SEL551微机保护说明书

SEL-551

综合保护测控装置

培 训 资 料

深圳市中电电力技术有限公司

二零零四年七月

深圳市中电电力技术有限公司 目 录

目 录

一 概述 ··························································································· 1 二 功能说明 ····················································································· 4 三 安装接线 ···················································································· 10 四 定值整定 ···················································································· 14 五 面板操作及信号 ··········································································· 16 六 SELogic控制方程及继电器逻辑 ······················································· 21 七 应用及维护操作 ··········································································· 25 八 故障处理 ···················································································· 28 九 主要技术参数 ·············································································· 30

一 概述

1.1主要功能

SEL-551继电器是一种集保护、测量、监视、控制、逻辑编程功能于一体的过电流重合闸综合保护测控装臵。它包括各种继电器元件，可实现过电流保护和重合闸控制，其相、接地、中性点保护元件可以完全独立整定。

SEL-551继电器具有强大的可编程逻辑控制功能，可以实现复杂的电流保护及控制功能。

1.1.1保护功能

采用相、负序、零序接地、中性点接地过电流元件及其它继电器元件的组合来保护馈线及其它设备，各种继电器元件组合实现的保护功能主要包括：

◆ 六段瞬时/定时限相过电流保护 ◆ 二段瞬时/定时限负序过电流保护 ◆ 二段瞬时/定时限零序接地过电流保护 ◆ 二段瞬时/定时限中性点接地过电流保护 ◆ 相反时限过电流保护 ◆ 零序接地反时限过电流保护

◆ 中性点接地反时限过电流保护 ◆ 负序反时限过电流保护

1.1.2 监视和测量

◆ 交流三相电量测量功能包括瞬时量测量、需求量测量。 ◆ 事件报告和顺序事件记录

1.1.3 重合闸控制

最少的控制开关和接线简化了二次控制回路，重合闸次数可达到四次，重合闸的启动和闭锁可满足不同的运行方式。

1.1.4 自动化功能

可编程逻辑控制方程可构造自动化方案。继电器的通信串口提供了远方通信功能。

图一 SEL-551功能框图

保护控制元件

1.2

二 功能说明

2.1 保护特性

SEL-551继电器包含相、负序、零序和中性点过电流元件。相电流元件元件具有6段瞬时保护，负序、零序和中性点过电流元件具有2段瞬时保护。每种元件类型还具有一个反时限元件。

I

图二 SEL-551的瞬时、定时限和反时限特性

反时限过电流曲线包括：

∙ US -

中级反时限 反时限 非常反时限 极端反时限 短反时限

∙ IEC -

A级（标准反时限） B级（非常反时限） C级（极端反时限） 长反时限 短反时限

每个反时限元件都可有两种复归特性选择。选择之一是电流下降到动作值以下1周波后复归，选择之二是模仿电磁感应式元件复归，复归时间要根据时标整定值，电磁式圆盘进程百分比以及电流大小。

2.1.1 用于相间故障检测的过电流元件

SEL-551继电器的相和负序过电流元件用于检测相间故障。负序电流元件可

排除三相负荷的影响，增加相间故障的灵敏度。相过电流元件被用于三相故障，此时负序量不存在。

2.1.2 用于接地故障的过电流元件

SEL-551继电器的零序（IG）和中性点（IN）过电流元件可用于检测接地故障。

2.2 监视和测量

2.2.1 事件报告和顺序事件记录

事件报告和顺序事件记录（SER）可用于简化故障后分析，并且可使你更能够了解简单和复杂保护方案动作情况。对于用户选择的触发条件，每一个事件报告都包含电流和元件状态信息，来表示继电器、逻辑方案以及系统状态。事件报告可选择为：1/4周波或1/8周波分辨率。SEL-551继电器可存储最近20次15周波事件报告在不丢失存储器中。整定值总是附加在每次事件报告之后。 共有二种模拟量数据格式。格式由事件报告命令后缀来选择。这些格式为：

◆ 1/4周波或1/8周波分辨率 ◆ ASCII或压缩ASCII

1/4周波报告是1/8周波报告长度的二分之一，适合用于快速简捷地分析大扰动后的故障问题。1/8报告适宜用于更详细分析。

SEL-551继电器的SER报告可存储最近512个事件。此事件报告可获得SEL-551继电器内部元件动作情况。SER事件量可以反映：输入/输出状态变化、元件动作/返回、重合闸状态变化等等。

IRIG-B时钟输入可在±5ms内同步SEL-551继电器时钟。

2.2.2 需量电流门槛告警

相、负序、中性点和零序需求量电流都有过负荷和不平衡电流门槛告警。当需求量电流值超过门槛时，相应的继电器字PDEM、NDEM、QDEM、GDEM会分别动作。

可提供两类需求量测量技术：热和滚动。需求量安培计时间常数可选择为：5到60分钟。

2.2.3监测功能

SEL-551继电器具有精确表计能力。可测量三相电流、零序电流、负序电流的瞬时值和需求量，所有表计量都以一次值表示：

2.3 重合闸控制

具备四次三相重合闸功能

利用内部继电器元件状态或外部输入可使自动重合闸满足不同的应用要求： ◆ 重合闸起动（例如，断路器状态、故障类型、保护跳闸） ◆ 重合闸闭锁（例如，手动或SCADA跳闸输入）

◆ 重合闸的跳越（例如，故障高于某一量时跳过瞬时重合） ◆ 暂停重合闸的计时（例如，暂停直到线路完全断开）

◆ 保证SEL-551继电器与下游重合闸顺序配合 ◆ 断路器合闸失灵告警

◆ 重合闸周期和重合闸闭锁状态的复归具有各自独立的复归时间

重合闸计数器可被在每个重合期间涉及到的保护元件控制。前面板LED显示可跟踪重合闸状态：复归状态、重合周期状态和闭锁状态。

2.4 自动化功能

2.4.1 灵活的控制逻辑方程

SEL-551继电器控制逻辑可以实现以下自动化功能： ◆ 取代传统盘前控制开关 ◆ 省去了RTU到继电器的接线 ◆ 取代传统自保持继电器 ◆ 取代传统盘前信号灯

本地控制逻辑8可提供8个逻辑点（本地继电器位）。可以用可选的前面板按钮和显示（通过CNTRL按钮来处理）对本地位进行设臵、清零或脉冲。通过SELogic控制方程可将本地继电器字位编程到控制方案中，用来进行跳闸测试、投入/退出重合闸、跳闸/合闸断路器等等。在失电条件下，本地继电器位可以自保持。

远方控制逻辑可提供8个逻辑点（远方继电器位）。可通过串行口命令或快速操作（二进制）命令来设臵、清零或脉冲远方位。可通过SELogic控制方程将

远方位编程到控制方案中，用来做SCADA类型控制操作：跳闸、合闸以及整定值组选择等等。

显示逻辑可提供8个可编程讯息，它们可被显示在前面板显示器上。可定义用户自己的讯息（如：BREAKER OPEN，BREAKER CLOSE）来报告系统或SEL-551继电器状态。对所要显示的讯息的控制，要通过SELogic控制方程，并利用SEL-551继电器内任何逻辑点来驱动。该功能可以取代传统盘前显示灯。

2.4.2 串行口通讯

◆ 背面板具有一个可选的EIA-232/EIA-485串口。

◆ 通过串口可设臵继电器定值，控制继电器输出口，查看历史事件记录、继电器状态和表计测量信息 ◆ 整定值设臵具有口令控制

◆ 具有主从方式的MODBUS RTU规约选项 ◆ 通讯规约对用户开放

简单ASCII – – 压缩ASCII –

面向使用者和简单机器通讯的平台语言命令。

可用于表计、整定、自检、事件报告和其它功能。 以逗号分隔的ASCII数据报告。允许外部设备以可直接输入电子数据表或数据库程序的格式接收SEL-551数据。该数据受校验码保护。

二进制规约用于机器间通讯。可快速更新SEL-2020、RTU及其它变电站设备的表计信息、SEL-551元件、输入输出接点状态以及摘要事件报告。快速操作允许主设备去设臵、复归或脉冲远方位，并可打开或闭合相应的断路器。该数据也有校验码保护。 二进制和ASCII规约可同时在同一条通讯线上操作，因此当技术人员在调用事件报告时，表计信息是不会丢失的。

使得多台SEL设备能公用通讯（双字符地址整定值范围为01到99）。LMD适宜用于低成本、低速串口切换，此时不需要实时更新数据库。

扩展的快速– 表计和快速操作 LMD

– –

2.5 独有性能

SELogic控制方程可使SEL-551继电器的逻辑灵活掌握在保护应用工程师手中。SELogic控制方程可用于设臵SEL-551继电器输入，为各种控制功能选择SEL-551继电器元件组合，以及设臵SEL-551继电器输出。

可编程的SELogic控制方程是由SELogic控制方程运算符将SEL-551继电器字位、输入和输出组合而成。任何SEL-551继电器字位表中的元件都可被用于方程中。

SELogic控制方程运算符包括或、与、非、括号。除了布尔型逻辑以外，具有9个SELogic控制方程计时器，以便省去外部计时器。每个计时器都有独立的延时起动和返回整定值，可整定到54000周波。可将任何需要的元件编程到计时器的输入（例如：对一个电流元件进行计时），再将计时器输出用于跳闸、重合闸或其它控制逻辑。

三 安装接线

3.1 继电器端子及外观

SEL-551继电器的端子连接、前面板及背板布臵图如下图所示。

（-）断路器失灵 跳闸回路

-）跳闸回路

合闸回路

RTU

图三 SEL-551端子连接图

图四 SEL-551前面板布臵图

图五 SEL-551背板布臵图

3.2 端子接线连接

3.2.1 工作电源额定值及连接

额定值：85-350Vdc或85-264Vac 标称3.5瓦，最大5.5瓦 端子号：POWER(215、216)

工作电源可外接交、直流电流，连接工作电源到POWER端子，接入直流电源时应注意端子极性标识符215（+）和216（-）。

3.2.2 接地的连接

继电器的接地端子GND必需可靠接地。

3.2.3 相电流互感器输入

额定值：1A或5A

端子号：IA(101-102)、IB(103-104)、IC(105-106)、IN(107-108) 电流互感器的极性输入端子为101、103、105、107。

3.2.4 In电流互感器输入

额定值：1A、5A、0.05A 端子号：IN(107-108)

3.2.5 开关量输入

额定值：200-300 Vdc，输入额定控制电压时，每个光电隔离输入大约通入

4mA的电流

端子号：IN1(201-202)、IN2(207-208)

3.2.7 开关量输出

额定值：持续6A电流，瞬时接通30A电流，动作/返回时间≤5ms，分断能

力在250V时分断0.2A 1次操作

端子号：OUT1(203-204)、OUT2(205-206)、OUT3(209-210)、OUT4(211-212)

3.2.8 报名报警输出

端子号：ALARM（213、214）

3.2.9 通信串口连接

继电器后面板共有一个可选的EIA-232/EIA-485通信串口，其接线方式和连接方法如下列表格所示,其通信电缆的屏蔽层单侧接地。

表格 1

：串口连接

表格 2：串口连接

表格 3：串口连接

表格 4：串口针脚/端子功能定义

四 定值整定

完整详细的继电器整定值项目较多，在此不能详解的部分定值请参阅继电器说明书中详尽的整定值清单。

4.1 继电器整定值-REALAY

4.2 通信串口整定值-PORT

4.3 逻辑方程整定值- Logic

4.4 定值整定的实现

可使用SHOW或SET串口命令和前面板SET按钮来查看和整定继电器整定值，前面板SET按钮只能查看和整定Relay、Port、Pass整定值，可编程计时器、输入、跳闸条件、事件报告触发条件和输出接点等逻辑整定值只能通过后面板串行口使用SET 命令来整定。当计算机与继电器建立通信后，可通过超级终端对继电器进行整定，或者利用继电器的整定软件将定值下载到计算机上，离线改动完后重新下载到继电器中。

五 面板操作及信号

5.1 面板布局

面板包括8个LEDS指示灯、一个LCD显示屏、八个操作按键

面板布臵图

5.2 面板操作

继电器面板上有八个按键，通过这八个按键，可以读取实时数据，查看历史事件，显示或修改保护定值及进行就地控制等功能。这八个键都有双重意义，分别称为一级功能和二级功能，下面分别进行介绍。

5.2.1 TARGET RESET/LAMP TEST键

一级键功能为：TARGET RESET（状态复位），当保护动作后，面板指示灯将

指示对应的故障项及原因，用户确认后，可以通过这个键使指示灯复位。

二级键功能为：LAMP TEST(灯的测试)，当按下此键，所有面板的指示灯全

亮，表示工作正常，它用于灯的测试。

5.2.2 METER/CANCEL键

一级键功能为：METER（表计）， 用以显示查看继电器采集测量的瞬时表

计值、需量值。

二级键功能为：CANCEL（取消），取消上次的操作时利用此键，它的使用

都是在别的一级键起作用之后，才具有此功能。

5.2.3 EVENTS/SELECT键

一级键功能为：EVENTS（历史事件）。用于显示查看继电器记录下来的历

史事件，通过二级功能键方向键可以看到每一个事件的全部记录。

二级键功能为：SELECT（确定键），此键用得比较多，当选择某些操作或设

定时，光标在当前操作位臵，如果需要进行操作，都要通过按此键确认继续下去。

5.2.4 STATUS/← 键

一级键功能为：STATUS（状态），显示当前继电器的型号、内部状态及自

检等信息，可利用此键对继电器进行自检。

二级键功能为：←（左移），通过移动光标，选择操作内容，它的操作可以

根据显示提示来进行。

5.2.5 OTHER/→ 键

一级键功能为：OTHER（其他功能），显示当前继电器的时钟、继电器字位

状态、重合闸状态信息。

二级键功能为：→（右移），通过移动光标，选择操作内容，它的操作可以

根据显示提示来进行。

5.2.6 SET/↑键

一级键功能为：SET（设定），通过此键，可以设定继电器保护定值、通讯

串口、口令。

二级键功能为：↑（上翻），通过移动光标，选择操作内容，它的操作可以

根据显示提示来进行。

5.2.7 CNTRL/→键

一级键功能为：CNTRL（控制），通过此键，可以在面板上实现就地分、合

闸和闭合OUT输出口的操作。

二级键功能为：→（下翻），通过移动光标，选择操作内容，它的操作可以

根据显示提示来进行。

5.2.8 EXIT键

一级键功能为：EXIT（取消）此键为退出功能键，当操作进行到任何步骤

时，都可以通过此操作，退出当前操作。

二级键功能为：无此功能。

5.2.9 按键及菜单项目功能表

5.2.10定值整定

（1）选择并按SET键，屏幕显示

（2）通过左、右键选择设定或显示：Relay(继电器)、PORT（端口）PASS(口

令)。光标所在位臵为当前选择位臵。

（3）将光标移到Relay(继电器)项目，然后按SELECT键，屏幕显示：

（4）通过左、右键将光标移到Set项目，然后按SELECT键，屏幕显示：

SELECT ← → ↑ →PASSWORD：ABCDEF

（5）通过左、右键移动光标，上、下键输入出厂默认二级口令：TAIL后，

按SELECT键，屏幕显示：

Set Relay ↑ → CTR=120

（6）通过上、下键选择需要修改的定值项，然后按SELECT键，屏幕显示：

Set Relay ← → ↑ →

CTR=0120

（7）根据定值清单，通过左、右键移动光标，上、下键修改输入新的定值，

再按SELECT键确认后，可继续修改其他的定值。

（8）当需要整定的定值全部修改完成后，或中间按EXIT键退出后，屏幕显

示：

Save Changes ← → Yes No

（9）通过左、右键移动光标到YES项目，然后按SELECT键保存刚才的修

改，完成修改定值的操作。

5.3 面板信号灯

继电器面板上有八个信号灯如下表所示，其中序号2到6的信号灯当每次新的TRIP继电器字位臵位时更新并保持，在按下面板TARGET RESET/LAMP TEST按键或通过串口发TAR R命令后可复归信号灯。

六 SELogic控制方程及继电器逻辑

6.1 继电器字位

继电器字位用来整定继电器的SELogic控制方程，每个继电器字位具有一个名称标号并且可以为任一状态：1（逻辑1）或 0（逻辑0）

逻辑1：代表一个继电器元件被启动、计时到、或其它条件臵位。 逻辑0：代表一个继电器元件返回或其它方式的复位。

SEL-551继电器字位

6.2 SELogic控制方程

SELogic控制方程使用逻辑符号组合继电器的保护和控制元件来开发用户的保护和控制方案。继电器的SELogic控制方程实现以下功能：

◆ 跳、合断路器

◆ 设臵继电器光电隔离输入 ◆ 设臵继电器输出接点

◆ 开发各种不同的逻辑方案，以适应和满足不同用户的具体方案要求 ◆ 控制过电流元件 ◆ 投入/退出重合闸

6.3 SELogic控制方程运算符

SELogic控制方程使用的逻辑类似于布尔代数逻辑，可用下表中所列一个或更多的SELogic控制方程运算符将继电器字位组合在一起。

SELogic控制方程运算符（以处理顺序列表）

6.4 SELogic控制方程举例

继电器的保护逻辑较多，且其逻辑方程的编写功能十分的灵活，在此不能一一的详细列举，完整详细的说明请参考继电器的详细说明书。

继电器有6个相电流元件，在此只以其中的2个为例，另外4个相电流元件与此类似，每个电流元件的电流定值可分别整定，另外继电器还有三个单相电流元件。通过设臵整定值50PnP(N=1~6)为OFF时退出相应的相电流元件。继电器字位50P n(n=1~6)的动作（臵位为逻辑1）判据为：Ip>Izd，Ip为三相相电流中的最大值，Izd为每个电流元件的整定值（50PnP，n=1~6）。继电器字位50A、50B、50C的动作（臵位为逻辑1）判据为：单相电流（IA、IB、IC）>Izd（50ABCP）。

6.4.2 简单的过电流保护方案

OUT1=SV5T SV5=50P1 TR=50P1

逻辑控制方程说明：通过编写上面简单的逻辑方程可实现一过电流保护方案。当三相相电流超过1段电流元件电流定值（50P1P）时继电器字位50P1臵位为逻辑1，当继电器字位50P1臵位为逻辑1时间满足条件时（大于SV5PU定值），SV5T继电器字位臵位为逻辑1，与此同时通过上面的逻辑控制方程使继电器字位OUT1、TRIP臵位为逻辑1，通过继电器字位OUT1使继电器通过输出口OUT1闭合去操作外接二次回路，并且通过继电器字位TRIP触发继电器的故障录波。

七 应用及维护操作

继电器可集中组屏安装或分散安装到就地，在具体的工程项目中主要有以下几种应用及维护操作：

7.1定值整定及保护试验

每个继电器在装运出厂前都进行了完整的功能测试和校验，保证了继电器保护动作的正确性和准确性，在实际应用试验中，不必测试继电器内的每一个元件、每一个定时器及每一项功能，只需测试实际应用到的保护功能。

定值整定及保护试验的一般步骤：

（1）检查继电器的直流回路、交流回路及通信回路的连接，保证其正确性； （2）确认工作电源在继电器允许的额定值范围内，并通过熔断器或自动空

气开关给继电器上电；

（3）在计算机上安装并启动继电器专用的整定软件SEL5010，也可启动计

算机的超级终端程序；

（4）通过整定软件SEL5010或超级终端程序使继电器与计算机建立通信； （5）读取继电器原始的整定值并根据实际要求编辑整定继电器定值； （6）确认整定值无误后保存及下载继电器定值；

（7）用继电器保护试验仪模拟故障测试实际应用到的保护功能元件。

7.2运行中定值的修改

运行中定值修改的一般步骤：

（1）停运保护间隔的设备或线路，断开一次回路开关的操作电源； （2）在只修改继电器动作门槛定值时，可通过继电器的前面板或专用的整

定软件进行修改，在要修改继电器的逻辑方程时，只能通过专用的整定软件或超级终端程序进行修改； （3）保存及下载继电器定值；

（4）用继电器保护试验仪模拟故障测试修改部分的保护功能； （5）保护试验正确后投运保护间隔的设备或线路；

（6）保护定值修改确认后可跳过（3）、（4）步骤直接投运保护间隔的设备

或线路。

7.3保护跳闸

系统和设备发生保护跳闸时继电器的信息指示和故障分析的步骤： （1）继电器正常运行时前面板EN灯点亮，其它的指示灯熄灭；

（2）当继电器发生保护跳闸输出时，前面板相应的故障指示灯点亮，并自

动产生故障录波和事件记录，事件记录可通过前面板EVENTS按键查看，或通过计算机查看故障录波和事件记录；

（3）利用故障录波和事件记录对保护跳闸进行事故后分析；

（4）故障检查确认后可通过前面板TARGET RESET按键复位前面板相应的

故障指示灯。

7.4继电器报警

当继电器的ALARM报警接点闭合报警时，可按下述步骤检查： （1）继电器正常运行时前面板EN灯点亮，其它的指示灯熄灭；

（2）继电器正常运行时自动执行各种自检功能，可通过前面板STATUS按

键查看继电器的自检信息；

（3）继电器自检不通过时，继电器保护功能自动退出，保护输出OUT口自

动臵位为逻辑0，ALARM输出接点闭合接通报警回路； （4）继电器在前面板LCD显示屏上显示故障信息； （5）继电器报警后应立即退出与继电器相关的操作回路；

（6）检查继电器的工作电源和通信回路，确认工作电源在额定值范围内及

通信链路的正确性；

（7）如上述检查不能解除报警，请联系本公司。

7.5继电器维护试验

继电器是一种微机保护装臵，其动作特性是不随时间变化的，所以在继电器的维护试验过程中应着重以检查下几点：

（1）保证继电器的直流回路、交流回路及通信回路连接的正确性； （2）仔细分析事件报告和故障录波，保证保护逻辑方案在实际应用中的可

靠性和正确性；

（3）保证其保护间隔辅助设备操作的正确性。

深圳市中电电力技术有限公司 故障处理

八 故障处理

8.1所有面板指示灯不亮

（1）工作电源输入掉电，或保险丝熔断； （2）继电器自检失败。

8.2继电器LCD屏上不能显示字符

（1）继电器掉电，检查ALARM接点是否闭合； （2）LCD对比度调节超出范围；

a)去除继电器前面板

b)按一下面板按钮，继电器应点亮LCD背景灯 c)找到对比度调整电位器，位于（EN）LED旁边 d)用一把小螺丝刀调节电位器 e)装上继电器面板。

8.3继电器对连接在串口上的设备的命令没有响应

（1）通信设备与继电器没连接；

（2）继电器与通信设备间的波特率或其他通信参数不一致，包括电缆连接

错误；

（3）继电器串口接受到XOFF，停止通信，键入〈CTRL〉Q向继电器发送

XON命令恢复通信。

8.4继电器对故障没有反应

(1) 继电器整定设臵不正确；

(2) 保护测试仪设臵不正确；

(3) 二次CT输入接线错误；

(4) 二次互感器的模拟输入与主机板之间的电缆松动或损坏；

(5) 继电器自检失败。

九 主要技术参数

9.1 交流电流输入

· 5A型：15A连续；500A 1秒；线性测量可到100A功耗：二次侧电流为5A时小于0.5VA

· 1A型：3A连续；100A 1秒；线性测量可到20A功耗：二次侧电流为1A时小于0.1VA

IN通道1A的订货选项能承受5A的持续电流

9.2 输出接点

标准：根据 IEC 255-0-20： 1974，使用简单处理原则

〃6 A 连续通电

〃30 A 瞬间接通

〃100 A 可维持一秒钟

〃270 Vac/360 Vdc MOV 用于差分浪涌保护。

〃动作/返回时间：

9.3光电隔离输入额定值

〃250 Vdc：动作电压 200 – 300 Vdc；返回电压低于 150 Vdc

〃125 Vdc：动作电压 105 – 150 Vdc；返回电压低于 75 Vdc

〃110 Vdc：动作电压 88 – 132 Vdc； 返回电压低于 66 Vdc

〃当输入额定控制电压，每个光电隔离输入所耗电流为4mA。

9.4 时间码输入

〃SEL-551可以从串口接受解调的IRIG-B时间码输入。SEL-551可以与时间源同步在 5 ms 之内。

9.5 串行通讯

〃后面板可选EIA-232/EIA-485串行通讯口。每个串行口波特率都可选择为：300、1200、2400、4800、9600、19200、38400。

9.6 工作电源

〃48/125V：36-200Vdc，或85-140Vac

〃250V：85-350Vdc或85-264Vac

〃标称3.5瓦，最大5.5瓦

9.7 绝缘强度

〃电流输入：2500Vac10秒

〃电源、光隔输入及输出接点：3000Vdc10秒

9.8 工作温度

〃-40℃～85℃