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915A说明书

RCS-915A微机母线保护装置

技术说明书

使用说明书

调试大纲

（V1.6）

南瑞继保电气有限公司

二○○一年五月

目录

1概述1

1.1应用范围1

1.2保护配置1

1.3性能特征1

2技术参数1

2.1额定参数1

2.2功耗1

2.3电源1

2.4主要技术指标1

2.5环境参数2

2.6电磁兼容2

2.7绝缘试验2

2.8机箱参数及安装方式2

2.9通讯2

3工作原理2

3.1装置硬件配置2

3.2原理说明3

4软件说明12

4.1保护的程序结构12

4.2采样程序12

4.3正常运行程序12

4.4故障计算程序12

5装置整体介绍13

5.1输出接点13

5.2装置接线端子13

5.3结构与安装17

6整定方法及用户选择19

6.1装置参数定值19

6.2系统参数定值20

6.3母差保护定值21

6.4失灵保护定值21

7装置使用说明27

7.1装置液晶显示说明27

7.2命令菜单使用说明28

8调试大纲31

8.1试验注意事项31

8.2交流回路校验31

8.3输入接点检查31

8.4整组试验31

8.5输出接点检查33

8.6开关传动试验34

8.7带负荷试验34

9装置的运行说明35

9．1装置的组成35

9．2装置异常信息含义及处理建议35

9．3安装注意事项36

附录1：

故障报告37

附录2：

模拟盘简介39

附录3：

通讯说明43

附录4：

装置订货表55

1概述

1.1应用范围

RCS—915A微机母线保护装置，适用于各种电压等级的单母线、单母分段、双母线等各种主接线方式，母线上允许所接的线路与元件数最多为21个（包括母联）。

1.2保护配置

RCS—915A微机母线保护装置设有母线差动保护、母联充电保护、母联死区保护、母联失灵保护、母联过流保护以及断路器失灵保护等功能。

1.3性能特征

●允许TA变比不同，TA调整系数可以整定

●高灵敏比率差动保护

●新型的自适应阻抗加权抗TA饱和判据

●完善的事件报文处理

●灵活的后台通讯方式，配有RS-485和光纤通讯接口（可选）

●支持电力行业标准DL/T667-1999（IEC60870-5-103标准）的通讯规约

●与COMTRADE兼容的故障录波

2技术参数

2.1额定参数

直流电源：

220V，110V允许偏差:

+15％，-20％

交流电压：

交流电流：

5A，1A

频率：

50Hz

2.2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<45W

跳闸<60W

2.3电源

工作电源：

±15V，允许偏差±0.3V

＋5V，允许偏差±0.15V

光耦隔离电源：

＋24V，允许偏差±2V

2.4主要技术指标

保护整组动作时间

母差保护：

<15ms（差流Id>2Icdzd）

定值误差：

<5％

2.5环境参数

正常工作温度：

0～40℃

极限工作温度：

-10～50℃

贮存及运输：

-25～70℃

2.6电磁兼容

试验项目

试验值

参照标准

1MHz脉冲群干扰试验

2.5kV

GB14598.13-1998，Ⅲ级

（idtIEC60255-22-1:

1998）

静电放电试验

8kV

GB14598.4-1998，Ⅲ级

（idtIEC60255-22-2:

1996）

快速瞬变干扰试验

4kV

GB14598.10-1996，Ⅳ级

（idtIEC60255-22-4:

1992）

幅射电磁场干扰试验

10V/m

GB14598.9-1995，Ⅲ级

（idtIEC60255-22-3:

1989）

2.7绝缘试验

试验项目

试验值

参照标准

绝缘试验

2kV交流，1分钟

GB/T14598.3-936.0

冲击电压试验

5kV，1.2/50μs,0.5J

GB/T14598.3-938.0

2.8机箱参数及安装方式

机箱尺寸：

487mm（宽）×285mm（高）×530.4mm（深）。

嵌入式安装。

2.9通讯

两个RS-485通讯接口，一个光纤通讯接口（可选）。

通讯规约：

电力行业标准DL/T667-1999（idtIEC60870-5-103）

3工作原理

3.1装置硬件配置

装置核心部分采用Mortorola公司的32位单片微处理器MC68332，主要完成保护的出口逻辑及后台功能，保护运算采用AD公司的高速数字信号处理（DSP）芯片，使保护装置的数据处理能力大大增强。

装置采样率为每周波24点，在故障全过程对所有保护算法进行并行实时计算，使得装置具有很高的固有可靠性及安全性。

具体硬件模块图见图3.1。

输入电流、电压首先经隔离互感器传变至二次侧（注:

电流变换器的线性工作范围为40IN），成为小电压信号分别进入CPU板和管理板。

CPU板主要完成保护的逻辑及跳闸出口功能，同时完成事件记录及打印、保护部分的后台通讯及与面板CPU的通讯；管理板内设总起动元件，起动后开放出口继电器的正电源，另外，管理板还具有完整的故障录波功能，录波格式与COMTRADE格式兼容，录波数据可单独串口输出或打印输出。

图3.1硬件模块图

3.2原理说明

3.2.1母线差动保护

母线差动保护由分相式比率差动元件构成，TA极性要求支路TA同名端在母线侧，母联TA同名端在一母侧。

差动回路包括母线大差回路和各段母线小差回路。

母线大差是指除母联开关和分段开关外所有支路电流所构成的差动回路。

某段母线的小差是指该段母线上所连接的所有支路（包括母联和分段开关）电流所构成的差动回路。

母线大差比率差动用于判别母线区内和区外故障，小差比率差动用于故障母线的选择。

1）起动元件

a）电压工频变化量元件，当两段母线任一相电压工频变化量大于门坎（由浮动门坎和固定门坎构成）时电压工频变化量元件动作，其判据为：

△u>△UT+0.05UN

其中：

△u为相电压工频变化量瞬时值；0.05UN为固定门坎；△UT是浮动门坎，随着变化量输出变化而逐步自动调整。

b）差流元件，当任一相差动电流大于差流起动值时差流元件动作，其判据为：

Id>Icdzd

其中：

Id为大差动相电流；Icdzd为差动电流起动定值。

母线差动保护电压工频变化量元件或差流元件起动后展宽500ms。

2）比率差动元件

a）常规比率差动元件

动作判据为：

（1）

（2）

其中：

为比率制动系数；为第j个连接元件的电流；为差动电流起动定值。

）

其动作特性曲线如图3.2所示。

图3.2比例差动元件动作特性曲线

为防止在母联开关断开的情况下，弱电源侧母线发生故障时大差比率差动元件的灵敏度不够，大差比例差动元件的比率制动系数有高低两个定值。

母联开关处于合闸位置以及投单母或刀闸双跨时大差比率差动元件采用比率制动系数高值，而当母线分列运行时自动转用比率制动系数低值。

b）工频变化量比例差动元件

为提高保护抗过渡电阻能力，减少保护性能受故障前系统功角关系的影响，本保护除采用由差流构成的常规比率差动元件外，还采用工频变化量电流构成了工频变化量比率差动元件，与低制动系数（取0.2）的常规比率差动元件配合构成快速差动保护。

其动作判据为：

（1）

（2）

其中为工频变化量比例制动系数，大差变化量比例制动系数可以整定，一般取0.75，当母线区内故障有较大电流流出时，可根据流出的电流比适当地降低变化量比率制动系数定值，小差固定取0.75；△Ij为第j个连接元件的工频变化量电流；△DIT为差动电流起动浮动门坎；DIcdzd为差流起动的固定门坎,由Icdzd得出。

3）故障母线选择元件

差动保护根据母线上所有连接元件电流采样值计算出大差电流，构成大差比例差动元件，作为差动保护的区内故障判别元件。

对于分段母线或双母线接线方式，根据各连接元件的刀闸位置开入计算出两条母线的小差电流，构成小差比率差动元件，作为故障母线选择元件。

当双母线按单母方式运行不需进行故障母线的选择时可投入单母方式压板。

当元件在倒闸过程中两条母线经刀闸双跨，则装置自动识别为单母运行方式。

这两种情况都不进行故障母线的选择，当母线发生故障时将所有母线同时切除。

为防止由于刀闸位置异常造成母差保护拒动，母差保护另设一后备段，

当抗饱和母差动作（下述TA饱和检测元件二检测为母线区内故障），且无母线跳闸，则经过250ms切除母线上所有的元件。

另外，装置在比率差动连续动作500ms后将退出所有的抗饱和措施，仅保留比率差动元件（，），若其动作仍不返回则跳相应母线。

这是为了防止在某些复杂故障情况下保护误闭锁导致拒动，在这种情况下母线保护动作跳开相应母线对于保护系统稳定和防止事故扩大都是有好处的。

（而事实上真正发生区外故障时，CT的暂态饱和过程也不可能持续超过500ms）

4）TA饱和检测元件

为防止母线保护在母线近端发生区外故障时TA严重饱和的情况下发生误动，本装置根据TA饱和波形特点设置了两个TA饱和检测元件，用以判别差动电流是否由区外故障TA饱和引起，如果是则闭锁差动保护出口，否则开放保护出口。

TA饱和检测元件一：

采用新型的自适应阻抗加权抗饱和方法，即利用电压工频变化量起动元件自适应地开放加权算法。

当发生母线区内故障时，工频变化量差动元件△BLCD和工频变化量阻抗元件△Z与工频变化量电压元件△U基本同时动作，而发生母线区外故障时，由于故障起始TA尚未进入饱和，△BLCD元件和△Z元件的动作滞后于工频变化量电压元件。

利用△BLCD元件、△Z元件与工频变化量电压元件动作的相对时序关系的特点，我们得到了抗TA饱和的自适应阻抗加权判据。

由于此判据充分利用了区外故障发生TA饱和时差流不同于区内故障时差流的特点，具有极强的抗TA饱和能力，而且区内故障和一般转换性故障（故障由母线区外转至区内）时的动作速度很快。

TA饱和检测元件二：

由谐波制动原理构成的TA饱和检测元件。

这种原理利用了TA饱和时差流波形畸变和每周波存在线性传变区等特点，根据差流中谐波分量的波形特征检测TA是否发生饱和。

以此原理实现的TA饱和检测元件同样具有很强抗TA饱和能力，而且在区外故障TA饱和后发生同名相转换性故障的极端情况下仍能快速切除母线故障。

图3.3为动模实验室实录的母线区外发生ABC三相故障时TA极度饱和波形，在此情况下本保护可靠制动，可见其优异的抗TA饱和性能。

饱和TA一次电流饱和TA二次电流

图3.3动模实验室实录的母线区外发生ABC三相故障时TA饱和波形

5）电压闭锁元件

其判据为Uφ≤Ubs

3U0≥U0bs

U2≥U2bs

其中Uφ为相电压，3U0为三倍零序电压（自产）,U2为负序相电压,Ubs为相电压闭锁值，U0bs和U2bs分别为零序、负序电压闭锁值。

以上三个判据任一个动作时，电压闭锁元件开放。

在动作于故障母线跳闸时必须经相应的母线电压闭锁元件闭锁。

母差保护的工作框图（以双母线方式I母为例）如图3.4所示。

图3.4母差保护的工作框图（以I母为例）

3.2.2母联充电保护

当任一组母线检修后再投入之前，利用母联断路器对该母线进行充电试验时可投入母联充电保护，当被试验母线存在故障时，利用充电保护切除故障。

母联充电保护有专门的起动元件。

在母联充电保护投入时，当母联电流任一相大于母联充电保护整定值时，母联充电保护起动元件动作去控制母联充电保护部分。

当母联断路器跳位继电器由“