备自投ISA-358F原理讲解0综述

1、 今天进行厂用备用电源自动投入装置的原理学习，和大家一起通过学习更进一步掌握 了解设备的性能，希望在讲的过程中有不对的地方，请大家及时指出。 装置概述 ISA-358F 型微机备用电源自投装置为标准 6U（半层）机箱，由交流/ 电源（WB312或 WB31）3、 保护 CPU（WB320）A、开入开出信号（ WB330）B、重动（ WB37）1、操作（ WB34）0 等 5 个插件组 成。装置内部无扎线，使用 WB302总线背板。 本装置最大能接入 12路交流量和 19个开关量（DC220V/110V）,能输出 3个信号和 9个出 口继电器,每个出口继电器引出 1到2付出口接点,装置以 1个或

2、多个出口继电器组合完成对 不同对象的出口跳 /合闸操作，出口接点数符合一般使用要求 , 满足各种不同备自投方案的需 要。 358FF 型装置装设的分段断路器（开关）保护设置三段，均可经取自两段母线电压的复 合电压闭锁，其中后加速段保护可作为分段开关的充电保护： 限时电流速断保护 定时限过电流保护 后加速段保护 358F 各型装置配置的各项备自投、保护和告警功能，均可通过整定分别投退。 a. 在线查看装置全部输入交流量和开关量，以及整定值、预设值、瞬时采样数据和 事故分析记录，观察详细的故障录波波形、时间及交流量瞬时值。装置还实时显示装置编 当前工作状态、当前通信状态、备自投“充电” “放电”状

3、态。装置使用直观简便。 b. 装置交流量测量精度调整由软件方式完成，其调试和开入 / 开出量试验均由装置通过 示界面和键盘操作完成，工作量小。 c. 完善的事故分析功能。包括保护动作事件记录、保护投退记录、装置运行记录、开入 量变位记录、故障录波记录和进线无流记录等。 358FF还有进线无压记录 , 其中故障录波记录 仅针对有分段开关保护的 358FF。 d. 完善的数字信号和接点信号系统。装置提供 3 付中央信号接点，接点定义可编程，满 足变电站传统控制要求。 e. 掉电不停的实时时钟。该实时时钟自动进行闰年调整，装置能接收微机监控系统的校 。 本装置为实现变电站综合自动化及变电站无人值班设

4、计，具有完善的通信功能，提供两 通信接口： CAN网络接口和 RS-422/485 接口 二主要技术指标 . 额定数据 交流电压： 100V 3 1.2 倍额定电流，连续工作（大于 1min） 10 倍额定电源，允许 10s 40 倍额定电流，允许 2s 1.2 倍额定电压，连续工作（大于 5min） 80115%额定电压，连续工作 BZT经延时切除失压元件，如母线、变压器和进线等，该延时 交流相电流： 5A频率：50Hz或 60Hz 直流工作电源： 220V，允许偏差： -20 +15 数字系统工作电压： +5V，允许偏差： 0.15V 继电器回路工作电压： +24V，允许偏差： 2V .

5、过载能力 交流电流回路： 流电压回路： 流电源回路： 动作条件满足后满足： -10ms t 30ms。 失压元件切除后， BZT再经延时合备用电源，该延时满足： -5ms t 5ms。包括 功能延时满足： -10ms t 30ms。其中断路器拒动告警延时自发生跳合闸命 令开始计时。 分段开关的三段保护动作延时在复合电压闭锁条件满足或退出情况下，在激励量 大于定值时，均满足： -10ms t 30ms。后加速段动作时限。整定为 0S时固有动作 时限不大于 80ms。 上述跳 / 合闸出口延时均指起动至出口接点闭合的时间。 C. 无流检查电流测量范围 本装置进线无流测量回路额定值 In 为 5A，

6、最小能分辨电流为 0.01In ，最大能分辨电流 为 4In ，同时具备过载能力。 . 允许环境温度： 正常工作温度： -20 +60 三备用电源自投一般性说明 3.1 备用电源自投基本原则 器，故不必闭锁。 358F各型装置的备自投逻辑都遵循以下原则： 只有工作电源切实被断开后，备用电源才能投入。 工作电源失压后，不论其进线断路器是 否断开，本装置备自投起动延时到后总是先断开该断路器，确认该断路器在跳位后，备自投 逻辑才进行下去。这样可防止因工作电源在其它地方被断开，备自投动作后合于故障或备用 电源倒送电的情况。但故障不应由备自投切除，故备自投动作跳工作电源的时限应长于有关 所有保护和重合闸

7、的最长动作时限 因备自投备用对象故障而其保护拒动引起相邻后备保护动作切除工作电源时，应闭锁备自 投。如主变侧低压出线元件故障而相应保护未能切除，引起主变后备保护动作切除主变而造 成母线失压时，应闭锁低压侧分段断路器和变压器备自投；主变保护（差动、后备或本体） 全跳主变时，表明主变内部或低压侧发生故障， 应闭锁高压侧分段备自投 （即桥断路器自投） 。 但对带内桥断路器的场合，由于进线备自投不可能投于故障变压 本装置每种备自投逻辑都有相应的闭锁接点开入回路，闭锁延时2S 返回（展宽 2S），即 闭锁条件消失 2S后，备自投才开始充电检查，闭锁接点开入确认时间不小于 7ms,不大于 10ms. 备自

8、投延时是为了躲过因母线引出线故障造成的母线电压下降，故备自投延时时限应大于 最长的外部故障切除时间。 因工作母线进线侧的断路器跳开而引起的工作母线失压（如 所 述）且进线侧无重合闸功能时，可不经延时直接跳开断路器，以加速合备用电源。上述两种 情况在某些场合可以明确区分。如主变差动保护或本体保护动作全跳主变时，可加速低压侧 分段备自投和变压器备自投动作 本装置设有相应的备自投动作加速接点开入回路。 有加速接点开入时， 工作母线一失压， 备自投不经延时直接跳进线断路器，以加速合备用电源。加速接点开入采集确认时间不小于 7ms,不大于 10ms,展宽 0.2S 由人工切除工作电源时，备自投不应动作。

9、 本装置引入各工作断路器的合后接点，就地或 远控跳断路器时，其合后接点断开，备自投退出。若无法引入合后接点，在人工切除工作电 源前，应保证备自投退出工作，可以用手动切换开关退出 ，或解开相应出口压板或由整定退 出。 358F 各型装置对各种备自投逻辑在保护柜上均装设了相应的手动投退切换把手。 备用电源不满足有压条件时，备自投不应动作。这种情况下，本装置延时闭锁备自投，该 延时为备自投起动延时加 1S。 备自投装置通常只允许动作一次。 传统的备自投装置利用电容器的充放电过程实现该功能， 本装置则通过逻辑判断实现，但为了便于阐述和理解仍采用充放电术语。备自投允许工作的 2.3 充电条件 ON” 电

10、条件包括如下内容： 10S后完成准备工作（即充电时间为 10S）。出现 需要闭锁或退出备自投的条件时立刻放电 条件（充电条件）均具备后开始充电，经 .2.1 有压、无压条件和无流条件 工作和备用电源有压或无压一般判断相应母线或进线侧是否有压或无压，本装置中： 母线有压指母线的三个线电压至少有一个大于母线有压定值 d087。三个线电压有压条件相 “或”可以保证备用电源 PT 一相或两相断线时仍满足有压条件，备自投不致拒动。 母线无压指母线的三个线电压均小于母线无压定值 d088。三个线电压无压条件相“与”可 以保证工作电源 PT 一相或两相断线时不满足无压条件，备自投不致误动。 进线有压一般为一

11、个相电压（或线电压）大于进线有压定值d148。若现场不具备进线 PT， 装置可由开关型定值 d128 控制退出进线有压判据。 进线无流一般指工作电源进线的一个相电流小于进线无流定值d091。该定值应小于最小负 需要。备用电源 PT 电流， 以防止工作电源 PT三相断线时备自投的误起动。 本装置无流检查测量回路最小能分 辨 0.05A （In=5A） 的电流，能满足现场整定 0.2A 典型值或更小数值的 断线时，备自投将拒动。 .2.2 输入量 本装置应引入工作电源和备用电源的相应电压量以及工作电源进线的一相电流。对母线 PT，装置接入两个线电压 Uab和 Ubc，第三个线电压 Uca 装置自行

12、计算得到。使用分段开关 保护时，还需引入分段开关三相电流，复合电压中的负序电压由三个线电压计算得出。 装置应引入反映工作电源和备用电源断路器位置的开入量， 以及其它辅助开入量 （ 如备 自投投退控制、 闭锁备自投、 加速备自投动作和工作电源断路器合后位置等 ）。所有开入量均 为 DC220V高电平开入， 且应取自本装置的正电源。 断路器位置取其常闭辅助接点， 一般可接 ISA 操作插件提供的 TWJ接点该接点闭合 / 断开，说明断路器在跳位 / 合位。工作断路器 合后位置用于人工切除工作电源时装置自动闭锁备自投， 可接 ISA 操作插件提供的 HHJ接点 无法取到 HHJ接点，可将合后位置开入

13、端子与本装置正电源短接，这样处理后应保证人工 除工作电源时应预先将备自投装置退出工作。 由于本装置为桥（分段）断路器操作回路，因此桥（分段）断路器跳 / 合位置开入量可直 接通过端子外部接线实现。 若分段断路器不使用本装置操作回路， 则分段开关跳 / 合位置也应 其常闭辅助接点。由于本装置均具备分段断路器控制回路断线告警功能，分段断路器需取 双位置信号。分段断路器合后位置信号也应取自操作回路。 微机保护具有很强的逻辑判断能力，因此本装置对充电条件增加了一些辅助条件，以提 高备自投装置动作的可靠性以及保证一次式动作。 所有充电条件均满足后经 10S的充电时间， 自投充上电，才有可能动作 备自投投

14、入工作，即相应投退切换把手置“投入”位置且投退型定值为 工作电源和备用电源均正常，即符合有压条件。 工作和备用断路器位置正常，即工作断路器合位且处于合后，备用断路器跳位。 无闭锁条件 无放电条件。 放电条件一般包括以下几条。任一放电条件满足，备自投即放电，不可能再动作。 备自投退出工作，即相应备自投投退切换把手置“退出”位置且相应投退型定值为 “OFF”。 备用电源不满足有压条件的持续时间大于（备自投延时+1S）。 工作断路器由人为（就地或远控）操作跳开，即工作断路器合后消失 合后指继电器的状态，即使电源消失，恢复供电后仍保持断电前的状态 ） 备用断路器不在备用状态，即备用断路器合上。 工作断

15、路器拒跳或备用断路器拒合。由于分段断路器的跳闸操作由其保护进行，备自 投不参与其跳闸操作，故由分段断路器保护检出的分段断路器拒跳不影响备自投。 闭锁条件满足。无论备自投是否已经起动均强行闭锁备自投，表现为备自投放电。 装置充上电后，工作电源失压 （一般为工作母线三相无压） 、相应的工作进线无流、备用 电源有压，备自投即起动跳工作进线延时。延时 （若有加速接点开入，则不经延时） 到后， 不论工作断路器是否已经断开，备自投总先发跳工作断路器命令，同时判断其是否跳开。若 跳闸命令发出 5S 后，备自投判断工作断路器仍未跳开， 备自投即收回跳工作断路器命令 （若 d099=ON同, 时发断路器拒跳信息

16、） ，并终止备自投过程；若在 5S内，备自投判断出工作断路 器跳开，即收回跳工作断路器命令，并起动合备用电源延时（该延时可为0）。延时到后，备 自投发合备用断路器脉冲， 然后判断备用断路器是否合上。 若在合闸脉冲发出 5S 后，备自投 判断备用断路器仍未合上，终止备自投过程（同时发断路器拒合信息） ；若在 5S 内，备自投 判断备用断路器已合上，即发（即备自投成功） .2.6 整组复归时间 备自投充电完成后，如工作电源无压且备用电源有压，备自投应检查工作电源进线无流 后才起动，以防止工作电源 PT三相断线时备自投误动。工作电源 PT 三相断线时，备自投不 是立即放电，而是等 50S 后才放电，

17、以防止工作电源负荷与无流检查定值比较接近、工作电 源 PT三相断线与真正失压相混淆的情况。如投入闭接点起动方式（ d293 或 d299=ON），无流 条件检查满足后，还需检查工作断路器在跳位才起动， 50S 后整组复归时间内工作断路器未 变跳位，备自投也放电 .2.7 备用电源合闸延时 装置各型备自投逻辑备用电源断路器合闸脉冲均为 100ms。 .2.8 自动恢复供电功能（仅 358FF装置具备该项功能） 作为分段备自投的逆过程，自复功能是指分段备自投动作后，若工作电源电压恢复，则 由装置自动进行检查，若确实符合恢复供电条件，则装置经过逻辑出口，恢复原有的运行方 式的过程。此项功能需接入两条

18、进线 PT， 本站没有选用此功能 。（因为进线没有 PT） 四备用电源自投典型逻辑 所述的装置以及其它具有特殊备自投逻辑的装置，均装设逻辑中的一种或两种，均按照 节说明接入交流量和开入量，输出出口接点，并实现备自投逻辑。 1 分段备自投（ FBZT） 1.2 FBZT 动作逻辑 FBZT 充、放电条件见表 FBZT 段备自投主接线示意图见图 图纸、使用说明和操作显示界面均按照图 5.1 的定义。 FBZT主要应用于终端变电站单母线分 母电容器组 ） 1 开关） 2 开关） UL1和 UL2可 BZT需引出的出口回路如下： 可用于联切一回线 各装置 BZ 出的负荷联切接点数 -358FF ： 5

19、.1 ，I 、II 母互为暗备用，即 3DL备用 1DL和2DL。装置 的场合，如主变负荷侧的分段断路器备自投和电源侧桥接线方式的桥断路器备自投。 4.1.1 FBZT 输入/ 输出量 为了实现 FBZT逻辑及其辅助功能，需接入 8个交流量和 9 个开入量，见表 5.2。 表 5.2 FBZT 需引入的交流量和开入量 输入量 用途 、II 母各两个线电压： Uab1、Ubc1 和 Uab2、Ubc2 母线有压 / 无压判断 交流量 两条进线各一个相（线）电压： UL1和 UL2（可不接） 进线有压判断 两条进线各一个相电流： Ia1 和 Ia2 进线无流和备用电源过负荷判断 FBZT投退切换把

20、手，恢复供电功能投退开入 FBZT就地手动投退控制，恢复供电控制 1DL、2DL和 3DL 的跳位 相应断路器位置判断 开入量 1DL和 2DL 的合后 人工跳开工作断路器时自动闭锁 FBZT 加速 FBZT1和加速 FBZT2 分别加速 I 母和 II 母暗备用 FBZT动作 闭锁 FBZT 强行闭锁 FBZT ：若不考虑 FBZT动作后自动恢复供电功能，则两条进线各一个相（线）电压 接，相应的定值 d225和 d298 均应整定退出 1DL跳闸接点 （同时引出一付联切空接点 , 可用于联切 1DL合闸接点 （ 自动恢复供电功能投入时，用于合进线 2DL跳闸接点 （同时引出一付联切空接点 ,

21、 可用于联切 2DL合闸接点 （自动恢复供电功能投入时，用于合进线 I 母电容器组 ） 联切负荷接点 : 一组联切负荷接点包括跳闸和闭锁重合闸两付接点， 。两付接点的一端已短接， 作为公共端应接至相应线路保护装置的操作正电源 2 组；不足时可通过外部重动插件（ WB37）0 扩展接点 充电条件 放电条件 FBZT投入工作。即 FBZT切换把手在“投入”位置 FBZT退出工作。即 FBZT投退切换把手在“退出” 且 d080=ON 位置，或 d080=OFF I,II 母均符合有压条件 （d087） I，II 母均不 符合有压 条件 的持续时间大 于 1DL和 2DL均合位且处于合后， 3DL跳

22、位 MAX(d081,082)+1S 无闭锁 FBZT输入 1DL或 2DL 合后消失 充放电条件 3DL合上 有闭锁 FBZT输入 1DL或 2DL 拒跳，或 3DL拒合 FBZT的动作过程说明如下。 I 母暗备用 (FBZT1)。FBZT充电完成后： II 母无压(d088) 、I 母有压(d087)且Ia2 无流(d091),( 当d293=ON时，还需判 2DL跳位), 延时 d081(如有加速 FBZT1开入，则不经延时 )发 2DL跳闸命令 (若 d295=ON且 d296=OFF，跳 2DL同时发 400ms联切负荷脉冲命令和无参数的 F068信号) 。确认 2DL跳开后，收回

23、2DL跳 闸命令，再经延时 d294 发 3DL合闸脉冲。确认 3DL合上后，发“ F010 I 母暗备用”信号； 若是 号。 加速动作，则发“ F010 I 母暗备用加速”信号。如 d296=ON且 d295=OFF,在发 F010 信 同时将过负荷联切功能投入 2 分钟， FBZT1逻辑完成。 3 3 是 如 2DL跳闸命令发生 5S后 2DL仍未跳开，则收回 2DL跳闸命令，并终止 FBZT1逻辑。如 DL合闸脉冲发出 5S 后 3DL仍未合上，则终止 FBZT1逻辑。上述情况下， FBZT均放电，如 099=ON装, 置将发出“ F045 2DL 拒跳”或“ F045 3DL 拒合”信

24、 II 母暗备用 (FBZT2)。FBZT充电完成后： 号。如 d296=ON且 d295=OFF,在发 F010 信 。 母无压(d088) 、II 母有压(d087)且Ia1 无流(d091),( 当d293=ON时，还需判 1DL跳位), 时 d082(如有加速 FBZT2开入，则不经延时 )发 1DL跳闸命令 (若 d295=ON且 d296=OFF，跳 1DL同时发 400ms联切负荷脉冲命令和无参数的 F068信号) 。确认 1DL跳开后，收回 1DL跳 闸命令，再经延时 d294 发 3DL合闸脉冲。确认 3DL合上后，发“ F010 II 母暗备用”信号； 加速动作，则发“ F

25、010 II 母暗备用加速”信 同时将过负荷联切功能投入 2 分钟， FBZT2逻辑完成 1DL跳闸命令发生 5S后 1DL仍未跳开，则收回 1DL跳闸命令，并终止 FBZT2逻辑。如 DL合闸脉冲发出 5S 后 3DL仍未合上，则终止 FBZT2逻辑。上述情况下， FBZT均放电，如 099=ON装, 置将发出“ F045 1DL 拒跳”或“ F045 3DL 拒合”信 .1.3 FBZT 动作后自动恢复供电逻辑 BZT的自动恢复供电功能为 358FF装置独有，本站无此功能，仅供学习： 此次自恢复供电功能失效； 10 分钟内 RLD有开入，则装置经延时 d290 发 3DL 跳闸命令，确 3

26、DL拒跳”或“ F045 2DL 拒合”信 II 母暗备用 (FBZT2)动作后： I 母与 II 母均有压 (d087) 且 2DL合位、 3DL合位、 1DL跳位，如 d225=ON,则 开始等待进 线1有压(d148) ，10分钟后，进线 1还未恢复电压，则此次自恢复供电功能失效； 10分钟内， 进线 1 恢复电压，则检查 RLD是否有开入，等待 10 分钟，若 10分钟后， RLD仍无开入，则 此次自恢复供电功能失效； 10 分钟内 RLD有开入，则装置经延时 d288 发 3DL跳闸命令，确 认3DL跳开后，收回 3DL跳闸命令，再经延时 d289发1DL合闸命令，确认 1DL合上后

27、，发“F09 进线 1 恢复供电”。 如果 3DL跳闸命令发生 5S 后 3DL仍未跳开，则收回 3DL跳闸命令，并终止此次自复过程。 如 1DL合闸脉冲发出 5S后 1DL仍未合上， 则终止此次自复过程。 若 d099=ON装, 置将发“F04 3DL 拒跳”或“ F045 1DL 拒合”信号。 4.2 本站厂用系统备自投原理接线示意（以解惑为重） 2.1 备自投控制原理图示意 70V 和 80V。 信 58F各型装置一般配置有两段母线和两条进线的 分段断 PT断线 全所无压 辅助功能， 器控制回路断线 358FF型装置还配置有分段断路器 以及断路器拒动 护 可选择发出 1 母线 PT 断线

28、 PT断线 2 全所无压 第一个条件适应小接地系统的 ，见图 6.1 S 二个条件适应本装置按 V/V 型接线接入两个线电压的 10V和 BZ d098=ON。 辅助保护和告警功能 装置母线 PT断线检查采用线电压下降和负序电压上升两个条件相“或”的判据，延时 ，动作值和返回值固定为 ，动作值和返回值固定为 VPT一相断线时，因装置内交流电压回路的抗干扰电容构成通路，装置采集的线电压幅值 降可能很小（仍大于 70V）。但对接入三个相电压的装置，这种情况下采集的线电压肯定小 70V，故其母线 PT 断线检查不必增加负序电压上升的判据 4.2.1 节所述，母线 PT一相或两相断线时， BZT不会误

29、动或拒动；三相断线时， 会误动，故母线 PT断线对 BZT无任何影响。但 PT 断线情况下，分段断路器保护采用复合 电压闭锁时，可以选择予以闭锁。由于 BZT逻辑中母线电压是重要的参数，母线 能反映母线电压的异常情况，建议予以投入，置 对于负荷侧只有两段母线的变电站，两段母线均无压时，说明全变电站失电，此时装置 10S/0.1S .3 控制回路断线告警 针对分段开关，本装置设置控制回路断线检查功能，装置以开入量方式（闭合为1， 断 d146=OFF。 开为 0）接入断路器双位置，除其他用途外，还用于控制回路异常情况检查。断路器控制回 路正常时，跳位置与合位置开入量状态一个为 1，另一个为 0。

30、二者均为 1 或均为 0 时，表明 控制回路或装置开入量回路发生了异常情况。 如控制回路断线告警投退定值 d146 为投入，则 经固定延时 8s 同时发出 F055控制回路断线告警数字信号及中央信号。本装置各备自投逻 辑中分段断路器位置只判断 3DL跳位开入状态，该接点闭合 /断开，说明断路器在跳位 /合位。 若 3DL 合位开入不接，则控制回路断线告警应整定退出，即 .4 断路器拒动告警 ISA-300 系列保护装置发出的跳闸命令除联切外均是持续的，只有在断路器跳开、相应 故障切除、保护返回后才收回。 但 BZT为逻辑过程，它发出的跳闸命令并不切除故障， 故BZ 发出的跳闸命令最长持续 5S，判断断路器一旦跳开，即收回跳闸命令；发出 5S