CSC-150数字式母线保护装置说明书0SF450023_V.doc

CSC-150 数字式母线保护装置 说 明 书 CSC-150 数字式母线保护装置 说 明 书 编 制：操丰梅 校 核：宋小舟 标准化审查：郑 蔚 审 定：张忠理 出 版 号：V1.03 文 件 代 号：0SF.450.023 出 版 日 期：2006.04 版权所有：北京四方继保自动化股份有限公司 注：本公司保留对此说明书修改的权利。如果产品与说明书有不符之处，请您及时与我公 司联系，我们将为您提供相应的服务。 技术支持 电话传真重 要 提 示 感谢您使用北京四方继保自动化股份有限公司的产品。为了安全、 正确、高效地使用本装置，请您务必注意以下重要提示： 1) 本说明书仅适用于 CSC-150 数字式母线保护装置。 2) 请仔细阅读本说明书，并按照说明书的规定整定、测试和操作。 若有特殊定制，请以工程资料为准。 3) 为防止装置损坏，严禁带电插拔装置各插件、触摸印制电路板上 的芯片和器件。 4) 请使用合格的测试仪器和设备对装置进行试验和检测。 5) 装置如出现异常或需维修，请及时与本公司服务热线联系。 6) 本装置的出厂权限密码是：8888。 目 录 第一篇 装置性能介绍1 1 概述1 1.1 适用范围1 1.2 装置主要特点1 1.3 装置执行标准2 1.4 本说明书适用范围2 2 技术条件3 2.1 环境条件3 2.2 电气绝缘性能3 2.3 机械性能3 2.4 电磁兼容性3 2.5 安全性能4 2.6 热性能（过载能力）4 2.7 功率消耗4 2.8 输出触点容量4 2.9 装置主要功能5 2.10 装置主要技术参数5 3 装置硬件6 3.1 装置结构6 3.2 装置功能组件概述7 3.3 交流插件（AC）.8 3.4 保护 CPU 插件（CPU）.8 3.5 通信管理插件（MASTER）9 3.6 开入插件（DI）9 3.7 开出插件（DO） 9 3.8 电源插件（POW）.9 4 装置软件9 4.1 保护程序整体结构9 4.2 主保护10 4.2.1 比率制动式电流差动保护原理.10 4.2.2 虚拟比相式电流突变量保护原理.11 4.2.3 TA 变比的自动调整.13 4.2.4 电压闭锁.13 4.2.5 母线运行方式字的识别.14 4.2.6 TA 饱和判别.22 4.2.7 TA 断线判别.22 4.2.8 TV 断线判别.23 4.2.9 刀闸双跨.24 4.2.10 差动保护补跳功能.24 4.3 辅助功能24 4.3.1 断路器失灵保护.24 4.3.2 母联失灵和死区保护.27 4.3.3 母联充电保护.29 4.3.4 母联过流保护.30 4.3.5 母联非全相保护.30 第二篇 用户安装使用30 5 开箱检查30 6 安装调试30 6.1 安装30 6.2 通电前的检查31 6.3 绝缘电阻测量31 6.4 直流稳压电源通电检查31 6.5 装置设置32 6.6 软件版本号及 CRC 校验码检查33 6.7 定值整定及定值区切换33 6.8 保护压板说明34 6.9 打印功能检查35 6.10 开入检查35 6.11 开出传动试验36 6.12 模/数转换检查.37 6.13 模拟短路故障试验38 6.14 装置告警报文说明40 6.15 投运42 7 整定值及整定计算说明42 7.1 整定说明43 7.2 双母线及单母分段接线定值清单（V1.2）44 7.3 双母线及单母分段接线定值清单（V1.3）50 7.4 一个半断路器接线定值清单（V1.0）57 7.5 双母单分段接线定值清单（V1.0）59 8 装置接线及端子说明64 8.1 背板端子排布示意图64 8.2 装置端子说明64 9 菜单67 9.1 菜单结构67 9.2 显示流程67 10 运行及维护71 10.1 装置投运前检查71 10.2 运行中的注意事项72 10.3 常见故障及对策72 11 典型保护报告分析72 12 运输、贮存72 13 附图72 13.1 装置各插件联系图73 13.2 装置背板后视图74 13.3 CSC-150/1 面板布置图.75 13.4 CSC-150/2 模拟盘布置图.76 13.5 CSC-150/1 背板端子图.77 13.6 CSC-150/2 背板端子图.78 14 订货须知79 CSC-150数字式母线保护装置 说明书 -1- 第一篇第一篇 装置性能介绍装置性能介绍 1 概述概述 1.1 适用范围适用范围 CSC-150 数字式成套母线保护装置（以下简称装置或产品）适用于 750kV 及以下各种电压 等级的母线系统，包括单母线、单母分段、双母线、双母分段及一个半断路器接线等多种接线 型式。最大接入单元为 24 个（包括线路、元件、母联及分段开关） 。 1.2 装置主要特点装置主要特点 高性能高性能、高可靠、大资源的硬件系统高可靠、大资源的硬件系统 采用 DSP 和 MCU 合一的 32 位单片机，高性能的硬件体系保证了装置对所有继电器进行并 行实时计算。保持了总线不出芯片的优点，有利于保护装置的高可靠性。大容量的故障录 波，可以保存多次全过程记录故障数据。完整的事件记录和动作报告，可保存几千条动作 报告和操作记录，停电不丢失。 硬件自检智能化硬件自检智能化 装置内部各模块智能化设计，实现了装置各模块全面实时自检。模拟量采集回路采用双 A/D 冗余设计，实现了模拟量采集回路的实时自检。继电器检测采用新方法，可以检测继 电器励磁回路线圈完好性，实现了继电器状态的检测与异常告警。开入回路检测采用新方 法，开入状态经两路光隔同时采集后判断。对微机保护的电源模块各级输出电压进行实时 监测。对机箱内温度进行实时监测。 用户界面人性化用户界面人性化 采用大液晶显示，可实时显示电流、电压、压板状态、定值区等信息，可根据用户要求配 置。汉化操作菜单简单易用，对运行人员和继保人员赋予不同权限，确保安全性。装置提 供四个快捷键，可以实现“一键化”操作，方便了现场运行人员的操作。装置面板采用一 体化设计、一次精密铸造成型的弧面结构，具有造型美观，精度高，造价低，安装方便等 特点。 动作过程透明化动作过程透明化 装置可以记录保护内部各元件的动作过程和各种计算值，可通过分析软件 CSPC 分析保护 动作全过程。 现场调试自动化现场调试自动化 提供方便的现场自动测试方案，可以对保护装置实现全面、完善的测试。 通信接口多样化通信接口多样化 CSC-150数字式母线保护装置 说明书 -2- 装置可以提供高速的以太网接口（光或电） 、LonWorks 网络接口和 RS-485 接口。可采用 IEC60870-5-103 规约或四方公司 CSC2000 规约，实现与变电站自动化系统和保护信息管理 系统的接口，基于 61850 规约的保护装置也已经投入运行。 全新的前插拔组合结构全新的前插拔组合结构 采用全新的前插拔组合结构，强弱电回路分开，弱电回路采用背板总线方式，强电回路直 接从插件上出线，进一步提高了硬件的可靠性和抗干扰性能，可不另加抗干扰模件。 基于同步因子组合基于同步因子组合 TA 饱和的自动检测饱和的自动检测 采取基于同步因子组合的并行识别法与谐波制动原理相结合，能准确地判断 TA 饱和，并在 发生转换性故障时能够快速动作。 快速虚拟比相式电流突变量保护的应用快速虚拟比相式电流突变量保护的应用 充分利用各种突变量、稳态量保护原理的优点，将快速虚拟比相式电流突变量保护和常规 比率制动式电流差动保护相结合，使得保护动作性能可靠，整组动作时间小于 15ms。 双母线运行方式的自动校验双母线运行方式的自动校验 根据运行方式实时显示装置的位置开关状态，确定双母线运行方式，并兼有电流校验功能， 具有一定的纠错功能。 TA 变比的自动调整变比的自动调整 母线保护因所连接支路负载情况不同，TA 变比也不尽相同。针对不同的 TA 变比，装置采 取自动调整各支路的 TA 变比，使得二次电流满足基尔霍夫定理。用户只需整定各 TA 的实 际变比，很大程度上方便了用户操作。为保证精度，各连接元件 TA 变比的差别一般不宜超 过 4 倍。 完善的电压闭锁解决方案完善的电压闭锁解决方案 比率制动式电流差动保护及断路器失灵保护，均具有复合电压闭锁功能。双母线运行方式 在通过母联/分段断路器或非母联/分段支路刀闸双跨互联运行时，当某段母线 TV 出现异常， 电压闭锁元件能自动切换到另一段母线 TV 上。 1.3 装置执行标准装置执行标准 装置执行的企业标准为：Q/HDSFJ 006-2003CSC-150 数字式母线保护装置 。 1.4 本说明书适用范围本说明书适用范围 本说明书适用于双母线、单母线、单母分段、双母单分段、一个半接线等主接线形式。 特殊主接线的说明书以工程资料为准，此说明书作为参考。特殊主接线的说明书以工程资料为准，此说明书作为参考。 CSC-150数字式母线保护装置 说明书 -3- 2 技术条件技术条件 2.1 环境条件环境条件 装置在以下环境条件下能正常工作： a) 环境温度：-10+55，运输中短暂的贮存环境温度-2570，在极限值下不施 加激励量，装置不出现不可逆的变化，温度恢复后，装置应能正常工作； b) 相对湿度：最湿月的月平均最大相对湿度为 90，同时该月的月平均最低温度为 25 且表面无凝露； c) 大气压力：80kPa110kPa； d) 使用场所不得有火灾、爆炸、腐蚀等危及装置安全的危险和超出本说明书规定的振动、 冲击和碰撞。 2.2 电气绝缘性能电气绝缘性能 2.2.1 介质强度 装置能承受 GB/T14598.3-1993（eqv IEC60255-5）规定的交流电压为 2kV（弱电回路为 1kV） 、频率为 50Hz、历时 1min 的介质强度试验，而无击穿和闪络现象。 2.2.2 绝缘电阻 用开路电压为 500V 的测试仪器测定装置的绝缘电阻值不小于 100M，符合 IEC60255- 5：2000 的规定。 2.2.3 冲击电压 装置能承受 GB/T14598.3-1993（eqv IEC60255-5）规定的峰值为 5kV（额定电压为 220V） 或 1kV（额定电压50V）的标准雷电波的冲击电压试验。 2.3 机械性能机械性能 2.3.1 振动 装置能承受 GB/T 11287（idt IEC60255-21-1）规定的 I 级振动响应和振动耐受试验。 2.3.2 冲击和碰撞 装置能承受 GB/T 14537（idt IEC60255-21-2）规定的 I 级冲击响应和冲击耐受试验，以及 I 级碰撞试验。 2.4 电磁兼容性电磁兼容性 2.4.1 脉冲群干扰 CSC-150数字式母线保护装置 说明书 -4- 装置能承受 GB/T 14598.13（eqv IEC60255-22-1）规定的 1MHz 和 100kHz 脉冲群干扰试验 （第一半波电压幅值共模为 2.5kV，差模为 1kV） 。 2.4.2 静电放电干扰 装置能承受 GB/T 14598.14（idt IEC60255-22-2）规定的 IV 级（接触放电 8kV）静电放电干 扰试验。 2.4.3 辐射电磁场干扰 装置能承受 GB/T 14598.9（idt IEC60255-22-3）规定的级（10V/m）辐射电磁场干扰试验。 2.4.4 快速瞬变干扰 装置能承受 GB/T 14598.10（idt IEC60255-22-4）规定的级（通信端口 2kV，其它端口 4kV）快速瞬变干扰试验。 2.5 安全性能安全性能 装置符合 GB 16836 规定的外壳防护等级不低于 IP20、安全类别为 I 类。 2.6 热性能（过载能力）热性能（过载能力） 装置的热性能（过载能力）符合 DL/T 478-2001 的以下规定： a) 交流电流回路：在 2 倍额定电流下连续工作，20 倍额定电流下允许 10s，40 倍额定电流 下允许 2s； b) 交流电压回路：Un =100/V 在 2 倍额定电压下连续工作，180V 电压下允许 2 分钟；3 Un =100V 在 1.4 倍额定电压下连续工作，180V 电压下允许 2 分钟。 2.7 功率消耗功率消耗 装置的功率消耗符合 DL/T 478-2001 的以下规定： a) 直流电源回路：当正常工作时，不大于 50W；当保护动作时，不大于 80W； b) 交流电流回路：当额定电流为 5A 时，每相不大于 0.3VA；额定电流为 1A 时，每相不 大于 0.1VA； c) 交流电压回路：在额定电压下每相不大于 0.3VA。 2.8 输出触点容量输出触点容量 a) 跳闸触点容量：在电压不大于 250V、电流不大于 1A、时间常数 L/R 为（50.75）ms 的 CSC-150数字式母线保护装置 说明书 -5- 直流有感负荷回路中，触点断开容量为 50W，长期允许通过电流不大于 5A； b) 其它触点容量：在电压不大于 250V、电流不大于 0.5A、时间常数 L/R 为（50.75）ms 的直流有感负荷回路中，触点断开容量为 30W，长期允许通过电流不大于 3A。 2.9 装置主要功能装置主要功能 装置具有以下功能： a) 快速虚拟比相式电流突变量保护； b) 常规比率制动式电流差动保护； c) 断路器失灵保护； d) 母联充电保护； e) 母联失灵及死区保护； f) 母联过流保护。 另外根据用户需要可配置母联非全相保护。 2.10 装置主要技术参数装置主要技术参数 2.10.1 额定参数 a) 直流电压：220V 或 110V（按订货要求） ； b) 交流电压：相电压 100/V；3 c) 交流电流：5A 或 1A（按订货要求） ； d) 频率：50Hz。 2.10.2 差动电流元件整定范围 a) 差动电流门槛整定范围：0.2In10In； b) 比率制动斜率整定范围：0.31； c) 低电压（相电压）整定范围：0Un； d) 负序电压整定范围：0Un； e) 零序电压整定范围：0Un。 其中 In为二次额定电流，Un为二次额定电压。 2.10.3 动作值误差 a) 电流动作值误差不超过5%（或 0.01In） ； b) 电压动作值误差不超过3%（或 0.01Un） ； c) 时间动作值误差不超过 20ms。 2.10.4 交流回路精确工作范围 CSC-150数字式母线保护装置 说明书 -6- a) 交流电压：Un =100/V 时 0.25V70V，Un =100V 时 0.4V120V；3 b) 交流电流：0.08In30In。 2.10.5 整组动作时间 差动保护整组动作时间：U2zd UcU0zd + U2U2zd UcaUlzd UbcUlzd UabUlzd 小接地电流系统 对应母线电 压闭锁开放 图 4-5 电压闭锁开放逻辑图 4.2.5 母线运行方式字的识别母线运行方式字的识别 双母线运行的一个特点是操作灵活、多变，但是运行的灵活却给保护的配置带来了一定的 困难，常规保护中通过引入隔离开关辅助触点的方法来动态跟踪现场的运行工况，如图 4-6 所示。 L 为连接在双母线上的一条支路，G1、G2是 L 的隔离开关，将 G1、G2辅助触点的状态送到母线 保护的开关量输入端子，若用高电平“1”表示开关合上，低电平“0”表示开关断开，则保护 可将 L 的运行状态表述如表 4-1。 I II G2 G1 L 图 4-6 双母线运行方式示意图 表 4-1 G1 G2说 明 0 0L 停运 0 1L 运行在母 1 0L 运行在母 1 1L 同时运行在、母（倒闸操作） 微机母线保护通过其开关量输入读取各支路状态，形成母运行方式字和母运行方式字， 同时辅以电流校验，实时跟踪母线运行方式。装置配备了母线运行方式显示屏，对应于某种运 行方式，在电流不平衡时会出现告警，提醒用户进行干预。用户可以根据现场的运行方式选择 自动、强合、强分来干预显示屏上每个隔离开关辅助触点，使得运行方式识别准确可靠。装置 CSC-150数字式母线保护装置 说明书 -15- 在支路有电流但其刀闸辅助触点信号因故消失时可以通过记忆保持正常状态。另外针对因隔离 刀闸辅助触点工作电源丢失而导致的所有刀闸位置都为 0 的情况，装置能够记忆掉电前的刀闸 位置和母线运行方式字直到开入电源恢复正常为止，使得母线保护在该状态下仍可以正确跳闸。 下面简单介绍双母线不同运行方式下差动电流、制动电流的处理方法，正、负电流突变量 之和处理类同。 4.2.5.1 双母线专用母联方式 双母线专用母联接线图如图 4-7 所示。在此种接线型式下所有支路的母刀、母刀均应 作为确定母线运行方式字的输入量，大差差动电流和制动电流均不计及母联电流，各段小差差 动电流和制动电流均应根据母联刀闸辅助触点的状态、母联断路器跳位和母联 TA 的极性计及母 联电流。N 单元双母线专用母联差动电流和制动电流表述如下： iKiKiKi NNmlmld1111 iKiKiKi NNmlmlf1111 其中为母联支路系数，为非母联支路系数，为经过 KmlK1KN 1imli1iN 1 换算后的一次电流或二次电流。计算大差差动电流和制动电流时，0 Kml ；计算母差动电流和制动电流时，根据对应支路运行于母1 11 KKN K1KN 1 取 1，不运行于母取 0，当母联投入运行时，若母联 TA 极性与母一致则，若母联1 Kml TA 极性与母一致则，当母联退出运行时。而计算母差动电流和制动电流1 Kml 0 Kml 时，根据对应支路运行于母取 1，不运行于母取 0，当母联投入运行时，若母 K1KN 1 联 TA 极性与母一致则，若母联 TA 极性与母一致则，当母联退出运行时1 Kml 1 Kml 。0 Kml 图 4-7 双母线专用母联接线 图 I 母 II 母 母联 CSC-150数字式母线保护装置 说明书 -16- 4.2.5.2 双母线专用母联专用旁路方式 双母线专用母联专用旁路接线图如图 4-8 所示。在这种接线型式下，所有支路的母刀、 母刀均应作为确定母线运行方式字的输入量，旁路按非母联支路处理，其电流参与大、小差 差动电流和制动电流计算，处理方法同双母线专用母联方式。 I 母 II 母 图 4-8 双母线专用母联专用旁路接线图 旁母 母联 旁路 4.2.5.3 双母线母联兼旁路方式 双母线母联兼旁路方式分母带旁路和母带旁路两种，在此种接线型式下，应根据“母 联旁路运行”压板状态和各元件母刀、母刀状态来确定母线运行方式字。 1) 母带旁路 双母线母联兼旁路（母带旁路）接线图如图 4-9 所示。母联兼旁路支路作母联时该支路 旁母刀断开， “母联旁路运行”压板退出，电流处理如同双母线专用母联。作旁路时母联兼旁路 支路母刀和旁母刀合上，母刀断开， “母联旁路运行”压板投入，此时计算大差和母差动 电流和制动电流时应计及该支路电流，计算母差动电流和制动电流时不需计及该支路电流。 假设该支路编号为 1，其余支路编号为 2，N，则作旁路时差动电流和制动电流表述如下： iKiKiKi NNd 2211 iKiKiKi NNf 2211 其中，为支路系数，为经过换算后的一次电流或二次电 K1K2KNi1i2iN 流。若母联兼旁路 TA 极性与母一致，则计算大差差动电流和制动电流时 ，计算母差动电流和制动电流时，根据对应支1 21 KKKN 1 1KK2KN 路运行于母取 1，不运行于母取 0，而计算母差动电流和制动电流时，0 1KK2 根据对应支路运行于母取 1，不运行于母取 0；若母联 TA 极性与母一致，则计算大 KN 差差动电流和制动电流时，计算母差动电流和制动电流时1 1 K 1 2 KKN CSC-150数字式母线保护装置 说明书 -17- ，根据对应支路运行于母取 1，不运行于母取 0，而计算母差动电1 1 KK2KN 流和制动电流时，根据对应支路运行于母取 1，不运行于母取 0。0 1KK2KN 母 旁母 图 4-9 双母线母联兼旁路（母带旁路）接线图 母 旁母刀 4 2)母带旁路 双母线母联兼旁路（母带旁路）接线图如图 4-10 所示。母联兼旁路支路作母联时该支路 旁母刀断开， “母联旁路运行”压板退出，电流处理如同双母线专用母联。作旁路时母联兼旁路 支路母刀和旁母刀合上，母刀断开， “母联旁路运行”压板投入，此时计算大差和母差动 电流和制动电流时应计及该支路电流，计算母差动电流和制动电流时不需计及该支路电流。 假设该支路编号为 1，其余支路编号为 2，N，则作旁路时差动电流和制动电流表述如下： iKiKiKi NNd 2211 iKiKiKi NNf 2211 其中，为支路系数，为经过换算后的一次电流或二次电 K1K2KNi1i2iN 流。若母联兼旁路 TA 极性与母一致，则计算大差差动电流和制动电流时，1 1 K ，计算母差动电流和制动电流时，根据对应支路运1 2 KKN 0 1KK2KN 行于母取 1，不运行于母取 0，而计算母差动电流和制动电流时，1 1 KK2 根据对应支路运行于母取 1，不运行于母取 0；若母联 TA 极性与母一致，则计算大 KN 差差动电流和制动电流时，计算母差动电流和制动电流时，1 21 KKKN 0 1K ，根据对应支路运行于母取 1，不运行于母取 0，而计算母差动电流和制动 K2KN 电流时，根据对应支路运行于母取 1，不运行于母取 0。1 1KK2KN CSC-150数字式母线保护装置 说明书 -18- 母 母 旁母 图 4-10 双母线母联兼旁路（母兼旁路）接线图 旁母刀 4.2.5.4 双母线旁路兼母联方式 双母线旁路兼母联方式分旁路至母有跨条和旁路至母有跨条两种。在此种接线型式下， 应根据“母联旁路运行”压板状态和各元件母刀、母刀状态来确定母线运行方式字。 1) 旁路至母有跨条 双母线旁路兼母联（旁路至母有跨条）接线图如图 4-11 所示。旁路兼母联支路作旁路时 跨条刀断开， “母联旁路运行”压板投入，该支路电流处理同双母线专用旁路方式。作母联时旁 路兼母联支路母刀和旁母刀断开，母刀和跨条刀合上， “母联旁路运行”压板退出，此时差 动电流和制动电流处理同双母线专用母联方式。 母 母 旁母 图 4-11 双母线旁路兼母联（旁路至母有跨条）接线 图 跨条刀 旁母刀 2) 旁路至母有跨条 双母线旁路兼母联（旁路至母有跨条）接线图如图 4-12 所示。旁路兼母联支路作旁路时 跨条刀断开， “母联旁路运行”压板投入，该支路电流处理同双母线专用旁路方式。作母联时旁 路兼母联支路母刀和旁母刀断开，母刀和跨条刀合上， “母联旁路运行”压板退出，此时差 动电流和制动电流处理同双母线专用母联方式。 CSC-150数字式母线保护装置 说明书 -19- 母 母 旁母 图 4-12 双母线旁路兼母联（旁路至母有跨条）接线图 跨条刀 4.2.5.5 母线兼旁母方式 母线兼旁母方式就是以线路跨条代替旁母的运行方式，其接线图如图 4-13 所示。假设跨条 连接于母，合跨条刀前应将所有支路倒闸操作到母上，然后断开除母联支路外其他支路的 母刀，再合上跨条刀，最后拉开需检修的开关和它的母刀。在整个倒闸操作过程中，跨条 未合上按双母线专用母联处理电流，跨条合上后母联支路作为普通支路，按单母线运行方式处 理，此时在处理母联电流时应注意母联 TA 的极性，因此跨条刀的状态影响母线的运行方式，应 作为确定运行方式的输入量。跨条刀合上后差动电流和制动电流表述如下： iKiii mlmlNd 11 iiii mlNf 11 假设跨条连接于母，若母联 TA 极性与母一致，则在计算差动电流时，若母1 Kml 联 TA 极性与母一致，则在计算差动电流时；假设跨条连接于母，若母联 TA 极性1 Kml 与母一致，则在计算差动电流时，若母联 TA 极性与母一致，则在计算差动电流时1 Kml 。1 Kml 母 母 图 4-13 母线兼旁母接线图 跨条刀跨条刀 CSC-150数字式母线保护装置 说明书 -20- 4.2.5.6 双母单分段 双母单分段接线图如图 4-14 所示。在此种接线型式下所有支路的隔离刀闸辅助触点均应作 为确定母线运行方式字的输入量，大差差动电流和制动电流均不计及母联电流和分段电流，各 段小差差动电流和制动电流均应根据母联/分段刀闸辅助触点的状态、母联/分段断路器跳位和母 联/分段 TA 的极性计及母联或分段电流。N 单元双母单分段差动电流和制动电流表述如下： iKiKiKiKiKi NNfdfdmlmlmlmld33112211 iKiKiKiKiKi NNfdfdmlmlmlmlf33112211 其中、为母联支路系数，为分段支路系数，为非母联/分段 Kml1Kml2KfdK1KN 3 支路系数，为经过换算后的一次电流或二次电流。计算大差差 iml1iml2ifdi1iN 3 动电流和制动电流时，；固定母联 1TA 极0 1Kml 0 2Kml 0 Kfd 1 31 KKN 性与母一致，母联 2TA 极性与母一致，分段 TA 极性与母一致，计算母差动电流和制 动电流时， ，根据对应支路运行于母取 1，不运行于母取 0，当母联 1 的 K1KN 3 母刀或母刀状态为 1 且母联 1 跳位无效时，否则，当分段的母刀或母刀1 1Kml 0 1Kml 状态为 1 且分段跳位无效时，否则；计算母差动电流和制动电流时， 1 Kfd 0 Kfd ，根据对应支路运行于母取 1，不运行于母取 0，当母联 1 的母刀或母刀 K1KN 3 状态为 1 且母联 1 跳位无效时，否则，当母联 2 的母刀或母刀状态为 11 1 Kml 0 1Kml 且母联 2 跳位无效时，否则；计算母差动电流和制动电流时， 1 2 Kml 0 2Kml ，根据对应支路运行于母取 1，不运行于母取 0，当分段的母刀或母刀状 K1KN 3 态为 1 且分段跳位无效时，否则，当母联 2 的母刀或母刀状态为 1 且母1 Kfd 0 Kfd 联 2 跳位无效时，否则。1 2Kml 0 2Kml CSC-150数字式母线保护装置 说明书 -21- 图 4-14 双母单分段接线图 母 母母 ML1ML2 ML3(FD) 4.2.5.7 双母双分段 双母双分段接线如图 4-15 所示。在此种接线型式下按两个双母线系统配置两套母线保护。 每套母线保护均应把两个分段回路视为两个非母联单元对待，这两个单元为固定连接，不可倒 闸。综合分段失灵和死区保护，我们建议每套保护将母联设为元件 1，分段设为元件 2，分段 设为元件 3。 母 联 母 联 图 4-15 双母双分段接线图 母 母 母 分段 I 母 分段 I 4.2.5.8 单母分段带旁母 单母分段带旁母接线图如图 4-16 所示。在此种接线型式下除分段断路器外均为固定连接方 式，所以只需考虑分段断路器两侧的隔离刀闸位置和旁母刀闸状态来决定分段 TA 电流的计算范 围，分段支路的 Ia 母刀、Ib 母刀、旁路刀 3G、4G 均应作为确定分段支路运行状态的输入量。 大差差动电流和制动电流均不计及分段电流，各段小差差动电流和制动电流均应根据分段刀闸 辅助触点的状态、旁母刀状态和分段 TA 的极性计及分段电流。假设 N 单元单母分段系统有 N1 条支路运行于 Ia 母，N2 条支路运行于 Ib 母，则差动电流和制动电流表述如下： iKiKiKi fdfd N j j N j jd 2 1 2 1 1 1 CSC-150数字式母线保护装置 说明书 -22- iKiKiKi fdfd N j j N j jf 2 1 2 1 1 1 其中为分段支路系数，为 Ia 母系数，为 Ib 母系数。计算大差差动电流和制动 KfdK1K2 电流时；计算 Ia 母差动电流和制动电流时，；计算 Ib 母差动电流1 21 K K 1 1K 0 2K 和制动电流时，；分段电流根据分段运行状态及 TA 极性分别计入大差、0 1K 1 2K Ia、Ib 的差动电流和制动电流。当运行于分段状态（3G、4G 分） ，计算大差差动电流和制动电 流时；计算 Ia 母差动电流和制动电流时，分段跳位有效，分段断路器跳位无0 Kfd 0 Kfd 效，若分段 TA 极性与 Ia 一致时 ，与 Ib 一致时；计算 Ib 母差动电流和制动1 Kfd 1 Kfd 电流时，分段跳位有效时，分段断路器跳位无效，若分段 TA 极性与 Ia 一致时 0 Kfd ，与 Ib 一致时。当运行于旁路状态，Ia 母带路时（1G、4G 合而 2G、3G 分） ，1 Kfd 1 Kfd 在计算大差和 Ia 母差动电流和制动电流时若分段 TA 极性与 Ia 母一致则，否则1 Kfd ，计算 Ib 母差动电流和制动电流时；Ib 母带路时（2G、3G 合而 1G、4G 分） ，1 Kfd 0 Kfd 在计算 Ia 母差动电流和制动电流时，计算大差和 Ib 母差动电流和制动电流时，若分段0 Kfd TA 极性与 Ib 母一致则，否则。1 Kfd 1 Kfd 图 4-16 单母分段带旁母接线图 旁母 Ia 母Ib 母 FD 1G2G 3G4G 4.2.6 TA 饱和判别饱和判别 为防止母线保护在母线近端发生区外故障时，由于 TA 严重饱和形成的差动电流而引起母 线保护误动作，根据 TA 饱和发生后二次电流波形的特点，装置设置了 TA 饱和检测元件，用来 区分区外 TA 饱和与母线区内故障。 区外故障 TA 饱和虽然产生差动电流，但即使最严重的 TA 饱和，在电流的过零点和故障 CSC-150数字式母线保护装置 说明书 -23- 初始阶段，仍存在线性传变区。在该传变区内差动电流为零，过了该区就会产生差动电流。TA 饱和检测元件就是利用该特点，通过实时处理线性传变区内的各种变量关系，包括电压突变量、 差动电流、制动电流突变量、差动电流变化率、制动电流变化率等，形成几个并行的 TA 饱和判 据，根据不同判据的特点，赋予不同的同步因子。通过同步因子和时间变量的关系来准确地鉴 别 TA 饱和发生的时刻，加上差动电流谐波量的谐波分析，使得该 TA 饱和检测元件具有极强的 抗 TA 饱和能力，能够鉴别 2msTA 饱和。对于饱和相区外转区内故障，由于采用波形识别技术， 可以快速切除故障。 4.2.7 TA 断线判别断线判别 装置的 TA 断线判别分为两段：告警段和闭锁段。告警段差动电流越限定值低于闭锁段差 动电流越限定值，用户可以根据需要，通过设置控制字进行各段功能投退。告警段和闭锁段均 经固定延时 10s 发信号，在闭锁段投入时判断 TA 断线后按相按段闭锁装置，TA 断线消失后， 自动解除闭锁。母联 TA 断线后，只告警不闭锁装置。TA 断线逻辑图如图 4-17 和图 4-18 所示。 母小差差动电流大于告警段定值 大差差动电流大于告警段定值 母小差差动电流大于告警段定值 延时 10s 告警母 TA 断 线 告警母 TA 断线并 闭锁母对应相差动 保护 延时 10s 告警母 TA 断 线 告警母 TA 断线并 闭锁母对应相差动 保护 图 4-17 TA 断线逻辑图 告警投入 告警投入 母小差差动电流大于闭锁段定值 大差差动电流大于闭锁段定值 母小差差动电流大于闭锁段定值 延时 10s 延时 10s闭锁投入 闭锁投入 CSC-150数字式母线保护装置 说明书 -24- 大差差动电流平衡 母小差差动电流不平衡 母小差差动电流不平衡 、母小差差动电流之和平衡 & 母联 TA 断线 图 4-18 母联 TA 断线逻辑图 延时 10s 4.2.8 TV 断线判别断线判别 中性点直接接地系统（大接地电流系统）TV 断线判据为： （1）三相 TV 断线：三相母线电压均小于 8V 且运行于该母线上的支路电流不全为 0； （2）单相或两相 TV 断线：自产 3U0大于 7V。 中性点不直接接地系统（小接地电流系统）TV 断线判据为： （1）三相 TV 断线：三相母线电压均小于 8V 且运行于该母线上的支路电流不全为 0； （2）单相或两相 TV 断线：自产 3U0大于 7V 且线电压两两模值之差中有一者大于 18V。 持续 10s 满足以上判据确定母线 TV 断线，TV 断线后电压闭锁元件对电压回路自动进行切 换，并发告警信号，但不闭锁保护。 4.2.9 刀闸双跨刀闸双跨 在线路倒闸操作出现刀闸双跨时，装置采取将两段母线合并为一段母线，其实现方法完全 等同于大差，此时小差失去选择性。在母线发生区外故障时差动保护可靠不动作，发生区内故 障时跳开所有连接在母线上的断路器。 4.2.10 差动保护补跳功能差动保护补跳功能 在双母线运行方式下，装置的动作跳闸逻辑如下：（1）差动保护动作速动跳开运行于故障 母线上的所有支路；（2）差动保护动作跳闸后经母联失灵延时判别大差差动电流是否平衡，若 不平衡则补跳无刀闸引入（既不在母也不在母上）的其他支路。差动保护补跳逻辑如图 4- 19 所示。 CSC-150数字式母线保护装置 说明书 -25- 母差动保护动作跳母 补跳无刀闸引入支路 补跳无刀闸引入支路 图 4-19 双母线差动保护出口补跳逻辑图 跳母延时大于母联失灵延时 大差差动电流平衡 母差动保护动作跳母 跳母延时大于母联失灵延时 4.3 辅助功能辅助功能 4.3.1 断路器失灵保护断路器失灵保护 装置在应用于 110kV 及以上母线时，配置了两种启动方式的断路器失灵保护， （1）无电流 元件的断路器失灵保护，该方式的失灵保护由外部失灵启动装置启动本装置失灵保护，本装置 无电流元件，不进行电流判别；（2）有电流元件的断路器失灵保护，该方式的失灵保护由线路 保护装置或元件保护装置跳闸接点启动本装置失灵保护，电流判别及失灵逻辑由本装置自身完 成。用户可以根据各自的需要通过设置控制字选择断路器失灵保护电流判别元件是否投入。断 路器失灵保护具有独立的复合电压闭锁元件，该元件在双母线运行方式母线互联运行（母联断 路器闭合或非母联间隔刀闸双跨）TV 异常时自动进行 TV 切换。此外断路器失灵保护还具有失 灵启动开入超时告警并闭锁失灵保护功能。 4.3.1.1 无电流判别元件的断路器失灵保护 无电流元件的断路器失灵保护本身只完成选择失灵元件所在的母线段以及复合电压闭锁功 能。断路器失灵保护检查有失灵启动开入且复合电压闭锁元件开放时按如下逻辑出口，其出口 逻辑图如图 4-20 所示。 a) 经较短的时间延时跳开母联断路器； b) 经较长的时间延时跳开与该支路所在同一母线上的所有支路断路器。 4.3.1.2 有电流判别元件的断路器失灵保护 具有电流判别元件的断路器失灵保护，是由线路保护（跳 A、跳 B、跳 C）或元件保护 （三跳）出口继电器动作启动的。开入持续有效、跳闸相有故障电流且复合电压闭锁元件开放 时，断路器失灵保护确定失灵元件、完成选择失灵元件所在的母线段并按如下逻辑出口，其出 口逻辑图如图 4-21 所示。 a) 在整定的时间内跟跳本断路器； b) 若经延时确定故障还未切除，则以较短的时间跳开母联断路器，以较长的时间跳开与该 CSC-150数字式母线保护装置 说明书 -26- 支路所在同一母线上的所有支路断路器。 失灵电流判别退出 失灵启动开入 & 失灵电压闭锁开放 失灵解除电压闭锁有效 + & 失灵跳母联延时 失灵跳母线延时 跳母联 切除故障母线各单元 图 4-20 无电流判别断路器失灵保护动作逻辑图 图 4-21 有电流判别断路器失灵保护动作逻辑图 跳母线延时 跳母联延时 跟跳延时 切除故障母 线各单元 失灵电流判别投入 & + 失灵解除电压闭锁有效 失灵电压闭锁开放 跳母联 跟跳本支路 + & + 三相失灵开入（元件失灵） & A 相电流越限 A 相失灵开入（线路失灵） & B 相失灵开入（线路失灵） B 相电流越限 & C 相电流越限 C 相失灵开入（线路失灵） 4.3.1.3 断路器失灵保护开入设置 为了方便用户灵活使用，同时实现硬件的统一性，断路器失灵保护无论是否具有电流判别 元件，每一支路失灵启动开入均设置为 3 个端子。对于线路支路，若断路器失灵保护无电流判 别元件，则元件失灵 A 端子、失灵 B 端子和失灵 C 端子并联后接至对应的外部失灵启动装置开 CSC-150数字式母线保护装置 说明书 -27- 出接点，若断路器失灵保护有电流判别元件，则元件失灵 A 端子、失灵 B 端子和失灵 C 端子分 别接对应的线路保护跳 A、跳 B 和跳 C 接点，这满足与绝大多数线路保护配合（当线路上没有 装设并联电抗器、而线路保护在发三相跳闸命令同时启动跳 A、跳 B 和跳 C） ，若不满足可以通 过灵活添加开入板以满足特殊工程要求（提供跳 A、跳 B、跳 C 和三跳接入） 。对于元件支路， 元件失灵 A 端子、失灵 B 端子和失灵 C 端子并联后接至对应的外部失灵启动装置开出接点或元 件保护的三跳接点。 4.3.1.4 断路器失灵保护解除电压闭锁 为了解决变压器或发变组支路低压侧故障时高压侧断路器失灵而复合电压闭锁不能开放时， 断路器失灵保护可靠动作，对应支路除提供启动母线保护装置失灵开入外，还必须提供一个开 入供断路器失灵保护解除电压闭锁用。装置提供两种解除变压器或发变组支路断路器失灵保护 电压闭锁的方式，用户可以根据需要通过设置控制位进行选择（特殊定制） 。 a) 外部解除电压闭锁 装置预留 4 个解除电压闭锁开入（解除电压闭锁 1、2、3、4）分别对应元件 4、5、6、7。此种方式当元件支路断路器失灵时，若复合电压闭锁不满足开放条件，而 解除电压闭锁开入存在，则失灵保护开放电压闭锁元件，使得失灵保护可靠动作。 b) 内部解除电压闭锁 装置端子接元件支路断路器合位，当对应支路失灵启动开入有效、位置接点开入有效且 对应支路零序电流或负序电流越限时解除断路器失灵保护电压闭锁元件，保证断路器失 灵保护可靠动作。位置接点消失后，解除电压闭锁无效，该支路的失灵启动回路退出运 行。断路器失灵保护内部解除电压闭锁逻辑图如图 4-22 所示。 图 4-22 元件支路失灵内部解除电压闭锁逻辑图 负序电流越限 零序电流越限 断路器三跳内部解除电压闭锁有效 断路器合位接点 4.3.1.5 复合电压闭锁 失灵保护采用复合电压闭锁判据，主要有低电压判据、负序电压判据和零序电压判据。 失灵保护复合电压闭锁开放逻辑同母线保护复合电压闭锁开放逻辑。 CSC-150数字式母线保护装置 说明书 -28- 4.3.2 母联失灵和死区保护母联失灵和死区保护 4.3.2.1 母联失灵保护 在双母线运行方式下，当母线差动保护、母联充电保护、母联过流保护（通过设置“过流 保护控制字”中“过流启动母联失灵投入/退出”控制位来启停母联失灵保护）动作时均启动母 联失灵保护。当某段母线发生区内故障差动保护动作或母联充电到故障母线上充电保护动作跳 母联或母联过流保护动作跳母联后经延时确认母联支路电流是否大于母联失灵电流定值，若满 足过电流条件，说明母联断路器失灵，经差动电压闭锁开放跳开母线上所连的所有断路器，起 到母联失灵保护的作用。母联失灵保护逻辑如图 4-23 所示。 差动动作跳母联 充电动作跳母联 过流动作跳母联 启动母联失灵投入 + 差动电压开放 & 跳 I、 II 母 图 4-23 双母线母联失灵保护逻辑图 ImlImlsldz 延时 Tmlsldz 4.3.2.2 母联死区保护 在双母线运行方式下，当某段母线发生区内故障跳开母联后，通过监视母联断路器是否三 相全部断开来实现母联死区保护。当监视到母联断路器三相全部跳开后，封母联 TA，若死区故 障，则差动动作跳开健全段母线上所连的所有断路器，起到母联死区保护的作用，母联死区保 护逻辑图如图 4-24 所示。 CSC-150数字式母线保护装置 说明书 -29- 母联开关跳位 母差跳母 母差跳母 + 母联 电流 延时 退出 小差 大差动作 母小差动作 母小差动作 母电压闭锁开放 母电压闭锁开放 & & 跳母 跳母 图 4-24 双母线母联死区保护逻辑图 4.3.2.3 双母双分段方式下分段失灵和死区保护 双母双分段接线的母线保护按两个双母线系统配置，每个双母线系统配置一套母线保护。 为了实现分段失灵和死区保护，必须将一套母线保护分段或分段的出口接点接至另一套母 线保护的“启动分段失灵或死区”开入或“启动分段失灵或死区”开入，当装置检测到此 类开入后启动本装置对应分段单元的失灵和死区保护，然后按双母线母联失灵或死区保护逻辑 判别是否跳该分段所连接的母线。双母双分段系统分段失灵和死区保护逻辑图如图 4-25 所示。 Ifd1 分段失灵启动 TWJfd1 分段死区跳母 t 图 4-25 双母双分段系统分段失灵和死区保护逻辑图 t 备注：分段失灵启动、分段失灵