RCS-943系列高压输电线路成套保护装置技术和使用说明书

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ZL_XLBH0203.0712

RCS-943 系列
高压输电线路成套保护装置

技术和使用说明书

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本说明书和产品今后可能会有小的改动，请注意核对实际产品与说明书的版本是否相
符。

更多产品信息，请访问互联网：https://www.sodocs.net/doc/0a17834807.html,

版本升级说明
增加纵联码功能（V3.00 及以上版本）

需纵联码功能的工程请在订货时注明，未注明的工程均按不带纵联码功能版本供货。

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录

1．概述..................................................................................................................................1

1.1 应用范围.......................................................................................................................1

1.2 保护配置.......................................................................................................................1

1.3 性能特征.......................................................................................................................2

2．技术参数...........................................................................................................................3

2.1 机械及环境参数............................................................................................................3

2.2 额定电气参数................................................................................................................3

2.3 主要技术指标................................................................................................................3

3．软件工作原理....................................................................................................................7

3.1 装置总起动元件............................................................................................................7

3.2 保护起动元件................................................................................................................7

3.3 电流差动继电器............................................................................................................7

3.4 距离继电器.................................................................................................................12

3.5 零序过流保护..............................................................................................................17

3.6 不对称相继速动保护.................

..................................................................................17

3.7 双回线相继速动保护...................................................................................................18

3.8 跳闸逻辑.....................................................................................................................19

3.9 重合闸........................................................................................................................20

3.10 正常运行程序............................................................................................................21

3.11 远跳、远传................................................................................................................22

4．硬件原理说明..................................................................................................................23

4.1 装置整体结构..............................................................................................................23

4.2 装置面板布置..............................................................................................................24

4.3 装置接线端子..............................................................................................................24

4.4 输出接点.....................................................................................................................25

4.5 结构与安装.................................................................................................................26

4.6 各插件原理说明..........................................................................................................27

5．定值内容及整定说明.......................................................................................................38

5.1 装置参数及整定说明...................................................................................................38

5.2 保护定值及整定说明...................................................................................................39

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5.3 压板定值.....................................................................................................................45

5.4 IP 地址........................................................................................................................46

6．使用说明.........................................................................................................................47

6.1 指示灯说明.................................................................................................................47

6.2 液晶显示说明.............................................................................................

.................47

6.3 命令菜单使用说明.......................................................................................................48

6.4 装置运行说明..............................................................................................................49

7．调试大纲.........................................................................................................................52

7.1 试验注意事项..............................................................................................................52

7.2 交流回路校验..............................................................................................................52

7.3 输入接点检查..............................................................................................................52

7.4 整组试验.....................................................................................................................52

7.5 输出接点检查..............................................................................................................53

7.6 打印动作报告..............................................................................................................54

7.7 通道调试说明..............................................................................................................54

7.8 光纤及光纤连接注意事项............................................................................................56

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NARI-RELAYS RCS-943 系列高压输电线路成套保护装置

1．概述

1.1 应用范围

本装置为由微机实现的数字式输电线路成套快速保护装置，可用作110kV输电线路
的主保护及后备保护。

1.2 保护配置

RCS-943 包括以分相电流差动和零序电流差动为主体的快速主保护，由三段相间和
接地距离保护、四段零序方向过流保护构成的全套后备保护；装置配有三相一次重合闸
功能、过负荷告警功能；装置还带有跳合闸操作回路以及交流电压切换回路。
RCS-943 系列保护根据功能有一个或多个后缀，各后缀的含义如下：

序号 后缀 功 能 含 义

1 A 基本型号

2 D 与A 型相比起动快速复归

3 Q 重合闸无压检定定值可整定

4 Z 增加 TV 检修”压板，保护起动重合闸可单独投退

5 M 2M光纤通道

RCS-943 系列保护具体配置如下：

型 号 配 置

RCS-943A 基本配置 （6

4K） 适用于无特殊要求线路

RCS-943AM 基本配置 （2M） 适用于无特殊要求线路

适用于负荷波动频繁的电铁、冶
RCS-943D 起动快速复归（64K）
分相电流差动 炼炉等线路

零序电流差动 适用于负荷波动频繁的电铁、冶
RCS-943DM 起动快速复归（2M）
炼炉等线路
三段接地和 增加 TV 检修”压板， 适用于需要投退 TV 检修”压板
RCS-943AZ 相间距离保护 保护起动重合闸可单独 或要求保护起动重合闸可单独投

投退（64K） 退的线路
四段零序方向 增加 TV 检修”压板， 适用于需要投退 TV 检修”压板
RCS-943AZM 过流保护 保护起动重合闸可单独 或要求保护起动重合闸可单独投

投退（2M） 退的线路
自动重合闸 重合闸无压检定 用于负荷为小水电，重合闸无压
RCS-943AQ
定值可整定 （64K） 检定定值需独立整定的线路

重合闸无压检定 用于负荷为小水电，重合闸无压
RCS-943AQM
定值可整定 （2M） 检定定值需独立整定的线路

RCS-943A用于无特殊要求的110kV高压输电线路，通讯接口速率为64Kb/s。
RCS-943AM 与RCS-943A保护功能完全一样，仅通讯接口速率不同，为2M/s。

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NARI-RELAYS RCS-943 系列高压输电线路成套保护装置

RCS-943D专为负荷变化特别频繁的110kV高压线路设计，它可以应用于负荷为电气
化铁路或大型冶炼电炉的输电线路中。其软件设计上的区别在于RCS-943A 的保护程序
中，起动元件动作后将展宽7 秒方返回。而RCS-943D 的起动元件动作后不展宽7 秒，
而由距离Ⅲ段或零序起动电流保持，当上述两者都返回后，再延时200ms返回。其它均
同RCS-943A。
RCS-943DM 与RCS-943D保护功能完全一样，仅通讯接口速率不同，为2M/s。
RCS-943AZ专为TV 检修时需要投退 TV 检修”压板或要求保护起动重合闸可单独投
退的110kV高压线路设计。其在RCS-943A 标准程序的基础上增加了 TV 检修”硬压板
和“投TV 检修S”软压板，两

者为 与”逻辑。当两者均投入时，其处理同 TV 断线”。
同时还增加了“投保护起动重合”控制字用于单独投退保护起动重合闸（一般用于电缆
线路）。
RCS-943AZM 与RCS-943AZ保护功能完全一样，仅通讯接口速率不同，为2M/s。
RCS-943AQ专为负荷带小水电的110kV高压线路设计。其与RCS-943A 的区别在于在
重合闸时若采用检线路无压或检母线无压方式时，无压检定定值可以由用户整定，即增
加了两个定值：检母线无压定值”和 检线路无压定值”。其它均同RCS-943A。
RCS-943AQM 与RCS-943AQ保护功能完全一样，仅通讯接口速率不同，为2M/s。

1.3 性能特征

l 设有分相电流差动和零序电流差动继电器全线速跳功能。
l 高速数据通信接口（可选64Kb/s 或2.048Mb/s），线路两侧数据同步采样，两侧电
流互感器变比可以不一致。
l 通道自动监测，通信误码率在线显示，通道故障自动闭锁差动保护。
l 反应工频变化 的起动元件采用了具有自适应能力的浮动门槛，对系统不平衡和干
扰具有极强的预防能力，因而起动元件有很高的灵敏度而不会频繁起动。
l 先进可靠的振荡闭锁功能，保证距离保护在系统振荡加区外故障时能可靠闭锁，而
在振荡加区内故障时能可靠切除故障。
l 完善的事件报文处理，可保存最新64 次动作报告，24 次故障录波报告。
l 与COMTRADE 兼容的故障录波。
l 友好的人机界面、汉字显示、中文报告打印。
l 灵活的后台通信方式，配有RS-485通信接口(可选双绞线、光纤)或以太网。
l 支持三种对时方式：秒脉冲对时、分脉冲对时、IRIGB码对时。
l 支持电力行业标准DL/T667-1999 （IEC60870-5-103标准）的通信规约。
l 采用高速数字信号处理芯片（DSP）与微处理器并行工作，保证了高精度的快速运算。
高性能的硬件保证了装置在每一个采样间隔对所有继电器进行实时计算。
l 电路板采用表面贴装技术，减少了电路体积，减少发热，提高了装置可靠性。
l 装置采用整体面板、全封闭机箱，强弱电严格分开，取消传统背板配线方式，同时
在软件设计上也采取相应的抗干扰措施，装置的抗干扰能力大大提高，对外的电磁
辐射也满足相关标准。

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2．技术参数

2.1 机械及环境参数

机箱结构尺寸：482mm×177mm×291mm；嵌入式安装
正常工作温度：0～40℃
极限工作温度：-10～50℃
存及运输： -25～70℃

2.2 额

定电气参数

直流电源：220V，110V 允许偏差: +15％，-20％
交流电压：100/ 3 （额定电压Un）
交流电流：5A，1A （额定电流In）
频 率：50Hz/60Hz
过载能力：电流回路： 2 倍额定电流，连续工作
10倍额定电流，允许10S
40倍额定电流，允许1S
电压回路：1.5倍额定电压，连续工作
功 耗：交流电流：＜1VA/相 （In=5A）
＜0.5VA/相 （In=1A）
交流电压：＜0.5VA/相
直 流：正常时＜35W
跳闸时＜50W

2.3 主要技术指标

2.3.1 整组动作时间

差动保护全线路跳闸时间：＜25ms （差流＞1.5倍差动电流高定值）
距离保护Ⅰ段：＜30ms

2.3.2 起动元件

电流变化 起动元件，整定范围0.1In～30In
零序过流起动元件，整定范围0.1In～30In
负序过流起动元件，整定范围0.1In～30In

2.3.3 距离保护

整定范围： 0.01～40Ω(In=5A) 0.05～200Ω(In=1A)
距离元件定值误差: ＜5％
精确工作电压: ＜0.25V

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最小精确工作电流: 0.1In
最大精确工作电流: 30In
Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段跳闸时间: 0～25s

2.3.4 零序过流保护

整定范围： 0.1In～30In
零序过流元件定值误差: ＜5％
Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ段零序跳闸延迟时间：0～25s

2.3.5 过负荷告警

整定范围： 0.1In～30In
过负荷元件定值误差: ＜5％
过负荷告警出口延迟时间：0～25s

2.3.6 暂态超越

快速保护均不大于2％

2.3.7 测距部分

单端电源多相故障时允许误差：＜±2.5％
单相故障有较大过渡电阻时测距误差将增大

2.3.8 自动重合闸

检同期元件角度误差：＜±3°

2.3.9 电磁兼容

幅射电磁场干扰试验符合国标：GB/T 14598.9 的规定；
快速瞬变干扰试验符合国标：GB/T 14598.10 的规定；
静电放电试验符合国标：GB/T 14598.14 的规定；
脉冲群干扰试验符合国标：GB/T 14598.13 的规定；
射频场感应的传导骚扰抗扰度试验符合国标：GB/T 17626.6 的规定；
工频磁场抗扰度试验符合国标：GB/T 17626.8 的规定；
脉冲磁场抗扰度试验符合国标：GB/T 17626.9 的规定；
浪涌 （冲击）抗扰度试验符合国标：GB/T 17626.5 的规定。

2.3.10 绝缘试验

绝缘试

验符合国标：GB/T14598.3-93 6.0 的规定；
冲击电压试验符合国标：GB/T14598.3-93 8.0 的规定。

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2.3.11 输出接点容量

信号接点容 ：
允许长期通过电流8A
切断电流0.3A （DC220V，V/R 1ms）
其它辅助继电器接点容 ：
允许长期通过电流5A
切断电流0.2A （DC220V，V/R 1ms）
跳闸出口接点容 ：
允许长期通过电流8A
切断电流0.3A （DC220V，V/R 1ms），不带电流保持

2.3.12 通信接口

六种通信插件型号可选，可提供RS-485 通信接口，或以太网接口，通信规约可选
择为电力行业标准DL/T667-1999(idt IEC60870-5-103)规约或LFP （V2.0）规约，通信
速率可整定；
一个用于GPS对时的RS-485双绞线接口；
一个打印接口，可选RS-485 或RS-232方式，通信速率可整定；
一个用于调试的RS-232接口（前面板）。

2.3.13 光纤接口

RCS-943 系列保护装置可通过专用光纤或经通信设备复接，与对侧交换数据。光纤
接口位于CPU 板背面，光接头采用FC/PC 型式。
光纤接口插件的发送功率由跳线决定，定义如下：
1. 单一传输速率光纤接口插件（传输速率固定为：64kbit/s或2048kbit/s），参数如下：
单通道光纤接口插件：

发送速率
64kbit/s 2048kbit/s
跳线选择
JP301－OFF，JP302－OFF -16dBm -16dBm
JP301－ON ，JP302－OFF -9 dBm -12dBm
JP301－OFF，JP302－ON -7 dBm -9 dBm
JP301－ON ，JP302－ON -5 dBm -8 dBm

光纤类型： 单模CCITT Rec.G652 波长：1310nm
接收灵敏度： －45dBm （64kbit/s）、－35dBm （2048kbit/s）
传输距离： ＜100kM （64kbit/s）、＜60kM （2048kbit/s）
光过载点： >-5dBm

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2. 可选传输速率光纤接口插件 （传输速率可由跳线选择为：64kbit/s或2048kbit/s），
参数如下：
单通道光纤接口插件：

传输速率
64kbit/s 2048kbit/s
跳线选择
发送 JP302－OFF -13.0 2.0 dBm
功率 JP302－ON -3.0 2.0 dBm

通信 JP201－OFF 64kbit/s
速率 JP201－ON 2048kbit/s

光纤类型： 单模CCITT Rec.G652 波长：1310nm
接收灵敏度： －38dBm （64kbit）、－38dBm （2048kbit/s）
传输距离： ＜90kM （64kbit/s）、＜90kM （2048kbit/s）
光过载点： >-5dBm
装置出厂时，发送功率跳线均在 OFF”档。所有光纤接口插件的精确指标均以实
际插件标注为准。

当采用 用光纤通道传输时，只有在传输距离大于50km，接收功率不够时，才需要
调整跳线，加大发送功率，使接收功率大于接收灵敏度，并有一定的裕度(3-10 dB)。
当 用光纤传输距离超过80 公里时，需在订货时注明，按特殊工程处理，配用1550nm
激光器件。
当采用复用通道传输时，装置发送功率为出厂时的默认功率，不用调整跳线。

采用通信设备复接时：
信道类型： 数字光纤或数字微波（可多次转接）
接口标准： 64kbit/s G.703 同向数字接口或 2048kbit/s E1 接口

保护对通道的要求：
时延要求： 单向传输时延 ＜15ms
通道要求： 必须保证保护装置的收发路由时延一致

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3．软件工作原理

3.1 装置总起动元件

起动元件的主体由反应相间工频变化 的过流继电器实现，同时又配以反应全电流
的零序过流继电器和负序过流继电器互相补充。反应工频变化 的起动元件采用浮动门
坎，正常运行及系统振荡时变化 的不平衡输出均自动构成自适应式的门坎，浮动门坎
始终略高于不平衡输出，在正常运行时由于不平衡分量很小，而装置有很高的灵敏度。

3.1.1 工频变化量起动

当相间电流变化 大于整定值，该元件动作并展宽7秒，去开放出口继电器正电源。

3.1.2 零序过流元件起动

当外接和自产零序电流均大于整定值，且无TA 断线时，零序起动元件动作并展宽7
秒，去开放出口继电器正电源。

3.1.3 负序过流元件起动

当负序电流大于整定值时，经40ms 延时，负序起动元件动作并展宽7秒，去开放出
口继电器正电源。

3.1.4 纵联差动或远跳起动

发生区内三相故障，弱电源侧电流起动元件可能不动作，此时若收到对侧的差动保
护允许信号，则判别差动继电器动作相关相、相间电压，若小于60％额定电压，则辅助
电压起动元件动作，去开放出口继电器正电源7秒。
当本侧收到对侧的远跳信号且定值中

远跳受本侧控制”置 0”时，去开放出口
继电器正电源500ms。

3.1.5 重合闸起动

当满足重合闸条件则展宽10 分钟，在此时间内，若有重合闸动作则开放出口继电
器正电源500ms。

3.2 保护起动元件

保护起动元件与总起动元件相同，只是总起动元件由CPU计算，保护起动元件由DSP
计算。

3.3 电流差动继电器

电流差动继电器由三部分组成：变化 相差动继电器、稳态相差动继电器和零序差
动继电器。

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3.3.1 变化量相差动继电器

动作方程：
DI > 0.75￥DI
I CDF RF
ì
DI > I
ó CDF H
F = A,B,C
& &
DI CDF 为工频变化 差动电流，DI CDF = DIMF + DINF 即为两侧电流变化 矢 和的

幅值；
DI RF 为工频变化 制动电流；DI RF = DIMF ＋DI NF 即为两侧电流变化 矢 差的幅
值；
IH 为 差动电流高定值”（整定值）和4倍实测电容电流的大值；实测电容电流由
正常运行时的差流获得；

3.3.2 稳态Ⅰ段相差动继电器

动作方程：
I > 0.75 ￥ I
I CDF RF
ì
I > I
ó CDF H
F = A,B,C
& &
I CDF 为差动电流，I CDF = IMF + INF 即为两侧电流矢 和的幅值；

& &
IRF 为制动电流；IRF = IMF - I NF 即为两侧电流矢 差的幅值；

IH 定义同上。

3.3.3 稳态Ⅱ段相差动继电器

动作方程：
I > 0.75￥I
I CDF RF
ì
I > I
ó CDF L
F = A,B,C
I L 为 差动电流低定值”和1.5倍实测电容电流的大值；
I CDF 、IRF 定义同上。
稳态Ⅱ段相差动继电器经40ms 延时动作。

3.3.4 零序差动继电器

对于经高过渡电阻的接地故障，零序差动继电器

具有较高的灵敏度，其动作方程：
I > 0.75 ￥I
I CD0 R 0
ì ( )
I CD0 > Max IQD0 ,IL
ó
ICD0 为零序差动电流，I = I& + I& 即为两侧零序电流矢 和的幅值；
CD0 M 0 N 0

& &
IR 0 为零序制动电流；I R 0 = IM 0 - I N 0 即为两侧零序电流矢 差的幅值；

I QD0 为零序起动电流定值；

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IL 定义同上；
零序差动继电器经100ms延时动作。

3.3.5 采样同

两侧装置一侧作为参考端 （控制字 主机方式”置 1”侧或纵联码大的一侧），
一侧作为同步端（控制字 主机方式”为 0”侧或纵联码小的一侧）。以同步方式交换
两侧信息，参考端采样间隔固定，并在每一采样间隔中固定向对侧发送一帧信息。同步
端随时调整采样间隔，如果满足同步条件，就向对侧传输三相电流采样值；否则，启动
同步过程，直到满足同步条件为止。
两侧装置采样同步的前提条件为:
1、通道单向最大传输时延≤15ms。
2、通道的收发路由一致（即：两个方向的传输延时相等）。

3.3.6 TA 断线

TA 断线瞬间，断线侧的起动元件和差动继电器可能动作，但对侧的起动元件不动作，
不会向本侧发差动保护动作信号，从而保证纵联差动不会误动。非断线侧经延时后报 长
期有差流”，与TA 断线作同样处理。
TA 断线时发生故障或系统扰动导致起动元件动作，若 TA 断线闭锁差动”整定为 1”，
则闭锁电流差动保护；若 TA 断线闭锁差动”整定为 0”，且该相差流大于 TA 断线
差流定值”，仍开放电流差动保护。

3.3.7 TA饱和

当发生区外故障时，TA 可能会暂态饱和，装置中由于采用了较高的制动系数和自适
应浮动制动门槛，从而保证了在较严重的饱和情况下不会误动。

3.3.8 通信连接方式

装置可采用“专用光纤”或 复用通道”。在纤芯数 及传输距离允许范围内，优先
采用“专用光纤”作为传输通道。当功率不满足条件，可采用 复用通道”。
专用光纤的连接方式如图3.3.1所示：

图3.3.1 用光纤方式下的保护连接方式

64kbit/s复用的连接方式如图3.3.2所示：

图3.3.2 64kbit/s复用的连接方式

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2048kbit/s复用的连接方式如图3.3.3所示

图3.3.3 2048kbit/s复用的连接方式

3.3.9 通信时钟

数字差动保护的关键是线路两侧装置之间的数据交换。本系列装置采用同步通信方
式 （装置型号中带有字母M的通信速率为2048kbit/s，不带有字母M的通信速率为
64kbit/s，如：RCS-943A通信速率为64kbit/s,RCS-943AM通信速率为2048kbit/s）。
差动保护装置发送和接收数据采用各自的时钟，分别为发送时钟和接收时钟。保护
装置的接收时钟固定从接收码流中提取，保证接收过程中没有误码和滑码产生。发送时
钟可以有两种方式，1、采用内部 振时钟；2、采用接收时钟作为发送时钟。采用内部
振时钟作为发送时钟常称为内时钟（主时钟）方式，采用接收时钟作为发送时钟常称
为外时钟 （从时钟）方式。两侧装置的运行方式可以有三种方式：
1、两侧装置均采用从时钟方式；
2、两侧装置均采用内时钟方式；
3、一侧装置采用内时钟， 一侧装置采用从时钟 （这种方式会使整定定值更复杂，
故不推荐采用）。
RCS-943系列装置通过整定控制字“ 用光纤 （内部时钟）”来决定通信时钟方式。
控制字“ 用光纤（内部时钟）”置为1，装置自动采用内时钟方式；反之，自动采用外
时钟方式。
对于64kbit/s速率的装置，其“ 用光纤 （内部时钟）”控制字整定如下：
1.保护装置通过专用纤芯通信时，两侧保护装置的“专用光纤 （内部时钟）”控制
字都整定成：‘1’；
2. 保护装置通过PCM 机复用通信时，两侧保护装置的“专用光纤 （内部时钟）”控
制字都整定成：‘0’；
对于2048kbit/s速率的装置，其“ 用光纤 （内部时钟）”控制字整定如下：
1. 保护装置通过专用纤芯通信时，两侧保护装置的“专用光纤（内部时钟）”控制
字都整定成：‘1’；
2. 保护装置通过复用通道传输时，两侧保护装置的“专用光纤（内部时钟）”控制
字按如下原则整定：
a.当保护信息直接通过同轴电缆接入SDH 设备的2048kbit/s板卡，同时SDH 设
备中2048kbit/s通道的 重定时”功能关闭时，两侧保护装置的“专用光纤（内
部时钟）”控制字置1 （推荐采用此方式）；
b. 当保护信息直接通过同轴电缆接入SDH 设备的2048kbit/s 板卡，同时SDH
设备中2048kbit/s通道

的 重定时”功能打开时，两侧保护装置的“专用光纤
（内部时钟）”控制字置0；
c. 当保护信息通过通道切换等装置接入SDH 设备的2048kbit/s 板卡，两侧保
护装置的“专用光纤 （内部时钟）”控制字的整定需与其它厂家的设备配合。

注：RCS-943装置各个型号V3.00及以上版本将“ 用光纤”控制字更名为“内部时
钟”，控制字功能与原来一样。

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NARI-RELAYS RCS-943 系列高压输电线路成套保护装置

3.3.10 纵联标识码

为提高数字式通道线路保护装置的可靠性， RCS-943 装置各个型号V3.00 及以上版
本增加可整定的本侧及对侧纵联保护标识码。
RCS-943X 和RCS-943XM V3.00 及以上版本增加纵联码功能，定值作如下修改：
增加两个定值项：“本侧纵联码”“对侧纵联码”；减少了两个保护控制字：“主机方式”、
“通道自环试验”，同时将原来的“ 用光纤”改名为“内部时钟”。
本侧纵联码和对侧纵联码需在定值项中整定，范围均为0～65535，纵联码的整定应
保证全网运行的保护设备具有唯一性，即正常运行时，本侧纵联码与对侧纵联码应不同，
且与本线的 一套保护的纵联码不同，也应该和其它线路保护装置的纵联码不同（保护
校验时可以整定相同，表示自环方式）。
保护装置根据本装置定值中本侧纵联码和对侧纵联码定值决定本装置的主从机方
式，同时决定是否为通道自环试验方式，若本侧纵联码和对侧纵联码整定一样，表示为
通道自环试验方式，若本侧纵联码大于等于对侧纵联码，表示本侧为主机，反之为从机。
保护装置将本侧的纵联码定值包含在向对侧发送的数据帧中传送给对侧保护装置，
对于单通道保护装置，当接收到的纵联码与定值整定的对侧纵联码不一致时，退出差动
保护，报 纵联码接收错”、通道异常”告警。
在通道状态中增加对侧纵联码的显示，显示本装置接收到的纵联码，若本装置没有
接收到正确的对侧数据，对侧纵联码显示 －”符号。

3.3.11 纵联差动保护方框图

1. 差动保护投入指屏上“投差动保护压板”和定值控制字“投纵联差动保护”同时
投入。
2. A 相差动元件”、B 相差动元件”、C 相差动元件”包括变化 差动、稳态 差
动Ⅰ段或Ⅱ段动作时的分相差动，只是各自的定值有差异。
3. 三相开关在跳开位置或经保护起动控制的差动继电器动作，则向对侧发差动动作
允许信号。
4. TA 断线瞬间，断线侧的起动元件

和差动继电器可能动作，但对侧的起动元件不动
作，不会向本侧发差动保护动作信号，从而保证纵联差动不会误动。TA 断线时发
生故障或系统扰动导致起动元件动作，若 TA 断线闭锁差动”整定为 1”，则闭
锁电流差动保护；若 TA 断线闭锁差动”整定为 0”，且该相差流大于 TA 断线
差流定值”，仍开放电流差动保护。

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图3.3.4 纵联差动保护方框图

3.4 距离继电器

本装置设有三阶段式相间、接地距离继电器和两个作为远后备的四边形相间、接地
距离继电器。继电器由正序电压极化，因而有较大的测 故障过渡电阻的能力；当用于
短线路时，为了进一步扩大测 过渡电阻的能力，还可将Ⅰ、Ⅱ段阻抗特性向第Ⅰ象限
偏移；接地距离继电器设有零序电抗特性，可防止接地故障时继电器超越。
正序极化电压较高时，由正序电压极化的距离继电器有很好的方向性；当正序电压
下降至10%Un 以下时，进入三相低压程序，由正序电压记忆量极化，Ⅰ、Ⅱ段距离继电
器在动作前设置正的门坎，保证母线三相故障时继电器不可能失去方向性；继电器动作
后则改为反门坎，保证正方向三相故障继电器动作后一直保持到故障切除。Ⅲ段距离继
电器始终采用反门坎，因而三相短路Ⅲ段稳态特性包含原点，不存在电压死区。

3.4.1 低压距离继电器

当正序电压小于10%Un 时，进入低压距离程序。正方向故障时，低压距离继电器
暂态动作特性如图3.4.1；
Z S 为保护安装处背后等值电源阻抗，测 阻抗ZK 在阻抗复数平面上的动作特性是

以ZZD 至- ZS 连线为直径的圆，动作特性包含原点表明正向出口经或不经过渡电阻故障
时都能正确动作，并不表示反方向故障时会误动作；反方向故障时的动作特性必须以反
方向故障为前提导出。

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NARI-RELAYS RCS-943 系列高压输电线路成套保护装置

jX jX

ZZD Z 'S

Z
K

Z
ZD

R

R

- Z
- Z K
S

图3.4.1 正方向故障时动作特性图 3.4.2 反方向故障时的动作特性

反方向故障时，测 阻抗- ZK 在阻抗复数平面上的动作特性是以ZZD 与Z 'S 连线为

直径的圆，如图3.4.2，其中，Z 'S 为保护安装处到对侧系统的总阻抗。当- ZK 在圆内

时动作，可见，继电器有明确的方向性，不可能误判方向。
以上的结论是在记忆电压消失以前，即继电器的暂态特性，当记忆电压消失后，正
方向故障时，测 阻抗ZK 在阻抗复数平面上的动作特性如图3.4.3，反方向故障时，- ZK
动作特性也如图3.4.3。由于动作特性经过原点，因此母线和出口故障时，继电器处于
动作边界；为了保证母线故障，特别是经弧光电阻三相故障时不会误动作，Ⅰ、Ⅱ段距
离继电器在动作前设置正的门坎，其幅值取最大弧光压降，保证母线三相故障时继电器
不可能失去方向性；继电器动作后则改为反门坎，相当于将特性圆包含原点，保证正方
向出口三相故障继电器动作后一直保持到故障切除。为了保证Ⅲ段距离继电器的后备性
能，Ⅲ段距离继电器始终采用反门坎，因而三相短路Ⅲ段稳态特性包含原点，不存在电
压死区。

jX D jX
Z
REC
Z
ZD C
0
15 Z
K
Z
ZD

Z
K

A
B
R R

图3.4.3 三相短路稳态特性 图3.4.4 四边形相间距离继电器的动作特性

3.4.2 接地距离继电器

3.4.2.1 Ⅲ段接地距离继电器

Ⅲ段接地距离继电器由阻抗圆接地距离继电器和四边形接地距离继电器相或构成，
四边形接地距离继电器可作为长线末端变压器后故障的远后备。

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NARI-RELAYS RCS-943 系

列高压输电线路成套保护装置

●阻抗圆接地距离继电器：
继电器的极化电压采用当前正序电压，非记忆 ，这是因为接地故障时，正序电压
主要由非故障相形成，基本保留了故障前的正序电压相位，因此，Ⅲ段接地距离继电器
的特性与低压时的暂态特性完全一致，见图3.4.1、图3.4.2，继电器有很好的方向性。

● 四边形接地距离继电器：
四边形接地距离继电器的动作特性如图3.4.4 中的ABCD，ZZD 为接地Ⅲ段圆阻抗定
值,ZREC 为接地Ⅲ段四边形定值，四边形中BC 段与ZZD 平行，且与Ⅲ段圆阻抗相切；AD

段延长线过原点偏移jX 轴15°；AB 段与CD 段分别在ZZD /2 和ZREC 处垂直于ZZD 。整

定四边形定值时只需整定ZREC 即可。

3.4.2.2 Ⅰ、Ⅱ段接地距离继电器

Ⅰ、Ⅱ段接地距离继电器由方向阻抗继电器和零序电抗继电器相与构成。
Ⅰ、Ⅱ段方向阻抗继电器的极化电压，较Ⅲ段增加了一个偏移角θ1，其作用是在
短线路应用时，将方向阻抗特性向第Ⅰ象限偏移，以扩大允许故障过渡电阻的能力。。
θ1 的整定可按0°，15°，30°三档选择。方向阻抗与零序电抗继电器二部分结合，
增强了在短线上使用时允许过渡电阻的能力。

jX 0 0
q 1= 15 q 1= 30
Z
ZD

q 1= 00 A

R

- Z
S

图3.4.5 正方向故障时继电器特性

3.4.3 相间距离继电器

3.4.3.1 Ⅲ段相间距离继电器
Ⅲ段相间距离继电器由阻抗圆相间距离继电器和四边形相间距离继电器相或构成，
四边形相间距离继电器可作为长线末端变压器后故障的远后备。

●阻抗圆相间距离继电器：
继电器的极化电压采用正序电压，不带记忆。因相间故障其正序电压基本保留了故
障前电压的相位；故障相的动作特性见图3.4.1、图3.4.2，继电器有很好的方向性。
三相短路时，由于极化电压无记忆作用，其动作特性为一过原点的圆，如图3.4.3。
由于正序电压较低时，由低压距离继电器测 ，因此，这里既不存在死区也不存在母线
故障失去方向性问题。

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NARI-RELAYS RCS-943 系列高压输电线路成套保护装置

● 四边形相间距离继电器：
四边形相间距离继电

器动作特性同四边形接地距离继电器，如图3.4.4，只是工作
电压和极化电压以相间 计算。

3.4.3.2 Ⅰ、Ⅱ段相间距离继电器

Ⅰ、Ⅱ段相间距离继电器由方向阻抗继电器和电抗继电器相与构成。
Ⅰ、Ⅱ段方向阻抗继电器的极化电压与接地距离Ⅰ、Ⅱ段一样，较Ⅲ段增加了一个
偏移角θ2，其作用也是为了在短线路使用时增加允许过渡电阻的能力。θ2 的整定可按
0°，15°，30°三档选择。方向阻抗与电抗继电器二部分结合，增强了在短线上使用
时允许过渡电阻的能力。

3.4.4 振荡闭锁

装置的振荡闭锁分三个部分，任意一个元件动作开放保护。

3.4.4.1 起动开放元件
起动元件开放瞬间，若按躲过最大负荷整定的正序过流元件不动作或动作时间尚不
到10ms，则将振荡闭锁开放160ms。
该元件在正常运行突然发生故障时立即开放160ms，当系统振荡时，正序过流元件
动作，其后再有故障时，该元件已被闭锁， 外当区外故障或操作后160 ms 再有故障
时也被闭锁。

3.4.4.2 不对称故障开放元件
不对称故障时，振荡闭锁回路还可由对称分 元件开放。

3.4.4.3 对称故障开放元件
在起动元件开放160ms 以后或系统振荡过程中，如发生三相故障，则上述二项开放
措施均不能开放振荡闭锁，本装置中 设置了专门的振荡判别元件，即测量振荡中心电
压：
U = U cosF
OS

U 为正序电压，F 是正序电压和电流之间的夹角。
在系统正常运行或系统振荡时，U cosF 反应振荡中心的正序电压；在三相短路时，
U cosF 为弧光电阻上的压降，三相短路时过渡电阻是弧光电阻，弧光电阻上压降小于
5％U 。
N

本装置采用的动作判据分二部分：
● - 0.03UN < UOS < 0.08UN 延时150ms开放。

● - 0.1UN < UOS < 0.25UN 延时500ms开放。

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3.4.5 距离保护逻辑

0
不对称故障开放元件 >=1 1

0

>=1
对称故障开放元件 0 M1 投振荡闭锁 振荡闭锁开放

0 M3
振闭过流元件 10ms 0 0
&
0 160

0 M2
保护起动 0
&
投Ⅰ段接地距离 0 距离Ⅰ段
Ⅰ段接地距离 >=1 时间 距离Ⅰ段动作
0 M5

Ⅰ段相间距离 投Ⅰ段相间距离 0 M4

投Ⅱ段接地距离 0
Ⅱ段接地距离
&
接地距离
Ⅱ段时间 接地距离Ⅱ段动作
0 M6 0
>=1

距离Ⅱ段动作
0 0 M8
&
相间距离
Ⅱ段时间 相间距离Ⅱ段动作
Ⅱ段相间距离 投Ⅱ段相间距离 0 M7

0

&

M9
0

0 0

>=1 >=1
投重合加速Ⅱ段距离 0 0
&
0 M10 0 M12 0
>=1
0 M13

25ms
重合闸 距离加速动作

0
0 M15
>=1
投重合加速Ⅲ段距离

0
0 M11 &

0 M14
手动合闸

投Ⅲ段接地距离 接地距离 0
Ⅲ段接地距离 Ⅲ段时间 >=1

距离Ⅲ段动作
Ⅲ段相间距离 投Ⅲ段相间距离 相间距离 0 M16
Ⅲ段时间

图3.4.6 RCS-943 距离保护方框图

1. 保护起动时，如果按躲过最大负荷电流整定的振荡闭锁过流元件尚未动作或动作不
到10ms，则开放振荡闭锁160ms， 外不对称故障开放元件、对称故障开放元件任
一元件开放则开放振荡闭锁；用户可选择“投振荡闭锁”去闭锁Ⅰ、Ⅱ段距离保护，
否则距离保护Ⅰ、Ⅱ段不经振荡闭锁而直接开放；
2. 合闸于故障线路时加速跳闸可由二种方式：一是受振闭控制的Ⅱ段距离继电器在合
闸过程中加速跳闸，二是在合闸时，还可选择“投重合加速Ⅱ段距离”、“投重合加
速Ⅲ段距离”、由不经振荡闭锁的Ⅱ段或Ⅲ段距离继电器加速跳闸。手合时总是加
速Ⅲ段距离。
3. 接地距离Ⅰ、Ⅱ段经零序电流闭锁，为保证距离Ⅲ段的远后备作用，接地距离Ⅲ段
不经零序电流闭锁。

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3.5 零序过流保护

0

自产零序起动元件 &

0

&
外接零序起动元件 0 M1 0

>=1
零序功率正方向 0 M2

0 M3

0

TV断线 >=1

TV断线留零Ⅰ段 0 M4
1 0
&
Ⅰ段零序元件 0 零序过流

零序Ⅰ段经方向 0 Ⅰ段时间 零序Ⅰ段动作
0 M5

1 0
Ⅱ段零序元件 &
零序Ⅱ段经方向 零序过流
Ⅱ段时间 零序Ⅱ段动作
0 M6

1
0

Ⅲ段零序元件 &
零序Ⅲ段经方向 0 零序过流
Ⅲ段时间 零序Ⅲ段动作
0 M7

1
0

Ⅳ段零序元件 &
零序Ⅳ段经方向 零序过流
Ⅳ段时间 零序Ⅳ段动作
0 M8

1
0

&
100ms
手合或重合 或200ms 0 零序过流加速动作

零序过流加速元件 0 M9

0

TV断线 &
TV断线过流
Ⅰ段时间

TV断线过流Ⅰ段动作
TV断线过流Ⅰ段元件 0 M10

0

&
TV断线过流
Ⅱ段时间 TV断线过流Ⅱ段动作
TV断线过流Ⅱ段元件 0 M11

过负荷元件 过负荷时间 过负荷报警

图3.5.1 零序过流保护方框图

1. 本装置设置了四个带延时段的零序方向过流保护，各段零序可由用户选择经或不经
方向元件控制。在TV 断线时，零序Ⅰ段可由用户选择是否退出；四段零序过流保
护均不经方向元件控制。
2. 所有零序电流保护都受零序起动过流元件控制，因此各零序电流保护定值应大于零
序起动电流定值。
3. 当最小相电压小于0.8Un 时，零序加速延时为100ms，当最小相电压大于0.8Un 时，
加速时间延时为200ms，其过流定值用零序过流加速段定值。
4. TV 断线时，本装置自动投入两段相过流元件，两个元件延时段可分别整定。

3.6 不对称相继速动保护

不对称故障时，利用近故障侧切除后负荷电流的消失，可以实现不对称故障时相继
跳闸。如图3.6.1所示，当线路末端不对称故障时，N 侧Ⅰ段动作快速切除故障，由于

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NARI-RELAYS RCS-943 系列高压输电线路成套保护装置

三相跳闸，非故障相电流同时被切除，M 侧保护测 到任一相负荷电流突然消失，而Ⅱ
段距离元件连续动作不返回时，将M 侧开关不经Ⅱ段延时即跳闸，将故障切除。

M N
A

B

C

图3.6.1 不对称故障相继速动保护动作示意图

0
不对称速动投入 &

0
Ⅱ段距离元件 M1

0 0
>=1 &
0
20 0 30 0