四方CSC150数字式母线保护装置说明书

1、四方csc-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 数字式成套母线保护装置（以下简称装置或产品）适用于750kv 及以下各种电压等级的母线系统，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）。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，20 倍额定电流下允许10s，40 倍额定电流下允许2s；b) 交流电压回路：un =100/ 3 v 在2 倍额定电压下连续工

2、作，180v 电压下允许2 分钟；un =100v 在1.4 倍额定电压下连续工作，180v 电压下允许2 分钟。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0.3va；额定电流为1a 时，每相不大于0.1va；c) 交流电压回路：在额定电压下每相不大于0.3va。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（5±0.75）ms 的直流有感负荷回路中，触点断开容量为50w，长期

3、允许通过电流不大于5a；csc-150 数字式母线保护装置 说明书-5-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

4、压：相电压100/ 3 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%（或0.01in）；b) 电压动作值误差不超过±3%（或0.01un）；c) 时间动作值误差不超过20ms。2.10.4 交流回路精确工作范围a) 交_流电压

5、：un =100/ 3 v 时0.25v70v，un =100v 时0.4v120v；csc-150 数字式母线保护装置 说明书-6-b) 交流电流：0.08in30in。2.10.5 整组动作时间差动保护整组动作时间：<15ms（动作条件：大于2 倍的动作电流，低于0.5 倍的低电压）。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。3.2 装置功能组件概述装置包括一个

6、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17 个插件和1 个can 网接口，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。4u 辅助机箱共配置7 个插件和1 个can 网接口，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

7、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（无断路器失灵保护） 1 1 套8u 机箱单母线接线（有断路器失灵保护） 1 1 套8u 机箱、1 套4u 机箱单母分段接线（无断路器失灵保护） 1 1套8u 机箱单母分段接线（有断路器失灵保护） 1 1套8u 机箱、1 套4u 机箱一个半接线 2 1 套8u 机箱双母线接线

8、（包括带旁路方式） 1 1 套8u 机箱、1 套4u 机箱双母单分段接线（包括带旁路方式） 1 1套8u 机箱、1 套4u 机箱双母双分段接线（包括带旁路方式） 2 1套8u 机箱、1 套4u 机箱csc-150 数字式母线保护装置 说明书-8-3.3 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3 100 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）cpu 插件是装置的核心插件，本装置共有2 块cpu 插件，硬件完全相同，完成保护功能、a/d 变换、软硬件自检等。一个cpu 完成

9、所有保护功能，另一个cpu 完成启动和电压闭锁，各cpu 具有独立的供电电源。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(csc-150/2)插件布置图开入插件6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)插件布置图电源插-9-3.5 通信管理插件（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

10、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，完成调试软件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 或110v）。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

11、，开入插件2至开入插件6 均为220v 或110v。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）装置采用了双直流逆变电源插件，输入直流为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cpu 软件包括主程序、采样中断程序和故障处理中断程序。主程序完成装置的硬件自检、投切压板、固化定值、上送报告等功能。每隔一个采样间隔时间执行一次采样中断程序，进行电气量的采集、

12、录波、突变量启动判别等。故障处理中断也是每隔固定时间执行一次，完成保护功能的逻辑和tv、ta 异常判别等。如果有异常，则发出相应的告警信号和报文。对于危及保护安全性和可靠性的严重告警，发出信号的同时闭锁保护出口，对于普通告警，发出信号提示运csc-150 数字式母线保护装置 说明书-10-行人员注意检查处理。发生故障时，在故障处理中断中完成故障判别、出口跳闸等功能。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

13、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。比率制动式电流差动保护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。下面的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。4.2.1 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

14、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：i i i i n 0 2 1 + + + （4.1.1）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csc-150 数字式母线保护装置 说明书-11-( ) i i i k i i i n n + + + + + + 2 1 2 1 （4.1.2）式中i1 、i2 、in 为支路电流， k

15、 为制动系数， i 0 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，不平衡差动电流较大，（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

16、护动作曲线如图4-2 所示。图中i i i i n d + + + = 2 1 为差动电流，i i i i n f + + + = 2 1 为制动电流， k 为制动系数。4.2.2 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t 时刻母线系统故障，各支路电流为i t 1 ，i t 2 ，int ，突变量为i t 1 ， i t 2 ， int ，前一周正常负荷电流为i t t ) ( 1 ， i t t ) (

17、 2 ， ， i t t n ) ( ， 母线t 时刻的故障电流为( ) = = + = + = =+= = =njjtnjjtnjjtnjjtnjt t jnjjt t t jnjjt dt i i i i i i i i i1 1 1 1 1) (1) (1。我们把同一时刻动作区图4-2 比率制动式电流差动保护动作曲线i i f d =i k i f d =i 0i fidcsc-150 数字式母线保护装置 说明书-12-所有电流正突变量之和 =+njjt i1虚拟成流入电流，所有电流负突变量之和 =njjt i1虚拟成流出电流，当母线发生区外故障时每一时刻均满足01 1= =+njjtn

18、jjt dt i i i ，虚拟流入电流等于虚拟流出电流，即111 = =+njjtnjjtii，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01 1 =+njjtnjjt dt i i i ， 虚拟流入电流不等于虚拟流出电流， 即111 =+njjtnjjtii，若各支路系统参数一致则满足 = =+njjtnjjtii11或011 = =+njjtnjjtii，若考虑各支路系统参数之间的差异，则111 > =+njjtnjjtii或111 < =+njjtnjjtii，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

19、流突变量保护的主要判据如下：kiinjjtnjjt =+11或k njjtnjjtii 111 =+其中k 为_大于1 的常数，该常数根据系统结构和短路容量确定。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csc-150 数字式母线保护装置 说明书-13-4.2.3 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ta1，支路2的ta 变比为ta2

20、 ，支路n 的ta 变比为tan 等等，装置选取最大变比或指定变比作为基准变比tabase ，选择完基准变比后，ta 变比的归算方法如下：tata tabaser11 =tata tabaser22 =tata tabasennr =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。ta r 1 、ta r 2 、 、tanr 为折算系数。4.2.4 电压闭锁装置电压闭锁采用的是复合电压闭锁，它由低电压、零序电压和负序电压判据组成，其中任一判据满足动作条件即开放该段母线的电压闭锁元件。当用在大接地系统时，低电压闭锁判据采用的是相电压。当用在小接地电流系统时，低电压闭锁判据采用线电压，并

21、且取消零序电压判据。电压闭锁开放逻辑图如图4-5。母线tv 断线时开放对应母线段的电压闭锁元件，但双母线（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 断线，电压闭锁元件自动切换使用正常母线段电压决定是否开放电压闭锁。+对应母线电压闭锁开放大接地电流系统u2>u2zduc<upzdub<upzdua<upzd3u0>u0zd+u2>u2zduca<ulzdubc<ulzduab<ulzd小接地电流系统对应母线电压闭锁开放图4-5 电压闭锁开放逻辑图csc-150 数字式母线保护装置 说明书-14-4.

22、2.5 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。表4-1g1 g2 说 明0 0 l 停运0 1 l 运行在母1 0 l 运行在母1 1 l 同时运行在、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，形成母运行方式字和母运行

23、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。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通过记忆保持正常状态。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.

24、2.5.1 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母刀、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、母联断路器跳位和母联ta 的极性计及母联电iiig2 g1l图4-6 双母线运行方式示意图csc-150 数字式母线保护装置 说明书-15-流。n 单元双母线专用母联差动电流和制动电流表述如下：i k i k i k i n n ml ml d 1 1 1 1 + + + = i k i k i k i n n ml ml f 1 1 1 1 + + + =

25、其中kml 为母联支路系数， k1 ， kn 1 为非母联支路系数， iml ， i1 ， in 1 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0 = kml ， 1 1 1 = = = k k n ；计算母差动电流和制动电流时k1 ， kn 1 根据对应支路运行于母取1，不运行于母取0，当母联投入运行时，若母联ta 极性与母一致则1 = kml ，若母联ta 极性与母一致则1 = kml ，当母联退出运行时0 = kml 。而计算母差动电流和制动电流时k1 ，kn 1 根据对应支路运行于母取1，不运行于母取0，当母联投入运行时，若母联ta 极性与母一致则1 = kml ，

26、若母联ta 极性与母一致则1 = kml ，当母联退出运行时0 = kml 。4.2.5.2 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，所有支路的母刀、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图4-7 双母线专用母联接线i 母ii 母母联csc-150 数字式母线保护装置 说明书-16-4.2.5.3 双母线母联兼旁路方式双母线母联兼旁路方式分母带旁路和母带旁路两种，在此种接线型式下，应根据

27、“母联旁路运行”压板状态和各元件母刀、母刀状态来确定母线运行方式字。1) 母带旁路双母线母联兼旁路（母带旁路）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，“母联旁路运行”压板退出，电流处理如同双母线专用母联。作旁路时母联兼旁路支路母刀和旁母刀合上，母刀断开，“母联旁路运行”压板投入，此时计算大差和母差动电流和制动电流时应计及该支路电流，计算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：i k i k i k i n n d + + + = 2 2 1 1i k i k i k i n n f + +

28、 + = 2 2 1 1其中k1 ， k2 ， kn 为支路系数， i1 ， i2 ， in 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 母一致， 则计算大差差动电流和制动电流时1 2 1 = = = = k k k n ，计算母差动电流和制动电流时1 1 = k ，k2 ，kn 根据对应支路运行于母取1，不运行于母取0，而计算母差动电流和制动电流时0 1 = k ，k2 ，kn根据对应支路运行于母取1，不运行于母取0；若母联ta 极性与母一致，则计算大差差动电流和制动电流时1 1 = k ， 1 2 = = = k k n ，计算母差动电流和制动电流时1 1 = k ，k2

29、，kn 根据对应支路运行于母取1，不运行于母取0，而计算母差动电流和制动电流时0 1 = k ， k2 ， kn 根据对应支路运行于母取1，不运行于母取0。2)母带旁路双母线母联兼旁路（母带旁路）接线图如图4-10 所示。母联兼旁路支路作母联时该支路母旁母图4-9 双母线母联兼旁路（母带旁路）接线图母旁母刀csc-150 数字式母线保护装置 说明书-17-旁母刀断开，“母联旁路运行”压板退出，电流处理如同双母线专用母联。作旁路时母联兼旁路支路母刀和旁母刀合上，母刀断开，“母联旁路运行”压板投入，此时计算大差和母差动电流和制动电流时应计及该支路电流，计算母差动电流和制动电流时不需计及该支路电流。

30、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：i k i k i k i n n d + + + = 2 2 1 1i k i k i k i n n f + + + = 2 2 1 1其中k1 ， k2 ， kn 为支路系数， i1 ， i2 ， in 为经过换算后的一次电流或二次电流。若母联兼旁路ta 极性与母一致，则计算大差差动电流和制动电流时1 1 = k ，1 2 = = = k k n ，计算母差动电流和制动电流时0 1 = k ， k2 ， kn 根据对应支路运行于母取1，不运行于母取0，而计算母差动电流和制动电流时1 1 = k ， k2 ，

31、kn 根据对应支路运行于母取1，不运行于母取0；若母联ta 极性与母一致，则计算大差差动电流和制动电流时1 2 1 = = = = k k k n ，计算母差动电流和制动电流时0 1 = k ，k2 ，kn根据对应支路运行于母取1，不运行于母取0，而计算母差动电流和制动电流时1 1 = k ，k2 ， kn 根据对应支路运行于母取1，不运行于母取0。4.2.5.4 双母线旁路兼母联方式双母线旁路兼母联方式分旁路至母有跨条和旁路至母有跨条两种。在此种接线型式下，应根据“母联旁路运行”压板状态和各元件母刀、母刀状态来确定母线运行方式字。1) 旁路至母有跨条双母线旁路兼母联（旁路至母有跨条）接线图如

32、图4-11 所示。旁路兼母联支路作旁路时跨条刀断开，“母联旁路运行”压板投入，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母刀和旁母刀断开，母刀和跨条刀合上，“母联旁路运行”压板退出，此时差母母旁母图4-10 双母线母联兼旁路（母兼旁路）接线图旁母刀csc-150 数字式母线保护装置 说明书-18-动电流和制动电流处理同双母线专用母联方式。2) 旁路至母有跨条双母线旁路兼母联（旁路至母有跨条）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，“母联旁路运行”压板投入，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母刀和旁母刀断开，母刀和跨条刀合上，“母联旁路

33、运行”压板退出，此时差动电流和制动电流处理同双母线专用母联方式。4.2.5.5 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。假设跨条连接于母，合跨条刀前应将所有支路倒闸操作到母上，然后断开除母联支路外其他支路的母刀，再合上跨条刀，最后拉开需检修的开关和它的母刀。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：i k i i i ml ml

34、n d + + + = 1 1 母母旁母图4-12 双母线旁路兼母联（旁路至母有跨条）接线图跨条刀母母旁母图4-11 双母线旁路兼母联（旁路至母有跨条）接线跨条刀旁母刀csc-150 数字式母线保护装置 说明书-19-i i i i ml n f + + + = 1 1 假设跨条连接于母，若母联ta 极性与母一致，则在计算差动电流时1 = kml ，若母联ta 极性与母一致，则在计算差动电流时1 = kml ；假设跨条连接于母，若母联ta 极性与母一致，则在计算差动电流时1 = kml ，若母联ta 极性与母一致，则在计算差动电流时1 = kml 。4.2.5.6 双母单分段双母单分段接线图如

35、图4-14 所示。在此种接线型式下所有支路的隔离刀闸辅助触点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、母联/分段断路器跳位和母联/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：i k i k i k i k i k i n n fd fd ml ml ml ml d 3 3 1 1 2 2 1 1 + + + + + = i k i k i k i k i k i n n fd fd ml ml ml ml f 3 3 1 1 2 2 1 1 + +

36、+ + + = 其中kml1 、kml 2 为母联支路系数，k fd 为分段支路系数，k1 ，kn 3 为非母联/分段支路系数， iml1 ， iml2 ， i fd ， i1 ， in 3 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0 1 = kml ， 0 2 = kml ， 0 = k fd ， 1 3 1 = = = k k n ；固定母联1ta 极性与母一致，母联2ta 极性与母一致，分段ta 极性与母一致，计算母差动电流和制动电流时，k1 ， kn 3 根据对应支路运行于母取1，不运行于母取0，当母联1 的母刀或母刀状态为1 且母联1 跳位无效时1 1 = km

37、l ，否则0 1 = kml ，当分段的母刀或母刀状态为1 且分段跳位无效时1 = k fd ，否则0 = k fd ；计算母差动电流和制动电流时， k1 ，_kn 3 根据母母图4-13 母线兼旁母接线图跨条刀 跨条刀csc-150 数字式母线保护装置 说明书-20-对应支路运行于母取1，不运行于母取0，当母联1 的母刀或母刀状态为1 且母联1 跳位无效时1 1 = kml ，否则0 1 = kml ，当母联2 的母刀或母刀状态为1 且母联2 跳位无效时1 2 = kml ，否则0 2 = kml ；计算母差动电流和制动电流时， k1 ， kn 3 根据对应支路运行于母取1，不运行于母取0，

38、当分段的母刀或母刀状态为1 且分段跳位无效时1 = k fd ，否则0 = k fd ，当母联2 的母刀或母刀状态为1 且母联2 跳位无效时1 2 = kml ，否则0 2 = kml 。4.2.5.7 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元件1，分段设为元件2，分段设为元件3。4.2.5.8 单母分段带旁母图4-14 双母单分段接线图母母 母ml1 ml2ml3(fd)母联母联图4-15 双母双分段接

39、线图母母 母分段i 母分段icsc-150 数字式母线保护装置 说明书-21-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：i k

40、 i k i k i fd fdnjjnjj d + + = =212111i k i k i k i fd fdnjjnjj f + + = =212111其中k fd 为分段支路系数，k1 为ia 母系数，k2 为ib 母系数。计算大差差动电流和制动电流时1 2 1 = = k k ；计算ia 母差动电流和制动电流时， 1 1 = k ， 0 2 = k ；计算ib 母差动电流和制动电流时， 0 1 = k ， 1 2 = k ；分段电流根据分段运行状态及ta 极性分别计入大差、ia、ib 的差动电流和制动电流。当运行于分段状态（3g、4g 分），计算大差差动电流和制动电流时0 = k f

41、d ；计算ia 母差动电流和制动电流时，分段跳位有效0 = k fd ，分段断路器跳位无效，若分段ta 极性与ia 一致时 1 = k fd ，与ib 一致时1 = k fd ；计算ib 母差动电流和制动电流时，分段跳位有效时0 = k fd ，分段断路器跳位无效，若分段ta 极性与ia 一致时 1 = k fd ，与ib 一致时1 = k fd 。当运行于旁路状态，ia 母带路时（1g、4g 合而2g、3g 分），在计算大差和ia 母差动电流和制动电流时若分段ta 极性与ia 母一致则1 = k fd ，否则1 = k fd ，计算ib 母差动电流和制动电流时0 = k fd ；ib 母带路

42、时（2g、3g 合而1g、4g 分），在计算ia 母差动电流和制动电流时0 = k fd ，计算大差和ib 母差动电流和制动电流时，若分段ta 极性与ib 母一致则1 = k fd ，否则1 = k fd 。csc-150 数字式母线保护装置 说明书-22-4.2.6 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。区外故障ta 饱和虽然产生差动电流，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

43、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。4.2.7 ta 断线判别装置的ta 断线判别分为两段：告警段和闭锁段。告警段差动电流越限定值低于闭

44、锁段差动电流越限定值，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，只告警不闭锁装置。ta 断线逻辑图如图4-17 和图4-18 所示。图4-16 单母分段带旁母接线图旁母ia 母 ib 母fd1g 2g3g 4gcsc-150 数字式母线保护装置 说明书-23-4.2.8 tv 断线判别中性点直接接地系统（大接地电流系统）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

45、产3u0 大于7v。中性点不直接接地系统（小接地电流系统）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 且线电压两两模值之差中有一者大于18v。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。母小差差动电流大于告警段定值大差差动电流大于告警段定值母小差差动电流大于告警段定值延时10s 告警母ta 断线告警母ta 断线并闭锁母对应相差动保护延时10s 告警母ta 断线告警母ta 断线并闭锁母对应相差动保护图4-17 ta

46、断线逻辑图告警投入告警投入母小差差动电流大于闭锁段定值大差差动电流大于闭锁段定值母小差差动电流大于闭锁段定值延时10s延时10s 闭锁投入闭锁投入大差差动电流平衡母小差差动电流不平衡母小差差动电流不平衡、母小差差动电流之和平衡&母联ta断线图4-18 母联ta 断线逻辑图延时10scsc-150 数字式母线保护装置 说明书-24-4.2.9 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。4.2.10 差动保护补跳功能在双母线运行方式

47、下，装置的动作跳闸逻辑如下：（1）差动保护动作速动跳开运行于故障母线上的所有支路；（2）差动保护动作跳闸后经母联失灵延时判别大差差动电流是否平衡，若不平衡则补跳无刀闸引入（既不在母也不在母上）的其他支路。差动保护补跳逻辑如图4-19 所示。4.3 辅助功能4.3.1 断路器失灵保护装置在应用于110kv 及以上母线时，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

48、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。4.3.1.1 无电流判别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启动开入且复合电压闭锁元件开放时按如下逻辑出口，其出口逻母差动保护动作跳母补跳无刀闸引入支路补跳无刀闸引入支路图4-19 双母线差动保护出口补

49、跳逻辑图跳母延时大于母联失灵延时大差差动电流平衡母差动保护动作跳母跳母延时大于母联失灵延时csc-150 数字式母线保护装置 说明书-25-辑图如图4-20 所示。a) 经较短的时间延时跳开母联断路器；b) 经较长的时间延时跳开与该支路所在同一母线上的所有支路断路器。4.3.1.2 有电流判别元件的断路器失灵保护具有电流判别元件的断路器失灵保护，是由线路保护（跳a、跳b、跳c）或元件保护（三跳）出口继电器动作启动的。开入持续有效、跳闸相有故障电流且复合电压闭锁元件开放时，断路器失灵保护确定失灵元件、完成选择失灵元件所在的母线段并按如下逻辑出口，其出口逻辑图如图4-21 所示。a) 在整定的时间

50、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。失灵电流判别退出失灵启动开入&失灵电压闭锁开放失灵解除电压闭锁有效+&失灵跳母联延时失灵跳母线延时跳母联切除故障母线各单元图4-20 无电流判别断路器失灵保护动作逻辑图csc-150 数字式母线保护装置 说明书-26-4.3.1.3 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3 个端子。对于线路支路，若断路器失灵保护无电流判别元件，则元件失灵a 端子、失灵

51、b 端子和失灵c 端子并联后接至对应的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，则元件失灵a 端子、失灵b 端子和失灵c 端子分别接对应的线路保护跳a、跳b 和跳c 接点，这满足与绝大多数线路保护配合（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），若不满足可以通过灵活添加开入板以满足特殊工程要求（提供跳a、跳b、跳c 和三跳接入）。对于元件支路，元件失灵a 端子、失灵b 端子和失灵c 端子并联后接至对应的外部失灵启动装置开出接点或元件保护的三跳接点。4.3.1.4 断路器失灵保护解除电压闭锁为了解决变压器或发变组支路低压侧故障时高压侧断路器

52、失灵而复合电压闭锁不能开放时，断路器失灵保护可靠动作，对应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。装置提供两种解除变压器或发变组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位进行选择（特殊定制）。图4-21 有电流判别断路器失灵保护动作逻辑图跳母线延时跳母联延时跟跳延时切除故障母线各单元失灵电流判别投入&+失灵解除电压闭锁有效失灵电压闭锁开放跳母联跟跳本支路+& + 三相失灵开入（元件失灵）&a 相电流越限a 相失灵开入（线路失灵）&b 相失灵开入（线路失灵）b 相电流越限&c 相电流越限c 相失灵开入（线路失灵）csc-150 数字式母线保护装置 说明书-27-a) 外部解除电压闭锁装置预留4 个解除电压闭锁开入（解除电压闭锁1、2、3、4）分别对应元件4、5、6、7。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) 内部解除电压闭锁装置端子接元件支路断路器合位，当对应支路失灵启动开入有效、位