35Kv变电站二次电气部分设计

1、摘要变电站二次部分设计是变电站设计中必不可少的环节，变电站的二次部分包括测量仪表、信号系统、继电保护、自动装置和远动装置，为能实现对全站的主设备，输、配电线路的自动监视、测量、控制和微机保护以及调度通信的综合性的自动化二次系统。合理的方案设计和整定计算对保证变电站安全、稳定、可靠的运行起着非常重要的作用。本设计是根据平煤八矿35kv变电站改造工程的技术要求，结合其一次部分设计的实际情况，设计出的一套符合要求的保护配置方案。设计的主要内容是对35kv变电所一次部分进行相应的继电保护设计和二次回路初步设计。其中主要包括：主变压器的保护方案设计及整定计算；母线保护的配置与整定计算；断路器、隔离开关的

2、控制及操作回路设计；互感器的配置与接线设计；信号回路设计等。依据变电站一次部分设计的特点和要求，对其变压器、母线等一次设备的选型和接线方式进行分析，最终采用南瑞继保公司生产的保护设备。如变压器的保护配置选用的型号为RCS-9679变压器保护装置，该保护装置集变压器主保护、后备保护、非电气量保护为一体的综合自动化保护装置，且完全满足35kv电压等级的变电站设计的需要。关键词：变电站，微机保护，整定计算，二次系统AbstractThe two part of the design of substation substation design is the essential link in su

3、bstation, two part is included for measuring instrument, signal system, relay protection, automatic device for telecontrol device development to achieve the station s main equipment and transmission, distribution line automatic monitoring, measurement, automatic control and microcomputer protection

4、and scheduling communication of integrated automation system for two times. Reasonable design and setting calculation of transformer substation to ensure safe, stable, reliable operation plays a very important role.This design according to the coal mine eight 35kV substation project technical requir

5、ements, combined with the actual situation of a part design, design a set of compliance with the requirements of the protection configuration scheme. Design of the main elements of the35kV substation is a part of the corresponding design of relay protection and two loop preliminary design. Which mai

6、nly include : main transformer protection scheme and setting calculation; bus protection configuration and setting calculation of circuit breaker, isolating switch; the control and operation of circuit design; transformer configuration and wiring design; signal circuit design.On the basis of a subst

7、ation part of the design requirements and the characteristics of the transformer, bus, etc. once the selection of equipment and wiring mode analysis, eventually adopting NARI-RELAYS is the production of the protective equipment. Such as the transformer protection configuration selection of models fo

8、r the RCS-9679protection device of transformer, the protective device set transformer main protection, back-up protection, non electricity protection as one of the integrated automatic protection device, and fully meet the35kV voltage transformer substation design needs.Keywords： Substation，Microcom

9、puter，Setting calculation，Secondary System 目录1 绪 论11.1 概述 11.2 国内外研究现状和发展11.3 本设计课题的主要内容22 变压器微机保护设计32.1 变电站一次部分设计基本参数32.1.1 变电站的主接线形式32.1.2 变电站的主变压器32.1.3 变电站的短路计算数据32.1.4 变电站的主要配电装置42.2 变压器故障类型及相应保护42.3 主变压器保护配置方案与选型52.3.1 变压器保护配置方案52.3.2 主变压器保护配置选型52.4 变压器主保护62.4.1 基本配置及规格62.4.2 变压器差动保护62.4.3 装置动

10、作原理说明72.4.4 保护总体流程92.5 后备保护配置方案设计102.6 非电气量保护配置方案设计102.7 变压器比率制动差动保护的整定计算103 母线微机保护设计143.1 母线保护配置原则与规范143.2 母线保护配置方案设计与选型143.3 母线保护配置及保护原理143.3.1 母线差动保护163.3.2 断路器失灵保护163.4 10kv母线比率差动保护的整定计算174 断路器、隔离开关的控制及操作回路设计194.1 断路器、隔离开关的配置原则与规范194.1.1 断路器控制回路设计原则194.1.2 隔离开关控制回路设计原则194.2 控制及操作回路设计204.2.1 智能操作

11、箱选型204.2.2 PCS-222C 智能操作箱功能配置204.2.3 各插件简要说明214.2.4 指示灯说明265 互感器的接线设计275.1 常规互感器与电子式互感器比较275.2 互感器的选型285.2.1 互感器的选择285.2.2 PCS-220系列合并单元介绍295.3 互感器配置方案306 信号回路和微机保护组屏方案设计316.1 变电站信号回路设计316.1.1 IEC61850介绍316.1.2 GOOSE介绍326.1.3 变电站GOOSE组网326.2 变电站组网方案336.2.1 变压器保护组网方案336.2.2 母线保护组网方案34结论36参考文献37致谢39附录

12、40附图A RCS-9679变压器保护装置逻辑框图40附图B 35kv变电站微机保护配置图401 绪 论1.1 概述变电站是电力系统组成的一个重要环节，它是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用。变电站能否安全运行关系到电力系统的稳定和安全。因此对变电站进行监控和保护具有十分重要的意义。变压器是变电站重要的电气设备，由于变压器本身结构复杂、造价昂贵，一旦因故障而遭到损坏，其检修难度大，检修时间长，将造成巨大的经济损失。近年来，随着电力系统规模的扩大，电压等级的升高，大容量变压器应用日趋增多,对变压器保护有更高的要求。母线的安全可靠运行也会影响变电站的正常运转。当母线上发生故障时，

13、如果不能迅速切除故障，将会破坏变电站的稳定运行，严重时将造成电力系统的重大事故。因此，在重要的35kV 及其以上的发电厂或变电所的母线上，都需要装设专用的母线保护装置。保护的合理配置以及整定计算是变电站继电保护设计的一个重要环节，保护的合理设计与选型是保证电网安全稳定运行的基础，而保护定值的正确与否决定着保护装置能否有效发挥作用。无论保护装置采用的原理多么先进，算法多么精确，硬件设计多么严密可靠，如果给定的整定值是错误的，则保护装置就不可能正常工作，所以正确的继电保护整定值是继电保护装置有效发挥作用的一个重要条件。因此掌握相关保护原理和正确的整定计算是确定合理的保护配置方案设计的必要条件。1.

14、2 国内外研究现状和发展在变压器保护的配置上，国内外采用的是基于微机成套的综合自动化装置对变压器进行过电流保护、电流速断保护、纵联差动保护、单相接地保护和过负荷保护。例如，许继、南瑞继保、北京四方等公司生产的相关产品。支持变电站需要的保护、测量、监视、控制功能。在35千伏电压等级的变电所应用广泛。母线保护配置方面，微机型母线保护现在主要向着集中式布置和分散式布置两个方向发展。目前研制成功并投入运行的微机型母线保护装置国内产品主要有：许继WMZ-800型微机保护装置，国电南自WMZ-41A、WMZ-41B型微机母线保护装置，深圳南瑞BP-2A、BP-2B型微机母线保护装置，南瑞继保RCS-915

15、型微机母线保护装置等；国外产品有：国外西门子（Siemens）公司研制的SIPROTEC 7SS60型集中式微机母线保护和7SS52型分布式微机母线北京和断路器失灵保护，通用（GE）电气公司的B30和B90型微机母线差动保护，ABB公司REB500型分布式微机母线和断路器失灵保护等。变电站综合自动化系统在我国应用范围已经相当广泛，其国内主要的公司和产品已有：北京四方公司的CSC 2000系列综合自动化系统，南京南瑞集团公司的BSJ-220 计算机监控系统，南京南瑞继保电气有限公司的 RCS9000系列综合自动化系统，上海惠安变电站自动化监控系统，国电南自 PS 6000系列综合自动化系统，许昌

16、继电器自动化公司的 CBZ-8000 系列综合自动化系统等。近年来非常规互感器、IEC61850标准、网络通信技术和智能断路器技术的发展对变电站综合自动化系统的应用有巨大的突破。这些新技术在常规变电站系统应用技术上突破了“瓶颈”，引领未来变电站综合自动化系统的发展趋势，变电站综合自动化系统所涉及的监控、远动、继电保护、自动安全装置设备的可靠性、实时性、经济性将得以迅速提高。1.3 本设计课题的主要内容本设计是对35kv变电所一次部分进行相应的继电保护设计和二次回路初步设计，其主要包括：主变压器保护方案设计及整定计算；母线保护的配置与整定计算；断路器、隔离开关的控制及操作回路设计；互感器的配置与

17、接线设计；信号回路设计等。2 变压器微机保护设计2.1 变电站一次部分设计基本参数2.1.1 变电站的主接线形式35kV变电站的电气主接线：35kV侧为全桥式接线，10kV侧为单母分段接线。2.1.2 变电站的主变压器变电站变压器选用2台S11系列变压器，两台互为备用运行方式。表2.1 变压器参数变压器型号联结组标号额定电压（kV）阻抗电压（%）损耗（kW）空载负载S11-25000/35YNd1138.522.5%8.01693.52.1.3 变电站的短路计算数据系统取基准容量SB=100MVA，基准电压：UBH=37KV、UBL=10.5KV；变压器各侧额定数据见表2.2 所示。表2.2

18、变压器各侧额定数据变压器各侧额定电压kV额定一次电流kA额定二次电流kA高压侧350.7142.5低压侧102.58.75变电站系统最大运行方式和最小运行方式下，短路计算数据。见表2.3，表2.4，表2.5所示。表2.3 变电站系统最大运行方式三相短路计算数据短路短路点短路平均基准电流短路电流周期分量短路电流冲短路全电流最类型位置电压(kV)(kA)起始有效值(kA)击值(kA)大有效值(kA)35kV母线37110.22615.50410kV母线10.5117.5744.8126.71表2.4 变电站系统最小运行方式三相短路计算数据短路短路点短路平均基准电流短路电流周期分量短路电流冲短路全电

19、流最类型位置电压(kV)(kA)起始有效值(kA)击(kA)大有效值(kA)35kV母线3717.5719.3111.5110kV母线10.5110.4626.6615.90表2.5 变电站系统最大、最小运行方式两相短路计算数据两相短路电流kA35kV侧10kV侧最大运行方式8.8322.77最小运行方式6.569.062.1.4 变电站的主要配电装置变电站主要配电装置如表2.6所示。表2.6 主要配电装置电压等级配置形式装置型号35KV侧屋内KYN61-40.5(Z)型型铠装移开式户内交流金属封闭开关柜10KV侧屋内KYN28-12型铠装移开式户内交流金属封闭开关设备2.2 变压器故障类型及

20、相应保护变压器的故障可分为油箱内故障和油箱外故障两类，油箱内故障主要包括绕组的相间短路、匝间短路、接地短路，以及铁芯烧毁等；油箱外故障主要是套管和引出线上发生的相间短路和接地短路。 变压器不正常的运行状态主要有外部相间短路，接地短路引起的相间过电流和零序过电流，负荷超过其额定容量引起的过负荷，油箱漏油引起的油面降低以及过电压、过励磁等。根据电力装置的继电保护和自动装置设计规范GB50062-92对电力变压器常配置以下几种保护：瓦斯保护：保护变压器内部短路和油面降低的故障。差动保护、电流速断保护：保护变压器绕组或引出线各相的相间短路、大接地电流系统的接地短路以及绕组匝间短路。过电流保护：保护外部

21、相间短路，并作为瓦斯保护和差动保护(或电流速断保护)的后备保护。零序电流保护：保护大接地电流系统的外部单相接地短路。过负荷保护：保护对称过负荷，仅作用于信号。过励磁保护：保护变压器的过励磁不超过允许的范围。2.3 主变压器保护配置方案与选型电力变压器是变电站重要的电气设备，它若故障而不能及时处理将对供电可靠性和系统的正常运行带来严重的影响，将导致供电范围大面积的停电，危及煤矿安全生产。为了保证变电站安全稳定运行，对主变压器装设具有灵敏性强、可靠性强和选择性好的微机保护极为重要。2.3.1 变压器保护配置方案变压器配置的保护可以分为本体保护和电气保护两类：变压器的本体保护也称为非电量保护，主要包

22、括气体继电器动作、油位异常、油温异常等，这些现象可能是由变压器构造故障造成的，例如变压器漏油；也有可能是电气原因造成但由非电气量反映的，例如匝间短路导致变压器油产生气体进而启动气体继电器。变压器的电气保护依靠采集相关电流量、电压量完成。电气保护主要包括差动保护、电流速断保护、过负荷保护等。电气保护反映变压器间隔的短路故障及接地故障以及变压器外部故障引起的变压器过电流等。根据DL400-91继电器保护和安全起动装置技术规程的规定配置如下：主保护差动速断、比率差动保护：保护动作跳开主变压器各侧断路器。后备保护1)高、低压侧配置复合电压闭锁过流保护，保护动作延时跳开主变压器各侧断路器。2)配置零序电

23、压保护，保护动作延时跳开主变压器各侧断路器。3)各侧均配置过负荷发信、过载闭锁有载调压、过负荷启动风冷等保护。 非电量保护按主变压器厂的要求，装设瓦斯保护、压力释放、过温保护等非电量保护。跳闸型非电量瞬时或延时跳闸，信号型非电量瞬间发信号。2.3.2 主变压器保护配置选型根据一次部分变压器的选型为S11-25000/3522.5%/10.5kv。二次部分主变压器保护选型为南瑞继保RCS-9679变压器保护装置，其中包括差动保护、后备保护、以及非电气量保护。满足对主变压器保护的要求。2.4 变压器主保护2.4.1 基本配置及规格基本配置RCS9679是用于66kv或35kv电压等级的变压器保护装

24、置，装置包括差动速断保护，比率差动保护(采用二次谐波制动原理)，高、低侧复压过流保护(各三段)，10 路非电量保护(其中 6路可直接跳闸)，TA 断线判别，TV 断线判别，过负荷发信，过载闭锁有载调压，过负荷起动风冷和零序过电压报警等功能；同时装置还有三路不按相操作断路器的独立的跳合闸操作回路。装置的性能特征差动速断及比率差动保护性能：1)差动速断保护实质上为反应差动电流的过电流继电器，用以保证在变压器内部发生严重故障时快速动作跳闸，典型出口动作时间小于15ms。2)比率差动保护的动作特性是能可靠躲过外部故障时的不平衡电流。2.4.2 变压器差动保护变压器差动保护是变压器的主保护之一，差动保护

25、是利用比较变压器各侧电流的差值构成的一种保护，其单线原理图如图2.1所示。变压器装设有电流互感器TA1和TA2，其二次绕组按环流原则串联，差动继电器KD并接在差回路中。变压器在正常运行或外部故障时，电流由电源侧I流向负荷侧II，在图2.1(a)所示的接线中，TA1、TA2的二次电流I1、I2会以反方向流过继电器KD的线圈，KD中的电流等于二次电流I1和I2之差，故该回路称为差回路，整个保护装置称为差动保护。若电流互感器TA1和TA2变比选得理想且在忽略励磁电流的情况下，则I1=I2,继电器KD中电流IKD=0，亦即在正常运行或外部短路时，两侧的二次电流大小相等、方向相反，在继电器中电流等于零，

26、因此差动保护不动作。如果故障发生在TA1和TA2之间的任一部分(如K1点)，且母线I和II均接有电源，则流过TA1和TA2一、二次侧电流方向如图2.1(b)所示，于是I1和I2按同一方向流过继电器KD线圈，即IKD= I1+ I2使KD动作，瞬时跳开QF1和QF2。如果只有母线I有电源，当保护范围内部有故障(如K1点)时，I2=0，故IKD=I1，如图2.1(c)，此时继电器KD仍能可靠动作。图2.1 变压器差动保护原理接线图2.4.3 装置动作原理说明硬件配置及逻辑框图见附图B。动作说明如下：保护起动元件,若三相差动电流最大值大于差动电流起动定值或各侧电流的最大值大于相应的过电流定值，起动元

27、件动作。比率差动元件,装置采用三折线比率差动原理，其动作方程如下： 其中：为比率制动系数为差动电流起动定值为动作电流为制动电流图2.2 比率差动保护动作特性图二次谐波制动,比率差动保护利用三相差动电流中的二次谐波作为励磁涌流闭锁判据。其动作方程如下： 式（2.1）式中为A、B、C三相差动电流中的二次谐波，为对应的三相差动电流中的基波，为二次谐波制动系数。保护采用按相闭锁的方式。 差动速断保护，当任一相差动电流大于差动速断整定值时瞬时动作于出口继电器。差动保护动作跳闸，差动保护动作跳各侧断路器，装置出口为跳闸出口2，用于跳开变压器各侧断路器。 复合电压闭锁过流保护，本装置为变压器高、低压侧各设三

28、段复合电压闭锁过流保护，每段均为一个时限，各段电流及时间定值均可独立整定，分别设置整定控制字控制各段保护的投退。复压动作判据如下：1)2) 式（2.2）满足上述两个条件之一，则复合电压动作。零序过电压报警 由于变压器低压侧为不接地系统，若发生单相接地故障，则会出现零序过电压。本装置设有零序过电压报警信号，取低压母线 PT(零序电压由自产得到)，动作后报运行异常信号。 PT 断线，PT断线判据如下(在起动元件不动作的情况下)： 1)任一线电压小于30伏，而低压侧任一相电流大于0.06In。 2)负序电压大于8伏。 满足上述任一条件后延时 10 秒报母线 PT 断线，发出运行异常告警信号，待电压恢

29、复正常后保护也自动恢复正常。在断线期间，根据整定控制字选择是退出经复合电压闭锁的各段过流保护还是暂时取消复合电压闭锁。2.4.4 保护总体流程保护正常进行在主程序，进行通信及人机对话等工作，间隔一段时间产生一次采样中断。采样部分通过AD采样，进行数字滤波及预处理过程，形成保护判别所需的各量。若保护起动元件动作，则进入保护继电器动作测量程序。首先测量比率制动特性的差动继电器是否动作，若动作，则再经涌流判别元件(二次谐波原理)，以区分是故障还是励磁涌流。比率差动继电器动作后若未被涌流判别元件闭锁，则再进入 CT断线瞬时判别程序，以区分内部短路故障和 CT 断线。差动速断继电器的动作测量则相应简单，

30、它实质上是一个差动电流过流继电器，不需经过任何涌流闭锁判别和 CT 断线判别环节。高压侧复压过流保护，电流为(I1+I2)，电压取自低压母线PT。流程图如图2.3所示。 图2.3比率差动保护总体流程图2.5 后备保护配置方案设计变压器后备保护通常作为主保护的后备，如果主保护未能快速将故障切除，可通过后备保护进行切除。变压器短路故障的后备保护主要包括相间短路、接地短路两个部分。相间故障后备保护通常采用过流保护，低电压启动的过电流保护，复合电气启动的过流保护以及负序过电流保护等，也有采用阻抗保护作为后备保护。接地故障后备保护通常采用阶段式零序过流保护，零序过电压保护。变压器后备保护的配置与变压器的

31、容量、电压等级、运行方式以及所接电源和负载的情况等诸多因素有关。对于普通降压变压器，一般选用过电流保护作为相间短路故障的后备保护。此次设计选用RCS9679装置的复合电压启动过电流保护作为后备保护。后备保护装设于变压器各侧，动作后跳开各侧断路器。复合电压启动的过电流保护的复合电压启动部分由负序过电压元件与低电压元件组成。在微机保护中，接入微机保护装置的电压为三个相电压或三个线电压，负序过电压与低电压功能由算法实现。过电流元件的实现通过接入三相电流和保护算法实现，两者相与构成复合电压启动的过电流保护。2.6 非电气量保护配置方案设计为了反映变压器温度及油箱内压力升高或冷却系统故障，配置有相关的非

32、电气量保护，动作于信号或跳闸。装置对从变压器本体来的非电量接点(如瓦斯等)重动后发出中央信号、远动信号，并送给CPU作为事件记录，需要延时跳闸的，则由CPU延时后跳闸。其中中央信号磁保持，需直接跳闸的则另外起动本装置的跳闸继电器。2.7 变压器比率制动差动保护的整定计算主保护的整定计算：初值计算选用变压器容量为高压侧：额定电压为额定电流 额定电流二次值低压侧：额定电压为额定电流为 额定电流二次值TA变比选择：高压侧为400/5，低压侧为1500/5差动保护启动电流的整定为差动保护最小动作电流值，应按躲过正常变压器额定负载时的最大不平衡电流整定，即： 式中：变压器二次额定电流；为可靠系数（一般取

33、）；为电流互感器的比误差，取0.10；为变压器调压引起的误差，取调压范围中偏离额定值的最大值（百分值）；为由于电流互感器变比为完全匹配产生的误差，可取0.05。在工程实用整定计算中可选取,并应实测最大负载时差回路中的不平衡电流。注意装置的差动电流起动值的整定计算是以变压器的二次额定电流为基准。若在实际的整定计算中差动起动电流整定值是归算到变压器某一侧的电流有名值，则将这一有名值除以变压器这一侧的变压器二次额定电流，即为保护装置的整定值（标幺值）。区外故障时差动回路中的最大不平衡电流计算区外短路故障时差动回路中的不平衡电流与通过变压器的故障电流有关，有三部分组成。区外故障时差动回路中的最大不平衡

34、电流 =(0.5*1.5*0.1+0.1+0.05)10200/80 =0.225*127.5 =28.69A为电流互感器同型系数，型号相同时取0.5；为非周期分量系数，取1.5；为电流互感器综合误差，取0.1；为不平衡电流系数，取0.05；为偏离额定电压最大的调压百分值，取0.1。最小动作电流的整定最小动作电流应躲过外部短路故障切除时差动回路的不平衡电流，负荷电流 =（0.1+0.1+0.05）*374.91/80=1.17A则有: =1.3*1.17=1.52A式中：为可靠系数，取1.3确定拐点电流 确定比率制动斜率K。按躲过区外短路故障时差动回路最大不平衡电流整定。 =0.285A式中：

35、为可靠系数，取1.3内部故障灵敏度校验在最小运行方式下计算保护区内两相金属性短路故障时折算到基本侧的最小短路电流和相对应的制动电流，根据制动电流的大小在相应制动特性曲线上求的相应的动作电流。要求灵敏系数。 =1.3(0.5*1.5*0.1+0.1+0.05)9060/80 =1.3*0.225*113.25=33.125A则灵敏系数为，符合要求。谐波制动比整定差动回路中二次谐波电流于基波电流的比值整定为0.150.2。取0.16。差动电流速断保护整定差动速断保护可以快速切除内部严重故障， 防止由于电流互感器饱和引起的纵差保护延时动作。差动速断保护定值应躲过变压器初始励磁涌流和外部短路故障时的最

36、大不平衡电流，公式为 式中：为可靠系数，取1.3为励磁涌流整定倍数，变压器容量在6.331.5MVA时,=4.57，此次设计主变容量为25MVA，故取为5。3 母线微机保护设计3.1 母线保护配置原则与规范对母线上发生的故障，根据DL400-91继电器保护和安全起动装置技术规程的规定，母线应装设以下保护：对发电厂和变电所的35110kV电压的母线，在下列情况下应装设专用的母线保护：1)110kV双母线。2)110kV单母线，重要的发电厂或变电所的3563kV母线，根据系统稳定要求或为保证重要用户最低允许电压要求，需要快速地切除母线上的故障时。对310kV分段母线宜采用不完全电流差动保护，保护装

37、置应接入有电源支路的电流。保护装置应由两段组成，第一段可采用无时限或带时限的电流速断，当灵敏系不符合要求时，可采用电流闭锁电压速断；第二段可采用过电流保护。当灵敏系数不符合要求时，可将一部分负荷较大的配电线路接入差动回路。旁路断路器和兼作旁路的母联或分段断路器上，应装设可代替线路保护的保护装置。在专用的母联或母线分段断路器上，可装设相电流或零序电流保护，作母线充电合闸时的保护。3.2 母线保护配置方案设计与选型根据 GB50062-92 电力装置的继电保护和自动装置设计规范规定。对本变电站35kv母线采用全桥接线方式。10kv母线装设专门的母线保护，由变压器过流保护的后备保护进行切除。本设计采

38、用南瑞继保公司的典型母线保护解决方案对母线进行保护。对35kv电压等级母线保护配置一套RCS-915AB型微机母线保护装置。3.3 母线保护配置及保护原理RCS915AB型微机母线保护装置设有母线差动保护、母联充电保护、母联过流保护、母联失灵与死区保护、母联非全相保护以及断路器失灵保护等功能。本次设计母线保护选用南瑞RCS915AB 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，最大接线方式为21个单元（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。RCS915AB通过支持 IEC60044-8点对点光纤通讯的方案实现电子式互感器数据的接入。由于

39、母线保护需要同时接入很多间隔的电子式互感器数据，RCS915AB 通过支持多块 DSP 插件共同协调工作完成大量数据的接收和处理，RCS915AB 最多可以接受24 个间隔的数据接收。RCS915AB通过自动记录数据到达事件以及 IEC60044-8 接口数据延时固定的特点，实现插值同步，同步精度达到微秒级，同步不依赖于外部对时网络和 GPS，具有高可靠性的特点。所有保护功能在一个整机箱内完成,真正做到了总线不出板，弱电不出箱取消手工扎线，采用背板总线结构，强弱电完全分开很好的电磁兼容性母差保护的工作框图如图3.1所示。图3.1 母差保护的工作框图3.3.1 母线差动保护差动回路包括母线大差回

40、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。图3.2 母差保护接线示意图动作判据为： 式(3.1)式(3.2)式中：为比率制动系数；为第j个链接元件的电流；为差动电流定值。当动作电流与制动电流对应的工作点位于双折线上方，继电器动作。内部短路时，根据基尔霍夫第一定律，动作电流是内部短路电流，继电器能动作。外部短路时，根据基尔霍夫第一定律，动作电流在理想情况下为零，继电器不动作。3.3.2 断

41、路器失灵保护图3.3 断路器失灵保护示意图1)如果变压器内故障3断路器失灵，假如没有断路器失灵保护，2、9线路保护段或段跳闸，变压器后备保护动作跳变压器。加长了故障切除时间并造成变电站全停。2)用断路器失灵保护切除5、8断路器可保留母继续运行又加快了故障切除时间。3)断路器失灵保护判据为：有保护对该断路器发跳闸命令，但该断路器依然有电流，满足上两条件达到整定延时时先跳母联接着跳该断路器所在母线。4)断路器失灵保护接入的量只是其它保护的跳闸接点，判断该断路器是否有电流（如果分相跳闸接点有输入，判断该相有电流；如果三相跳闸接点有输入，判断任一相有电流）、是否有负序或零序电流、该连接元件接在哪条母线

42、及计延时工作和复合电压闭锁都由本装置完成。5)元件2、3、4、5、7、8、9、10、12、13、14、15、17、18、19、20有跳A、跳B、跳C和三跳的开入端子，适合用于输电线路。如果用于变压器可只用三跳的开入端子，元件1、6、11、16只有三跳的开入端子，因此只能用于变压器。 3.4 10kv母线比率差动保护的整定计算制动系数的选取，主要考虑的是保护的灵敏度满足要求和躲最大不平衡电流。1)KH：比率制动系数高值, 比率制动系数高值，按一般最小运行方式下（母联处合位）发生母线故障时，大差比率差动元件具有足够的灵敏度整定，整定为0.7。2)KL：比率制动系数低值，按母联开关断开时，弱电源供电

43、母线发生故障的情况下，大差比率差动元件具有足够的灵敏度整定，整定为0.6。大差启动电流的整定，1) Idx：TA断线电流定值，按正常运行时流过母线保护的最大不平衡电流整定。 应当尽可能躲过母线外部短路时的最大不平衡电流,即 式中：为可靠系数, 取1.5。为电流互感器的变比误差,一般取0.1。为非周期分量系数, 按保护躲非周期分量的能力在1-2之间选取,新型的母线保护一般取1。为母线外部短路时流过某一连接元件的最大短路电流。2)：差动起动电流高值，保证母线最小运行方式故障时有足够灵敏度，并应尽可能躲过母线出线最大负荷电流。 3)：差动起动电流低值，该段定值为防止母线故障大电源跳开差动起动元件返回

44、而设，按切除小电源能满足足够的灵敏度整定，如无大小电源情况整定为。 大差电流的灵敏度校验按最小运行方式下的母线短路进行, 则灵敏系数为， 符合要求。小差启动电流的整定小差是故障母线的选择元件, 它用来区分是母线系统的哪一段母线发生了故障, 它的整定原则和大差一样,它的整定对象是单段母线。 则灵敏系数为, 符合要求。:母差低电压闭锁,按母线对称故障有足够的灵敏度整定,推荐值为3540V。（注：当“投中性点不接地系统控制字”投入时，此项定值改为母差线低电压闭锁值，推荐值为70V），本次设计的为中性点不接地系统，整定为70V。4 断路器、隔离开关的控制及操作回路设计4.1 断路器、隔离开关的配置原则

45、与规范高压开关经历了多油、少油到SF6和高压真空等阶段，其发展趋势是小型化和智能化，其配套的智能化开关柜均具有对其本体和各机构的智能化监视和控制、基于网络通信的软件联锁等一系列智能化功能。4.1.1 断路器控制回路设计原则对断路器的控制回路设计，根据DL/T5136-2011 火力发电厂、变电所二次接线设计技术规定，应满足以下要求：1) 应有对控制电源的监视回路；断路器的控制回路包含两个内容：a.基本控制功能b.监视功能2) 应经常监视断路器跳闸、合闸回路的完好性。3) 应有防止断路器“跳跃”的电气闭锁装置。4) 跳闸、合闸命令应保持足够长的时间，并且当跳闸或合闸完成后，命令脉冲应能自动解除。

46、5) 对断路器的合闸、跳闸状态，应有明显的位置信号，故障自动跳闸、自动合闸时，应有明显的动作信号。6) 断路器的操作动力消失或不足时，应闭锁断路器的动作并发信号。4.1.2 隔离开关控制回路设计原则根据DL/T5136-2011 火力发电厂、变电所二次接线设计技术规定隔离开关控制回路应满足以下要求： 额定电压为110kV及以下的隔离开关和接地刀闸宜就地操作。隔离开关和接地刀闸必须有操作闭锁措施以防电气误操作，闭锁装置应实现“五防”功能。所谓“五防”为：1) 防止带负荷拉合隔离开关。即只有当与之串接的断路器处于断开位置时，隔离开关才能进行操作。2) 防止带电挂接地线或防止带电合接地刀闸。3) 防

47、止带地线合闸或防止在接地隔离开关未拉开时合断路器送电。4) 防止误分、合断路器。如手车式高压开关柜的水车未进入工作位置或试验位置断路器不得合闸。5) 防止误入带电设备间隔。即断路器、隔离开关未断开，则该高压开关柜的门打不开。4.2 控制及操作回路设计4.2.1 智能操作箱选型PCS-222C 智能操作箱是用于 110kV 及以下电压等级数字化变电站一次开关设备操作的智能终端。它支持实时 GOOSE 通信，通过与保护和测控等装置相配合能够实现对断路器、刀闸的分合操作，同时能够就地采集断路器、刀闸等一次设备的开关量信号。所以操作回路设计选用南瑞PCS-222C 智能保护测控装置。图4.1 保护测控

48、装置智能控制示意图4.2.2 PCS-222C 智能操作箱功能配置 装置能够把保护和测控装置通过 GOOSE 网下发的分、合闸命令转换成硬接点，通过自带的操作回路插件可实现断路器的操作，同时能够就地采集断路器、刀闸等一次设备的开关量信息并通过 GOOSE 网络上送给保护和测控装置。装置的主要功能如下： 断路器跳合闸 装置具有一组 TJQ跳闸出口、TJR跳闸出口以及重合闸出口，其中TJQ是不闭锁重合闸的跳闸出口，TJR是闭锁重合闸的跳闸出口。装置接收保护发来的各种 GOOSE 命令，包括 TJQ 跳闸、TJR 跳闸和重合闸命令，然后驱动相应的出口继电器动作，把GOOSE 命令转换成硬接点输出。P

49、CS-222C 带有一块操作回路插件，具有跳、合闸自保持回路，能够直接动作于断路器。 遥控输出 装置具有 33 路开出，除了断路器跳、合闸出口外，还具有4把隔刀、3把地刀的遥控分、合及闭锁控制共 21 付出口接点，另外还有 4付冗余出口。装置接收测控发来的各种 GOOSE 命令，包括断路器分合闸、隔刀和地刀的分合闸及闭锁控制命令，然后驱动相应的出口继电器动作，把 GOOSE 命令转换成硬接点输出。遥信输入 装置具有36 路开入，能够就地采集断路器位置、刀闸位置、断路器和主变本体信号等开关量，并通过 GOOSE 网上送给相应的保护和测控装置。遥信输入为 110V/220V，无源接点输入，经光耦隔

50、离。 通信接口 2个独立的光纤GOOSE接口，支持基于新一代变电站通讯标准IEC61850的实时 GOOSE通信，SC型接头。PCS-222C 智能操作箱采用 4U标准机箱，主要由GOOSE插件、智能开入插件、智能开出插件、操作回路插件和电源插件组成。其中，GOOSE 插件采用高性能 DSP 芯片，负责实时 GOOSE 通信和装置运行管理；智能开出插件能根据保护和测控装置通过 GOOSE 网送来的分、合闸命令驱动相应的出口继电器动作，并且出口继电器经GOOSE插件的DSP启动控制，保证其动作的可靠性；智能开出插件的跳、合闸出口接点连接至操作回路插件，由操作回路插件完成跳、合闸电流自保持功能，从

51、而动作于断路器；智能开入插件能够采集断路器、刀闸等一次设备的开关量信息，然后通过 GOOSE 插件发送给保护和测控装置。4.2.3 各插件简要说明电源插件（NR1301） 图4.2 电源插件接线端子图电源插件面板布置如图4.2所示。 001-003 端子为装置输出的闭锁和报警空接点，001 端子为公共端，闭锁为常闭接点，报警为常开接点。004-006 端子为另外一组闭锁和报警空接点。007、008 端子为 24V 电源输出端子。 010、011 端子为电源输入端子，其中 010 为 DC+，011 为 DC-。输入电源的额定电压为 220V 和 110V 自适应，其它电压等级需要特别订货，投运

52、时请检查所提供电源插件的额定输入电压是否与控制电源电压相同。电源插件提供 012 端子和接地柱用于装置接地。应将 012端子接至接地柱然后通过专用接地线接至屏柜的接地铜排。良好接地是装置抗电磁干扰最重要的措施，因此装置投入使用前一定要确保装置良好接地。GOOSE插件GOOSE 插件负责实时 GOOSE 通信和装置运行管理。插件最上方的6个LED 指示灯用于显示 GOOSE 通信状态。指示灯下方是两组光纤 GOOSE 网络接口，“TX”是发送端，“RX”是接收端，均采用 SC型接头。GOOSE 网口下方有一个开口，开口内侧有一个温湿度传感器，能够测量环境温度和湿度。最下方是一个光纤 IRIG-B

53、 对时接口，采用常有光工作方式，ST 型接头。如图4.3所示。图4.3 GOOSE插件图智能开入插件1（NR1504） 装置共有三块NR1504 智能开入插件，每个插件可同时监测 19 路开入，并将开入信息通过内部总线传给其它插件。该插件的所有开入的工作电压均为110V/220V，由于采用了 A/D 采样的方式来检测开入电压，因此当开入电压小于额定工作电压的60%时，开入保证为 0，当开入电压额定工作电压的 70%时，开入保证为1。NR1504 插件还能够给每个开入变位信号打上准确的时标，记录下变位的时刻，误差1ms，该时标可以随变位信号一起通过 GOOSE送给测控装置。智能开入插件 1，其端子定义如图4.4。光耦电源为装置电源，用作正常运行开关量的供电电源，其正端接外部无源开入接点的一端，同时电源正需直接接入本板 401 端子以便让装置监视其是否正常，电源负应与 422端子直接相连。401 端子定义为光耦电源监视开入，状态为“1”