综自系统介绍

6保护测控单元6.1概述本节以RCS-9000变电站综合自动化系统为例，介绍RCS-9000系列保护测控单元。RCS-9000系列保护测控单元针对各种电压等级变电站保护和测控的要求，按照变电站综合自动化的总体技术要求，保护、监控统一规划和设计，研制和开发。达到降低变电站建设、运行和维护投资，提高变电站运行可靠性，可与电网自动化系统交换信息，实现变电站无人值班目的。RCS-9000系列保护测控单元是RCS-9000变电站综合自动化系统的一部分，用于完成变电站内数据采集、保护和控制，与RCS-9000计算机监控系统相配合实现变电站综合自动化。该系列保护测控单元亦可单独使用，用于老变电站改造或同其它变电站监控系统配合使用。其主要特点有：1） 保护测控既相对独立又相互融合；保护和测控共享信息，不共享资源。保护测控单元提供两组交流信号输入端子，分别接入保护CT和测量CT电流信号。程序设计上，保护和测控模块独立运行且使保护模块不受测控模块影响，也不依赖外部通信网。对于保护动作信息、状态信息则与测控模块共享，如控制回路断线、保护动作等信息。保护测控单元，通过既保持相对独立又相互融合，在保证可靠性的前提下，实现减少装置数目、减少外部连接电缆。2） 硬软件模块化；RCS-9000保护测控单元主要由若干基本硬软件模块组成。通过不同的模块组合，形成不同的保护测控单元。如，更换RCS9601测控单元的继电器出口板和相应软件模块，RCS9601测控单元便转换为RCS9611线路保护测控单元。对于不同的线路保护测控单元而言，仅需要添加或变更相应保护模块即可。硬软件的模块化，便于大规模生产、降低成本，提高了可靠性。3） 精度软件调整控制；精度调整，对常规的变电站二次设备来说，是一项要求认真细致，繁重艰苦的工作。RCS-9000系列测控单元设计通过软件、硬件相互配合，以软件修正补偿，取代了硬件调整电路，减少了环境因素，如振动、温度对测量精度的影响。工厂内一次调整测试完毕后，现场即可免调校，从而也减少了现场维护工作量，方便了使用和维护。4） 友好的大屏幕显示界面装置面板上配有汉化大屏幕液晶显示，采用树形菜单，清晰明确汉字说明，操作简便，无须记忆。各种信息显示，如跳闸报告、告警信息、遥测、遥信以及保护定值均为汉字显示，清晰、准确、易读，没有记忆“符号”负担。重要操作，提供密码保护。提供背景灯光，即使光线暗淡，也可清楚显示。5） 适应能力强，兼容老设备；RCS-9000保护测控单元既可就地安装，装在开关柜上或开关小室中，也可组屏安装；既可用于现代化变电站综合自动化系统，也可用于常规变电站或老变电站改造。支持借助于通信交换信息，也提供中央信号和远动设备所需的空触点信号，可接收远动装置遥控控制接点信号，执行断路器分合控制。提供独立的操作回路，方便地与现有各种二次设备配合，实现断路器的操作控制。对于测控单元，支持二表法/三表法功率测量，无须变动硬软件模块。对于公用信号测控单元，除了可接受多种变送器信号输出，如，0〜5V或4〜20ma，亦可直接采集220V/110V直流电压信号。6） 支持双网和光纤通信；7） 支持IEC标准通信协议；通信是变电站综合自动化系统得以实现信息交换、共享的基础，是减少配置设备、电缆接线的关键。支持双网和光纤通信，提高了自动化系统网络通信的可靠性，增强了通信的灵活性。若采用光纤作为通信介质，通信可免受电磁干扰。支持IEC标准通信协议，一保证了通信的可靠性和快速性，二支持保护测控单元的互操作性。即，更换保护测控单元，不论是原厂家或其它厂家提供保护测控单元，系统不受影响。8） 支持硬件对时网络；自动化系统一般采用软件对时方式。采用软件对时，由于需要CPU干预，时钟信号延迟具有不确定性。对时精度达不至Ijns级要求。采用硬件对时，无需CPU干预。通过对时网络，传送精确的时钟脉冲差分信号，可达到比较高的对时精度。精确对时不仅仅用于提高事件分辨率，其对变电站进一步深入发展有着十分重要的影响。9） 自诊断系统完善；自诊断作为提高装置和系统可靠性的一项重要措施，是RCS-9000系列保护测控单元一项重要功能。自诊断不仅保留了TV/TA断线以及控制回路断线监视功能，而且利用微机技术大大扩展了自诊断和自检的范围和深度，从电源回路、输入回路A/D、内存RAM、ROM、直到出口回路均进行自检，提供汉字报警信息，直接定位故障位置。RCS-9000系列保护测控单元作为变电站综合自动化系统一个基本部分，以变电站基本元件为对象，完成数据采集、保护和控制等功能，概括地说，其完成的主要功能有：1） 模拟量数据采集、转换与计算；2） 开关量数据采集、滤波；3） 继电保护；4） 自动控制功能；5） 事件顺序记录；6） 控制输出；7） 对时；8） 数据通信。对保护测控单元，模拟量数据采集、转换和计算，主要针对线路电流、母线电压、流过电容器和变压器的电流，包括变压器的温度、直流母线电压等。对所采集到的电流、电压进行转换和计算，得到电流和电压的数字量，还得到通过电流、电压计算出来的复合量，如有功功率、无功功率，代替了常规二次仪表，实现对变电站基本元件电气参数的监视。开关量采集包括断路器、刀闸位置、一次设备状态以及辅助设备运行情况等以空触点形式表示的信息。继电保护针对不同的对象、不同的要求而不同。因设备、因对象而异。自动控制功能，现阶段主要包括：自动准同期、低周减载、电压无功控制等。RCS-90保0护测控单元保护单元超高压线路保护RCS-901/2—RCS-931变压器主保护RCS-9671/3变压器非电量保护RCS-9661变压器保护RCS-978/9679母线保护RCS-915保护测控单元保护测控单元线路保护测控单元RCS-961X电容器保护测控单元RCS-963X变压器后备保护测控RCS-968X单元电动机保护测控单元RCS-964X测控单元开关间隔测控单元RCS-960X保护单元超高压线路保护RCS-901/2—RCS-931变压器主保护RCS-9671/3变压器非电量保护RCS-9661变压器保护RCS-978/9679母线保护RCS-915保护测控单元保护测控单元线路保护测控单元RCS-961X电容器保护测控单元RCS-963X变压器后备保护测控RCS-968X单元电动机保护测控单元RCS-964X测控单元开关间隔测控单元RCS-960X公用信号测控单元RCS-9603备用电源自投自动装置分段开关备用电源自投保护测控装置RCS-9651备用电源自投与测控装置RCS-9652辅助装置电压无功控制电压无功控制装置RCS-9656电压并列/切换装置RCS-9662操作回路装置RCS-9663光纤集线装置RCS-9695站用变/接地变保护测控单元RCS-962X图6-1RCS-9000保护测控单元数据通信是实现保护测控单元与计算机监控系统、保护测控单元间进行信息交换的重要手段。通过数据通信，实现大量信息交换，数据共享，得以功能集成，实现综合自动化。RCS-901超高压线路保护、RCS-978变压器保护;RCS-901超高压线路保护、RCS-978变压器保护;测控单元。如，RCS-9601线路测控单元;保护测控单元。RCS-9611线路保护测控单元;自动装置单元。RCS-9651测控单元。如，RCS-9601线路测控单元;保护测控单元。RCS-9611线路保护测控单元;自动装置单元。RCS-9651分段备自投测控单元;辅助装置单元。RCS-9662电压并列装置。更为详细分类，参见图6-1。6・2保护测控单元硬件结构RCS-9000系列保护测控单元硬件典型结构如图6-2所示。从硬件典型结构框图中，可以看出：保护测控单元主要由交流插件、CPU插件、继电器出口回路、显示面板和电源及开入插件等模块构成。交流插件主要负责转换、隔离现场提供的电流、电压信号。通过交流插件，将现场100V和5A交流电压和电流信号转换为适宜A/D转换器采集和处理的低电压信号。CPU插件包括交流插件接口A/D转换部分、开入量以及继电器出口板接口，还提供显示面板接口和与外部通信接口。来自交流插件的小电压信号经A/D转换后，电流、电压模拟信号变成CPU容易处理的数字信号，交给CPU进行运算和处理，如，检查所采集的电流信号是否大于过流整定值，大于过流整定值，则经过指定时间延迟后，由CPU板向继电器出口板发出断路器跳闸指令，同时记下发出跳闸指令时间，并将保护跳闸指令和跳闸时间合成一条告警信息，在传给显示面板同时，发往通信接口（一般为通信OB，通信口A备用）。在完成上述任务后，检查开入接口、继电器板接口确认断路器已跳开，启动重合闸或闭锁重合闸。若有重合闸，计算机在重合闸后，给出重合闸动作信号。

输入图6-2保护测控单元硬件结构典型框图若电流信号不大于保护定值，则对电流、电压信号按照有关计算公式或处理方法，进行计算或处理。等待计算机监控系统命令或人机界面操作命令，将计算和处理结果传往计算机监控系统或送到大屏幕液晶显示。对于线路、电容器、站用变/接地变等保护测控单元，继电器出口板等同常规二次回路中操作箱，不仅提供出口分合，防跳、手工分合断路器控制，还通过TWJ和HWJ触点信号，向监控系统提供断路器位置信号。显示面板插件主要提供运行维护人员一个友善的人机界面。通过该界面，可代替常规的二次仪表，实时显示变电站基本元件的电气运行参数。如，母线电压、线路电流、开关分合、状态等。运行人员也可通过显示面板插件，检查和修改保护定值，观察装置状态等。图6-3RCS-9671硬件结构框图硬软件模块即可。如更换图6-2中交流插件并配置相应的软件模块，图6-2所示保护测控单元便转换为变压器差动保护RCS-9671。其硬件框图如图6-3所示。若将图6-2交流插件更换为直流插件，同时更换电源与开入板插件，增加开入信号，更换出口继电器板，图6-2所示保护测控单元便转换为如图6-4所示公用信号测控单元RCS9603硬件结构。:t±+图6-4RCS-9603硬件结构框图6.3RCS-9000系列保护测控单元功能6.3.1RCS-900A型超高压线路成套保护本装置为数字式超高压线路成套快速保护装置，可用作220kV〜500kV输电线路的主保护及后备保护RCS-900A系列超高压线路保护提供纵联保护、工频变化量距离保护，三段式相间和接地距离保护及可带零序方向二个延时段的过流保护。装置有分相出口，配有自动重合闸功能，对单或双母线接线的开关实现单相重合、三相重合和综合重合闸。RCS-900A型超高压线路成套保护主要型号和功能参见表6-1。表6-1RCS-900系列超高压线路保护的主要型号及其功能型号主要功能纵联保护距离保护零序电流保护重合闸RCS-901A变化量和零序方向工频变化量距离三段式相间距离三段式接地距离单重三重综重RCS-902A纵联距离和零序方向带方向零序过流II段可不带方向的零序电流IV段RCS-931A光纤分相电流差动6.3.2RCS-978系列数字式变压器保护RCS-978系列数字式变压器保护适用于500kV及以下电压等级，需要提供双套主保护、双套后备保护的各种接线方式的变压器。RCS-978数字式变压器保护在一台装置中可提供一台变压器所需要的全部电量保护，主保护和后备保护可共用同一TA,减少了外部连线。后备保护可以根据需要灵活配置于各侧，主要保护和告警功能包括：保护功能稳态比率差动差动速断工频变化量比率差动零序比率差动/分侧比率差动•复合电压闭锁方向过流（四套）零序方向过流（两套）零序过压（两套）•间隙零序过流（两套）异常告警功能：•过负荷报警起动冷却器•过载闭锁有载调压零序电压报警公共绕组零序电流报警差流异常报警零序差流异常报警差动回路TA断线TA异常报警和TV异常报警RCS-978系列数字式变压器保护主要型号和用途如表6-2：表6-2RCS-978系列数字式变压器保护型号和用途型号用途500kV电压等级RCS-978A适用三圈变，500kV侧1个半开关接线，35kV侧双分支RCS-978B适用自耦变，500kV侧1个半开关接线，35kV侧双分支RCS-978C适用自耦变，500kV和220kV侧1个半开关接线220kV电压等级RCS-978E适用于三圈或自藕变、低压侧双分支变压器RCS-978ED适用于三圈变，220kV侧1个半开关接线，中压侧双分支接线RCS-978H适用于三圈变220kV侧桥接线，中、低压侧双分支RCS-915系列数字式母线保护RCS-915系列数字式母线保护装置用于各种电压等级母线保护。该系列母线保护分为两大类，有四种型号。其中：RCS—915A/B数字式母线保护装置，适用于各种电压等级的单母线、单母分段、双母线等各种主接线方式，母线上允许所接的线路与元件数最多为21个(包括母联)。其中B型保护可满足母联兼旁路运行方式主接线系统的要求；RCS—915C/D数字式母线保护装置，主要适用于各种电压等级的双母单分段接线方式。母线上允许所接的线路与元件数最多为18个(不包括母联和分段开关)。其中D型保护可满足母联兼旁路运行方式主接线系统的要求。RCS-915系列数字式母线保护装置设有母线差动保护、母联充电保护、母联死区保护、母联失灵保护、母联过流保护、母联非全相保护以及断路器失灵保护等功能。其中RCS-915B型保护未配置母联非全相保护。RCS-961X系列线路保护测控单元RCS-961X系列线路保护测控单元适用于110kV以下电压等级非有效接地系统中馈线保护和测控。该系列中“A”型也可用于110kV有效接地系统作为线路电流电压保护和测控。这个系列共有5种类型。它们是：RCS-9611RCS-9611ARCS-9612RCS-9612ARCS-9613RCS-9615该系列保护测控单元主要功能有：保护功能•二段/三段定时限过流保护；•反时限过流保护；•相间距离保护•零序过流保护；•过流保护可经低电压闭锁或方向闭锁；•合闸加速保护；•短线路光纤纵差保护；

•不对称故障相继速动•过负荷保护。2） 测控功能•最多9路自定义遥信开入；•交流采样。提供电压、电流、功率等最多14个遥测量；•4路脉冲量采集；•一组断路器遥控；•硬件对时•通信功能3） 自动控制功能•故障录波•三相一次/二次自动重合闸；•低周减载；•接地选线试跳和自动重合；•独立操作回路。上述保护测控功能并不包括在每一个保护测控单元中，可通过不同类型保护测控单元选配上述功能。各保护测控单元功能配置参见图6-5。RCS-9611RCS-9611A0+土口a+口+口RCS-9612RCS-9612ARCS-9615•0±0+土口a+口+口RCS-9612RCS-9612ARCS-9615•0±aaa±n± 、0-0± …0士RCS-9613U+ 寻±»图6-5RCS961X系列保护测控单元功能配置6.3.5RCS-962X系列站用/接地变保护测控单元RCS-962X系列站用/接地变保护测控单元适用于ii0kV以下电压等级非有效接地系统中站用/接地变保护和测控。该系列保护测控单元功能如表6-3所示。

RCS-9621A保护测控单元也可用作不配置差动保护的35kV变压器的保护测控单元。表6-3：RCS-962X系列站用/接地变保护测控功能名称保护功能测控功能RCS9621二段定时限过流保护三段零序定时限过流保护非电量保护触点信号米集交流采样脉冲信号米集断路器遥控故障录波独立操作回路通信功能硬件对时RCS9621A三段复合电压闭锁过流保护高压侧正序反时限保护两段定时限负序过流保护高压侧接地保护低压侧接地保护低电压保护非电量保护过负荷报警6.3.6RCS-963X系列电容器保护测控单元RCS-963X系列电容器保护测控单元适用于110kV以下电压等级非有效接地系统中并联电容器保护和测控。根据电容器组接线单丫、双丫、△或桥型接线及保护测控功能不同，形成5种不同类型电容器保护测控单元。电容器各种类型保护测控功能配置见图6-6。RCS-9631ARCS-9633ARCS-9631••土/-土 -RCS-9632 RCS-9633•-土/-土 ---土:•-土-•-土--X-- 土a-- 土a米- •- 0 ^:U …图6-6RCS-963X系列电容器保护测控功能配置RCS-9631、RCS-9631A电容器保护测控单元适用于电容器组单丫、双Y、△接线。RCS-9631A在RCS-9631的基础上增加了非电量保护，由二段过流保护改为三段过流保护并添加了反时限过流保护。RCS-9632、RCS-9633、RCS-9633A适用于桥型接线电容器组。RCS-9632与RCS-9633保护测控单元差别在一个有桥差电流保护，另一个有差电压保护。RCS-9633A电容器保护测控单元在RCS-9633的基础上改二段定时限过流为三段定时限过流，增加了反时限过流、非电量保护，添加了自动投切功能。6.3.7RCS-964X系列电动机保护测控单元RCS-964X电动机保护测控单元适用于3〜10kV电压等级中高压异步电动机。这类保护测控单元主要用于大型工矿企业变电站，电网中变电站很少使用。其主要类型保护测控单元功能配置参见表6-4。表6-4RCS-964X电动机保护测控单元功能配置名称保护功能测控功能RCS9641短路、起动时间过长堵转保护不平衡保护（包括断相和反相）过负荷保护过热保护接地保护低电压过电压两路非电量保护触点信号采集交流采样脉冲信号采集断路器遥控故障录波独立操作回路通信功能硬件对时RCS9642电流纵差/磁平衡差动保护短路、起动时间过长堵转保护不平衡保护（包括断相和反相）过负荷保护过热保护接地保护低电压过电压两路非电量保护6.3.8RCS-965X系列备用电源自投保护测控装置RCS-965X系列备用电源自投保护测控装置用于110kV及以下电压等级降压变电站。其主要目的是提高变电站供电可靠性。当一条电源线故障或其它原因失电后，备用电源自投装置自动启动，将备用电源投入，迅速恢复供电°RCS-965X系列备用电源自投保护测控装置提供进线备自投和分段备自投两类功能，并结合分段开关监控的需要，融合了分段开关保护测控功能。RCS-965X系列备用电源自投保护测控装置适用于图6-7,8两种接线方式，假定两台主变分列运行或一运行一备用。一、 若正常运行时，一台主变带两段母线并列运行，另一台主变作为明备用，采用进线（变压器）备自投；若正常运行时，两段母线分列运行，每台主变各带一段母线，两段母线互为暗备用，采用分段备自投。二、 若正常运行时，一条进线带两段母线并列运行，采用进线备自投；若正常运行时，每条进线各带一段母线，两条进线互为暗备用，采用分段备自投。Uab2、Ubc2、Uab2、Ubc2、Uca2Uab1,Ubc1,Uca1表6-5列出了RCS-965X系列备用电源自投保护测控装置的功能表6-5RCS-965X系列备用电源自投保护测控装置的功能装置型号RCS-9651RCS-9652分段备自投4种方式2种方式进线备自投无2种方式分段开关保护过流、零序、重合闸、充电保护无操作回路1个无遥测IA、IC、P、Q、COSQIA、IB、IC、P、Q、COSQ遥信5路6路遥控1组（分段开关）3组

RCS-96XX系列变压器保护测控单元RCS-9000系列变压器保护测控单元完成变压器保护和测控任务。根据变压器各种保护由一台装置还是多台装置完成，分成两大类型。一类如RCS-9679集成变压器保护单元。这类保护单元包含变压器差动、高低压侧后备、非电量保护及三相操作回路等功能。一个单元便可完成变压器成套保护任务。但对变压器进行测量、监视和分接头调节控制，需配置相应测控单元完成。另一类，如RCS-9671/3、RCS-9681/2、RCS-9661保护测控单元。这类变压器保护单元，每一个保护单元仅完成一部分变压器保护任务。如，RCS-9671完成变压器差动保护，而RCS-9661则仅完成变压器非电量保护任务。整个变压器所要求的全套保护任务通过将这类多个保护单元组合起来完成。由于变压器后备保护测控单元RCS-9681/2除后备保护功能外，还具备测控功能。因而，若采用这类保护测控单元，仅需增加一公用信号测控单元RCS-9603，采集变压器油温和档位信号，即可完成变压器全部保护和测控任务。这类变压器保护测控单元功能和配置参见图6-9。RCS-9681RCS-9671I1变压器差动保护1.差动速断2.比率差动3.中低压侧过流RCS-9661变压器非电量保护本体重瓦斯本体有载重瓦斯冷控失电4.压力释放本体轻瓦斯报警有载轻瓦斯报警RCS-9671I1变压器差动保护1.差动速断2.比率差动3.中低压侧过流RCS-9661变压器非电量保护本体重瓦斯本体有载重瓦斯冷控失电4.压力释放本体轻瓦斯报警有载轻瓦斯报警油温高报警.RCS-9603公用信号测控变压器由温采集变压器档位信号采集档位调节■控制4j变压器后备保护保护功能：三段复合电压闭锁过流（可带方向）接地零序（三段零序过流保护）不接地零序零序无流闭锁过压、间隙零序过流）过负荷发信启动主变风令过载闭锁有裁调压测控功能：接点信号采集交流采样3.脉冲信号采集5路断路I遥控故障录波通信功能***RCS-9682变压器后备保护RCS-9682变压器后备保护保护功能：四段复合电压闭锁过流（i,ii,iii段可带方向）过负荷发信零序过压报警测控功能：接点信号采集交流采样脉冲信号采集路断路器遥控故障录波通信功能图6-9变压器保护测控单元功能和配置名称保护功能测控功能RCS-9671差动速断保护比率差动保护（二次谐波制动）中低压侧过流保护CT断线判别RCS-9673差动速断保护比率差动保护（偶次谐波制动）中低压侧过流保护CT断线判别RCS-9681三段复合电压闭锁过流接地零序（三段零序过流）不接地零序（零序无流闭锁过压、间隙零序过流）过负荷发信启动主变风冷过载闭锁有载调压1.7路遥信采集2.交流采样3.4路脉冲信号采集4.3路断路器遥控故障录波通信功能RCS-9682四段复合电压闭锁过流过负荷发信零序过压报警1.8路遥信采集2.交流采样3.4路脉冲信号采集4.5路断路器遥控故障录波通信功能RCS-96611.10路变压器非电量保护RCS-9679差动速断保护比率差动保护（二次谐波制动）高低压侧复合过流保护（各三段）4.10路非电量保护PT、CT断线判别过负荷发信过载闭锁有载调压过负荷启动风冷零序过压报警RCS-9000系列变压器保护测控单元跳闸出口均采用跳闸矩阵形式设定。哪个保护动作，跳何出口，可自由整定。RCS-9000系列测控单元RCS-9000系列测控单元用于完成开关间隔单元测控以及公用信号的采集和监视之目的。按照使用对象划分，可分为：1） 线路测控单元。RCS-9601、RCS-9604、RCS-9605、RCS-9607；2） 站用变测控单元。RCS-9602；公用信号测控单元。RCS-9603。线路测控单元主要完成一条线路测控任务。RCS-9605、RCS-9607与RCS-9601相比，增添了检同期功能。RCS-9607测控单元还增加了遥信开入量以及遥控输出，最多可控制8路断路器分合。RCS-9604测控单元包括两组交流输入，即有两组完全独立的交流电压、电流输入，可同时对两条线路电气运行参数进行采集。该测控单元亦可用于小型双卷变压器测控。从本质上来说，站用变测控单元与线路测控单元无任何差异。其输入、输出及其处理完全相同。它们主要差异在于RCS-9602站用变测控单元交流电压输入标称电压为400V。公用信号测控单元主要用于变压器温度、直流母线电压、档位信号以及其他接点公用信号的采