CSC-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 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 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11 概述11.1 适用范围11.2 装置主要特点11.3 装置执行标准22 技术条件22.1 环境条件22.2 电气绝缘性能32.3 机械性能32.4 电磁兼容性32.5 安全性能42.6 热性能（过载能力）42.7 功率消耗42.8 输出触点容量42.9 装置主要功能42.10 装置主要技术参数53 装置硬件63.1 装置结构63.2 装置功能组件概述63.3 交流插件（AC）83.4 保护CPU插件（CPU）83.5 通讯管理插件（MASTER）83.6 开入插件（DI）83.7 开出插件（DO）93.8 电源插件（POW）94装置软件94.1 保护程序整体结构94.2 主保护94.2 辅助功能23第二篇 用户安装使用295 开箱检查296 安装调试306.1 安装306.2 通电前的检查306.3 绝缘电阻测量306.4 直流稳压电源通电检查316.5 装置设置316.6 软件版本号及CRC校验码检查326.7 定值整定及定值区切换326.8 保护压板投退336.9 打印功能检查336.10 开入检查336.11 开出传动试验346.12 模/数转换检查356.13 模拟短路故障试验366.14 投运387. 整定值及整定计算说明397.1 差动保护397.2 断路器失灵保护407.3 充电保护407.4 过流保护417.5 系统定值427.6 定值整定说明438 装置接线及端子说明458.1 背板端子排布示意图458.2 装置端子说明469 人机接口及其操作469.1 菜单结构469.2 显示流程469.3 密码说明4610 运行及维护5010.1 装置投运前检查5010.2 运行中的注意事项5110.3 常见故障及对策5111 典型保护报告分析5112 运输、贮存5113 附图5113.1 装置各插件联系图5213.2 装置背板后视图5313.3 CSC-150/1面板布置图5413.4 CSC-150/2模拟盘布置图5513.5 CSC-150/1背板端子图5613.6 CSC-150/2背板端子图57CSC-150数字式母线保护装置 说明书第一篇 装置性能介绍1 概述1.1 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 高性能、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TA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的标准为：Q/HDSFJ 006-2003CSC-150数字式母线保护装置。2 技术条件2.1 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，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) 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）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；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%；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：0.4V70V；b) 电流：0.08In50In。2.10.5 整组动作时间差动保护整组动作时间：12ms。3 装置硬件3.1 装置结构装置采用符合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。101.6355.8图3-1 8U机箱安装开孔尺寸101.676.2101.6178图3-2 4U机箱安装开孔尺寸3.2 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8CPU1插件CPU2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63.3 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。3.4 保护CPU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 通讯管理插件（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（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（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（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以适应于各种不同的应用场合。4 装置软件4.1 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。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） （4.1.2）式中、为支路电流，为制动系数，为差动电流门坎值。 （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，为制动电流，为制动系数。动作区图4-2 比率制动式电流差动保护动作曲线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，前一周正常负荷电流为，母线t时刻的差动电流为。我们把同一时刻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；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，若各支路系统参数一致则满足或，若考虑各支路系统参数之间的差异，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：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。+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L的运行状态表述如表4-1。IIIG2 G1L图4-6 双母线运行方式示意图表4-1G1 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：其中为母联支路系数，为非母联支路系数，为经过换算后的一次电流或二次电流。计算大差差动电流和制动电流时，；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，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。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。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：其中，为支路系数，为经过换算后的一次电流或二次电流。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；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，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母差动电流和制动电流时，根据对应支路运行于II母取1，不运行于II母取0。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：其中，为支路系数，为经过换算后的一次电流或二次电流。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；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，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母差动电流和制动电流时，根据对应支路运行于II母取1，不运行于II母取0。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。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：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。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：其中、为母联支路系数，为分段支路系数，为非母联/分段支路系数，为经过换算后的一次电流或二次电流。计算大差差动电流和制动电流时，；固定母联1TA极性与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母取0；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；计算Ib母差动电流和制动电流时，根据对应支路运行于Ib母取1，不运行于Ib母取0。图4-14 双母单分段接线图II母Ia母Ib母ML1ML2ML34.1.5.7 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III母分段I4.1.5.8 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：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母差动电流和制动电流时，。当3G、4G分，计算两段母线差动电流和制动电流时若分段TA极性与某段母线一致则，否则；当1G、4G合而2G、3G分或，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，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。图4-16 单母分段带旁母接线图旁母Ia母Ib母FD1G2G3G4G4.1.6 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：（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护具有电流元件的断路器失灵保护，是由线路保护（跳A、跳B、跳C或三跳）或元件保护（三跳）出口继电器动作启动的。开入持续有效且跳闸相有故障电流，断路器失灵保护完成选择失灵元件所在的母线段，由电压闭锁开放来确定断路器是否失灵。断路器失灵保护按如下逻辑出口，其出口逻辑图如图4-19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支路所在同一母线上的所有支路断路器。 元件失灵图4-19 有电流失灵保护动作逻辑图复合电压闭锁开放A相电流越限B相电流越限C相电流越限解除复合电压闭锁有效+&失灵启动开入电流判别投入电流判别退出跳失灵支路所在的母线电流判别投入A相电流越限电流判别退出失灵开入1电流判别投入B相电流越限电流判别退出失灵开入2电流判别投入C相电流越限电流判别退出失灵开入3B相电流越限C相电流越限电流判别投入电流判别退出失灵开入4A相电流越限& 线路失灵延时t2延时t1+延时t3跳母联跟跳本断路器4.2.1.3 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4个端子。对于线路支路，若断路器失灵保护无电流判别元件，则端子1、端子2、端子3和端子4并联后接外部失灵启动装置开出接点，若断路器失灵保护有电流判别元件，则端子1、端子2和端子3分别接线路保护跳A、跳B和跳C接点，端子4接线路保护三跳接点，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时，端子4可以不接。对于元件支路当元件低压侧故障断路器失灵时，失灵保护复合电压闭锁可能不满足开放条件，为了保证失灵保护可靠动作，元件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。装置有两种解除元件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字进行选择。a) 元件支路外部解除电压闭锁装置解除元件支路电压闭锁的“控制字”置“0”，端子1、端子2并联在一起接外部失灵启动装置信号或元件保护三相跳闸接点，端子3接元件保护解除电压闭锁信号量，端子4不接。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) 元件支路内部解除电压闭锁装置解除元件支路电压闭锁的“控制字”置“1”，端子1、端子2分别接入三相跳闸接点（元件保护提供两付独立的三相跳闸接点），端子3接元件支路断路器三相位置不对应接点（发变组间隔）或断路器合位（变压器间隔），端子4不接。当端子1、端子2、端子3均有开入且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，保证失灵保护可靠动作。三相位置不对应开入或断路器合位消失后，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4-20所示。 图4-20 元件支路失灵解除电压闭锁逻辑图负序电流越限零序电流越限三跳内部解除电压闭锁有效断路器三相位置不对应接点断路器合位接点4.2.1.4 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。假设母线A、B、C三相电压为、，则负序电压和零序电压与三相电压之间满足以下关系：其中：，。a) 低电压判据母线A、B、C三相电压满足或或（为低电压动作定值）时复合电压闭锁开放。b) 零序电压判据设母线A、B、C三相电压为：母线零序电压为：零序电压满足（为失灵零序电压定值）时复合电压闭锁开放。c) 负序电压判据设母线A、B、C三相电压为：母线负序电压为：负序电压满足（为失灵负序电压定值）时复合电压闭锁开放。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。4.2.2 母联失灵和死区保护4.2.2.1 母联失灵保护在双母线运行方式下，当母线保护、母线充电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，差动保护动作或充电保护充到故障母线上时，跳母联。母联断路器经延时确认是否无流，若仍有电流，说明母联断路器失灵，跳开健全段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4-21所示。I母故障跳母联母联有流跳II母图4-21 双母线母联失灵保护逻辑图II母故障跳母联跳I母跳母联延时tml4.2.2.2 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，若母联上仍有电流则发生的是死区故障，装置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4-22所示。I母故障跳母联MLTWJAMLTWJBMLTWJC母联有流跳II母图4-22 双母线母联死区保护逻辑图II母故障跳母联跳I母4.2.2.3 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1或分段2的出口节点接至另一套母线保护的 “启动分段1失灵或充电”开入或“启动分段2失灵或充电”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4-23所示。#2母线保护屏分段IQDJ CKJ YJTWJ#1母线保护屏分段I死区跳I母tI#1母线保护屏分段I失灵跳I母分段IIQDJ CKJ YJTWJ#1母线保护屏分段II死区跳II母tI#1母线保护屏分段II失灵跳II母#1母线保护屏分段IQDJ CKJ YJTWJ#2母线保护屏分段I死区跳I母tI#2母线保护屏分段I失灵跳I母分段IIQDJ CKJ YJTWJ#2母线保护屏分段II死区跳II母tI#2母线保护屏分段II失灵跳II母图4-23 双母双分段系统分段失灵和死区保护逻辑图IIII4.2.3 母线充电保护装置对双母线运行方式下的I段、II段母线充电保护设置了充电保护自动短时开放模式，用户可以通过控制字及压板对充电保护进行投退选择。自动短时开放模式是在充电保护控制字和屏上的压板均投入的情况下，自动监测以下条件是否满足，若满足即启动充电保护功能。这些条件是：a) 一段母线正常运行，另一段母线停运；b) 母联断路器断开；c) 母联电流从无到有。满足以上条件时充电保护投入并自动展宽300ms，当母联电流大于充电保护电流定值且充电延时到后跳开母联开关，在充电保护开放期间，若差动保护动作则仅跳母联开关，300ms后差动保护恢复正常。另外装置还设置了一个充电保护开入端子用作外部充电保护闭锁母线差动保护，当该端子有开入信号时，在充电保护开放300ms 内，母线差动保护动作仅跳母联开关，300ms后不管开入是否存在差动保护均恢复正常。充电保护的电流定值一般按充电保护对空母线充电有灵敏度整定，该电流定值可能躲不过对变压器充电时的励磁涌流，但如果确需对带变压器的母线充电，充电保护的电流定值应按躲过变压器的励磁涌流整定，此时如充电保护对母线的灵敏度不够，还应同时投入母联过流保护。充电保护动作逻辑如图4-24所示。图4-24 充电保护逻辑图一段母线正常运行一段母线停运母联断路器断开母联电流从无到有充电保护投入自动展宽300ms充电保护返回充电保护投入母联电流越限延时到跳母联4.2.4 母联过流保护装置设置两段母联过流保护，每段可以独立整定。用户可以根据需要，通过设置控制字及过流保护压板进行投退。在整定延时内，母联电流越限即跳开母联断路器。第二篇 用户安装使用5 开箱检查5.1 打开包装后，检查装置外观是否完好无损。5.2 检查装置的合格证明书、配套文件、附件、备品备件等是否与订货要求一致