RCS-915母线保护培训教材(精)

1、RCS-915 系列母线保护装置培训教材RCS-915 系列母线保护培训教材南京南瑞继保电气有限公司i 前言南京南瑞继保电气有限公司经过十多年的积累，秉承 科技报国，实业报国，积极 承担）南瑞纟谜保斎瑞8K侃NARI-RELAYS社会责任”的宗旨，坚持 做精主业，外延发展”的发展战略,不断创新和发展壮大 向着 成就百年优秀民族企业”的目标不断前进。今天的南瑞继保已经在海内外具有 相当的知名度，在本行业内与国外老牌著名继电保护及自动化生产厂家并驾齐驱。 南瑞继保的产品涵盖了电网、电厂和各类工业的电力系统保护、控制领域。为了帮助大家更好了解南京南瑞继保电气有限公司的产品，南京南瑞继保电气 有限公司

2、特编写 南瑞继保产品培训教材”系列丛书,这套丛书包括：RCS-900 系列高压线路保护装置培训教材RCS-915 系列母线保护装置培训教材RCS-985 系列发电机变压器成套保护装置培训教材PCS-978 系列变压器成套保护装置培训教材RCS-9600C 系列保护测控装置培训教材RCS-9700 变电站综合自动化系统培训教材PCS-9580 静止型动态无功补偿系统培训教材PCS-996R 故障录波装置培训教材RCS-992 系列安全稳定控制系统培训教材本系列培训教材按照南京南瑞继保电气有限公司的产品线和产品应用领域分类 由浅入深地介绍了南瑞继保产品的原理、结构、特点和应用等知识。本套培训教材的

3、读者对象包括：z 南瑞继保产品用户z 南瑞继保新员工特别需要说明，由于本套培训教材中涉及了相当多的电力系统背景的相关知识（继电保护、变电站自动化、电力系统通讯和自动控制等，所以读者需要这些知识有相当的了解，以便能够更好地理解本培训教材的内容。版权声明说明书版本：R1.00P/N: ZL_PXJC.0104.0912Copyright ? 2008 南京南瑞继保电气有限公司版权所有我们对本文档及其中的内容具有全部的知识产权。除非特别授权，禁止复制或向第三方分发。凡侵犯本公司版权等知识产权的，本公司必依法追究其法律责任。我们定期仔细检查本文档中的内容，在后续版本中会有必要的修正。但不可避免会有一些

4、错误之处，欢迎提出改进的意见。我们保留在不事先通知的情况下进行技术改进的权利。南京南瑞继保电气有限公司 中国南京江宁区苏源大道 69 号 电话:86-25-87178185,传真：86-25-87178208 网址:www.nari- 电子信箱:nr_techsupportnari-RCS-915 系列母线保护培训教材南京南瑞继保电气有限公司ii目录刖.i 目3.1 电气参数（113.1.1 交流电流（11录.ii 第 1 章概述.（11.1 母线保护的基本概念（11.2 母线的接线方式（11.2.1 单母线接线方式（11.2.2 双母线接线方式（21.2.3 一个半开关接线方式（3/2 接线

5、（41.3 母线常见故障及原因（51.3.1 母线连接处过热（51.3.2 绝缘子对地闪络（51.3.3 母线电压消失.5 第 2 章 RCS-915 系列母线保护介绍.（72.1 概述（72.2 功能配置（72.3 产品特性（82.4 产品型号.第 3 章技术参数.（11iii3.1.2 交流电压（113.1.3 电源（113.1.4 开关量输入（113.1.5 开关量输出（123.1.6 光耦电源输入（123.2 机械结构（123.3 环境条件参数（123.4 通讯端口 （133.4.1 通讯端口（与 RTU/SCADA （133.4.2 通过辅助软件调试端口 （133.4.3 打印端口

6、（133.4.4 对时端口 （133.5 型式试验（14RCS-915 系列母线保护培训教材南京南瑞继保电气有限公司iii3.5.1 环境试验（145.1.1 保护装置键盘（245.1.2 LED 信号指示灯（253.5.2 机械试验（143.5.3 电气绝缘试验（143.5.4 电磁兼容试验（143.6 认证（153.7 保护功能参数（153.7.1 母差保护（153.7.2 母联过流保护（163.7.3 母联充电保护（163.7.4 母联失灵保护（163.7.5 非全相保护（163.7.6 母联死区保护（163.7.7 断路器失灵保护 .16 第 4 章硬件结构.（194.1 硬件概述（1

7、94.2 装置概览.第 5 章人机接口 . （235.1 人机接口概述（235.1.3 通讯串口 （266.5.3 VT 回路监视(455.2 液晶显示（265.2.1 正常运行界面（265.2.2 动作报告显示（295.2.3 自检报告显示（305.2.4 开入变位显示（315.3 键盘操作（315.3.1 浏览定值（315.3.2 查看状态量（325.3.3 浏览报告（345.3.4 查看程序版本（355.3.5 修改定值（365.3.6 拷贝定值（375.3.7 切换定值区（375.3.8 清除报告（38RCS-915 系列母线保护培训教材南京南瑞继保电气有限公司iv539 调整时钟.3

8、9 第 6 章自检（416.1 概述（416.2 告警信息及处理建议（416.3 装置自检（446.3.1 装置硬件自检（446.3.2 起动元件监视（446.3.3 开出回路监视（446.3.4 定值校验（446.3.5 开入回路监视（446.3.6 内部通讯监视（446.4 交流输入回路监视（456.4.1 电压电流零漂监视及自动调整6.4.2 采样监视（456.5 二次回路监视（456.5.1 光耦电源监视（456.5.2 CT 回路监视（45(456.5.3 VT 回路监视(456.5.4 刀闸位置报警（466.5.5 断路器位置监视 .46 第 7 章软件结构.（477.1 程序结构

9、（477.2 采样程序（477.3 正常运行程序（477.4 故障计算程序.4 第 8 章保护原理.（498.1 故障起动元件（498.1.1 工频变化量电压元件（498.1.2 差动电流元件（498.2 母线差动保护（508.2.1 差流计算用示意图（508.2.2 比例差动元件（528.2.3 差动元件的自适应特性（548.2.4 CT 饱和检测元件（558.2.5 电压闭锁元件（56RCS-915 系列母线保护培训教材v826 故障母线识别（578.3 母联充电保护（598.4 母联过流保护（598.5 母联失灵保护（598.6 死区保护（598.7 母联非全相保护（608.8 母联带路

10、方式（608.9 断路器失灵保护（628.10 母线电压切换. 6 第 9 章保护用电流互感器（659.1 电流互感器的基本特性及应用（659.1.1 基本特性（659.1.2 应用（669.2P 级电流互感器（669.2.1 稳态误差（66922 电流波形（689.3 影响电流互感器性能的因素（689.4 母线保护对电流互感器的要求（699.5 电流互感器参数选择（699.5.1 一次参数选择（699.5.2 二次参数选择 .70 第 10 章说明书修订历史.（71第 1 章概述随着电力系统规模、容量的不断增大，母线作为电能供应的枢纽，母线故障时电 压降低影响全系统的供电质量和系统稳定运行，

11、必须快速切除，用所连接元件的后备 保护切除母线故障，延时较长,使系统电压长时间降低，不能保证安全连续供电，甚至造 成系统稳定的破坏。此外，母线短路时短路电流非常大，延时切除将造成母线结构和 设备的严重损坏，检修设备和停电倒母线造成的损失非常大。因此，装设快速可靠的 母线保护是十分必要。1.1 母线保护的基本概念母线是指在发电厂或变电所中将变压器等电气设备和相应配电装置相连接的导 线或绞线。母线的作用是汇集、分配和传送电能。在原理上它是电路中的一个电气 节点,决定了配电装置设备的数量，并表明以什么方式来连接发电机、变压器和线路，以及怎样与系统连接来完成输配电任务。母线分为软母线（绞线和硬母线（矩

12、形、管形、槽形等两类。一般情况下，硬母线 多用于低压的户内配电装置，软母线多用于电压较高的户外配电场所 由于母线在运行中有巨大的电能通过，短路时承受着很大的发热和电动力效应因此，必须合理的选用母线材料、截面形状和截面积以符合安全经济运行的要求。1.2 母线的接线方式变电站一次回路接线是指输电线路进入变电站之后，所有电力设备（变压器及进出线开关等的相互连接方式。其接线方案主要有：单母线、单母线分段、双母线、 双母线分段、环网供电等。1.2.1 单母线接线方式单母线接线方式如图 1.2-1 所示，进线、出线均由一段母线引出BB图 1.2-1 单母线接线有两路以上进线，多路出线时，选用单母分段，两路

13、进线分别接到两段母线上，两段 母线用分段开关连接起来，出线分别接到两段母线上。单母线分段运行方式比较多。一般为一路主供，一路备用（不合闸,分段开关合上, 当主供断电时，备用合上，主供、备用与分段互锁。备用电源容量较小时，备用电源合 上后,要断开一些出I F线。这是比较常用的一种运行方式。*BB1BB2RCS915AB Pan el A*BS *VT1VT2图 1.2-2 单母分段接线 BB1BB2BB3BS2.BS1RCS915CDPan el AVT2VT3VT1图 1.2-3 单母双分段接线1.2.2 双母线接线方式双母线主要用于发电厂及大型变电站，每路线路都由一个断路器经过两个隔离 开关

14、分别接到两条母线上，这样在母线检修时，就可以利用隔离开关将线路倒在一条 件母线上。双母线也有分段与不分段两种，双母线分段再加旁路断路器，接线方式复 杂,但检修就非常方便了，停电范围可减少。*BB2BB1.Pan el A BC *RCS-915ABVT2VT1图 1.2-4 双母线接线BB J3 DC图 1.2-5 双母单分段接线 6J91.3 母线常见故障及原因图 1.2-6 双母双分段接线123 个半开关接线方式（3/2 接线随着发电机组单机容量的增大和超高压等级的出现，为了提高供电的可靠性和 灵活性，出现了一个半开关接线方式,如图 1.2-7 所示。此种接线有两组主母线 BB1 和 BB

15、2,两组主母线通过三台串联的断路器相连，中间一台断路器称为联络断路器，两 边为边断路器。三台断路器控制着两回支路，故又称为 3/2 接线。3/2 接线使用设备多，造价高，经济性差，二次接线和继电保护整定复杂。但是这种接线有较高的供电可靠性和灵活性，任一组主母线故障或检修的情况下，仍不至于停电，在大型发电厂和变电所的 330750KV 超高压配电装置中得到广泛应用。a I9ie图 1.2-7 3/2 接线2.避雷器等发生短路故障母线发生故障以及母线保护范围内的电气设备发生故障，通常是电力系统中最严重的事故之一，如果因母线发生故障引起母线电压消失，则接于该母线上的输电线 路和用电设备将失去电源，造

16、成大面积的停电。下面几种情况是母线的常见故障及 产生的主要原因：1.3.1 母线连接处过热母线不仅经常有负荷电流通过，在线路和电气设备短路的情况下，还要承受短路 电流的冲击。当连接处接触不良时，则接头处的接触电阻增加，加速接触部位的氧化 和腐蚀，使接触电阻进一步增加。这种恶性循环，将使母线局部过热，严重时会熔断导 线，造成事故。1.3.2 绝缘子对地闪络绝缘子用来支持裸母线并使其与地绝缘。绝缘子常发生裂纹、掉块、对地闪 络、绝缘电阻降低等故障，原因如下：1. 绝缘子因环境污染，表面积尘或污垢较多，绝缘老化；2. 因雷击、过电压、受机械损伤产生裂纹或断裂；3. 导体对地距离或是相间距离小；4.

17、设计和安装不符合要求，或者运行超过设计的允许条件；5. 气候恶劣，如暴晒后突然降雨、降温，严寒时表层严重积雪、积冰。1.3.3 母线电压消失母线电压消失可能有以下几个原因：2.避雷器等发生短路故障1.母线保护范围内的电气设备发生故障，如母线、隔离开关、断路器、3. 电源中断或送电线路故障引起的越级跳闸4. 母线保护误动作等。第 1 章概述南京南瑞继保电气有限公司第 2 章 RCS-915 系列母线保护介绍南京南瑞继保电气有限公司第 2 章 RCS-915 系列母线保护介绍2.1 概述RCS-915 系列母线保护装置，用于保护各种电压等级的各种接线方式的母线，并 且可以满足母线兼旁路运行方式主接

18、线系统的要求，该系列产品不仅被广泛用做电 力系统中运行母线的快速保护，而且也被应用于非电力系统（例如工业用户中各主接 线形式的母线保护。通过采用新原理和新技术,RCS-915 系列母线保护装置从根本上解决了低阻抗 母差保护抗 CT 饱和的问题以及安全性与灵敏度的矛盾，使得抗饱和性能不依赖于 比率制动系数，在性能上有了质的飞跃。2.2 功能配置RCS-915 系列母线保护提供下列功能 1保护功能母线差动保护（87B稳态比例差动保护工频变化量差动保护母联份段保护死区保护（51/62EF 充电保护（50SOTF 断路器失灵保护 （50BF 过流保护 （51P/51N非全相保护（51/62PD支路保护

19、断路器失灵保护（50BF2. 辅助功能母线运行方式识别 CT 回路断线监视 VT 回路断线监视刀闸位置识别3. 时钟同步经外部接点接收秒脉冲（PPS -pulse per secon 和分脉冲（PPM -pulse per minute经 RS-485 串口接收秒脉冲，分脉冲和 IRIG-B 信号接收来自监控系统的对时报文4. 记录功能第 2 章 RCS-915 系列母线保护介绍南京南瑞继保电气有限公司8最新的 32 次动作报文 最新的 32 次自检报文 最新的 32 次开入报文最新的 8 次故障录波数据（扰动记录格式同国际标准的 COMTRADE 文件兼容5.通讯功能后置 2 个 RS-48

20、5 监控系统通讯接口（其中 2 个可配置成光纤接口 后置 2 个 RS- 485对时接口后置 1 个 RS-232 打印接口前置 1 个 RS-232 调试接口（配合调试工具 RCSPC 支持 IEC60870-5-103 规约 支持 ModBus 规约支持 IEC61850 规约（配置规约转换装置2.3 产品特性装置采用整体面板、 全封闭机箱，强弱电严格分开，取消传统背板配线方式，同时 在软件设计上也采取相应的抗干扰措施，装置的抗干扰能力大大提高，对外的电磁辐 射也满足相关标准。采用成熟的自适应加权抗 CT 饱和判据，在保证区内故障高灵敏度的同时，大大 提高了保护抗 CT 饱和的能力。在母线

21、区外近端发生故障，电流互感器严重饱和情 况下，装置不会误动作。采用工频变化量比率差动和常规比率差动相结合的比率差动原理，减少了故障 前功率角对保护 性能的影响,提高了保护适应故障过渡电阻的能力，从而大大提高保 护装置的灵敏度和动作速度。双 CPU 系统体系结构，包含两个独立的 CPU 系统:低通、AD 采样、保护计 算、逻辑输出完 全独立,CPU2 系统作用于启动继电器,CPU1 系统作用于跳闸矩 阵。任一 CPU板故障，装置闭锁并报警，杜绝硬件故障引起的误动。高速 24 点采样、实时并行计算，在每个采样间隔内对所有继电器进行并行实 时计算,使得装置具有很高的可靠性及动作速度。友好的人机界面。

22、多语言支持：中文，英文,法文和俄文。2.4 产品型号表 2.4-1 应用范围产品型号适用范围接线单元RCS-915AB单母分段、双母线等各种主接线方式，并可满足有母联兼旁路运行方式主接线系统的要求最大接线单元包括母联为 21 个RCS-915CD/CT 适用于单母三分段、双母单分段等各种三段母线的主接线方式，并可满足有母联兼旁路运行方式主接线系统的要求最大接线单元包括母联分段 21 个 RCS-915AS适用于双母双分段主接线系统，需由两套 AS 型保护装置完成每套最大接线单元包括母联分段 21 个 RCS-915E适用 3/2 断路器主接线方式 最大接线单元 9 个第 2 章 RCS-915

23、 系列母线保护介绍南京南瑞继保电气有限公司9RCS-915F适用于 66KV 及以下电压等级、中性点不接地系统（两相式 CT 的单母线、单 母分段、双母线等各种一段或两段母线主接线方式，并可满足有母联兼旁路运行方 式主接线系统的要求最大接线单元包括母 联 31 个RCS-915G适用于 66KV 及以下电压等级中性点不接地系统（两相式 CT 的单母三分段、 双母单分段等各种三段母线的主接线方式，并可满足有母联兼旁路运行方式主接线 系统的要求最大接线单元包括母联分段 31 个 RCS-915GS专为石化系统低压系统主接线的特点设计，可以满足 石化系统特殊母联断路器 的要求最大接线单元 31 个表

24、 2.4-2 功能配置产品型号母线差动保护死区保护充电保护断路器失灵 保护（母联/分段过流保护非全相 保护断路 器失灵保护（支路RCS-915ABV V V V V-915CDVRC-915EV VRCS5FV V V V-9V5GCV V V V-9V5RCS7第 2 章 RCS-915 系列母线保护介绍南京南瑞继保电气有限公司第 3 章技术参数3.1 电气参数3.1.1 交流电流额定频率 50Hz, 60Hz, 0%SV V V VRCS-V5ASV V V V V V10相序 ABC额定电流（In 1A 5A 线性范围 40A 200A连续过载能力10s 过载能力1s 过载能力动稳定电流

25、（半波值 3In30In100In250In3ln30In100In250In额定电流下的功耗 0.2 VA/相 0.5 VA/相3.1.2 交流电压标准 IEC 60255-6:1988额定电压（Un 100V/V3, 110V/V3 100V,110V 200V 线性范围 100 V 173V 230V连续过载能力 10s 过载能力 1s 过载能力 120V200V3.1.4 开关量输入250V120V200V250V200V350V400V额定电压下的功耗 0.2 VA/相2门 0.5 VA/相2门 2.5 VA/相2门3.1.3电源标准 IEC 60255-11:1979额定电压 24

26、Vdc, 110Vdc, 125Vdc, 220Vdc, 250Vdc输入范围 80%120%纹波最大为额定值的 15%电压跌落及直流中断中断 20ms 不会导致装置重启静态功耗跌落 60%可保证 100ms 装置不会重启动作时功耗70W备用电池型号 1/2AA, 3.6V, 60mAh3.1.4 开关量输入额定电压 110VDC 125VDC 220VDC 250VDC 可靠动作电压 70%Un100,000 次可靠返回电压 55%Un最大允许电压 150VDC 150V 300VDC 300V 耐压水平 2kVAC防抖时间1000Vac rms接通电流 5A 8A 过载能力（200ms 5

27、0A动作时间（典型/最大 5ms/10ms 10ms/15ms 返回时间（典型/最大 4ms/10ms8ms/10ms 接点抖动时间1ms 1ms断弧能（at 250Vdc 0.2A 纯阻性0.05A 阻抗性（L/R=40ms0.4A 纯阻性0.2A 阻抗性（L/R=40ms带载机械寿命空载机械寿命 100,000 次10,000,000 次100,000 次10,000,000 次遵循标准 IEC 60255-6:1988 工作温度范围-25 C+55 C3.1.6 光耦电源输入额定电压 24V额定电流 200mA 最大电流 500mA3.2 机械结构机械尺寸(宽辭 乂深 482.6mmX5

28、32.6mmK285mm (12U 机箱482.6mmX353.6mmX285mm (12U 机箱安装方式嵌入式安装开孔尺寸(宽X高 450mnK534mm, M6 螺丝 450mrX355mm, M6 螺丝颜色银灰机箱材料铝合金接线端子位置装置背面重量大约 45kg防护等级标准按 IEC60529:1989 前面板 IP51装置侧面 IP30后面板 IP203.3 环境条件参数贮存运输温度范围-40 C+70 C相对湿度 5%95%,设备内部既不应凝露，也不应结冰 3.4 通讯端口3.4.1 通讯端口（与 RTU/SCADARS-485 （EIA电介质端口个数 2波特率 480057600b

29、ps传输距离 1000m4800bps最大负载容量 32电缆类型带屏蔽的双绞线通讯规约 IEC 60870-5-103: 1997光介质（可选端口个数 2接口形式 ST波特率 480057600bps传输标准 100Base-FX传输距离240 点阵的液晶显示器，用于观察，监视，故障分析和整定 定值。当有跳闸 报告和报警信息时，相应的报文就会在液晶上显示出来。,显示灯键盘图 5.1-1 装置前示图 1.液晶显示 南京南瑞继保电气有限公司 23第 5 章人机接口 2. 3. 4. 5. 6.信号指示灯 确认，取消，区号和导航键盘 9 芯串 口保护装置型号，名称和 LOGO 制造厂商 5.1.1

30、保护装置键盘 图 5.1-2 保护装置键 盘 1.取消”，退出当前操作 返回上层菜单 2.确认”，执行操作确认当前的 操作 3.区号”，使进入定值区号选择界面 4. “？”和 “？”，水平移动光标进入 下一级菜单或者返回上一级菜单 5. “和“”，垂直移动光标从同一级别的 菜单中进行菜单选择 6. “ +和，数值的修改修改信息的编号用以显示对应的信息注意!在任何定值修改操作后， 必须输入密码,按顺序输入“ +” , “？” ,和“ ”，”。否则， 定值修改无 效。 要删除保护装置内的报告， 必须在进入主菜单后， 再依 次输入“ +”-”，“ +”，,确定”。24 南京南瑞继保电气有限公司第 5

31、 章人机接口 5.1.2 LED 信号指示灯 图 5.1-3 信号指示灯 指示灯运行断线 报警位置报警 报警跳I母跳U母母联保护I母失灵U母失灵 线路跟跳 1.运行 状态绿色黄色黄色黄色红色红色红色红色红色红色当保护装置退出运行或在自检过程检测到硬件故障，运行灯熄灭。保护装置处于正常运行过程中时，运行灯长亮。2.断线报警 当发生 CT 断线时，断线报警灯被点亮。3.位置报警当刀闸 位置出现异常时，位置报警灯被点亮。4.报警当保护装置出现其它异常情况时（除 CT 断线和刀闸位置异常外），报警灯被点亮。5.跳I母/Bn母母差保护动 作跳I母或U母时，跳I母或跳U母灯被点亮。6.母联保护 母联充电保

32、护，母联过流保护，母联死区保护，母联非全相保护和母联失灵保护，以上任一保护动作，母联保护灯被点亮。或稳态量母差保护动作跳母联或断路器失灵保护动作跳母 联时，母联保护灯也被点亮。南京南瑞继保电气有限公司 257.I母失灵/n母失灵断路器失灵保护或母联失灵保护动作跳I母或n母时，I母失灵或n母失灵灯 被点亮。8. 线路跟跳断路器失灵保护动作跟跳目标线路时，线路跟跳灯被点亮。注意!运行灯只有在上电后没有任何闭锁装置的重大故障条件下才会点亮。跳I母”，跳n母”，母联保护”，I母失灵”，n母失灵”和 线路跟跳”在保护 装置动作后发相应命令时会被点亮，并且一旦点亮,只有人为复归或远方复归才会熄 灭。操作人

33、员可以通过按保护屏柜上的 信号复归”按钮来熄灭动作指示灯。断线告警”只要告警信号存在，就始终被点亮。当告警条件返回后，操作人员可 以通过按保护屏柜上的 信号复归”按钮来熄灭报警指示灯位置报警”可以通按保护屏柜上的 刀闸确认”按钮来熄灭报警指示灯。具体 请参阅第错误！未找到引用源。节。报警”只要告警信号存在，就始终被点亮。 当告警信号消失后，报警指示灯自动 熄灭。只有 CT 回路异常告警信号，必须在逻辑定值投 CT 异常自动恢复整定为“ 1 时，报警指示灯才会自动熄灭，否则需通过按保护屏柜上的 信号复归”按钮来熄 灭报警指示灯。5.1.3 通讯串口A图 5.1-4 前面板通讯口DB9 芯 RS232 接口，通过 RCSPC 辅助软件和本地 PC 通讯5.2 液晶显示5.2.1 正常运行界面装置上电后，装置正常运行，液晶屏幕将根据系统运行方式的不同而显示不同的 界面信息。如下图所示。1.单母线主接线2.单母分段主接线842