1、南瑞繼保電氣有限公司股份制企業民營企業業務范圍： 微機繼電保護變電站綜合自動化電網安全穩定控制直流輸電系統控制和保護公司情況簡介(1)國家級重點高新技術企業江蘇省軟件企業國內百強軟件企業第32位與南瑞集團雙雙進入中國電氣100強。公司情況簡介(2)公司員工800人左右, 80%具有大學學歷,190多位碩士、10余位博士。合同總額：2019年17億致力于為中國電力系統的技術進步服務積極拓展海外市場. 公司情況簡介(3)年生產單裝置 50000臺套年生產保護屏柜 9000面年工程服務 2400站公司情況簡介(4)RCS-915系列母線保護部份母線差動保護遇到的主要問題自適應加權式抗電流互感器飽和的

2、差動保護母線運行方式變化時的自適應調整電流互感器變比不一致的自動調整運行維護及調試母線差動保護遇到的主要問題母線外短路電流互感器飽和時母線差動保護不能誤動。而母線內短路時希望快速動作。當母線上發生短路時，差動保護的動作應盡量不受負荷電流、短路點的過渡電阻的影響。當母線運行方式發生變化時不必進行二次回路的切換，仍然能只切故障母線。各連接元件電流互感器變比不一致時能自動調整，不必加輔助變流器。電流互感器飽和問題電磁式電流互感器是一個鐵芯元件。它是一個非線性元件。當一次電流很大時、當一次電流中含有較大直流分量時、當鐵芯有很大剩磁時、當二次負載電阻很大時，它的工作點將進入磁化曲線的飽和部份。勵磁電流急

3、劇增大。將造成差動保護因不平衡電流增大而誤動。為避免差動保護誤動而設立的電流互感器飽和的判據又往往造成母線內短路時差動保護的延緩動作。電流互感器飽和問題由電流互感器生產廠家，用生產一次電流互感器相同的材料做一個截面積小的電流互感器。通過大量的試驗得到電流互感器飽和特性的大量數據。經過定量的分析得到一些有意義的結論。關于電流互感器飽和的一些有用的結論由于電流互感器存在角度誤差，因此即使一、二次電流有效值的差不大于10，它所引起的差電流也往往會大于一次電流的10。即使一次電流達到100多倍額定電流，其二次電流也不會為零。3. 當一次電流含有很大的非周期分量且衰減時間常數較長時，在暫態過程中，尤其是

4、在起始的23個周波之內，二次電流會出現嚴重的缺損，從而引起的很大的差電流。4. 短路初始階段電流互感器并不會馬上飽和，一、二次總有一段正確傳變時間，一般情況下該時間大于2ms。 區外故障伴隨電流互感器飽和的電流波形先進的硬件核心采樣及運算單元采用高速數字信號處理芯片（DSP）以及32位MC68332微處理器，精度高、速度快，保證了保護算法的實時計算（24點/周波）。輸入、輸出邏輯單元采用大規模可編程邏輯陣列，靈活性高、兼容性強，在同一硬件平臺上可開發出多種保護裝置。硬件結構硬件配置圖 合理的整機結構所有保護功能在一個整機箱內完成,真正做到了總線不出板，弱電不出箱取消手工扎線，采用背板總線結構，

5、強弱電完全分開很好的電磁兼容性母差保護原理及配置抗TA飽和能力極強的母線差動保護母聯充電保護母聯死區保護母聯失靈保護母聯過流保護斷路器失靈保護最大接線方式為21個單元（包括母聯）， 允許TA變比不同，無需輔助變流器最大配置為三段母線可適應的主接線方式有： 單母線、單母線分段、雙母線、雙母線 單分段、母聯兼旁路、3/2接線、雙母雙分段主接線系統 系統接線規模大差和小差大差：I母和II母上的所有支路的電流相量和，大差是判區內還是區外故障小差：I母的小差是I母上所有支路的電流和母聯電流的相量和 II母的小差是II母上所有支路的電流和母聯電流的相量和小差選故障母線！ 的 值有高、低兩個定值。當雙母線分

6、列運行時取低值，當母聯合位、投單母時及母聯雙跨時取高值。 、 兩小差的 值固定取高值。用諧波制動抗TA飽和。常規穩態比率差動繼電器自適應加權式抗TA飽和的差動保護除穩態量的比率差動保護外還采用國內外首創的以工頻變化量為基礎的自適應加權式母差保護的原理。構成元件： 1工頻變化量電壓開放元件 2工頻變化量比率差動繼電器 3工頻變化量阻抗繼電器 4工頻變化量電流標量和開放元件工頻變化量比率差動繼電器( )大差K可整定，小差K=0.75 其中K為工頻變化量比例制動系數，母聯開關處于合閘位置以及投單母或刀閘雙跨時取0.75，而當母線分列運行時則自動轉用比率制動系數低值，小差則固定取0.75 工頻變化量阻

7、抗繼電器( )工頻變化量阻抗繼電器( ） 實際使用時 并留 有一定裕度。工頻變化量電壓開放元件( )電壓開放元件（ ）： ：母線電壓工頻變化量瞬時值 ：母線電壓工頻變化量浮動門坎 ：固定門檻 無論何種故障， 元件都會自適應地開放。自適應加權算法加權算法等權算法 以 元件動作為基準時間， 元件動作后 和 元 件動作得越早加的權越大。當權值和達到閾值時發跳值命令。 最多只計算半個周波的權值和。 母線內短路時上述三個元件同時動作，加的權很大。所以用不 了多長時間就可以發跳閘命令。保護動作得很快。 母線外短路且TA飽和。 元件短路后立即動作，但由于短路 初始階段TA是不飽和的，所以 和 元件一開始不動

8、 作。到TA飽和后才動作，所以加的權值小。半周內的權值和也 達不到跳閘的閾值，所以差動保護不動作。 自適應加權算法在3/2接線方式，或雙母線等接線方式 情況下發生電壓互感器斷線等無母線電壓的情況下，此時工頻變化量電壓開放元件和工頻變化量阻抗元件都不能工作，此時將工頻變化量電壓開放元件改為工頻變化量電流標量和開放元件，工頻變化量差動繼電器動作后即給以加權值。并將權值略抬高。自適應加權差動保護的特點母線外短路抗TA飽和性能優異(2ms以后飽和就可可靠制動）動作速度快（312ms即可發跳閘命令）靈敏度高。由于都采用工頻變化量繼電器不受負荷電流的影響。受短路點的過渡電阻的影響小。靈敏度不受常規制動系數

9、的影響這樣從根本上解決了母差保護安全性與快速性和靈敏性之間的矛盾常規比率差動繼電器 、 、 的 此繼電器不經諧波制動和工頻變化量比例差動構成與門母差保護的工作框圖 母線運行方式變化時的自適應調整利用各連接元件電壓切換繼電器的接點作為開入量輸入裝置。裝置根據該開入量的情況，將該連接元件的電流自動切換到相應的小差的電流計算中去。所以當母線運行方式變化時不必在二次回路中進行任何工作，裝置能自動調整。當母線上發生短路時只切除故障母線。各連接元件電流互感器變比不一致時的自動調整各連接元件電流互感器變比不一致時裝置在軟件中將模數轉換后的數值乘一個系數進行自動調整。不必再加輔助變流器 TA調整系數 TA調整

10、系數是專為母線上各連接元件TA變比不同的情況而設，一般取多數相同TA變比為基準變比，TA調整系數整定為1，沒有用到的支路TA調整系數整定為0。例如母線上連接有3個元件，TA變比分別為600：5，600：5，1200：5，則將“線路01TA調整系數”整定為1，“線路02TA調整系數”也整定為1，而將“線路03TA調整系數”整定為2，其余各TA調整系數均整定為0。注意：選擇TA時應保證單個元件一次系統的短路容量不超過30In。為保證精度，各連接元件TA變比的差別不宜過大。歸算至基準TA二次側的系統總短路容量不應超過80In。所有電流的顯示值也均歸算到了基準TA的二次側。 如果各連接元件TA二次額定

11、電流不同，訂貨時應特別聲明 此時TA調整系數應反映各元件TA一次額定電流之比。例如母線上連接有3個元件，TA變比分別為600：1，600：5，1200：5，則應將TA二次額定電流整定為5A，將“線路01TA調整系數”整定為1（此時裝置內元件1的電流變換器額定電流為1A），“線路02TA調整系數”也整定為1，而將“線路03TA調整系數”整定為2，其余各TA調整系數均整定為0。 母聯充電保護當任一組母線檢修后再投入之前，利用母聯斷路器對該母線進行充電試驗時可投入母聯充電保護，當被試驗母線存在故障時，利用充電保護切除故障。母聯充電保護有專門的起動元件。在母聯充電保護投入時，當母聯電流任一相大于母聯充

12、電保護整定值時，母聯充電保護起動元件動作去控制母聯充電保護部分。另外, 如果希望通過外部接點閉鎖本裝置母差保護，將“投外部閉鎖母差保護”控制字置1。裝置檢測到“閉鎖母差保護”開入后，閉鎖母差保護。該開入若保持1s不返回，裝置報“閉鎖母差開入異常”，同時解除對母差保護的閉鎖。 母聯充電保護的邏輯框圖如圖 母聯過流保護當利用母聯斷路器作為線路的臨時保護時可投入母聯過流保護。母聯過流保護有專門的起動元件。在母聯過流保護投入時，當母聯電流任一相大于母聯過流整定值，或母聯零序電流大于零序過流整定值時，母聯過流起動元件動作去控制母聯過流保護部分。母聯過流保護在任一相母聯電流大于過流整定值，或母聯零序電流大

13、于零序過流整定值時，經整定延時跳母聯開關，母聯過流保護不經復合電壓元件閉鎖。 母聯失靈保護當保護向母聯發跳令后，經整定延時母聯電流仍然大于母聯失靈電流定值時，母聯失靈保護經兩母線電壓閉鎖后切除兩母線上所有連接元件。通常情況下，只有母差保護和母聯充電保護才起動母聯失靈保護。當投入“投母聯過流起動母聯失靈”控制字時，母聯過流保護也可以起動母聯失靈保護。如果希望通過外部保護啟動本裝置的母聯失靈保護，應將系統參數中的“投外部起動母聯失靈”控制字置1。裝置檢測到“外部起動母聯失靈”開入后，經整定延時母聯電流仍然大于母聯失靈電流定值時，母聯失靈保護經兩母線電壓閉鎖后切除兩母線上所有連接元件。該開入若保持1

14、0S不返回，裝置報“外部起動母聯失靈長期起動”，同時退出該起動功能。 母聯失靈保護邏輯框圖 母聯死區保護若母聯開關和母聯TA之間發生故障，斷路器側母線跳開后故障仍然存在，正好處于TA側母線小差的死區，為提高保護動作速度，專設了母聯死區保護。本裝置的母聯死區保護在差動保護發母線跳令后，母聯開關已跳開而母聯TA仍有電流，且大差比率差動元件及斷路器側小差比率差動元件不返回的情況下，經死區動作延時Tsq跳開另一條母線。為防止母聯在跳位時發生死區故障將母線全切除，當兩母線都有電壓且母聯在跳位時母聯電流不計入小差。母聯TWJ為三相常開接點（母聯開關處跳閘位置時接點閉合）串聯。 母聯死區保護邏輯框圖 母聯非

15、全相保護 當母聯斷路器某相斷開，母聯非全相運行時，可由母聯非全相保護延時跳開三相。 非全相保護由母聯TWJ和HWJ接點起動，并可采用零序和負序電流作為動作的輔助判據。在母聯非全相保護投入時，有THWJ開入且母聯零序電流大于母聯非全相零序電流定值，或母聯負序電流大于母聯非全相負序電流定值，經整定延時跳母聯開關。 母聯非全相保護邏輯框圖 母聯帶路運行方式 當主接線方式為母聯兼旁路主接線方式時，應投入“投母聯兼旁路主接線”控制字。 當系統處于母聯帶路運行方式時，應投入母聯帶路壓板，并根據系統主接線情況決定是否投入帶路TA極性負壓板：由于各支路的同名端均在母線側,所以當帶路TA極性端位于母線側時，不投

16、入此壓板；反之當帶路TA極性端位于線路側時則需投入此壓板。 當保護處于母聯帶路狀態時，母聯電流被視為等同于支路電流。根據“帶路TA極性負”的壓板狀態，決定如何將母聯電流計入大差和小差電流；而根據“I母帶路”和“II母帶路”的開入狀態，決定母聯電流計入I母小差還是II母小差電流。 當保護處于母聯帶路狀態時，自動將母聯開關的部分保護功能（如母聯充電保護、母聯死區保護、母聯失靈保護）退出，另外將因母聯開關擔負兩母線聯接功能而設置的一些保護功能（如發生母線故障時將母聯開關跳開）也同時退出。此時仍保留母聯過流保護、母聯非全相保護功能，帶路時可用作帶路支路的過流保護、母聯非全相保護。 雙母主接線（旁路兼母

17、聯、RCS-915AB） 斷路器失靈保護斷路器失靈保護由各連接元件保護裝置提供的保護跳閘接點起動，邏輯如圖3.9。輸入本裝置的跳閘接點有兩種：一種是分相跳閘接點(虛框1所示)，分別對應元件2、3、4、5、7、8、9、10、12、13、14、15、17、18、19、20的跳A、跳B、跳C，通常與線路保護連接，當失靈保護保護檢測到此接點動作時，若該元件的對應相電流大于失靈相電流定值（或零序電流大于零序電流定值、或負序電流大于負序電流定值，零序、負序判據可整定投退），則經過失靈保護電壓閉鎖起動失靈保護；另一種是每個元件都有的三跳接點Ts(虛框2所示)，當失靈保護檢測到此接點動作時，若該元件的任一相電

18、流大于失靈相電流定值（或零序電流大于零序電流定值、或負序電流大于負序電流定值，零序、負序判據可整定投退），則經過失靈保護電壓閉鎖起動失靈保護。失靈保護起動后經跟跳延時再次動作于該線路斷路器，經跳母聯延時動作于母聯，經失靈延時切除該元件所在母線的各個連接元件。任一失靈開入保持10S不返回，裝置報“保護板管理板DSP2長期起動”，同時將失靈保護閉鎖。 斷路器失靈保護邏輯框圖失靈保護電壓閉鎖判據 UUsl 3U0U0sl U2U2sl其中U為相電壓，3U0為三倍零序、U2為負序相電壓，Usl 為相電壓閉鎖定值，U0sl和U2sl分別為零序、負序電壓閉鎖定值。以上三個判據任一動作時，電壓閉鎖元件開放。

19、當用于中性點不接地系統時，將“投中性點不接地系統”控制字投入，此時電壓閉鎖元件的判據為 Ul Usl；U2U2sl（其中Ul為線電壓，Usl為線電壓閉鎖值）。考慮到主變低壓側故障高壓側開關失靈時，高壓側母線的電壓閉鎖靈敏度有可能不夠，因此可通過控制字選擇主變支路跳閘時失靈保護不經電壓閉鎖，這種情況下應同時將另一付跳閘接點接至解除失靈復壓閉鎖開入，該接點動作時才允許解除電壓閉鎖。該開入若保持10s不返回，裝置報“保護板管理板DSP2長期起動”，同時解除電壓閉鎖功能暫時退出。 母線運行方式識別針對不同的主接線方式，應整定不同的系統主接線方式控制字。若主接線方式為單母線，則應將“投單母線主接線”控制

20、字整定為1；若主接線方式為單母分段，則應將“投單母線分段主接線”控制字整定為1；若該兩控制字均為0，則裝置認為當前的主接線方式為雙母線。對于單母分段等固定連接的主接線方式無需外引刀閘位置，裝置提供刀閘位置控制字可供整定。雙母線上各連接元件在系統運行中需要經常在兩條母線上切換，因此正確識別母線運行方式直接影響到母線保護動作的正確性。本裝置引入隔離刀閘輔助觸點判別母線運行方式，同時對刀閘輔助觸點進行自檢。 刀閘位置報警 1、當有刀閘位置變位時，需要運行人員檢查無誤后按刀閘位置確認按鈕復歸；2、刀閘位置出現雙跨時，此時不響應刀閘位置確認按鈕；3、當某條支路有電流而無刀閘位置時，裝置能夠記憶原來的刀閘

21、位置，并根據當前系統的電流分布情況校驗該支路刀閘位置的正確性，此時不響應刀閘位置確認按鈕；4、由于刀閘位置錯誤造成大差電流小于TA斷線定值，而小差電流大于TA斷線定值時延時10s發刀閘位置報警信號；5、因刀閘位置錯誤產生小差電流時，裝置會根據當前系統的電流分布情況計算出該支路的正確刀閘位置。另外，為防止無刀閘位置的支路拒動，當無論哪條母線發生故障時，將切除TA調整系數不為0且無刀閘位置的支路。 刀閘位置報警處理我們還提供與母差保護裝置配套的模擬盤以減小刀閘輔助觸點的不可靠性對保護的影響。當刀閘位置發生異常時保護發出報警信號，通知運行人員檢修。在運行人員檢修期間，可以通過模擬盤用強制開關指定相應

22、的刀閘位置狀態，保證母差保護在此期間的正常運行。注意：當裝置發出刀閘位置報警信號時，運行人員應在保證刀閘位置無誤的情況下，再按屏上刀閘位置確認按鈕復歸報警信號。 MNP-3型模擬盤交流電壓斷線檢查1）母線負序電壓3U2大于12V，延時1.25秒報該母線TV斷線。2）母線三相電壓幅值之和（|Ua|+|Ub|+|Uc|）小于Un，且母聯或任一出線的任一相有電流（0.04In）或母線任一相電壓大于0.3Un，延時1.25秒延時報該母線TV斷線。3）當用于中性點不接地系統時，將“投中性點不接地系統”控制字整定為1，此時TV斷線判據改為3U212V或任一線電壓低于70V。4）三相電壓恢復正常后，經10秒

23、延時后全部恢復正常運行。5）當檢測到系統有擾動或任一支路的零序電流大于0.1In時不進行TV斷線的檢測，以防止區外故障時誤判。6）若任一母線電壓閉鎖條件開放，延時3秒報該母線電壓閉鎖開放。 交流電流斷線檢查1）任一支路3I00.25Imax+0.04In時延時5秒發該支路TA斷線報警信號，對于母聯支路發母聯不平衡斷線信號，該判據可由控制字選擇退出。 2）差流大于TA斷線整定值IDX ，延時5秒發TA斷線報警信號。 3）大差電流小于TA斷線整定值IDX，兩個小差電流均大于IDX時，延時5秒報母聯TA斷線，當母聯代路時不進行該判據的判別。4）如果僅母聯TA斷線不閉鎖母差保護，但此時自動切到單母方式

24、，發生區內故障時不再進行故障母線的選擇。其它TA斷線情況時均閉鎖母差保護（其它保護功能不閉鎖）。5）大差電流大于TA異常報警整定值IDXBJ時，延時5秒報TA異常報警；大差電流小于TA異常報警整定值IDXBJ，兩個小差電流均大于IDXBJ時，延時5秒報母聯TA異常報警。TA異常報警不閉鎖母差保護。TA回路恢復正常后延時5秒TA異常報警信號自動復歸。6）當母線電壓異常（母差電壓閉鎖開放或母線電壓3U0大于5V）時不進行TA斷線的檢測。7）根據母差保護中“投TA斷線自動恢復”控制字可以選擇電流回路恢復正常后TA斷線報警是否自動復歸同時解除斷線閉鎖（注：該控制字只對上述判據1判別的TA斷線有效，對判

25、據2和3判別的TA斷線無效，判據2和3判別的TA斷線必須手動復歸）。若此控制字置0則電流回路恢復正常后，需按屏上復歸按鈕復歸TA報警信號，母差保護才能恢復運行。母線電壓切換當有一組PT檢修或故障時，可利用屏上的電壓切換開關進行切換。開關位置有雙母，母、母三個位置，所對應的開入接點TV1、TV2見下表 雙母I母II母母TV010母TV001 當置在雙母位置，引入裝置的電壓分別為母、母TV來的電壓; 當置在母位置，引入裝置的電壓都為母電壓，即UA2 =UA1 ，UB2 =UB1 ，UC2 =UC1 ; 當置在母位置，引入裝置的電壓都為母電壓，即UA1 =UA2 ，UB1 =UB2 ，UC1 =UC

26、2 。 注意 當就地操作時由電壓切換開關進行切換，請將整定控制字中的投一母方式、投二母方式置為0；當遠方操作時由整定控制字進行TV切換，請將電壓切換開關打在雙母位置。 當母聯代路運行或兩母線分列運行時PT切換不再起作用，各母線取各自PT的電壓，而雙母方式或單母方式運行（包括投單母方式、雙跨）時，PT切換一直起作用，所以此時如果有PT檢修則必須將TV切換至未檢修側PT，不應打在雙母位置。如為單母主接線方式，則程序中固定投一母TV。 壓板說明投母差保護投單母投母聯充電投母聯過流投短路器失靈投母聯非全相投母聯帶路投母聯帶路負投母聯I母帶路投母聯II母帶路保護運行注意事項！ 1） 用于母聯兼旁路主接線

27、系統時，投退母聯帶路功能過程中必須保證投退母聯帶路壓板時母聯開關空載無流。 2） 本保護中除用于母線電壓切換的“投一母TV”和“投二母TV”以外，各控制字和對應壓板之間均為“與”關系，即只有控制字和壓板同時投入時，相應的保護功能才能投入。 信號燈說明如下 1.“運行”燈為綠色，裝置正常運行時點亮；2.“斷線報警”燈為黃色，當發生交流回路異常時點亮；3.“位置報警”燈為黃色，當發生刀閘位置變位、雙跨或自檢異常時點亮；4.“報警”燈為黃色，當發生裝置其它異常情況時點亮。5.“跳I母”、“跳II母”燈為紅色，母差保護動作跳母線時點亮；6.“母聯保護”燈為紅色，母差跳母聯、母聯充電、母聯非全相、母聯過流保護動作或失靈保護跳母聯時點亮；7.“I母失靈”、“II母失靈” 燈為紅色，斷路器失靈保護動作時點亮； 8.“線路跟跳”燈為紅色，斷路器失靈保護動作時點亮； 裝置液晶顯示說明單母主接線方式下，顯示界面大致如下： 裝置液晶顯示說明單母分段主接線方式下，顯示界面大致如下： 當“投單母分段主接線”控制字為1時無需外引刀閘位置，應通過整定刀閘位置控制字決定母線運行方式。刀閘位置控制字某位置1表示該元件掛在此母線上，例如：若I母刀閘位置控制字1整為000F，則表示線路01、02、03、04掛在I母上。控制字定義如下：I、II母刀