CSC-150数字式母线保护装置说明书.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 梁路辉 审 定 张忠理 印刷版本号 V1 0 文 件 代 号 0SF 450 023 出 版 日 期 2004 4 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 010 62986668 传真 010 62981900 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调整 测试和操作 如有随机资料 请以随机资料为准 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 本装置的操作密码是 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 2 技术条件 2 2 1 环境条件 2 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 4 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 6 3 3 交流插件 AC 8 3 4 保护 CPU 插件 CPU 8 3 5 通讯管理插件 MASTER 8 3 6 开入插件 DI 8 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 9 4 2 辅助功能 23 第二篇 用户安装使用 29 5 开箱检查 29 6 安装调试 30 6 1 安装 30 6 2 通电前的检查 30 6 3 绝缘电阻测量 30 6 4 直流稳压电源通电检查 31 6 5 装置设置 31 6 6 软件版本号及 CRC 校验码检查 32 6 7 定值整定及定值区切换 32 6 8 保护压板投退 33 6 9 打印功能检查 33 6 10 开入检查 33 6 11 开出传动试验 34 6 12 模 数转换检查 35 6 13 模拟短路故障试验 36 6 14 投运 38 7 整定值及整定计算说明 39 7 1 差动保护 39 7 2 断路器失灵保护 40 7 3 充电保护 40 7 4 过流保护 41 7 5 系统定值 42 7 6 定值整定说明 43 8 装置接线及端子说明 45 8 1 背板端子排布示意图 45 8 2 装置端子说明 46 9 人机接口及其操作 46 9 1 菜单结构 46 9 2 显示流程 46 9 3 密码说明 46 10 运行及维护 50 10 1 装置投运前检查 50 10 2 运行中的注意事项 51 10 3 常见故障及对策 51 11 典型保护报告分析 51 12 运输 贮存 51 13 附图 51 13 1 装置各插件联系图 52 13 2 装置背板后视图 53 13 3 CSC 150 1 面板布置图 54 13 4 CSC 150 2 模拟盘布置图 55 13 5 CSC 150 1 背板端子图 56 13 6 CSC 150 2 背板端子图 57 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 母线保护装置是适用于 750kV 及以下电压等级 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 的数字式成套母线保护装置 以下简称装置或产品 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 储存容量达 4M 全过程记录故障数据 可以保存不少于 24 次 完整的事件记录和动 作报告 可保存不少于 2000 条动作报告和 2000 次操作记录 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和监视出口接点的状态 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 已申请专利 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 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 基于同步因子基于同步因子 TA 饱和的自动检测饱和的自动检测 采取基于同步因子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 各种保护继电器并行处理 充分利用各种突态量 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 12ms 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 的一 次变比 很大程度上方便了用户操作 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 均采取复式电压闭锁功能 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 装置执行的标准为 Q HDSFJ 006 2003 CSC 150 数字式母线保护装置 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 CSC 150数字式母线保护装置 说明书 3 a 环境温度 10 55 贮存环境温度 25 70 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 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 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 CSC 150数字式母线保护装置 说明书 4 装置能承受 GB T 14598 9 idt IEC60255 22 3 规定的 级 10V m 的辐射电磁场干扰试 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 的快速瞬变干扰试验 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 10 倍额定电流下允许 10s 50 倍额定电流 下允许 1s b 交流电压回路 在 1 2 倍额定电压下连续工作 1 4 倍额定电压下允许 10s 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 1VA 额定电流为 1A 时 每相不大 于 0 5VA c 交流电压回路 在额定电压下每相不大于 1VA 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 5 0 75 ms 的 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 5 0 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 CSC 150数字式母线保护装置 说明书 5 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 2In 10In b 比率制动斜率整定范围 0 3 1 c 低电压 相电压 整定范围 0 Un d 负序电压整定范围 0 Un e 零序电压整定范围 0 Un 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 b 电压动作值误差不超过 3 c 时间动作值误差不超过 20ms 2 10 4 交流回路工作范围 a 相电压 0 4V 70V b 电流 0 08In 50In 2 10 5 整组动作时间 差动保护整组动作时间 12ms CSC 150数字式母线保护装置 说明书 6 3 装置硬件装置硬件 3 1 装置装置结构结构 装置采用符合 IEC60297 3 的标准 19 英寸机箱 整体面板 包括一个 8U 高度的保护箱和 一个 4U 高度的辅助箱 装置内部的功能组件具有锁紧机构 前插拔方式 装置的安装方式为嵌 入式 接线为后接线方式 安装开孔尺寸见图 3 1 和图 3 2 450 465 5 64 101 6 355 8 图 3 1 8U 机箱安装开孔尺寸 101 676 2 450 465 5 64 101 6 178 图 3 2 4U 机箱安装开孔尺寸 3 2 装置功能组件概述装置功能组件概述 装置包括一个 8U 高度的保护机箱 CSC 150 1 和一个 4U 辅助机箱 CSC 150 2 针对 母线系统的不同接线型式 如无特殊需求供货屏数及每面屏所含机箱可参照表 3 1 所示原则选配 8U 保护机箱共配置 18 个插件 包括 8 个交流插件 CPU1 插件 CPU2 插件 开入插件 1 管 CSC 150数字式母线保护装置 说明书 7 理板 开出插件 1 主板加副板 开出插件 2 主板 开出插件 3 主板加副板 及电源插件 此外还有一定的空间 可以根据用户需要设置独立的电压闭锁 CPU 及独立的电压闭锁电源 4U 辅助机箱共配置 7 个插件 包括开入连接板 1 开入插件 2 开入插件 3 开入插件 4 开入插 件 5 开入插件 6 开入连接板 2 此外对于双母线系统辅助机箱还配置了模拟盘显示功能 除 直观显示主接线型式外 还提供强分 强合控制开关供用户强行干预不对应的隔离刀闸辅助触点 状态 装置内部插件可根据需要配置以满足用户的需求 交流插件 开出插件 开入插件和电 源插件为 直通式 即插件连接器直接与机箱端子相连 增加了接线的可靠性 插件布置见图 3 3 和图 3 4 表 3 1 母线接线型式供货屏数 面 每面屏选配机箱 单母线接线 包括带旁路方式 11 套 8U 机箱 单母分段接线 包括带旁路方式 11 套 8U 机箱 一个半接线21 套 8U 机箱 双母线接线 包括带旁路方式 11 套 8U 机箱 1 套 4U 机箱 双母单分段接线 包括带旁路方式 11 套 8U 机箱 1 套 4U 机箱 双母双分段接线 包括带旁路方式 21 套 8U 机箱 1 套 4U 机箱 交 流 插 件 1 交 流 插 件 2 交 流 插 件 3 交 流 插 件 4 交 流 插 件 5 交 流 插 件 6 交 流 插 件 7 交 流 插 件 8 C P U 1 插 件 C P U 2 插 件 开 入 插 件 1 管 理 插 件 电 源 插 件 开 出 插 件 1 主 副 开 出 插 件 2 主 开 出 插 件 3 主 副 图 3 3 8U 保护机箱 CSC 150 1 插件布置图 CSC 150数字式母线保护装置 说明书 8 开 入 连 接 板 1 开 入 插 件 2 开 入 插 件 3 开 入 插 件 4 开 入 插 件 5 开 入 连 接 板 2 图 3 4 4U 辅助机箱 CSC 150 2 插件布置图 开 入 插 件 6 3 3 交流插件 交流插件 AC 本插件共有 8 块交流插件 包括电压变换器和电流变换器两部分 电压变换器相电压额定 值为V 电流变换器根据供货要求提供额定输入电流 5A 或额定输入电流 1A 3100 3 4 保护保护 CPU 插件 插件 CPU 本插件共有 2 块 CPU 插件 根据需要可配置第 3 块电压闭锁 CPU 插件 CPU 插件是装置 的核心插件 CPU1 和 CPU2 硬件完全相同 完全冗余完成所有保护功能 A D 变换 软硬件自 检等 电压闭锁 CPU 完成硬的电压闭锁功能 具有独立的供电电源 3 5 通讯通讯管理管理插件 插件 MASTER 本插件是装置的管理和通信插件 其功能为 a 接收和储存 CPU 板的事故和事件报告 将信息输送至打印机打印并通过 Lon 网口 以 太网口或 RS485 口输送至监控后台和工程师站 b 输出报告至液晶显示和通过面板键盘操作装置 连接面板上的标准 RS 232 串口与外接 PC 机通信 完成 CSPC 的功能 3 6 开入插件 开入插件 DI 开入插件用来接入各保护压板 隔离刀闸辅助触点位置 断路器失灵开入等开关量输入信 号 开入插件对各路开入回路进行实时自检 装置设置了 6 个开入插件 同时还留有若干个开入插件的备用位置 开入插件 1 为主开入 插件 主要为保护功能压板 24V 及保护信号开入 220V 开入插件 2 开入插件 6 为隔离 CSC 150数字式母线保护装置 说明书 9 开关辅助触点位置 开入插件 3 开入插件 4 开入插件 5 为断路器失灵开入 开入插件 2 至开 入插件 6 均为 220V 3 7 开出插件 开出插件 DO 装置共设置了五块开出插件 主要输出跳闸及信号接点 3 8 电源插件 电源插件 POW 装置采用了直流逆变电源插件 输入直流 220V 或 110V 订货时请注明 输出 24V 12V 5V 注 所有的开入 开出实际上是可以灵活 方便地进行配置 其含义可以随不同的工程而改变注 所有的开入 开出实际上是可以灵活 方便地进行配置 其含义可以随不同的工程而改变 以适应于各种不同的应用场合 以适应于各种不同的应用场合 4 装置软件装置软件 4 1 保护程序整体结构保护程序整体结构 保护程序的总体结构包括主程序 采样中断服务程序和故障处理程序及录波处理程序 基 本功能分为主保护和辅助保护两部分 4 2 主保护主保护 装置的主保护采用分相式快速虚拟比相式电流突变量保护和比率制动式电流差动保护原理 快速虚拟比相式电流突变量保护仅在故障开始时投入 然后改用比率制动式电流差动保护 两 种原理保护均设有大差启动元件 小差选择元件和电压闭锁元件 大差启动元件和小差选择元 件中有反映任意一相电流突变或电压突变的启动量 它和差动动作判据一起在每个采样中断中 实时进行判断 以确保内部故障时电流保护正确动作 在同时满足电压闭锁开放条件时跳开故 障母线上所有断路器 其出口逻辑如图 4 1 所示 CSC 150数字式母线保护装置 说明书 10 I 母电压闭锁开放 I 母小差选择元件动作 大差启动元件动作 II 母小差选择元件动作 II 母电压闭锁开放 跳 I 母 跳 II 母 图 4 1 双母线方式的保护出口逻辑图 快速虚拟比相式电流突变量保护和比率制动式电流差动保护均基于电流采样值构建 采取 持续多点满足动作条件才开放母线保护电流元件方式实现 下面原理分析对于每一个采样时刻 均成立 因此在部分公式中省去了采样时刻标识 4 1 1 比率制动式电流差动保护原理 装置的稳态判据采用常规比率制动原理 母线在正常工作或其保护范围外部故障时所有流 入及流出母线的电流之和为零 差动电流为零 而在内部故障情况下所有流入及流出母线的 电流之和不再为零 差动电流不为零 基于这种前提 差动保护可以正确地区分母线内部和 外部故障 比率制动式电流差动保护的基本判据为 4 1 1 Iiiin021 4 1 2 iii K iii nn 2121 式中 为支路电流 为制动系数 为差动电流门坎值 i1i2in K I0 4 1 1 式的动作条件是由不平衡差动电流决定的 而 4 1 2 式的动作条件是由母线所 有元件的差动电流和制动电流的比率决定的 在外部故障短路电流很大时 不平衡差电流较大 4 1 1 式易于满足 但不平衡差动电流占制动电流的比率很小 因而 4 1 2 式不会满足 装置的动作条件由上述两判据 与 门输出 提高了差动保护的可靠性 所以当外部故障短路 电流较大时 由于 4 1 2 式使得保护不误动 而内部故障时 4 1 2 式易于满足 只要同时 满足 4 1 1 式提供的差动电流动作门槛 保护就能正确动作 这样提高了差动保护的可靠性 比率制动式电流差动保护动作曲线如图 4 2 所示 图中为差动电流 iiii nd 21 为制动电流 为制动系数 iiii nf 21 K CSC 150数字式母线保护装置 说明书 11 动 作 区 图 4 2 比率制动式电流差动保护动作曲线 ii fd i K i fd I0 if id 4 1 2 虚拟比相式电流突变量保护原理 为了加快差动保护的动作速度 提高重负荷 高阻接地及系统功角摆开时常规比率制动式 差动保护的灵敏度 装置采用了快速虚拟比相式电流突变量保护 该保护和制动系数为 0 3 的高 灵敏度常规比率制动原理配合使用 假设母线系统故障发生后 t 时刻各支路电流为 突变量为 it 1it2intit 1 前一周正常负荷电流为 母线 t 时刻的差动电流为 it 2int i Tt 1 iTt 2 iTtn 我们把同一时刻 n j jt n j jt n j jt n j jt n j Ttj n j jtTtj n j jtdtiiiiiiiii 11111 1 1 所有电流正突变量之和虚拟成流入电流 所有电流负突变量之和虚拟成流出电 n j jti 1 n j jti 1 流 当母线发生区外故障时每一采样时刻均满足 虚拟流入电流等于0 11 n j jt n j jtdtiii 虚拟流出电流 即 此时虚拟流入电流和虚拟流出电流的对应关系如图 4 3 所示 1 1 1 n j jt n j jt i i 当母线发生区内故障时 虚拟流入电流不等于虚拟流出电流 即0 11 n j jt n j jtdtiii 若各支路系统参数一致则满足或 若考虑各支路系统1 1 1 n j jt n j jt i i n j jt n j jt i i 1 1 0 1 1 n j jt n j jt i i CSC 150数字式母线保护装置 说明书 12 参数之间的差异 则或 此时虚拟流入电流和虚拟流出电流的对应关1 1 1 N j jt N j jt i i 1 1 1 N j jt N j jt i i 系如图 4 4 所示 因此快速虚拟比相式电流突变量保护的主要判据如下 或K i i n j jt n j jt 1 1 K i i n j jt n j jt 1 1 1 其中 K 为不等于 1 的常数 该常数根据系统结构和短路容量确定 虚拟流入电流 虚拟流出电流 图 4 3 母线区外故障时虚拟流入电流和虚拟流出电流对照图 虚拟流入电流 虚拟流出电流 图 4 4 母线区内故障时虚拟流入电流和虚拟流出电流对照图 CSC 150数字式母线保护装置 说明书 13 4 1 3 TA 变比的自动调整 母线保护因所连接的支路负载情况不同 所选 TA 也不尽相同 本装置根据用户整定的一 次 TA 变比自动进行换算 使得二次电流满足基尔霍夫定理 假设支路 1 的 TA 变比为 支 TA1 路 2 的 TA 变比为 支路 n 的 TA 变比为等等 则 TA 变比的归算方法如下 TA2TAn TATATATAn max 21max TA TA TAr max 1 1 TA TA TAr max 2 2 TA TA TA n nr max 差动电流和制动电流是基于变换后的 TA 二次相对变比而得的 4 1 4 电压闭锁 装置的电压闭锁功能采取复合电压开放逻辑 当任意相电压低于低电压定值 负序电压高 于负序电压定值 零序电压高于零序电压定值或母线 TV 断线时开放电压闭锁元件 双母线 分 段母线 接线型式在通过母联 分段断路器或其他支路刀闸双跨互联运行时 若某段母线 TV 出 现异常 电压闭锁元件能自动切换到另一段母线 TV 上 电压闭锁开放逻辑图如图 4 5 UU pzdA UU pzdB UU pzdC UU 2zd2 母线 TV 断线 对应母线电压闭锁开放 图 4 5 电压闭锁开放逻辑图 U3U 0zd0 4 1 5 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 CSC 150数字式母线保护装置 说明书 14 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 II 母 1 0L 运行在 I 母 1 1L 同时运行在 I II 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 I 母运行方式字和 II 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 若用 户选择自动纠错功能 则装置在支路有电流但其刀闸辅助触点信号因故消失时可以进行一次自 动纠错 并将纠错结果告诉用户 等待确认 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 1 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 I 母刀 II 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 CSC 150数字式母线保护装置 说明书 15 其中为母联支路系数 为非母联支路系数 为经过 KmlK1KN 1 imli1iN 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 若母联 TA 极性与 I 母一致 计算 I 母差动电流和制动电流时 1 11 KKN 1 Kml 根据对应支路运行于 I 母取 1 不运行于 I 母取 0 而计算 II 母差动电流和制动 K1KN 1 电流时 根据对应支路运行于 II 母取 1 不运行于 II 母取 0 若母1 KmlK1KN 1 联 TA 极性与 II 母一致 计算 I 母差动电流和制动电流时 根据对1 KmlK1KN 1 应支路运行于 I 母取 1 不运行于 I 母取 0 而计算 II 母差动电流和制动电流时 根据对应支路运行于 II 母取 1 不运行于 II 母取 0 1 KmlK1KN 1 图 4 7 双母线专用母联接线图 I 母 II 母 母联 4 1 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 I 母刀 II 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 CSC 150数字式母线保护装置 说明书 16 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 1 5 3 双母线母联兼旁路方式 双母线母联兼旁路方式分 I 母兼旁路和 II 母兼旁路两种 在此种接线型式下 除所有支路 的 I 母刀 II 母刀外还应将母联旁母刀作为确定母线运行方式字的输入量 1 I 母兼旁路 双母线母联兼旁路 I 母兼旁路 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 电流处理如同双母线专用母联 作旁路时母联兼旁路支路 I 母刀和旁母刀合上 II 母 刀断开 此时计算大差和 I 母差动电流和制动电流时应计及该支路电流 计算 II 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 I 母一致 则计算大差差动电流和制动电流时 计算 I 母差动电流和制动电流时 根据对应支1 21 KKKN 1 1 KK2KN 路运行于 I 母取 1 不运行于 I 母取 0 而计算 II 母差动电流和制动电流时 0 1 KK2 根据对应支路运行于 II 母取 1 不运行于 II 母取 0 若母联 TA 极性与 II 母一致 则计算大 KN 差差动电流和制动电流时 计算 I 母差动电流和制动电流时1 1 K 1 2 KKN 根据对应支路运行于 I 母取 1 不运行于 I 母取 0 而计算 II 母差动电1 1 KK2KN 流和制动电流时 根据对应支路运行于 II 母取 1 不运行于 II 母取 0 0 1 KK2KN CSC 150数字式母线保护装置 说明书 17 I 母 旁母 图 4 9 双母线母联兼旁路 I 母兼旁路 接线图 II 母 旁母刀 2 II 母兼旁路 双母线母联兼旁路 II 母兼旁路 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 电流处理如同双母线专用母联 作旁路时母联兼旁路支路 II 母刀和旁母刀合上 I 母刀断开 此时计算大差和 II 母差动电流和制动电流时应计及该支路电流 计算 I 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 I 母一致 则计算大差差动电流和制动电流时 1 1 K 计算 I 母差动电流和制动电流时 根据对应支路运行1 2 KKN 0 1 KK2KN 于 I 母取 1 不运行于 I 母取 0 而计算 II 母差动电流和制动电流时 根1 1 KK2KN 据对应支路运行于 II 母取 1 不运行于 II 母取 0 若母联 TA 极性与 II 母一致 则计算大差差动 电流和制动电流时 计算 I 母差动电流和制动电流时 1 21 KKKN 0 1 K 根据对应支路运行于 I 母取 1 不运行于 I 母取 0 而计算 II 母差动电流和制动 K2KN 电流时 根据对应支路运行于 II 母取 1 不运行于 II 母取 0 1 1 KK2KN CSC 150数字式母线保护装置 说明书 18 I 母 II 母 旁母 图 4 10 双母线母联兼旁路 II 母兼旁路 接线 图 旁母刀 4 1 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 I 母有跨条和旁路至 II 母有跨条两种 在此种接线型式下 旁路 I 母刀 II 母刀 旁母刀 跨条刀及其他支路的 I II 母刀均应作为确定母线运行方式字 的输入量 1 旁路至 I 母有跨条 双母线旁路兼母联 旁路至 I 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 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 I 母刀和旁母刀 断开 II 母刀和跨条刀合上 此时差动电流和制动电流处理同双母线专用母联方式 I 母 II 母 旁母 图 4 11 双母线旁路兼母联 旁路至 I 母有跨条 接线 图 跨条刀 2 旁路至 II 母有跨条 双母线旁路兼母联 旁路至 II 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 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 II 母刀和旁母 刀断开 I 母刀和跨条刀合上 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 I 母 II 母 旁母 图 4 12 双母线旁路兼母联 旁路至 II 母有跨条 接线图 跨条刀 4 1 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 I 母 合跨条刀前应将所有支路倒闸操作到 II 母上 然后断开所有支路的 I 母刀 再合 上跨条刀 最后拉开需检修的开关和它的 II 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 I 母 若母联 TA 极性与 I 母一致 则在计算差动电流时 若母1 Kml 联 TA 极性与 II 母一致 则在计算差动电流时 假设跨条连接于 II 母 若母联 TA 极性1 Kml 与 I 母一致 则在计算差动电流时 若母联 TA 极性与 II 母一致 则在计算差动电流时1 Kml 1 Kml CSC 150数字式母线保护装置 说明书 20 I 母 II 母 图 4 13 母线兼旁母接线图 跨条刀跨条刀 4 1 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 Ia 母刀 Ib 母刀 II 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 1 Kml 0 2 Kml 0 Kfd 1 31 KKN 性与 Ia 母一致 母联 2TA 极性与 Ib 一致 分段 TA 极性与 Ia 母一致 计算 Ia 母差动电流和制 动电流时 根据对应支路运行于 Ia 母取 1 不运行于 Ia 母1 1 Kml 1 KfdK1KN 3 取 0 计算 II 母差动电流和制动电流时 根据对应支1 1 Kml 1 2 KmlK1KN 3 路运行于 II 母取 1 不运行于 II 母取 0 计算 Ib 母差动电流和制动电流时 1 Kfd 根据对应支路运行于 Ib 母取 1 不运行于 Ib 母取 0 1 2 KmlK1KN 3 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 II 母 Ia 母Ib 母 ML1ML2 ML3 4 1 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 1 单元 分段 I 设为 2 单元 分段 II 设为 3 单元 母 联 图 4 15 双母双分段接线图 母 联 I 母 II 母 II 母 分段 II I 母 分段 I 4 1 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 CSC 150数字式母线保护装置 说明书 22 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 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 Ib0 Kfd 1 21 K K 1 1 K 0 2 K 母差动电流和制动电流时 当 3G 4G 分 计算两段母线差动电流和制动电0 1 K 1 2 K 流时若分段 TA 极性与某段母线一致则 否则 当 1G 4G 合而 2G 3G 分或 1 Kfd 1 Kfd 2G 3G 合而 1G 4G 分时均处于旁路状态 分段电流根据带路状态和 TA 极性被计及到各段差 动电流和制动电流计算中 Ia 母带路时 1G 4G 合而 2G 3G 分 计算 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 计算 Ib 母差动电流和制动电1 Kfd 1 Kfd 流时 Ib 母带路时 2G 3G 合而 1G 4G 分 计算 Ia 母差动电流和制动电流时0 Kfd 计算 Ib 母差动电流和制动电流时 若分段 TA 极性与 Ib 母一致则 否则0 Kfd 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 1 6 TA 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 母线区内故障和区外故障 TA 饱和虽然都产生差动电流 但即使最严重的 TA 饱和 在电 CSC 150数字式母线保护装置 说明书 23 流的过零点和故障初始阶段 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 1 7 TA 断线判别 装置的 TA 断线判别分为两段 告警段和闭锁段 告警段差动电流定值低于闭锁段差动电 流定值 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 只报警不闭锁装置 TA 断线逻辑图如图 4 17 和图 4 18 所示 I 母小差差动电流越限 大差差动电流越限 II 母小差差动电流越限 延时 10s 告警 I 母 TA 断 线 告警 I 母 TA 断线并 闭锁 I 母对应相保护 延时 10s 告警 II 母 TA 断 线 告警 II 母 TA 断线并 闭锁 II 母对应相保护 图 4 17 TA 断线逻辑图 大差差动电流平衡 I 母小差差动电流不平衡 II 母小差差动电流不平衡 I II 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 4 1 8 TV 断线判别 中性点接地系统 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 小电流接地系统 TV 断线判据为 CSC 150数字式母线保护装置 说明书 24 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 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 3 两相 TV 断线 自产 3U0大于 7V 且 3 个线电压均小于 7V 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 1 9 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 辅助功能辅助功能 4 2 1 断路器失灵保护 装置在应用于 110kV 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 2 1 1 无电流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开入且电压闭锁开放时按断路器失灵保护动作逻辑出口 4 2 1 2 有电流元件的断路器失灵保