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PSCAD元件介绍


1. Current Transformer (CT) - JA Model(CT-JA 模型)

本组件基于 Jiles-Aherton 的铁磁磁滞理论模拟了电流互感器(CT)。基于 磁性材料的物理特性,给出了饱和效应以及磁滞剩磁和最小磁滞回线等信息。 被测量电流作为输入(kA),输出是继电设备所用的二次电流(Amps)。

2. Cur

rent Transformer - Lucas Model(CT-Lucas 模型)

本组件模拟了其负载 (继电设备) 为感性的电流互感器。 被测量电流作为输入 (kA) , 输出是继电设备所用的二次电流(Amps)。

3. Two CT Differential Configuration - JA Model(双 CT 差分结构 —JA 模型)

本组件模拟了差动保护中并联运行的两只电流互感器。模型基于 Jiles-Aherton 的铁 磁磁滞理论。基于磁性材料的物理特性,给出了饱和效应以及磁滞剩磁和最小磁滞回线 等信息。

被测量的一次侧线电流作为输入(kA),模型计算出流过 CT 线圈的二次侧 电流(Amps)。流经继电设备的电流是其内部输出变量。

4. Coupled Capacitor Voltage Transformer (CCVT) 带耦合电容的 ( 电压互感器)CCVT
本组件模拟了相互作用的耦合式电压互感器(VT)。模型的输入是电容两端的电压, Vp(测量自系统的电压)、C1 和 C2。输出是变换后的电压 VS(Volts)。

CCVT 电路模型的结构如下所示:

5. Potential Transformer (PT/VT)(PT—Lucas 模型)

本组件模拟了相互作用的耦合式电压互感器。输入是测量的系统电压 Vp(kV)。 输出是变换后的电压 Vs(Volts)。

PT/VT 的电路结构如下所示:

6. Block Average Phase Comparator Relay(块均值比相继电器)

本组件计算如下值:

V ? I ?Z ? V ? ?

如果由 V 和 I 所描述的阻抗在保护区外,则此值为负。本组件对标么化的电 气量(范围 1.0~2.0)进行积分,如果积分器的输出超过 1.0 则输出跳闸信号 (1)。默认输出是 0。

7. Line to Ground Impedance(线对地阻抗)

本组件像接地阻抗继电器一样计算出线对地阻抗。图中,VM 是指电压幅值,VP 是 指电压相角, 指电流幅值, 指电流相角。 IM IP 输出阻抗是直角坐标形式 (即输出 R 和 X) , 优化后供 “Trip Polygon” “Distance Relay - Apple Characteristics” “Distance Relay - Lens 、 、 Characteristics”或“Mho Circle”跳闸元件使用,如下所示:

线对地阻抗计算如下:

Z LG ?

V phase I phase ? k ?I 0

这里:

V phase =相电压;
I phase =相电流;

I0 ?

1 ? I A ? I B ? IC ? 3
Z 0 ? Z1 Z1

k?

Z 0 =自继电器位置到保护区域末端的零序阻抗;

Z1 =自继电器位置到保护区域末端的正序阻抗;

8. Line to Line Impedance(相间阻抗)

本组件像接地阻抗继电器一样计算出相间阻抗。输出阻抗是直角坐标形式(即输出 R 和 X),优化后供“Trip Polygon”、 “Distance Relay - Apple Characteristics”、 “Distance Relay - Lens Characteristics”或“Mho Circle”跳闸元件使用,如下所示:

相间阻抗计算公式如下:

Z LL ?

V phase1 ? V phase 2 I phase1 ? I phase 2

这里:

V phase =相电压;

I phase =相电流。

9. Mho Circle(阻抗圆)

阻抗圆组件归类于“阻抗区域元件”。它检查输入 R 和 X 所描述的点是否位于规定 的阻抗区域内。R 和 X 是被监测阻抗的电阻和电感,单位可以是标么形式或者 ohms 形 式。需要注意的是,组件输入参数的单位设置与输入的 R 和 X 的单位需保持一致。如果 输入 R 和 X 所描述的点位于规定的区域内则输出“1”,否则输出“0”。

10. Trip Polygon(跳闸多边形)

本组件归类于“阻抗区域元件”。它检查输入 R 和 X 所描述的点是否位于规定的阻 抗区域内。R 和 X 是监测到的阻抗的电阻和电感,单位可以是标么形式或者 ohms 形式。 需要注意的是,组件输入参数的单位设置与输入的 R 和 X 的单位需保持一致。如果输入 R 和 X 所描述的点位于规定的区域内则输出“1”,否则输出“0”。

11. Sequence Filter(序分量过滤器)
本组件计算序分量组件的幅值和相角,输入的值是相量形式的三相幅值和相角

12. Distance Relay - Apple Characteristics(距离保护-苹果特性)

本组件归类于“阻抗区域元件”,它检测输入 R 和 X 所描述的点是否在定义的阻抗 区域内。R 和 X 代表了被检测阻抗的电阻和电感,单位可以是标么形式或者 ohms 形式。 需要注意的是,组件输入参数的单位设置与输入的 R 和 X 的单位需保持一致。如果输入 R 和 X 所描述的点位于规定的区域内则输出“1”,否则输出“0”。

苹果特性可由两个等半径的圆生成,定义为两个圆的并集。

13. Distance Relay - Lens Characteristics(距离保护-透镜特性)

本组件归类于“阻抗区域元件”,它检测输入 R 和 X 所描述的点是否在定义的阻抗 区域内。R 和 X 代表了被检测阻抗的电阻和电感,单位可以是标么形式或者 ohms 形式。 需要注意的是,组件输入参数的单位设置与输入的 R 和 X 的单位需保持一致。如果输入 R 和 X 所描述的点位于规定的区域内则输出“1”,否则输出“0”。

透镜特性可由两个等半径的圆生成,定义为两个圆的交集。

14. Out of Step Relay - Mho Characteristics(失步保护-欧姆特性)
当阻抗轨迹从功率摇摆闭锁区 6 向内部闭锁区 5 穿越时, 本组件检测穿越所 需的时间,如果大于设定的时间,即探测到出现了功率摇摆的情况。在大多数这

样的情形下, 阻抗保护不应启动去切除相关的开关,只有在少数选择好的系统解 列点处才需要跳闸。

如果没有选择距离保护去解列系统的话, 当阻抗轨迹从 6 区穿越到 5 区的时 间超过设定时间,会闭锁距离保护 1、2、3 段的跳闸信号。 在功率摇摆期间,可以使用 OOS 的输出闭锁距离元件的 1、2、3 段的跳闸信 号, 或者在选定的点上去触发断路器的跳闸回路, 将稳定系统与不稳定系统隔离。 R 和 X 代表了被检测阻抗的电阻和电感,单位可以是标么形式或者 ohms 形 式。 需要注意的是, 组件输入参数的单位设置与输入的 R 和 X 的单位需保持一致。 如果探测到功率摇摆情况输出“1”,否则输出“0”。 这里的 5 区和 6 区由阻抗圆定义。 用户可以输入这两个同心圆的坐标和半径。

15. Out of Step Relay - Polygon Characteristics (失步保护-多边形 特性)

当阻抗轨迹从功率摇摆闭锁区 6 向内部闭锁区 5 穿越时, 本组件检测穿越所 需的时间,如果大于设定的时间,即探测到出现了功率摇摆的情况。在大多数这 样的情形下, 阻抗保护不应启动去切除相关的开关,只有在少数选择好的系统解 列点处才需要跳闸。 如果没有选择距离保护去解列系统的话, 当阻抗轨迹从 6 区穿越到 5 区的时 间超过设定时间,会闭锁距离保护 1、2、3 段的跳闸信号。 在功率摇摆期间,可以使用 OOS 的输出闭锁距离元件的 1、2、3 段的跳闸信 号, 或者在选定的点上去触发断路器的跳闸回路, 将稳定系统与不稳定系统隔离。 R 和 X 代表了被检测阻抗的电阻和电感,单位可以是标么形式或者 ohms 形 式。输入 I2 为负序电流,单位为标么或 kA。需要注意的是,组件输入的单位需 与输入 R、X 和 I2 相一致。如果探测到功率摇摆情况输出“1”,否则输出“0”。

这里 5 区和 6 区定义会四边形(多边形)。对于阻抗轨迹由 6 区向 5 区穿越 的时间大于设定时间的情况,负序电流 I2 需再小于限定值本组件才会发出闭锁 信号。

16. Out of Step Relay - Lens Characteristics (失步保护-透镜特性)

当阻抗轨迹从功率摇摆闭锁区 6 向内部闭锁区 5 穿越时, 本组件检测穿越所 需的时间,如果大于设定的时间,即探测到出现了功率摇摆的情况。在大多数这 样的情形下, 阻抗保护不应启动去切除相关的开关,只有在少数选择好的系统解 列点处才需要跳闸。 如果没有选择距离保护去解列系统的话,当阻抗轨迹从 6 区穿越到 5 区的 时间超过设定时间,会闭锁距离保护 1、2、3 段的跳闸信号。 在功率摇摆期间,可以使用 OOS 的输出闭锁距离元件的 1、2、3 段的跳闸 信号, 或者在选定的点上去触发断路器的跳闸回路,将稳定系统与不稳定系统隔 离。 R 和 X 代表了被检测阻抗的电阻和电感,单位可以是标么形式或者 ohms 形 式。输入 I0 为零序电流,单位为标么或 kA。需要注意的是,组件输入的单位需 与输入 R、X 和 I2 相一致。如果本组件探测到功率摇摆情况输出“1”,否则输 出“0”。 这里 5 区和 6 区定义会透镜(由两个等半径的圆相交而成)。对于阻抗轨迹 由 6 区向 5 区穿越的时间大于设定时间的情况,零序电流 I0 需再小于限定值本 组件才会发出闭锁信号。

17. Inverse Time Over Current Relay(反时限过流继电器)

电流继电器通过对电流的函数 F(I)进行关于时间的积分,得到了反时限电 流特性。F(I)预先定义的输入电流(即启动电流)的话为正,低于的话为负。

自启动电流开始,F(I)的积分开始为正,当积分达到预先定义的门槛值继电器 输出 1。 输入本组件的是电流测量信号(单位为 p.u.或 kA)。输入电流高于启动电 流时,函数 F(I)定义为跳闸,当输入电流低于启动电流时继电器返回。

18. Dual Slope Current Differential Relay (双比率电流差分继电器)

双比率百分比偏置限制特性由以下 4 个值所决定:
? ? ? ?

IS1: 基础的差分电流定值; K1: 较低的百分比偏置定值; IS2: 偏置电流门槛值; K2: 较高的百分比偏置定值。

本组件的输入是两个电流的幅值 I1M 和 I2M, 以及对应的相位 I1P 和 I2P。 跳 闸的标准定义如下:

满足跳闸标准且时间大于参数指定的时间时,本继电器输出为“1”。

19. Negative Sequence Directional Element(负序方向元件)

负序方向元件的原理:对于正向故障,负序阻抗为负值;而对于反向故障,它为 正值。考虑到继电器终端之后的大电源,其可能会导致较低的负序电压。为了克服这一 情况,需要加入补偿量以增大负序电压。

应用步长量会引入一个正向和反向的门槛。标准是:如果 Z 2 ? Z 2 f ,则故障 是正向的;如果 Z 2 ? Z 2 f ,则故障是反向的。为了避免重合,正向的门槛值必须 小于反向的门槛值。 仅在负序电流与正序电流的比例大于设定的限值时,才会有 输出。除此之外,负序电流还必须大于其它两个设定值(一个正向,一个反向)。 组件的输入如下:
? ? ? ? ?

I2M: 负序电流幅值; I2P: 负序电流相位, [rad]或[deg]; V2M: 负序电压幅值; V2P: 负序电压相位, [rad]或[deg]; I1: 正序限制电流

正向故障输出为“1”,反向故障输出“-1”。

20. Over-Current Detector(过电流检测器)

本组件连续检测输入信号是否超过了“过电流限值”。可以设定其在检测之前对输 入信号进行处理:如果处理过的输入信号高于门槛值,且持续时间达到了指定的“Delay Time”,组件输出 1(否则输出 0)。


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