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RCS-915AB型微机母线保护装置技术和使用说明书


ZL_YJBH0301.0602 

 

 

    RCS-915AB 型   微 机 母 线 保 护 装 置 
                  技术和使用说明书 

   
 

 

 

说明:此页为封面,

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                    南瑞继保电气有限公司版权所有    此说明书适用于 RCS-915AB 型 V3.30 及以下版本程序    本说明书和产品今后可能会有小的改动,请注意核对实际产品与说明书的版本是否相 符。    更多产品信息,请访问互联网:http://www.nari-relays.com     



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 ..............................................................................................................................2  2.1 额定参数.........................................................................................................................2  2.2 功耗.................................................................................................................................2  2.3 电源.................................................................................................................................2  2.4 主要技术指标.................................................................................................................2  2.5 环境参数.........................................................................................................................2  2.6 电磁兼容.........................................................................................................................3  2.7 绝缘试验.........................................................................................................................3  2.8 机箱参数及安装方式.....................................................................................................3  2.9 通讯.................................................................................................................................3  3.工作原理 ..............................................................................................................................4  3.1 装置硬件配置..................................................................................................................4  3.2 原理说明.........................................................................................................................5  4.装置整体介绍 ................................................................................................................... 16  4.1 输出接点........................................................................................................................16  4.2 装置接线端子................................................................................................................17  4.3 结构与安装....................................................................................................................21  4.4 装置面板布置................................................................................................................22  5.整定方法及用户选择 ....................................................................................................... 24  5.1 装置参数定值................................................................................................................24  5.2 系统参数定值................................................................................................................25  5.3 母差保护定值................................................................................................................27  5.4 失灵保护定值................................................................................................................29  6.装置使用说明 ................................................................................................................... 37  6.1 装置液晶显示说明........................................................................................................37  6.2 命令菜单使用说明........................................................................................................41  7.调试大纲 ........................................................................................................................... 44  7.1 试验注意事项................................................................................................................44  7.2 交流回路校验................................................................................................................44  7.3 输入接点检查................................................................................................................44  7.4 整组试验........................................................................................................................44  7.5 输出接点检查................................................................................................................46  7.6 开关传动试验................................................................................................................47 

7.7 带负荷试验....................................................................................................................47  8.装置的运行说明 ............................................................................................................... 48  8.1 装置的组成....................................................................................................................48  8.2 装置异常信息含义及处理建议....................................................................................48  8.3 安装注意事项................................................................................................................50  8.4 保护运行注意事项.......................................................................................................50  附录 1:模拟盘简介 .............................................................................................................. 51  附录 2:程序版本更新情况 .................................................................................................. 55 

NARI-RELAYS                                                RCS-915AB 型母线保护装置

1.概述 
1.1 应用范围  RCS—915AB 型微机母线保护装置,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),并 可满足有母联兼旁路运行方式主接线系统的要求。  1.2 保护配置  RCS—915AB 型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、母联非全相保护以及断路器失灵保护等功能。    1.3 性能特征  l l l l l l l l 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  友好的全中文人机界面  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   

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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:       100
3V  

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℃ 

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2.6 电磁兼容  试验项目  1MHz 脉冲群干扰试验  静电放电试验  快速瞬变干扰试验  幅射电磁场干扰试验    2.7 绝缘试验  试验项目  试验值  绝缘试验  2kV 交流,1 分钟  冲击电压试验  5kV, 1.2/50μs,0.5J    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(idt IEC60870-5-103)  参照标准  GB/T14598.3-93 6.0  GB/T14598.3-93 8.0  试验值  2.5kV  8kV  4kV  10V/m  参照标准  GB14598.13-1998,Ⅲ级  (idt IEC60255-22-1:1998)  GB14598.4-1998,Ⅲ级  (idt IEC60255-22-2:1996)  GB14598.10-1996,Ⅳ级  (idt IEC60255-22-4:1992)  GB14598.9-1995,Ⅲ级  (idt IEC60255-22-3:1989) 

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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。   
 
交 流 信 号 低通 滤波
DSP1 DSP2 外 部 开 入 出口 继电器

A/D

CPU CPU板 串打 口印

C P L D

光 隔

QDJ +E

低通 滤波

A/D

DSP1 DSP2

CPU 管理板 串打 口印

C P L D

光 隔

外 部 开 入

 

  图 3.1 硬件模块图 

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3.2 原理说明  3.2.1 装置起动元件    装置保护板和管理板对每种保护功能都设有起动元件,管理板起动后开放出口正电 源,各起动元件构成见如下各保护原理说明。  3.2.2 母线差动保护  母线差动保护由分相式比率差动元件构成。  为表述方便,说明书中约定母线 1、2 分别为 I、II 母,实际使用时各母线编号可按 现场情况自由整定。主接线示意图如下,TA 极性要求支路 TA 同名端在母线侧,母联 TA 同名端在母线 1(即 I 母)侧(装置内部只认母线的物理位置,与编号无关,如果母线 编号的定义与本示意图不符,母联同名端的朝向以物理位置为准,单母分段主接线分段 TA 的极性也以此为原则)。 
母线1 (I)


母 联 母线2 (II)

  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: 

∑I
j =1

m

j

> I cdzd                   (1) 

∑I
j =1

m

j

> K ∑ I j                (2)  
j =1

m

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其动作特性曲线如图 3.2 所示。 
∑I
j

∑I

j

=∑ Ij

动作区

∑I

j

= K∑ I j

I cdzd

Ij

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。  小差比例差动元件则固定取比率制动系数高值。  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,与制动系数固定为 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: 

?∑ I j > ?DI T + DI cdzd          (1) 
j =1 m

m

?∑ I j > K ′∑ ?I j             (2) 
j =1 j =1

m

其中 K′ 为工频变化量比例制动系数,母联开关处于合闸位置以及投单母或刀闸双跨 时 K′ 取 0.75,而当母线分列运行时则自动转用比率制动系数低值,小差则固定取 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。  当大差抗饱和母差动作(下述 TA 饱和检测元件二检测为母线区内故障),且任一小 差比率差动元件动作,母差动作跳母联;当小差比率差动元件和小差谐波制动元件同时 开放时,母差动作跳开相应母线。  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。 
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母差保护另设一后备段,当抗饱和母差动作,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( ∑ I j > I cdzd ,
j =1 m

∑ I j > K ∑ I j ),若其动作仍不返回则跳相应母线。这是为了
j =1 j =1

m

m

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,TA 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。在发生交流电压回路断线时,自 动将电压开放元件改为电流开放元件,并适当调整加权值,抗饱和能力不受影响。  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 3.3.1 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。 

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100 A 相(A)

0

-100 -40 100 B 相(A)

-20

0

20

40

60

80

100

120

0

-100 -40 100 C 相(A)

-20

0

20

40

60

80

100

120

0

-100 -40

-20

0

20

40 t (ms)

60

80

100

120

                       饱和 TA 一次电流        饱和 TA 二次电流  图 3.3.1 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   

图 3.3.2 为区内故障伴随电流互感器深度饱和,保护 10ms 快速出口(包括出口继电 器时间 5ms)。 

图 3.3.2 区内短路波形伴随电流互感器饱和的动作波形 

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