RCS985T型电厂变压器保护装置技术和使用说明书图文精.docx

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RCS985T型电厂变压器保护装置技术和使用说明书图文精.docx

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RCS985T型电厂变压器保护装置技术和使用说明书图文精

ZL_YJBH2003.0708

RCS-985T型

电厂变压器保护装置

技术和使用说明书

本公司保留对此说明书修改的权利,届时恕不另行通知。

产品与说明书不符之处,以实际产品为准。

更多产品信息,请访问互联网:

http:

//www.nari-

1.概述（1

2.保护功能配置（1

3.装置性能特征（4

3.1高性能硬件（4

3.2保护新原理（4

3.3智能化操作（5

4.技术参数（6

4.14.24.34.44.54.6机械及环境参数（6

额定电气参数（6

主要技术指标（6

通信接口（8

输出接点容量（8

电磁兼容（8

5.装置整体说明（9

5.15.25.35.4硬件配置（9

通道配置（10

装置起动元件（10

保护录波功能和事件报文（11

6.保护原理（12

6.1变压器差动保护（12

6.2高压侧复合电压过流保护（15

6.3低压侧复压过流保护（16

6.4高压侧零序（方向过流保护（17

6.5低压侧零序保护（18

6.6高压侧间隙保护（19

6.7非全相保护（19

6.8零序比率差动保护（19

6.9过励磁保护（21

6.10其他异常保护（22

6.11TA断线报警功能（22

6.12TV断线报警功能（23

6.13装置闭锁与报警（23

7.装置整体介绍（24

7.1机械结构（24

7.2端子定义（24

7.3RCS-985T输出接点（28

8.整定值清单与用户选择（30

8.1整定注意事项（30

8.2RCS-985T变压器保护定值单（30

9.装置使用说明（38

9.1装置液晶显示说明（38

9.2命令菜单使用说明（40

附录ARCS-985T保护整定计算（43

1.2.3.4.5.变压器差动保护（43

主变后备保护（45

起备变后备保护（48

变压器过励磁保护（50

零序比率差动（50

附录B装置运行及报文说明（52

1.装置正常运行状态（52

2.运行工况及说明（52

3.装置闭锁与报警（52

4.报文打印及显示信息说明（52

附录C调试大纲（56

1.试验仪器（56

2.试验注意事项（56

3.保护装置的准备（56

4.RCS-985T开入接点检查（56

5.RCS-985T交流回路校验（57

6.RCS-985T开出接点检查（58

7.保护功能试验（60

8.RCS-985T投运注意事项（70

9.RCS-985T保护装置正常年检时的试验内容（建议（71

序号保护功能

序号保护功能1变斜率比率差动保护（最多七侧

过负荷报警

2差动速断保护11分支零序电压报警

3高压侧复压过流保护

12起动风冷4高压侧零序（方向过流保护13闭锁调压

5高压侧间隙过流保护14三相不一致位置报警

6高压侧间隙过压保护15TV断线判别

7低压侧分支复压过流保护（最多6分支16

TA断线判别

8分支零序过流保护17变压器过励磁保护

非全相保护

零序差动保护（高压侧、分支限制性接地保护

序号其他功能

14个RS-485通讯口6MODBUS通讯规约

2两个复用光纤接口7CPU板:

保护录波功能

31个调试通讯口8MON板:

4秒（或8秒连续录波功能

4IEC870-5-103通讯规约9汉化打印:

定值、报文、波形5

LFP通讯规约

汉化显示:

定值、报文

NARI-RELAYS

RCS-985T电厂变压器保护装置

1.概述

RCS-985T采用了高性能数字信号处理器DSP芯片为基础的硬件系统,并配以32位CPU用作辅助功能处理。

是真正的数字式变压器保护装置。

RCS-985T变压器保护,采用主后一体化的方案,完成一台变压器所需要的全部电量保护,

适用于电厂的多分支的起备变保护、厂变保护及主变保护等变压器保护。

2.保护功能配置

表2.1~2.2为RCS-985T装置保护功能一览表,图2.1~图2.4为变压器保护典型配置图。

表2.1RCS-985T保护功能表2.2其他功能

RCS-985T电厂变压器保护装置

图2.1典型配置示意图1

图2.2典型配置示意图2

NARI-RELAYS

nlb

nca

NARI-RELAYS

图2.3典型配置示意图3

RCS-985T电厂变压器保护装置

**TV

500kV

#2保护屏

电量保护同#1屏

#1保护屏

短引线差动变压器差动高压侧相间后备高压侧接地后备

高压侧间隙后备高压侧零序差动6kVA侧零序过流6kVA段

6kVA段

6kVB段

6kVB侧零序过流A分支复压过流TVTVTVTV

B分支复压过流A分支零序差动B分支零序差动非电量

图2.4典型配置示意图4

RCS-985T电厂变压器保护装置NARI-RELAYS3.装置性能特征

3.1高性能硬件

3.1.1DSP硬件平台

RCS-985保护装置采用高性能数字信号处理器DSP芯片作为保护装置的硬件平台,为真正的

数字式保护。

3.1.2双CPU系统结构

RCS-985保护装置包含两个独立的CPU系统:

低通、AD采样、保护计算、逻辑输出完全独立,CPU2系统作用于启动继电器,CPU1系统作用于跳闸矩阵。

任一CPU板故障,装置闭锁并报警,杜绝硬件故障引起的误动

3.1.3独立的起动元件

CPU2系统（管理板中设置了独立的总起动元件,动作后开放保护装置的出口继电器正电源;同时针对不同的保护采用不同的起动元件,CPU1系统（CPU板各保护动作元件只有在其相应的

起动元件动作后同时管理板对应的起动元件动作后才能跳闸出口。

正常情况下保护装置任一元件损

坏均不会引起装置误出口。

3.1.4高速采样及并行计算

装置采样率为每周24点,且在每个采样间隔内对所有继电器进行并行实时计算,使得装置具

有很高的可靠性及动作速度。

3.1.5主后一体化方案

TA、TV只接入一次,不需串接或并接,大大减少TA断线、TV断线的可能性,保护装置信息共享,任何故障,装置可录下一个变压器的全部波形量。

3.2保护新原理

3.2.1变斜率比率差动保护性能

比率差动的动作特性采用变斜率比率制动曲线（如图6.1.1。

合理整定Kbl1和Kbl2的定值,在区内故障时保证最大的灵敏度,在区外故障时可以躲过暂态不平衡电流。

为防止在TA饱和时差动

保护的误动,增加了利用各侧相电流波形判断TA饱和的措施。

3.2.2差动各侧自动调整

差动各侧不同的额定电流,在很宽范围内均能自动调整平衡。

3.2.3异步法TA饱和判据性能

根据差动保护制动电流工频变化量与差电流工频变化量的关系,明确判断出区内故障还是区外

故障,如判出区外故障,投入相电流、差电流的波形识别判据,在TA正确传变时间不小于5ms时,区外故障TA饱和不误动,区内故障TA饱和,装置快速动作。

3.2.4涌流闭锁原理

提供了二次谐波原理和波形判别原理两种方法识别励磁涌流,可经整定选择使用任一种原理。

3.3智能化操作

3.3.1人机对话

正常运行时,液晶显示时间、主接线、各侧电流、电压大小和差电流大小。

键盘操作简单,采用菜单工作方式,仅有+、-、↑、↓、←、→、区号、取消、确认等九个按键,易于学习掌握。

人机对话中所有的菜单均为简体汉字,打印的报告也为简体汉字,以方便使用。

3.3.2装置的全透明

运行时,保护装置可以显示所有采样量、差流、相角值,通过专用软件可以监视装置内部数据,实现了保护装置的全透明。

3.3.3大容量录波功能

由于一台RCS-985装置引入了一台变压器的全部模拟量,因此,保护启动后,装置同时录下全部模拟采样量、差流及保护动作情况,连续录波时间长达4秒钟。

3.3.4通信接口

四个与内部其它部分电气隔离的RS-485通信接口,其中有两个可以复用为光纤接口;另外有一个调试通信接口和独立的打印接口;利用通信接口还可共享网络打印机;通信规约使用部颁

IEC870-5-103标准。

4.技术参数4.1机械及环境参数

机箱结构尺寸:

环境温度:

正常工作温度:

极限工作温度:

贮存及运输:

4.2额定电气参数487mm（宽×285mm（深×353.6mm（高（8U0~40℃

-10~50℃

-25~70℃

频率:

50Hz

直流电源:

220V,110V允许偏差:

+15%,-20%

交流电压:

交流电流:

过载能力:

功耗:

交流电流:

交流电压:

57.7V,100V,300V

1A,5A

2倍额定电流,连续工作

40倍额定电流,允许1S

<1VA/相（In=5A,<0.5VA/相（In=1A<0.5VA/相

直

4.3主要技术指标

4.3.1变压器差动保护

流:

正常<50W,跳闸<70W

比率差动起动定值:

差动速断定值:

比率差动起始斜率:

比率差动最大斜率:

二次谐波制动系数:

0.2Ie~1.2Ie（Ie为额定电流3Ie~14Ie（Ie为额定电流0.05~0.10

0.50~0.80

0.1~0.35

比率差动动作时间:

≤30ms（2倍定值

差动速断动作时间:

比率差动定值误差:

差动速断定值误差:

4.3.2高压侧复合电压过电流保护

负序电压定值:

低电压定值:

电流定值:

延时定值:

电压定值误差:

电流定值误差:

延时定值误差:

4.3.3低压侧复合电压过电流保护

负序电压定值:

低电压定值:

6≤20ms（1.5倍整定值±5%或±0.01In±2.5%

1V~20V

10V~100V

0.1A~100A

0.1~10S

±2.5%或±0.05V±2.5%或±0.01In±1%定值±40ms

1V~20V

10V~100V

电流定值:

延时定值:

电压定值误差:

电流定值误差:

延时定值误差:

4.3.4高压侧零序方向电流保护

零序电流定值:

零序电压定值:

方向定义:

延时定值:

零序电流定值误差:

零序电压定值误差:

延时定值误差:

4.3.5低压侧零序电流保护

零序电流定值:

延时定值:

零序电流定值误差:

延时定值误差:

4.3.6间隙零序保护

间隙零序电流定值:

零序电压定值:

延时定值:

零序电流定值误差:

零序电压定值误差:

延时定值误差:

4.3.7非全相保护

电流定值:

延时定值:

电流定值误差:

延时定值误差:

4.3.8变压器零序差动保护

零序差动起动定值:

差动速断定值:

比率差动斜率:

0.1A~100A

0.1~10S

±2.5%或±0.05V

±2.5%或±0.01In

±1%定值±40ms

0.1~100A

1~100V

0-指向系统、1-指向变压器

0.1~10S

±2.5%或±0.01In

±2.5%或±0.05V

±1%定值±40ms

0.1A~100A

0.1~10S

±2.5%或±0.01In

±1%定值±40ms

0.1~100A

10~220V

0.1~10S

±2.5%或±0.01In

±2.5%或±0.05V

±1%定值±40ms

0.1~20A

0.1~10S

±2.5%或±0.01In

±1%定值±40ms

0.10~1.50In（In为TA二次额定电流2~14In

0.30~0.70

比率差动动作时间:

差动速断动作时间:

≤30ms

≤25ms

（2倍定值（1.5倍整定值

比率差动定值误差:

差动速断定值误差:

4.3.9过励磁保护

定时限V/F定值:

±5%或±0.01In

±2.5%

1.0~2.0标幺值

定时限延时定值:

反时限V/F定值:

反时限延时定值:

V/F测量误差:

定时限延时定值误差:

0.1~3000S1.0~2.0标幺值0.1~3000.0S±2.5%或±0.01±1%定值±40ms

4.4通信接口

四个与内部其它部分电气隔离的RS-485通信接口,其中有两个可以复用为光纤接口;另外有一个调试通信接口和独立的打印接口;利用通信接口还可共享网络打印机;通信规约使用部颁870-5-103标准。

GPS时钟同步功能。

4.5输出接点容量

出口继电器接点最大导通电流为8A。

4.6电磁兼容

幅射电磁场干扰试验符合国标:

GB14598.9的规定。

快速瞬变干扰试验符合国标:

GB14598.10的规定。

静电放电试验符合国标:

GB14598.12的规定。

5.装置整体说明

5.1硬件配置

本套装置采用整体面板,全封闭机箱,抗干扰能力强。

非电流端子采用接插端子,使屏上走线简洁,并可配合我公司专用的调试仪,提高生产效率,减少现场使用时调试及维护工作量。

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。

装置有两个完全独立的相同的CPU板,每个CPU板由两个数字信号处理芯片（DSP和一个32位单片机组成,并具有独立的采样、出口电路。

每块CPU板上的三个微处理器并行工作,通过合理的任务分配,实现了强大的数据和逻辑处理能力,使一些高性能、复杂算法得以实现。

另有一块人机对话板,由一片INTEL80296的CPU专门处理人机对话任务。

人机对话担负键盘操作和液晶显示功能。

正常时,液晶显示时间,变压器的主接线,各侧电流,电压大小,潮流方向和差电流的大小。

人机对话中所有的菜单均为简体汉字,两块CPU板打印的报告也为简体汉字,以方便使用。

通过本公司为保护提供的软件,可对保护进行更为方便、详尽的监视与控制。

装置核心部分采用AD公司高性能信号处理器DSP和Mortorola公司的32位单片微处理器MC68332,DSP完成保护运算功能,32位CPU完成保护的出口逻辑及后台功能,具体硬件模块图见图5.1。

输入电流、电压首先经隔离互感器、隔离放大器等传变至二次侧,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、录波、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。

交流信低通

滤波A/D

DSP1

DSP2

光

隔

外部开入

号

CPU板

CPU1

串打口印

QDJ

出口继电器

低通滤波A/DDSP3

DSP4

光

隔

外部开入

CPU2

管理板

串打

口印

图5.1硬件模块图

RCS-985T电厂变压器保护装置NARI-RELAYS5.2通道配置

RCS-985T装置输入输出通道定义详见第7章端子定义部分。

5.3装置起动元件

RCS-985T针对不同的保护用不同的起动元件来起动,并且只有该种保护投入时,相应的起动

元件才能起动。

当各起动元件动作后展宽500ms,开放出口正电源。

各保护动作元件只有在其相应

的起动元件动作后,同时管理CPU对应的起动元件动作后才能跳闸出口;否则会有不对应起动报警。

5.3.1变压器差动起动

差动起动:

当变压器差动电流大于差动电流起动整定值时,起动元件动作。

5.3.2高压侧、低压侧过流保护起动

相电流起动:

三相电流最大值大于相电流整定值时,起动元件动作。

5.3.3高压侧复压过流保护起动

过流起动:

高压侧三相电流最大值大于相电流整定值时,起动元件动作。

5.3.4高压侧、低压侧零序过流保护起动

零序电流起动:

当零序电流大于零序电流整定值时,起动元件动作。

5.3.5高压侧间隙保护起动

间隙零序电流起动:

当间隙零序电流大于间隙零序电流整定值时,起动元件动作。

零序电压起动:

当零序电压大于零序电压整定值时,起动元件动作。

5.3.6零序差动启动

零序差动起动:

当变压器零序差动电流大于零序差动电流起动整定值时,起动元件动作。

5.3.7过励磁保护起动

定时限过励磁起动:

当测量值U/F大于定时限整定值时,起动元件动作。

反时限过励磁起动:

当过励磁反时限累计值大于反时限整定值时,起动元件动作。

NARI-RELAYSRCS-985T电厂变压器保护装置5.4保护录波功能和事件报文

5.4.1保护故障录波和故障事件报告

保护CPU起动后将记录下起动前2个周波、起动后6个周波的电流电压波形,跳闸前2个周波、跳闸后6个周波的电流电压波形。

保护装置可循环记录32组故障事件报告、8组录波的波形数据。

故障事件报告包括动作元件、动作相别和动作时间。

录波内容包括差流、差动各侧调整后电流、

各侧三相电流和零序电流、各侧三相电压和零序电压以及负序电压、和跳闸脉冲等。

保护MON起动后将记录下长达4S（每周波24点或8S（每周波12点的连续波形,记录装置所有模拟量（采样量、差流量等、装置所有开入量、开出量、启动标志、信号标志、动作标志、跳闸标志,特别方便事故分析。

5.4.2异常报警和装置自检报告

保护CPU还记录异常报警和装置自检报告,可循环记录32组异常事件报告。

异常事件报告包

括各种装置自检出错报警、装置长期起动和不对应起动报警、差动电流异常报警、各侧TA异常报

警、各侧TV异常报警、过负荷报警、零序电压报警、起动风冷等。

5.4.3开关量变位报告

保护CPU也记录开关量变位报文,可循环记录32组开关量变位报告。

开关量变位报告包括各

种压板变位和管理板各起动元件变位等。

5.4.4正常波形

保护CPU可记录包括三相差流、差动各侧调整后电流、各侧三相电流和零序电流、各侧三相

电压和零序电压等在内8个周波的正常波形。

⎜Kbl=Kbl1+Kblr⋅（Ir/Ie⎰Id>Kbl2⋅（IrnIe+b+Icdqd⎜blr=（Kbl2Kbl1/（2⋅n〉=i1Ii⎜⎜Ir=⎜⎜Id=Ii⎛

RCS-985T电厂变压器保护装置

6.保护原理

6.1变压器差动保护

6.1.1比率差动原理

比率差动动作特性如图6.1.1。

速断动作区

Icdsd

动作区

Kbl2

NARI-RELAYS

Icdqd

Kbl1

制动区0

nIe

图6.1.1比率差动保护的动作特性

比率差动保护的动作方程如下:

〉Id>Kbl⋅Ir+Icdqd⎜

⎜

⎜K

⎜⎛b=（Kbl1+Kblr⋅n⋅nIe（Ir

（IrεnIe

（6-1-1

⎜⎰2

m⎜i=1式中Id为差动电流,Ir为制动电流,Icdqd为差动电流起动定值,Ie为额定电流。

电流各侧定义:

对于起备变保护,高压侧TA同名端靠近系统,高、低压侧TA同名端相反,低压侧分支最多可以接进6侧,即式中m最大值为7;

对于厂变和主变保护,高压侧TA同名端靠近系统,高、低压侧TA同名端相反,具体接线详见工程原理图,可以为三侧电压等级。

比率制动系数定义:

Kbl为比率差动制动系数,Kb1r为比率差动制动系数增量;

Kb11为起始比率差动斜率,定值范围为0.05~0.15,一般取0.10;

⎛Id>1.0⋅Ir

NARI-RELAYS

RCS-985T电厂变压器保护装置

Kb12为最大比率差动斜率,定值范围为0.50~0.80,一般取0.70;n为最大斜率时的制动电流倍数,固定取6。

6.1.2励磁涌流闭锁原理

涌流判别通过控制字可以选择二次谐波制动原理或波形判别原理。

（1谐波制动原理

装置采用三相差动电流中二次谐波与基波的比值作为励磁涌流闭锁判据,动作方程如下:

I2>K2xb*I1

（6-1-2

其中I2为每相差动电流中的二次谐波,I1为对应相的差流基波,K2xb为二次谐波制动系数

整定值。

推荐K2xb整定为0.15。

（2波形判别原理

装置利用三相差动电流中的波形判别作为励磁涌流识别判据。

内部故障时,各侧电流经互感器变换后,差流基本上是工频正弦波。

而励磁涌流时,有大量的谐波分量存在,波形是间断不对称的。

内部故障时,有如下表达式成立:

S>Kb*S+S>St

（6-1-3

其中S是差动电流的全周积分值,S+是（差动电流的瞬时值+差动电流半周前的瞬时值的全周积分值,Kb是某一固定常数,St是门槛定值。

St的表达式如下:

St=α*Id+0.1Ie

（6-1-4式中Id是差电流的全周积分值,α是某一比例常数。

而励磁涌流时,以上波形判别关系式肯定不成立,比率差动保护元件不会误动作。

6.1.3TA饱和时的闭锁原理

为防止在区外故障时TA的暂态与稳态饱和可能引起的稳态比率差动保护误动作,装置采用各相差电流的综合谐波作为TA饱和的判据,其表达式如下:

In>Knxb*I1

（6-1-5

其中In为某相差电流中的综合谐波,I1为对应相差电流的基波,Knxb为某一比例常数。

故障发生时,保护装置利用差电流工频变化量和制动电流工频变化量是否同步出现,先判出是区内故障还是区外故障,如区外故障,投入TA饱和闭锁判据,可靠防止TA饱和引起的比率差动保护误动。

6.1.4高值比率差动原理

为避免区内严重故障时TA饱和等因素引起的比率差动延时动作,装置设有一高比例和高起动值的比率差动保护,只经过差电流二次谐波或波形判别涌流闭锁判据闭锁,利用其比率制动特性抗区外故障时TA的暂态和稳态饱和,而在区内故障TA饱和时也能可靠正确快速动作。

稳态高值比率差动的动作方程如下:

〉Id>1.2⋅Ie⎰

（6-1-6

其中:

差动电流和制动电流的选取同上。

动作特性如图6.1.2。

RCS-985T电厂变压器保护装置

速断动作区

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