一个半接线方式下的母差、断路器、短引线保护

1、3/23/2接线方式下的接线方式下的母差、断路器、断引线保护母差、断路器、断引线保护3/23/2接线方式下的保护配置接线方式下的保护配置开关失灵保护的跳闸范围开关失灵保护的跳闸范围3L变电站1变电站1变电站2变电站21DLRCS9211DLRCS921失灵跳闸失灵跳闸Ll线Ll线RCS925RCS925跳闸跳闸远跳通道远跳通道图1.3 母线故障跳1DL失灵跳闸图1.3 母线故障跳1DL失灵跳闸L1线L1线L2线L2线变电站3变电站31DL2DL3DL4DL5DL6DL11DL12DL13DL21DL22DL23DLRCSRCS921A921A断路器失灵保护及自动重合装置断路器失灵保护及自动重合

2、装置l应用范围应用范围 适用于220KV及以上各种电压等级的3/2结线与角形结线的断路器。l保护配置保护配置 断路器失灵保护、三相不一致保护、死区保护、充电保护和自动重合闸。 RCS-921A_HD为华东专用版本，与RCS-921A相比仅在发变三跳起动失灵方面有所区别，即发变启动失灵的零序电流、负序电流辅助判据各自带延时，除此之外其它所有功能均相同。RCS-921ARCS-921A失灵保护逻辑图失灵保护逻辑图RCS-921ARCS-921A瞬时瞬时跟跳回路逻辑图跟跳回路逻辑图RCS-921ARCS-921A的三相不一致保护的三相不一致保护RCS-921ARCS-921A的死区保护的死区保护RC

3、S-921ARCS-921A断路器死区保护逻辑图断路器死区保护逻辑图RCS-921ARCS-921A的充电保护的充电保护RCS-921ARCS-921A的沟通三跳逻辑图的沟通三跳逻辑图RCS-921ARCS-921A跳闸逻辑方框图跳闸逻辑方框图 RCS-921RCS-921的重合闸充放电逻辑的重合闸充放电逻辑RCS-921RCS-921的重合闸工作逻辑的重合闸工作逻辑RCS-922A/BRCS-922A/B型型数字式断引线保护装置数字式断引线保护装置l应用范围应用范围 主要用作结线方式下的短引线保护，也可兼用作线路的充电保护。l保护配置保护配置 RCS-922A/B主要用作结线方式下的短引线保

4、护，也可兼用作线路的充电保护。RCS-922A采用电流比率差动方式；线路充电保护由两段和电流过流保护构成。RCS-922B仅包含两段和电流过流保护。 保护的出口正电源由线路隔离刀闸的辅助接点(或屏上压板)与装置的起动元件共同开放，使保护的安全性得以提高。 RCS-922A/BRCS-922A/B工作逻辑方框图工作逻辑方框图 RCS-915ERCS-915E微机母差保护装置微机母差保护装置l适用对象：适用对象：一个半断路器（一个半断路器（3/23/2断断路器）路器）主接线方式，母线上允许主接线方式，母线上允许所接的线路与元件数最多为所接的线路与元件数最多为9 9个。个。l保护配置：保护配置：母线

5、差动保护和断路母线差动保护和断路器失灵保护。器失灵保护。装置的硬件原理装置的硬件原理交流信号低 通滤 波A/DDSP1DSP2CPU1外部开入串口打印出 口继 电 器CPU板低通滤波A/DDSP3DSP4CPU2管理板串口打印+E光隔光隔外部开入QDJCPLDCPLD保护原理保护原理1.母线差动保护母线差动保护2.断路器失灵保护断路器失灵保护母线差动保护母线差动保护母线差动保护原理母线差动保护原理母线差动保护遇到的主要问题母线差动保护遇到的主要问题电流互感器饱和特性的研究电流互感器饱和特性的研究自适应加权式抗电流互感器饱和的差动保护自适应加权式抗电流互感器饱和的差动保护常规比率差动保护常规比率

6、差动保护各连接元件电流互感器变比不一致时的自动调各连接元件电流互感器变比不一致时的自动调整整母线差动保护原理母线差动保护原理首先规定TA的正级性端在母线侧，电流参考方向由线路流向母线为正方向。母线差动保护原理母线差动保护原理区内故障时区内故障时，各元件实际短路电流都是由线路流向母线，和参考方向一致，都是正值，此时差动电流很大，差流元件动作。母线差动保护原理母线差动保护原理区外故障时区外故障时，如线路，如线路3 3上发生故障，此时线路上发生故障，此时线路1 1、2 2、4 4短路电流是流向母短路电流是流向母线，为正值，线路线，为正值，线路3 3电流是流出母线，为负值。把母线看成电路上的一电流是流

7、出母线，为负值。把母线看成电路上的一个节点，由节点电流定理，各元件电流相量和为个节点，由节点电流定理，各元件电流相量和为0 0，所以差动电流为，所以差动电流为0 0，差动保护不动作。差动保护不动作。04321IIIIId母线差动保护的理论基础母线差动保护的理论基础l基尔霍夫节点电流定律（针对一次电流）基尔霍夫节点电流定律（针对一次电流）l差动继电器能正确动作的条件是：差动继电器能正确动作的条件是：TATA能准能准确地传变一次电流。确地传变一次电流。 事实上，由于母线各支路的电流互感器稳态、暂态特性的事实上，由于母线各支路的电流互感器稳态、暂态特性的差异，饱和程度的差异，变比误差等因素的影响，即

8、使一差异，饱和程度的差异，变比误差等因素的影响，即使一次侧电流的矢量和为零，二次侧电流的矢量和也不为零，次侧电流的矢量和为零，二次侧电流的矢量和也不为零，这就是二次侧不平衡电流，而且穿越性电流越大，该不平这就是二次侧不平衡电流，而且穿越性电流越大，该不平衡电流也越大。衡电流也越大。母线比率差动保护继电器的母线比率差动保护继电器的动作原理动作原理l差动电流：l制动电流：l差流元件动作方程：4321IIIIId4321IIIIIrrbldcdqddIKIII母线差动保护的起动原理母线差动保护的起动原理 a a）制动电流工频变化量）制动电流工频变化量当制动电流工频变化量大于门坎（由浮动门坎和固定门坎

9、构成）时电流工频变化量元件动作，其判据为： Si SIT +0.5IN 其中：Si为制动电流工频变化量瞬时值；0.5IN 为固定门坎；SIT 是浮动门坎，随着变化量输出变化而逐步自动调整。b b）差流元件）差流元件当任一相差动电流大于差流起动值时差流元件动作，其判据为： Id Icdzd其中：Id为大差动相电流；Icdzd为差动电流起动定值。母线差动保护遇到的主要问题母线差动保护遇到的主要问题1.电流互感器的饱和判别与区内电流互感器的饱和判别与区内故障快速跳闸的要求之间存在故障快速跳闸的要求之间存在矛盾；矛盾；母线内短路时，母差保护应快速母线内短路时，母差保护应快速跳闸；跳闸；母线外短路时，母

10、差保护应可靠母线外短路时，母差保护应可靠不动；不动；但区外短路很容易造成电流互感但区外短路很容易造成电流互感器饱和，如不加判别，母差保护器饱和，如不加判别，母差保护可能误动；可能误动；电流互感器的饱和判别需要时间。电流互感器的饱和判别需要时间。母线差动保护遇到的主要问题母线差动保护遇到的主要问题2.在重负荷情况下，母线上发生经高阻接地故在重负荷情况下，母线上发生经高阻接地故障时，比例差动继电器的动作灵敏度不高；障时，比例差动继电器的动作灵敏度不高；由于负荷电流产生制动电流，因此重负荷情况下制动电由于负荷电流产生制动电流，因此重负荷情况下制动电流很大；流很大；母线上发生经高阻接地故障时动作电流又

11、比较小；母线上发生经高阻接地故障时动作电流又比较小；这两种情况同时发生时，比例差动继电器的灵敏度不高。这两种情况同时发生时，比例差动继电器的灵敏度不高。3.当各连接元件的电流互感器变比不一致时也当各连接元件的电流互感器变比不一致时也能自动调整，而不必增加加辅助变流器。能自动调整，而不必增加加辅助变流器。电流互感器饱和特性的研究电流互感器饱和特性的研究电磁式电流互感器是一个铁芯元件，属非线性元件。在下电磁式电流互感器是一个铁芯元件，属非线性元件。在下列情况下，列情况下，它的工作点将进入磁化曲线的饱和区，励磁电它的工作点将进入磁化曲线的饱和区，励磁电流会急剧增大，在区外短路时差动保护继电器会因为这

12、种流会急剧增大，在区外短路时差动保护继电器会因为这种不平衡电流的急剧增大而发生误动。不平衡电流的急剧增大而发生误动。 （1）一次电流很大；）一次电流很大； （2）一次电流中含有较大直流分量；）一次电流中含有较大直流分量； （3）铁芯中存在很大的剩磁；）铁芯中存在很大的剩磁； （4）二次负载电阻很大。）二次负载电阻很大。为了深入研究电流互感器的饱和特性，本公司特地请电流为了深入研究电流互感器的饱和特性，本公司特地请电流互感器厂家采用一次电流互感器相同的材料做了一个截面互感器厂家采用一次电流互感器相同的材料做了一个截面积小的电流互感器进行饱和特性试验，在对大量的试验数积小的电流互感器进行饱和特性试

13、验，在对大量的试验数据进行定量分析以后得到了一些有意义的结论。据进行定量分析以后得到了一些有意义的结论。有关电流互感器饱和特性的一些有用的结论有关电流互感器饱和特性的一些有用的结论1.1.TATA饱和时，二次电流波形发生畸变，二次电流中含有大饱和时，二次电流波形发生畸变，二次电流中含有大量的谐波分量。量的谐波分量。2.2.发生短路故障时，即使发生短路故障时，即使TATA发生饱和也有一定的延时。在发生饱和也有一定的延时。在短路初始一段时间内，短路初始一段时间内，TATA一、二次电流始终有一段正确一、二次电流始终有一段正确传变的时间。大量试验证明，传变的时间。大量试验证明，TATA最快也要在短路发

14、生最快也要在短路发生2ms2ms以后才会进入饱和状态。以后才会进入饱和状态。3.3.即使即使TATA处于非常严重的饱和状态，处于非常严重的饱和状态，TATA二次电流也不会完二次电流也不会完全是零。在全是零。在TATA饱和时，在每一周波内始终有一段时间一、饱和时，在每一周波内始终有一段时间一、二次电流是线性传变的。二次电流是线性传变的。4.4.即使在稳态短路电流的情况下即使在稳态短路电流的情况下TATA的变比误差（幅值误差）的变比误差（幅值误差）小于小于10%10%，在，在短路暂态过程短路暂态过程中由于电流中存在非周期分量，中由于电流中存在非周期分量，其误差也往往大于其误差也往往大于10%10%

15、。TATA饱和状态下一、二次电流的录波图饱和状态下一、二次电流的录波图 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120 -100 0 100 A 相(A) -40 -20 0 20 40 60 80 100 120 -100 0 100 B 相(A) -40 -20 0 20 40 60 80 100 120 -100 0 100 C 相(A) t (ms) 自适应加权式抗自适应加权式抗TA饱和的母线差动保护饱和的母线差动保护l本公司根据对本公司根据对TATA饱和特性的研究成果，研制饱和特性的研究成果，研制出了国内外首创的以工频变化量为基础的自出了国内外首创的以工频变化量为基础的自

16、适应加权式母差保护的原理。适应加权式母差保护的原理。l构成元件：构成元件： 1 1工频变化量电流标量和开放元件工频变化量电流标量和开放元件 2 2工频变化量比率差动继电器工频变化量比率差动继电器工频变化量电流标量和开放元件工频变化量电流标量和开放元件( (Si )Si ) 当制动电流的工频变化量大于门坎（由浮动门坎和固定门坎构成）时电流工频变化量元件动作，其判据为： Si SIT +0.5IN 其中： Si 为制动电流工频变化量瞬时值； 0.5IN 为固定门坎； SIT 是浮动门坎，随着变化量输出变化而逐步自动调整。工频变化量比率差动继电器工频变化量比率差动继电器( ) 大差大差 可整定，小差

17、可整定，小差 该继电器该继电器 在母线内部发生短路时可快速、灵敏地动作；在母线内部发生短路时可快速、灵敏地动作； 在母线外部发生短路并且在母线外部发生短路并且TATA不饱和时能可靠不动不饱和时能可靠不动。BLCDK75. 0K 自适应加权算法自适应加权算法t tS S0 0t tS S0 0加权算法加权算法等权算法等权算法 以以Si 元件的动作时间为基准时间，元件的动作时间为基准时间， Si元件动作后元件动作后BLCD 元件元件 动作得越早，加的权越大。当权值和达到阈值时发跳闸命令。动作得越早，加的权越大。当权值和达到阈值时发跳闸命令。 加权运算最多只计算半个周波的权值和。加权运算最多只计算半

18、个周波的权值和。 母线内短路时上述三个元件同时动作，加的权很大，所以用不母线内短路时上述三个元件同时动作，加的权很大，所以用不 了多长时间就可以发跳闸命令，保护动作得很快。了多长时间就可以发跳闸命令，保护动作得很快。 母线外短路且母线外短路且TA饱和时，饱和时， Si元件短路后立即动作，但由于短元件短路后立即动作，但由于短 路初始阶段路初始阶段TA是不饱和的，所以是不饱和的，所以BLCD 元件一开始不动元件一开始不动 作，作， 到到TA饱和后才动作，所以加的权值小。半周内的权值饱和后才动作，所以加的权值小。半周内的权值 和也和也 达达 不到跳闸的阈值，所以差动保护不动作。不到跳闸的阈值，所以差

19、动保护不动作。 区内故障时权值计算举例区内故障时权值计算举例权权 值值151311987654321采样点采样点123456789101112SiBLCDBLCD本点本点权值权值151311987654321S=15+13+11+9+8+7+6+5+4+3+2+1=84S=15+13+11+9+8+7+6+5+4+3+2+1=84区内短路时，三个元件同时动作，加权运算从第一个权值开始加，当加到区内短路时，三个元件同时动作，加权运算从第一个权值开始加，当加到第第4 4个采样点的时候，个采样点的时候，S=48S=48，满足，满足SSSSZDZD的条件，保护发跳令。的条件，保护发跳令。假设假设: :

20、权值如下表，门槛值权值如下表，门槛值 S SZDZD4747，则，则S SS SZDZD时保护发跳闸命令。时保护发跳闸命令。区外故障区外故障TATA饱时权值计算举例饱时权值计算举例权权 值值151311987654321采样点采样点123456789101112SiBLCDBLCD 本点本点权值权值000987654321S=0+0+0+9+8+7+6+5+4+3+2+1=45S=0+0+0+9+8+7+6+5+4+3+2+1=45区外短路时，开始区外短路时，开始2ms2ms内内TATA不饱和，不饱和， Si动作，动作，BLCDBLCD不动，不动，2 2msms以以后，后，TATA饱和，饱和，

21、BLCDBLCD才动，才动，加权运算从第加权运算从第4 4个权值开始加，加到结束个权值开始加，加到结束 S=45S=45，不满足，不满足SSSSZDZD的条件，保护可靠不动。的条件，保护可靠不动。假设假设: :权值如下表，门槛值权值如下表，门槛值 S SZDZD4747，则，则S SS SZDZD时保护发跳闸命令。时保护发跳闸命令。自适应加权抗自适应加权抗TA饱和差动保护的特点饱和差动保护的特点l母线外短路时的抗母线外短路时的抗TATA饱和性能优异，只要饱和性能优异，只要TATA在在2ms2ms以后饱和就以后饱和就能可靠不误动。能可靠不误动。l母线内短路时动作速度很快，短路后母线内短路时动作速

22、度很快，短路后8 812ms12ms即可发跳闸命令即可发跳闸命令( (含出口继电器动作时间）。含出口继电器动作时间）。l灵敏度高，保护过渡电阻的能力强。由于采用的工频变化量继灵敏度高，保护过渡电阻的能力强。由于采用的工频变化量继电器不受负荷电流的影响。对重负荷经高阻接地的故障仍具有电器不受负荷电流的影响。对重负荷经高阻接地的故障仍具有很高的灵敏度。很高的灵敏度。l灵敏度不受常规制动系数的影响。灵敏度不受常规制动系数的影响。该保护原理从根本上解决了母差保护的安全性与该保护原理从根本上解决了母差保护的安全性与快速性和灵敏性之间的矛盾。快速性和灵敏性之间的矛盾。常规比率差动继电器常规比率差动继电器c

23、dzdm1jjIIm1jjm1jjIKIIIKcdzdI常规比率差动保护常规比率差动保护TA饱和的判别饱和的判别l由谐波制动原理构成由谐波制动原理构成TATA饱和检测元件。这种原理利用了饱和检测元件。这种原理利用了TATA饱和时差流波形发生畸变谐波含量增大和每周波内仍饱和时差流波形发生畸变谐波含量增大和每周波内仍然存在一定的线性传变区的特点，根据差流中谐波分量然存在一定的线性传变区的特点，根据差流中谐波分量的波形特征检测的波形特征检测TATA是否发生饱和。以此原理实现的是否发生饱和。以此原理实现的TATA饱饱和检测元件同样具有很强抗和检测元件同样具有很强抗TATA饱和能力，而且在区外故饱和能力，而且在区外故障障TATA饱和后发生同名相转换性区内故障的极端情况下仍饱和后发生同名相转换性区内故障的极端情况下仍能较快地切除母线故障。能较快地切除母线