PS 640UX 系列保护测控装置是 针对电力、石化、钢铁、冶金等行业研
发的保护测控一体化装置，它适用于 110kV 以下电压等级的非直接接地或者小电阻接地系统的地方电力及
工业系统。
PS 640UX系列保护测控装置基于自主研发的EDP保护平台，采用了多项创新技术，集保护、
控制、测量、通信和监视功能于一体，资源丰富配置完善、运行维护灵活方便、稳定可靠安全性高，整体
技术性能指标处于国内水平，为工业电力系统的安全、稳定、经济运行提供了坚实的基础。
1.2 主要特点
资源丰富、功能完善：实时钟系统，支持 RS485 IRIG-B 方式 GPS 对时；灵活的组网方式及
规约配置；能提供完善的保护、测量、控制功能。
技术成熟、可靠性高：将国际的高压保护的技术及思想，应用到低压保护中，保护原理
可靠，性更强；产品硬件电磁兼容水平符合国家标准。
配置灵活、针对性强：装置插件配置简单易用，出口可灵活组态，方便了现场的各种应用要求；充分
考虑钢铁冶金企业的特点。
通信强大、记录全面：提供双以太网通信口或者双 RS-485 通信口，支持 IEC60870-5-103 通信规约
和 MODBUS 通信规约；可查询至少 100 次跳闸记录，200 次自检记录，后 200 次开关量及状态变位记
录，全面记录装置运行信息；可记录 8~100 个报告及变位标志集。
中央告警信号主要是反应装置所对应一次设备的异常运行工况（比如 TV 断线），用于提醒运行人
员，称之为呼唤。装置此种情况下点亮装置面板上本地告警信号灯的同时，输出一付触点至中央信号，
但是不切断 24V 电源。由该继电器的接点分别给出当地及中央信号。
跳合闸保持电流的设置方式：设定为自适应 1A～5A 的保持电流，此时与继电器 TBJ 连接的有 R9、
R10、KK1 连通、VD1、VD2、VD3、VD4，与继电器 HBJ 连接的有 R5、R6、KK2 连通、VD5、VD6、
VD7、VD8；如果实际保持电流小于 1A，需将跳闸回路与 R10 串联的 KK1 断开，将合闸回路与 R6
串联的 KK2 断开即可。
如果不使用本模件提供的操作回路，而使用外部其他操作箱，本模件操作回路的部分端子与
外部操作箱相连接，以装置对断路器位置等信号的正确判断。X4:7 接外部操作箱的正控制电源，
X4:16 接入外部操作箱的负控制电源，X4:14 与分位辅助接点相连， X4:8 与断路器合位辅助接点相连，
必要时 X4:9 与外部操作箱的手动跳闸输入端子相连。
需要本模件的防跳回路时，X4:15 接入外部操作箱的负控制电源,不需要本模件的防跳回路时，
X4:15 保持浮空即可。
此外，TRIP 模件可选装为交流模式，即操作回路控制电源为 AC 220V，在选装交流操作回路时，
所有开入均默认为使用 DC 220V 的电源。当需要取消交流 TRIP 模件的防跳功能时，将 KKL1 断开即
可。
1.5.5 人机对话（MMI）模件
人机对话模件的核心为总线不出芯片的微控制器，其主要功能是显示保护 CPU 输出的信息，扫描
面板上的键盘状态并实时传送给保护 CPU。具有高度的可靠性。采用此种配置方式，既避免了保护
CPU 大量的总线外引，提高了保护装置的可靠性，又几乎不增加产品成本，提升了装置的性能价格比。
本模件上的显示窗口采用五行，每行十二个汉字的液晶显示器，人机界面清晰易懂。液晶显示正
常在 5 分钟内无键盘操作时，背光能够自动熄灭。面板上配置的 PS 系列保护装置通用的键盘操作方
PS 640UX 系列保护测控装置使用说明书
式，使得人机对话操作方便、简单。同时，考虑到低压保护运行的特点，在本模件上还配置了丰富的
灯光指示信息，使本装置的运行信息更为直观。
通过“运行参数”中的控制字 KG1.1，把开入端子 X2:11 设置为外部起动同期合闸功能输入端。断
路器开关位置在跳位 30 秒后，当手合同期 X2:11 开入有低电平变高电平或装置接受到遥控合闸命令，
装置开始检查是否满足合闸条件，如在 10s 内不满足合闸条件，则本次合闸操作失败。
准同期或同期电压相别选择同重合闸，由定值“同期相别选择”整定。手合准同期（检同期或检无压）
的出口为“X3:8-9”
检同期或检无压的判据和定值与 2.5.3 所述相同。
检准同期判据如下：
1）母线与线路抽取电压差小于整定值
2）频率差小于整定值
3）频率差加速度小于整定值
4）母线与线路抽取电压的夹角 - 导前角度 ＜ 15 度
注：导前角度＝2频率差合闸导前时间定值＋频率差加速度合闸导前时间定值 2
5）断路器在分闸位置
6）断路器在跳位 30 秒后，手动合闸开入量由低电平变为高电平（输入端子 X2:11）或装置接收
到遥控合闸命令
母线与线路抽取电压可通过控制字 KG2.6 选取线电压或相电压，当 KG2.6＝1 时，为线电压；反
之为相电压。
2.7 低频减载
低频减载功能逻辑中设有一个滑差闭锁元件以区分故障情况、电动机反馈和真正的有功缺额。
考虑低频减载功能只在稳态时作用，取线电压进行计算，且试验时仍需加三相平衡电压。当任一
线电压低于闭锁频率计算电压时，低频减载功能将自动退出。
综上所述，低频减载功能的判据为：
1) 三相平衡电压，且小线电压＞VBF；
2) df/dt＜F/T；
3) f＜F；
4) T＞TDZ；
5) 负荷电流大于“低频保护闭锁电流”定值，此定值可通过控制字 KG3.2 投退。
设置控制字 KG1.12＝1，可实现低频解列功能。此时判据 2)改为：df/dt＞F/T。其余判据同低频
减载元件判据。
现场试验条件不具备时，该功能测试可免做。如模拟量正确，精度由软件。
2.8 低压减载
低压减载的判据为：
1) 平衡电压，电压降低至三个线电压均小于 VDY（低压保护电压定值）；
2) 小线电压大于 30V；
3) 每秒钟的电压变化小于定值“闭锁电压变化率”。如大于该定值，本判据的状态将保持，直到电
压恢复到定值 VDY 以上后复归；
4) T＞TDY；
5) 负荷电流 ＞0.1IN。
测试此功能时，加入的平衡电压应有一个从大到小的变化过程。
2.1 差动速断
当任一相差动电流大于差动速断整定值时，动作于总出口继电器。用于在变压器差动区发生严重
故障情况下快速切除变压器。差动速断定值应能躲过外部故障的大不平衡电流和空投变压器时的励
磁涌流，一般取 6～12 倍的额定电流。
总出口动作后输出 8 副接点，分别为（X3:1,X3:2）、（X3:3,X3:4）、(X3:5,X3:6)、 (X3:11,X3:12)、
（X6:9, X6:10）、（X6:11, X6:12）、(X6:13, X6:14)、(X6:15, X6:16)。(后 4 副接点需选装 DIO 模件)
2.2 比率差动元件
采用常规比率差动原理，其动作方程如下：
Id ＞ Icd （Ir ＜ Ir0）
Id - Icd ＞ Kcd (Ir- Ir0) (Ir ≥ Ir0)
同时满足上述两个方程时，比率差动元件动作。其中，Id 为差动电流，Ir 为制动电流，Kcd 为比率
制动系数，Icd 为差动电流门槛定值，Ir0 为拐点电流值。
建议将元件中的拐点电流 Ir0 设定为 0.7 倍的高压侧额定电流 Ie，以匝间短路在制动电流小于
额定电流即 Ir ＜ Ie 时，没有制动作用。
差动电流门槛判据不宜过小，建议取 Icd＝(0.4～0.8) Ie。
比率制动系数的整定可按以下的公式进行:
Kcd = Kk (KtxFwc + ᇞU + ᇞFph)
其中，Kk 为可靠系数，取 1.3～1.5；Ktx 为同型系数，取 1.0；
Fwc 为电流互感器的允许误差，取 0.1；
ᇞ
U 为变压器调压抽头引起的误差，取调压范围的一半；
ᇞ
Fph 为因电流互感器引起的电流不平衡产生的相对误差，取 0.05；
比率制动系数 Kcd 建议取值范围为 0.3～0.7，误差范围为5%或误差 0.05。
对于三圈变：
Id＝|I +I +I |
Ir＝|I |+|I |+|I |/2
式中， 分别为三侧电流，均以流入变压器为正方向。
注：
此处制动电流与两侧差动程序有所区别，通常以 I ₁侧为高压侧，I ₃侧为低压侧。这里的电流是考虑过接线
方式换算后的电流。
当 CT 饱和时，比率差动制动系数 Kcd=0.9。
CT 饱和判别：各相电流的二次或者三次谐波值大于基波的 15%。只要三侧某一相电流满足饱和条件，即判
为整个保护 CT 饱和，差动制动系数按 0.9 处理。
在差动保护装置内，变压器各侧电流存在的相位差由软件自动进行校正。变压器各侧的电流互感
器均采用星形接线，并且以指向变压器为同极性。各差动元件的差电流、制动电流均可在“运行状态\
计算量 ”菜单中实时显示，或在主菜单实时循环显示，以便于装置检测和运行监视。
比例差动动作出口接点输出与差速动作出口一致。
PST 641UX 变压器保护装置技术说明书
2.3 二次谐波制动
利用三相差动电流中的二次谐波作为励磁涌流闭锁的判据。动作方程如下：
Max[Ida2, Idb2, Idc2] ＞ Kxb Max[Ida, Idb, Idc]
其中 Ida2, Idb2, Idc2 为 A ,B,C 三相差动电流中的二次谐波含量，Ida, Idb, Idc 为 A ,B,C 三相差动电流，
Kxb 为二次谐波制动系数。当满足上述条件时，闭锁三相比率差动保护。Kxb 一般取为 10％～20％之
间，建议取为 0.15，误差范围为5%或误差 0.05。
各差动元件的二次谐波有效值均可在“运行状态\计算量 ”菜单中实时显示，或在主菜单实时循环显
示，以便于装置检测和运行监视。
2.4 TA 断线
具有瞬时 TA 断线闭锁或告警功能及差流越限告警功能。
TA 断线启动条件为差流大于差动启动电流,在满足下列任何一个条件时，装置退出瞬时 TA 断线判
别：
1） 启动前某侧大相电流小于该侧额定电流的 20％，则不判该侧；
2） 启动后相电流大值大于该侧额定电流的 120％；
3） 启动后任一侧电流比启动前增加。
在上述三个条件均不满足的情况下，如某一侧同时满足以下条件，则延时 9s 判为 TA 断线：
1) 只有一相电流为零；
2) 其余两相电流与启动前电流相等。
如差流大于 15％的差动启动电流，经 10s 延时装置报差流越限，但不闭锁差动保护。这一功能可
兼作保护装置交流采样回路的监视功能。
2.5 非电量保护
从变压器本体来的接点经非电量保护装置重动后，输出一组空接点至 PST 641UX 主保护装置进
行事件记录，并可通过 MMI 将记录上传至后台计算机。
与非电量保护装置相对应，PST 641UX 装置通过投退软压板选择何种非电量信息需要进行记录。
对于“冷却故障”可经控制字 KG1.0 选择是否跳闸，如果选择跳闸，延时时间可整定，当延时到达后，
输出一付跳闸接点“(X3:8,X3:9)”输入至非电量保护装置，起动跳闸总出口。
保护功能及原理
2.1 相间过电流保护
装置在执行三段过流判别时，各段判别逻辑一致，其动作条件如下：
1) I ＞ Idn；Idn 为 n 段电流定值，I为相电流；
2) T ＞ Tdn ；Tdn 为 n 段延时定值。
2.1.1 低电压闭锁元件
低电压元件在三个线电压中的任意一个低于低电压定值时动作，开放被闭锁保护元件。利用此元件，
可以装置在电动机反馈等非故障情况下不出现误动作。当控制字 KG1.7=1 时，对侧复压闭锁投入，
开入 X2:11 为高电平时，低电压元件动作。
2.1.2 负序过电压闭锁元件
当负序电压大于定值时，开放被闭锁保护元件。同低电压闭锁元件共同构成复合电压闭锁元件，与过
流元件构成复合电压过流保护。本元件也可通过控制字决定闭锁任何一段电流保护元件。当控制字
KG1.7=1 时，对侧复压闭锁投入，开入 X2:11 为高电平时，负序电压元件动作。
2.1.3 相间过流方向元件
采用 90接线方式，按相起动，电流方向以指向变压器为正方向，可以通过控制字 KG2.0 选择正
方向或反方向动作区。当方向设置为正方向动作区时，动作范围 Arg(U/I)＝－135～＋45；当方向设
置为反方向动作区时，动作范围 Arg(U/I)＝45～225。各段保护方向元件可由控制字分别投退。
所谓 90接线方式，是假设三相电压对称且功率因数为 1 时，流入方向继电器的电流和电压相位
相差为 90的一种接线方式。
90接线方式电压电流的组合如下表：
序号 输入电流 输入电压
1 Ia Ubc
2 Ib Uca
3 Ic Uab
2.1.4 过负荷元件
过负荷元件监视三相的电流，其动作条件为：
MAX (I)>Ifh，其中 Ifh 为过负荷电流定值。
过负荷元件可通过控制字 KG1.9 设置为告警或跳闸，当 KG1.9=0 时为跳闸；当 KG1.9=1 时为告警。
2.2 零序过电流保护
当零序电流用作跳闸或告警时，零序电流可以由运行参数中的控制字一的 KG1.7 位选择零序电流由外
部的零序 CT 引入，或者由软件自产生成，装置默认为零序电流外接。
满足以下条件时出口跳闸：
1） 3I0>I0n，I0n 为接地 n 段定值（n 为Ⅰ或Ⅱ）；
2） T>T0n，T0n 为接地 n 段延时定值；
3） 方向元件投入时，满足方向动作条件。
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