 有效值 ), 那么地址 403 到 406 中的实际时间将扩展到 16 

倍。 

故障录波 功 能 也可以通过开入量状态的改变来触发 , 也可以在 PC 机 上通过操作接口触发。触发 

时刻总是动态的。对于这种特定的触发条件 , 保 护 装 置 能 够 保 存的最长波形在地址 406 BinIn 

CAPT. TIME ( 上限值为地址 403 中的 MAX. LENGTH) 中整定。故障前时间和故障后时间也包 

括在里面。如果这个开入量条件最长录波时间整定为 ∞, 那么实际的录波时间将为开入量信号的 

保 持时间 , 或者地址 403 MAX. LENGTH 中的时间 , 两者取小值。 

1.49.11.3 定值表 


401 WAVEFORMTRIGGE 

R 

Save w. Pickup 

Save w. TRIP 

Start w. TRIP 

Save w. Pickup 

设 置 故障录波的 保 存条件 

403 MAX. LENGTH 0.30 .. 5.00 sec 1.00 sec 设 置 故障录波的最长时间 

404 PRE. TRIG. TIME 0.05 .. 4.00 sec 0.20 sec 设 置 故障前录波时间 

405 POST REC. TIME 0.05 .. 0.50 sec 0.10 sec 设 置 故障后录波时间 

406 BinIn CAPT.TIME 0.10 .. 5.00 sec; ∞ 0.50 sec 设 置 开入量触发方式的故障录波 

最长时间 

1.49.11.4 信息列表 


- FltRecSta IntSP 故障录波 功 能 启动 

4 >Trig.Wave.Cap. SP > 触发故障录波 

203 Wave. deleted OUT_Ev 故障录波数据被删除 

30053 Fault rec. run. OUT 故障录波 功 能 正在运行 

1.49.12 日期和时间标记 

保 护 装 置 7UM62 内部集成了日期和时钟管理系统 , 可以为所有的事件都附上时标 , 如运行信息、 

故障信息以及最大测量值和最小测量值等。 


运行模式 保 护 装 置 的时间受以下因素影响 : 

• 内部实时时钟 RTC (Real Time Clock), 

• 外部同步时钟 ( 如 DCF77, IRIG B), 

• 通过开关量输入信号进来的分脉冲 


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273

注意 

在 保 护 装 置 发货时 , 设备的内部实时时钟 RTC 总是作为默认同步信号源 , 而不管设备是否配 置 

了系统接口。如果 保 护 装 置 要采用外部同步时钟信号源 , 那么必须在做 保 护 配 置 时进行相应的设 

定。 

修改 保 护 装 置 同步时钟信号源的具体步骤 , 请参见《SIPROTEC 4 系统描述》。 

可以选择以下同步时钟信号源。 

序号 . 运行模式备注 

1 Internal 采用内部实时时钟 RTC 进行内部时钟同步 ( 默认设 

定 ) 

2 IEC 60870-5-103 通过系统接口 (IEC 60870-5-103) 进行外部时钟同步 

3 PROFIBUS DP 通过系统接口 (PROFIBUS DP) 进行外部时钟同步 

4 IRIG B Time signal IRIG B 外部时钟同步 ( 报文格式 IRIG-B000) 

5 DCF77 Time signal DCF77 外部时钟同步 

6 Sync. Box Time signal SIMEAS-Synch.Box 外部时钟同步 

7 Pulse via binary input 开入量的分脉冲作为外部时钟同步信号 

8 Field bus (DNP, Modbus) 采用现场总线进行外部时钟同步 

9 NTP (IEC 61850) 通过系统接口 (IEC 61850) 进行外部时钟同步 

保 护 装 置 显示的日期 , 可以设定为欧洲时间格式 (DD.MM.YYYY) 或者美国时间格式 

(MM/DD/YYYY)。 

为了节约内部 电 池 , 在掉 电 几个小时之后 , 保 护 装 置 将自动关闭时钟 功 能 。 

1.49.13 调试帮手 

在 保 护 装 置 处于测试模式下或者调试过程中 , 那些送往主计算 机 系统的设备数据将会受到影响。 

有 多 个工具可以用于测试 保 护 装 置 的系统接口、开关量输入接点和开关量输出接点。 

应用 • 测试模式 

• 调试 

前提条件为了 能 够利用下面将要介绍的调试帮手 , 保 护 装 置 必须满足以下条件 : 

- 保 护 装 置 必须配备了通信接口 

- 保 护 装 置 必须连接到了控制中心 

1.49.13.1 在测试模式下 , 测试送往 SCADA 系统的信息 

如果 保 护 装 置 通过 SCADA 系统接口连接到了主计算 机 系统 , 那么那些需要发送的信号会受到影 

响。 

根据具体的通信协议类型 , 在现场测试 保 护 装 置 ( 测试模式 ) 时 , 所有送往控制中心的信号和测 

量值都将统一打上 "test operation" 的标记。有了这个标记后 , 送往控制中心的信息就不会被错误 

地解读为实际系统的扰动或者事件。而另一方面 , 在测试过程中 , 正常情况下需要送往控制中心 

的信息 能 够被闭锁住 ("block data transmission") 。 

闭锁信息的方法很 多 。可以通过控制开关量输入信号实现 , 也可以通过操作 保 护 装 置 前面面板来 

实现 , 或者通过 PC 机 和 DIGSI 软件连接操作接口来实现。 


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在操作手册《SIPROTEC 4 系统描述》中 , 对如何激活和退出测试模式以及闭锁数据传输作了详 

细的描述。 

1.49.13.2 检查系统接口 

如果 保 护 装 置 配 置 了系统接口并且通过这个接口与控制中心进行通信 , 那么就可以通过调试整定 

软件 DIGSI 来测试这个接口 , 看 保 护 装 置 送往控制中心的数据是否正确。 

在配 置 矩阵表中映射到系统接口的所有信息文本 , 都会显示在一个对话框中。在对话框的另一 

栏 , 可以对想要测试的信息 ( 如 , coming / going) 指定某个值。这样 , 只要正确输入第 6 级 

( 用于硬件测试 ) 密码 , 保 护 装 置 将会产生一个测试信息。这个测试信息输出后 , 能 够在 

SIPROTEC 4 保 护 装 置 的运行值信息中读到 , 也 能 够在控制中心的主站上读到。 

详细的操作步骤请参见第三章《安 装 与调试》。 

1.49.13.3 检查开关量输入信号和开关量输出信号 

SIPROTEC 4 保 护 装 置 的开入量接点、开出量接点和 LEDs 灯都可以单独控制。因此 , 在设备调 

试期间 , 可以利用这个特性来校验 保 护 装 置 与一次设备之间控制回路接线的正确性。 

保 护 装 置 所有的开入量接点、开出量接点与 LEDs 灯及其实时状态都显示在一个对话框中 , 另外还 

标出了各个跳闸命令或信号与硬件之间的对应关系。在对话框的另一栏中 , 用户在正确输入第 6 

级 ( 用于硬件测试 ) 密码后便可以将每个硬件状态切换到相反的状态。这样 , 用户便可以单独闭 

合某个开出量接点来检查 保 护 装 置 与一次系统之间的接线情况 , 而不必产生相对应的告警信号。 


1.49.13.4 测试故障录波 

在 机 组调试过程中 , 上 电 运行是一道必不可少的程序 , 目的是检查运行中 保 护 装 置 的稳定性。而 

作为 保 护 装 置 重要辅助 功 能 的故障录波 , 则可以为分析 保 护 的动作行为提供尽可 能 多 的信息。 

除了通过 保 护 功 能 的启动信号来触发并 保 存故障录波 , 保 护 装 置 7UM62 还可以使用调试整定软 

件 DIGSI 通过串口来启动测量值录波 , 或者通过开入量信号来启动测量值录波。如果是采用开入 

量信号来启动测量值录波 , 那么必须将信号 ">Trig. Wave. Cap." 链接到某个开关量输入接点。如 

果 保 护 对象已经开始通 电 运行了 , 那么此时就可以通过开入量信号来触发测量值录波。 

通过外部条件 ( 也就是 , 保 护 装 置 就没有启动也没有跳闸 ) 触发的故障录波 , 对于 保 护 装 置 来说 

就如同对待正常的故障录波一样来处理 , 并且有一个序号用于建立顺序。但是 , 这些录波不会出 

现在故障记录缓冲器中 , 因为它们本来就不是系统的故障事件。 



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275

1.50 命令处理 

SIPROTEC 4 7UM62 保 护 装 置 具有命令处理 功 能 , 可以对系统中的开关设备进行操作。 

控制命令可 能 来自于下面四个控制源 : 

• 通过 保 护 装 置 面板进行就地控制 ; 

• 通过 DIGSI 进行控制 ; 

• 厂站自动化与控制系统 ( 如 , SICAM) 的远方控制 ; 

• 自动化 功 能 ( 如 , 通过开关量输入信号 ) 

控制 功 能 支持开关设备连接到单母线或者 多 母线的接线形式 , 其 能 够控制的开关设备数量仅仅取 

决于 保 护 装 置 的开入量接点和开出量接点的数量。因此 , 为了 能 够控制更 多 的开关设备 , 应该优 

先选用 7UM622。为了 保 证开关操作的高可靠性 , 可以采用联闭锁检查 功 能 。另外 , 控制过程中 

可 能 涉及大量的开关设备以及不同的运行方式。 

1.50.1 控制设备 

对开关设备进行操作控制 , 可以在 保 护 装 置 的面板、个人计算 机 、串行通信口以及控制中心等进 

行。控制 功 能 支持开关设备连接到单母线或者 多 母线的接线形式。 

保 护 装 置 能 够控制的开关设备数量 , 仅仅取决于 保 护 装 置 的开入量接点和开出量接点的数量。 

1.50.1.1 描述 

通过控制面板操作 

通过 保 护 装 置 面板上的导航键 ▲ , ▼ , , , 可以访问控制菜单 , 选择想要操作的开关设备。输 

入密码后 , 会出现一个新的操作窗 , 通过 ▲ 键和 ▼ 键可以选择不同的选项 (ON, OFF, 

ABORT)。然后 , 会弹出一个安全确认窗。只有通过按 ENTER 键反复确认后 , 控制命令才会得 

到执行。如果在一分钟之内没有确认这个安全认证 , 那么控制过程就自动退出。在控制命令发出 

之前或者选择断路器的过程中 , 通过按 ESC 键可以随时退出控制程序。 

如果由于联闭锁条件不满足而使控制过程失败了 , 那么 保 护 装 置 会显示相应的错误信息。这个信 

息会指明 , 控制命令为什么没有接受 ( 也请参考《SIPROTEC 4 系统描述》)。在 保 护 装 置 进行 

下一步操作以前 , 必须通过按 ENTER 键来手工确认这个告错信息。 

通过 DIGSI 软件操作 

通过个人计算 机 上安 装 的调试整定软件 DIGSI, 连接到 保 护 装 置 的串行通信口 , 也可以实现对开 

关设备的操作控制。在操作手册《SIPROTEC 4 系统描述》( 开关控制部分 ) 中 , 对相关的操作 

步骤作了详细地描述。 

通过 SCADA 系统接 

口操作 

可以从远方的厂站自动化控制与 保 护 系统 , 通过 保 护 装 置 的 SCADA 接口来实现对开关设备的操 

作控制。这里有个前提条件 , 那就是相应的外围通信设备和网络业已存在。同时 , 对于通信接口 

的某些特殊定值也必须整定在 保 护 装 置 中 ( 请见《SIPROTEC 4 系统描述》)。 

1.50.2 命令类型 

结合 电 力系统控制 , 以下控制命令类型根据不同的设备可 能 会有所区别。 


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1.50.2.1 描述 

控制命令类型以下是直接送往开关设备的控制命令 , 它们都可以改变开关设备的过程状态 : 

• 操作命令 , 用于控制断路器 ( 没有同期 )、隔离开关和接地 电 极 

• 步长命令 , 如升高或者降低变压器的有载调压分接头 

• 整定了时间定值的点命令 , 可用于控制消弧线圈等 

内部命令 

这些命令不会直接去操作和控制开关量输出接点 , 它们主要用于启动内部 功 能 、模拟状态变化或 

者确认状态变化。 

• 人工发出命令去手工更新那些与过程相关的对象的信息 , 如过程通信中断。那些人工修改的 

对象都被标以相关的信息状态并 能 够相应地显示出来 ; 

• 内部对象信息值的标记命令 ( 用于 " 整定 "), 如删除 / 预 置 操作权限 ( 就地或远方 )、切换定 

值组、闭锁数据传输以及计量值 ; 

• 整定和复归内部缓冲器或者数据状态的确认命令和复归命令 ; 

• 信息状态命令 , 用于设 置 或者复归过程目标的附加 " 信息状态 ", 比如 : 

- 输入闭锁信号 

- 输出闭锁信号 

1.50.3 命令处理 

保 护 装 置 内部对控制命令采取安全校核 机 制的目的就是 , 只有符合以前设立的判据 , 才会执行开 

关操作命令。另外 , 除了前面所描述的总的测试程序 , 对于每一个控制命令还可以设立单独的联 

闭锁逻辑。控制命令的实际执行情况也可以监视到。下面 , 简要的介绍控制命令的整个安全校核 

流程 : 

1.50.3.1 描述 

控制命令校核请遵守以下流程 : 

• 输入命令 , 如通过 保 护 装 置 的操作接口 

– 校核密码 --> 访问权限 

– 校核开关模式 ( 联闭锁投入 / 退出 )--> 选择退出联闭锁识别 

• 用户配 置 的命令校核 

– 操作权限 

– 开关设备位 置 检查 ( 设定位 置 与实际位 置 比较 ) 

– 联闭锁 , 段控制 (CFC 逻辑控制 ) 

– 联闭锁 , 系统联闭锁 (SICAM 站级层 ) 

– 双命令操作闭锁 ( 联闭锁 , 防止同时操作开关 ) 

– 保 护 闭锁 ( 保 护 功 能 闭锁开关操作 ) 

• 固定的命令校核 

– 内部处理时间 ( 装 置 内部的软件狗 , 要校核控制命令起始时刻到继 电 器接点闭合这一段 

处理时间 ) 

– 正在配 置 ( 如果 保 护 装 置 正在进行配 置 , 那么控制命令将被拒绝或者延时 ) 

– 开关设备输出 ( 如果开关设备配 置 好了但是没有给定某个开入量 , 那么控制命令将被拒 

绝 ) 

– 输出闭锁 ( 如果在输出接点和断路器之间有闭锁关系且在处理控制命令时正好有效 , 那 

么控制命令将被拒绝 ) 


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– 模块硬件故障 

– 正在处理命令 ( 对于同一个开关设备 , 同一时刻只 能 接受一个控制命令。同一时刻的第 

二个控制命令将被拒绝 ) 

–- n 取 1 校核 ( 当某个控制命令链接到几个输出继 电 器时 , 保 护 装 置 要校核命令是否已经 

起动那个所关心的输出继 电 器 ) 

执行命令监视监视以下过程 : 

• 由于取消了控制命令 , 控制命令的执行过程中断 

• 运行时间监视 ( 监视时间反馈信号 ) 

1.50.4 联闭锁 

保 护 装 置 的联闭锁可以通过用户自定义逻辑 (CFC) 来实现。 

1.50.4.1 描述 

在 SICAM/SIPROTEC 4 系统中 , 开关设备的联闭锁逻辑校核通常分为以下几种情况 : 

• 系统联闭锁 , 逻辑关系放在控制中心的系统数据中 ; 

• 间隔内联闭锁 , 逻辑关系放在间隔层单元的设备数据 ( 反馈 ) 中 ; 

• 间隔控制单元与 保 护 装 置 之间 , 通过 GOOSE 通信 机 制实现直接联闭锁 ( 通过 IEC 61850 通信 

协议。智 能 设备之间通过 EN100 以太网模块采用 GOOSE 通信 机 制直接联系 )。 

联闭锁校核的扩展由 保 护 装 置 的配 置 决定。预了解更 多 关于 GOOSE 通信 机 制的信息 , 请参阅操 

作手册《SIPROTEC 4 系统描述 /1/》。 

对于那些要求控制中心系统联闭锁信息的开关设备 , 需要在间隔单元中特定的参数区 ( 通过配 置 

矩阵表 ) 作相应的设定。 

对于所有的控制命令 , 可以选择按照联闭锁逻辑执行 ( 正常模式 ) 或者不考虑联闭锁逻辑 ( 联闭 

锁逻辑退出 ): 

• 对于就地控制命令 , 可以重新编辑定值 , 检查密码 ; 

• 对于可编程逻辑 CFC 产生的自动命令 , 退出联闭锁状态 ; 

• 对于就地 / 远方命令 , 通过 PROFIBUS 协议用另一个联闭锁逻辑来闭锁控制命令。 

联闭锁与无联闭锁切 

换 

SIPROTEC 4 保 护 装 置 内部配 置 的命令校核也称作 " 标准联闭锁 "。这些命令校核 功 能 可以通过 

DIGSI 软件激活 ( 联闭锁切换 / 标签 ) 或者退出 ( 无联闭锁 )。 

反联闭锁或者无联闭锁意味着 , 保 护 装 置 不会测试内部配 置 的联闭锁逻辑。 

联闭锁切换的意思是 , 在处理控制命令的过程中 , 要校核所有的联闭锁逻辑。如果有某个条件不 

符合 , 控制命令就被拒绝 , 同时弹回一条带负号的信息作为运行情况反应信息 , 如 CO-。 

下表列出了可 能 的命令类型与对应的信息。对于 保 护 装 置 来说 , 带符号 *) 的信息显示在事件记录 

中 , 而对于 DIGSI 4 软件来说 , 则显示在自发信息中。 

命令类型控制原因信息 

控制命令切换 CO CO+/– 

手工标签 ( 正 / 负 ) 手工标签 MT MT+/– 

信息状态命令 , 输入闭锁输入闭锁 ST ST+/– *) 

输出闭锁输出闭锁 ST ST+/– *) 

取消命令取消 CA CA+/– 

控制命令执行完毕 , 会在反馈信息中出现 " 加 " 号。控制命令按照预期的那样正确执行 , 换句话 

说为正。 " 减 " 号意味着结果为负 , 也就是说没有得到预期的结果 , 控制命令被拒绝了。关于各种 


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可 能 出现的反馈信息及其原因 , 在操作手册《SIPROTEC 4 系统描述 /1/》中有详细的描述。下 

面这个图是一个示例 , 显示的是成 功 地操作了断路器后控制命令的反馈信息。 

对于所有的开关设备和标签 , 联闭锁逻辑的校核可以单独配 置 。 保 护 装 置 不会测试其它内部命 

令 , 如退出命令。也就是说 , 这些命令在联闭锁逻辑之外独立执行。 

图 1-146 

操作断路器 52 后的运行信息示例 

默认的标准联闭锁情 

况 

以下列出了标准的联闭锁情况 , 它们可以用于每个可控设备。所有这些联闭锁情况都是默认设 

定。 

• 开关设备的位 置 ( 预期的位 置 和实际的位 置 ): 如果断路器实际已经处于所预期 ( 想要 ) 的位 

置 , 那么控制命令就会被拒绝 , 并且显示出相应的错误信息 ; ( 如果激活了这个检查 功 能 , 

那么不论其它联闭锁逻辑如段控制是否投入 , 它都始终运行。) 

• 系统联闭锁 : 将就地命令发送到远方控制中心 , 操作权限设为 Local ( 就地 ), 就可以校核系 

统联闭锁逻辑。如果开关设备的操作权限设定为系统联闭锁校核 , 那么就不 能 通过 DIGSI 软 

件来操作开关 ; 

• 间隔联闭锁 : 保 护 装 置 扫描其 保 存的 CFC 逻辑组合 , 在操作开关时将考虑到这些逻辑关系的 

影响 ; 

• 保 护 闭锁 : 如果 装 置 中某个 保 护 功 能 启动了 , 那么 CLOSE ( 合闸 ) 命令会被拒绝。相反的 

是 , OPEN ( 分闸 ) 命令却总是 能 够执行的。值得注意的是 , 如果热过负载 保 护 功 能 或者灵 

敏接地故障检测 功 能 启动了 , 那么它们将会维持故障状态 , 因此闭锁 CLOSE ( 合闸 ) 命令。 

如果考虑到这一点 , 将联闭锁逻辑退出 , 那么另一方面将导致 电 动 机 反复起动抑制 功 能 无法 

拒绝任何的 CLOSE ( 合闸 ) 命令。因此 , 电 动 机 的重起动必须用其它的方法来实现联闭锁。 

一个方法便是在 CFC 逻辑中 , 使用特定的联闭锁 功 能 ; 

• 双命令操作 : 同时发出两个控制命令 , 彼此之间会有联闭锁逻辑存在。也就是说 , 对于同一 

个开关设备 , 同一时刻只 能 接受一个控制命令。同一时刻的第二个控制命令将被拒绝 ; 

• 操作权限 LOCAL ( 就地 ): 只有当设备的操作权限处于就地 ( 通过配 置 修改 ) 时 , 才接受就 

地控制的操作命令 ( 控制命令源 LOCAL); 

• 操作权限 DIGSI: 只有当设备的操作权限处于远方 ( 通过配 置 修改 ) 时 , 才接受调试整定软 

件 DIGSI 发出的就地或远方操作命令 ( 控制命令源 DIGSI)。当 DIGSI 软件登录到 保 护 装 置 

以后 , 就进入它的虚拟设备号 (VD) 。只有包含这个 VD 的控制命令 ( 如果操作权限为远 

方 ), 保 护 装 置 才接受。远方操作命令将被拒绝 ; 

• 操作权限 REMOTE ( 远方 ): 只有当设备的操作权限处于远方 ( 通过配 置 修改 ) 时 , 才接受 

远方控制中心发出的操作命令 ( 控制命令源 REMOTE)。 


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图 1-147 

标准联闭锁 

下图示出了 DIGSI 中的联闭锁情况配 置 表。 


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图 1-148 

整定联闭锁逻辑时 DIGSI 对话框 

界面上显示了配 置 联闭锁逻辑的原因 , 这些原因通过字母的形式在下表中作了相应的解释。 

表 1-21 

命令类型与相应的信息 

联闭锁命令缩写信息 

操作权限 L L 

系统联闭锁 S S 

段控制 Z Z 

目标状态 = 当前状态 ( 检查开关位 置 ) P P 

保 护 闭锁 B B 

下图显示了三个开关设备的所有联闭锁情况 ( 通常出现在 保 护 装 置 的显示屏上 ), 图中的缩写请 

参照上面表格的解释。所有整定的联闭锁情况都标示在这个图上。 

图 1-149 

联闭锁配 置 情况示例 

通过 CFC 开放联闭 

锁逻辑 

对于间隔联闭锁 , 可以通过 CFC 来开放联闭锁逻辑。在特定的开放条件下 , 保 护 装 置 会给出 " 允 

许 " 或者 " 闭锁间隔 " 的逻辑 , 如断路器状态 "52 Close" 和 "52 Open" 的数据值为 :ON/OFF。 


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操作权限 

联闭锁情况 " 操作权限 " 用于对操作命令的授权 , 用户可以选择有权限的命令源。以下按照优先 

级排出了操作权限 : 

• LOCAL( 就地 ) 

• DIGSI 

• REMOTE( 远方 ) 

DIGSI 中的 " 操作权限 " 功 能 , 用于联闭锁或者开放就地控制命令 , 而不是远方或者 DIGSI 命 

令。对于 7UM621 和 7UM622 来说 , 通过操作面板输入密码后 , 可以在 " 远方 " 和 " 就地 " 之间 

选择操作权限。这个操作也可以通过 CFC 逻辑 , 或者开入量信号以及 功 能 键来完成。对于 

7UM623 来说 , 操作权限的改变还可以通过 保 护 装 置 前面面板上切换锁来完成。 

对象 " 操作权限 DIGSI" 用于联闭锁或者开放 DIGSI 控制命令 , 这个控制命令允许来自远方 

DIGSI 和就地 DIGSI。当 DIGSI 软件 ( 就地或者远方 ) 登录到 保 护 装 置 以后 , 就进入它的虚拟设 

备号 (VD) 。只有包含这个 VD 的控制命令 ( 如果操作权限设 置 为关闭或者远方 ), 保 护 装 置 才接 

受。当 DIGSI 软件退出登录后 , 就取消虚拟设备号 VD。 

控制命令都要校核其命令来源和设备定值 , 还要比较对象 " 操作权限 DIGSI" 和 " 操作权限 " 中的 

定值。 

配 置 

操作权限有效 

操作权限有效 DIGSI 

特定的设备 ( 如 , 开关设备 ) 

特定的设备 ( 如 , 开关设备 ) 

y/n ( 创建合适的对象 ) 

y/n ( 创建合适的对象 ) 

就地操作权限 ( 校核就地状态 ):y/n 

远方操作权限 ( 校核就地、远方或者 DIGSI 状 

态 ):y/n 

表 1-22 

联闭锁逻辑 

当前的操作权限状态操作权限 DIGSI 命令源 SC ) = DIGSI 命令源 SC= 就地或远方命令源 SC=DIGSI 

LOCAL 没有登录开放被闭锁 ) " 在就在控制的情 

况下被闭锁 " 

LOCAL 已经登录开放被闭锁 ) " 在就在控制的情况 

下被闭锁 " 

REMOTE 没有登录 

) 

被闭锁 " 在远方控 

制的情况下被闭锁 " 

开放 

REMOTE 已经登录被闭锁 " 在 DIGSI 被闭锁 ) " 在 DIGSI 控制的 

控制的情况下被闭锁情况下被闭锁 " 

" 

在下述情况下也会开放 : " 就在操作权限 ( 校核就地状态 ): n" 

在下述情况下也会开放 : ” 远方操作权限 ( 校核就地 , 远方或者 DIGSI 状态 ): n" 

SC = 控制命令的来源 

SC ( 控制命令源 ) 为 Auto( 自动 ): 

被闭锁 "DIGSI 没有 

登录 " 

被闭锁 ) " 在就在控 

制的情况下被闭锁 " 

被闭锁 "DIGSI 没有 

登录 " 

开放 

来自于内部 (CFC 命令处理 ) 的控制命令源与操作权限无关 , 因此总是处于 " 开放 " 状态。 

操作模式在进行开关操作时 , 激活还是退出所选择的联闭锁情况 , 由操作模式决定。 

定义以下操作模式 ( 就地 ): 

• 就地命令 (SC = LOCAL) 

–- 联闭锁 ( 正常模式 ), 或者 

–- 无联闭锁操作 

对于 7UM621 和 7UM622 来说 , 通过操作面板输入密码后 , 可以在 " 联闭锁 " 和 " 无联闭锁 " 之 

间选择操作权限。这个操作也可以通过 CFC 逻辑 , 或者开入量信号以及 功 能 键来完成。对于 

7UM623 来说 , 操作权限的改变还可以通过 保 护 装 置 前面面板上的切换锁来完成。 


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定义以下操作模式 ( 远方 ): 

• 远方或者 DIGSI 命令 (SC = LOCAL, REMOTE 或者 DIGSI) 

– 联闭锁 , 或者 

– 无联闭锁操作。这里 , 退出联闭锁逻辑是通过一个单独的命令实现的 

– 如果控制命令来自于 CFC 逻辑 功 能 (SC = Auto) , 那么请遵照 CFC 手册的指导 ( 逻辑块 : 

BOOL 到命令 ) 

段控制 / 现场联闭锁 

段控制 ( 现场联闭锁 ) 包括对开关位 置 的校验 , 以防止错误地操作 ; 另外 , 它还包括对其它 机 械 

联闭锁状态的校验 , 如高压室的门位 置 等。 

可以为每个开关设备、合闸和 / 或分闸操作设 置 单独的联闭锁情况。 

对开关设备开放条件的状态处理 , 可 能 基于以下采集到的信息 : 

• 直接采用单点或者双点信息、切换锁或者内部信号 ( 标签 ), 或者 

• 采用 CFC 控制逻辑 

当开关操作命令发出以后 , 保 护 装 置 将周期性地扫描开关位 置 的实际状态。通过释放对象 

CLOSE/OPEN 命令 , 完成相关的命令分配。 

系统联闭锁 

厂站控制器 ( 系统联闭锁 ) 包括了其它间隔的开关位 置 信息 , 这些间隔的开关情况也由控制中心 

来评估。 

双命令操作闭锁 

开关的并列操作控制是被闭锁的。当接收到一个控制命令后 , 所有与双命令操作有关的对象都要 

校核。在执行控制命令的过程中 , 其它的控制命令都被闭锁了。 

保 护 启动闭锁 

有了这个 功 能 , 装 置 的某个 保 护 功 能 启动以后将闭锁对开关设备的操作命令。对合闸命令和分闸 

命令的闭锁是分开配 置 的。 

一旦配 置 好以后 , " 闭锁合闸命令 " 将闭锁合闸命令 , 而 " 闭锁分闸命令 " 将闭锁分闸信号。 保 护 

功 能 启动以后 , 正在执行中的控制命令也会退出进程。 

设备状态校核 

对于每一个控制命令 , 在执行前都要检查开关的实际位 置 状态是否已经就是所期望 ( 想要 ) 的位 

置 状态。这就意味着 , 如果断路器已经处于合闸状态 , 而控制命令就是试图要发出合闸命令 , 那 

么这个合闸命令就会被拒绝 , 同时发出告错信息 " 想要的状态等于实际状态 "。如果断路器 / 开关 

处于中间位 置 状态 , 那么就不会校核控制命令。 

忽略联闭锁 

完成开关操作时也可以忽略联闭锁逻辑。这可以在内部给控制命令添加一个表示忽略的代码来实 

现 , 也可以通过一个所谓的操作模式来全局实现。 

• 就地命令 (SC = LOCAL) 

– 对于 保 护 装 置 7UM621 和 7UM622 来说 , 可以在正确输入密码后通过 保 护 装 置 的操作员 

控制面板在 " 联闭锁 " 或者 " 无联闭锁 " ( 解除联闭锁 ) 之间来回切换操作模式。对于 

保 护 装 置 7UM623 来说 , 可以通过切换锁来切换。 

• 远方或者 DIGSI 命令 

–SICAM 或者 DIGSI 发出的控制命令通过全局操作模式 " 远方 " 是开放的。为此 , 还需要发 

送单独的任务定单。这个开放条件仅仅适用于一次开关操作和同一个来源的命令 ; 

– 任务定单 : 到对象 " 远方操作模式 " 的命令 , ON ; 

– 任务定单 : 操作命令到 " 开关设备 "。 

• 来自于 CFC 的控制命令 ( 自动命令 , SC = Auto) 


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283

– 在 CFC 模块中配 置 行为 ("BOOL 到命令 ") 

1.50.5 命令记录 

在 保 护 装 置 处理命令的过程中 , 与控制命令的发送和处理过程相独立的是 , 命令和处理反馈信息 

都会送往信息处理中心。这些信息包含了相关的原因。在做好相应的分配 ( 配 置 ) 以后 , 这些信 

息就进入事件列表 , 可以用于报告。 

前提条件 

跳开和合上开关 , 或者升高和降低变压器分接头 , 这些操作命令可 能 的运行信息、它们的含义以 

及命令类型的列表 , 都在操作手册《SIPROTEC 4 系统描述 /1/》中有详细的描述。 

1.50.5.1 描述 

确认送往 装 置 前面的 

命令 

标有控制命令源 LOCAL ( 就地 ) 的所有信息都变换为相应的响应信息 , 并且显示在 保 护 装 置 的 

显示屏上。 

确认送往就地、远方 

和 DIGSI 的命令 

标有控制命令源 LOCAL ( 就地 ) /REMOTE ( 远方 ) /DIGSI 的信息的确认信息 , 发回到起始 

点 , 与发送路径无关 ( 在串行数字接口中配 置 )。 

因此 , 响应信息不会去执行对命令的确认。只有普通的命令和反馈信息记录 , 会去确认就地控制 

命令。 

反馈信息监视 

在控制命令的处理过程中 , 要监视命令的执行过程和所有命令的反馈信息时间。在控制命令发出 

的同时 , 启动监视时间 ( 监视控制命令的执行情况 )。这个 功 能 主要是判断 , 在监视时间之内开 

关设备是否得到了最终期待的结果。只要反馈信息返回 , 监视时间就立即停止。如果没有任何的 

反馈信息回来 , 就会出现响应信息 " 控制命令监视时间超时 ", 并且中断命令处理过程。 

命令和信息反馈也记录在事件列表之中。通常 , 只要相关的开关反馈信息 (FB+) 已经到达 , 控制 

命令的执行过程就结束了 ; 或者 , 在控制命令不带反馈信息的情况下 , 命令输出继 电 器复归。 

反馈信息中出现 " 加 " 号 , 表明成 功 地执行了控制命令 , 结果如预期的一样 , 换句话说为正。 " 减 

" 号意味着结果为负 , 也就是说没有得到预期的结果 , 控制命令被拒绝了。 

命令输出和继 电 器切 

换 

跳开和合上开关 , 或者升高和降低变压器分接头等这些操作命令的类型 , 都在操作手册 

《SIPROTEC 4 系统描述 /1/》中有详细的描述。 

保 护 对象的额定值整定在地址 0251 UN GEN/MOTOR 和 0252 SN GEN/MOTOR 中 ( 也请参见 

2.5 节 )。 

对于那些可 能 为负值的测量值 ( 功 率、 功 率因数 ), 计算出其绝对值并在模拟量输出接口类型 1 

中输出。对于负的测量值 , 可以在模拟量输出接口类型 2 ( 只有固件版本 V4.62 以上才有效 ) 中 

输出 ( 请见整定示例 2 )。 

模拟量输出与负载 电 流无关。模拟量输出有它的额定范围 0 mA 到 20 mA , 输出 电 流范围最大可 

达 22.5 mA。变换系数和有效输出值起始范围均可以整定。 

注意 : 如果在 保 护 配 置 时 , 某个模拟量通道错误地分配了两种类型的模拟量输出 , 那么 保 护 装 置 

将会反应出 功 能 错误 , 并输出一个 0 mA 的模拟量信号。 


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SIPROTEC 4 7UM6x 多 功 能 电 机 保 护 装 置

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SIPROTEC 4 7UM6x 多功能电机保护装置