PCS-921断路器保护(宋201301)

中国·南京·南瑞继保

2013.01PCS-921断路器保护PCS921装置硬件常规采样的装置背板布置图基于电子式互感器的装置反面面板布置图简介本装置适用于220KV及以上各种电压等级的

一个半开关结线与角形结线的断路器。

保护配置：

PCS-921A是由微机实现的数字式断路器保护与自动重合闸装置,装置功能包括：1.断路器失灵保护;2.自动重合闸;3.三相不一致保护;4.死区保护;5.充电保护。对于3/2结线的边开关，电流量均取自各自断路器电流，中开关、边开关电压交流输入量分别为：线―线串：边开关：UA、UB、UC接入本线路的电压互感器的电压，UM接母线任一相或线电压。中开关：UA、UB、UC接一条线路的三相电压，UM接另一条线路任一相或线电压。如以下图左图所示，对于DL1，UA、UB、UC接PT3三相电压，UM接PT1任一相或线电压；对于DL2，UA、UB、UC接PT3〔或PT4〕三相电压，UM接PT4(或PT3)任一相或线电压。线―变串边开关：UA、UB、UC接入本线路或元件的电压互感器的电压，UM接母线任一相或线电压。中开关：UA、UB、UC接线路三相电压，UM接变压器的电压互感器的任一相或线电压。如以下图右图所示，对于DL3，UA、UB、UC接PT4三相电压，UM接PT2任一相或线电压；对于DL2，UA、UB、UC接PT3三相电压，UM接PT4任一相或线电压。交流电压断线

三相电压向量和大于12伏，保护不起动，延时1.25秒发TV断线异常信号；TV断线时，将低功率因素元件退出，装置的其它功能正常。三相线路电压恢复正常后，经10秒延时后全部恢复正常运行。满足以下条件时可不接三相交流电压〔与门条件〕：低功率因素元件不投;重合闸退出或者重合闸投入时检同期和检无压元件均退出；如果重合闸投入，必须整定为先合重合闸，如果为后合重合闸，那么“后合检线路有压”控制字必须为“0”；本侧为非电厂侧。当满足以上条件时装置也不进行TV断线判别。断路器失灵保护断路器失灵保护断路器失灵保护按照如下几种情况来考虑，即故障相失灵、非故障相失灵和发、变三跳起动失灵，另外，充电保护动作时也起动失灵保护。1：故障相失灵按相对应的线路保护跳闸接点和失灵过流高定值都动作后，先经“失灵跳本开关时间”延时发三相跳闸命令跳本断路器，再经“失灵动作时间”延时跳开相邻断路器。2：非故障相失灵由三相跳闸输入接点保持失灵过流高定值动作元件，并且失灵过流低定值动作元件连续动作，此时输出的动作逻辑先经“失灵跳本开关时间”延时发三相跳闸命令跳本断路器，再经“失灵动作时间”延时跳开相邻断路器。3：发、变三跳起动失灵由发、变三跳起动的失灵保护可分别经低功率因素、负序过流和零序过流三个辅助判据开放。三个辅助判据均可由整定控制字投退。输出的动作逻辑先经“失灵跳本开关时间”延时发三相跳闸命令跳本断路器，再经“失灵动作时间”延时跳开相邻断路器。4：充电保护起动失灵当充电保护动作时，如果失灵保护投入，那么经“失灵动作时间”延时跳开相邻断路器。断路器失灵保护逻辑方框图断路器失灵保护逻辑方框图发、变三跳起动失灵的低功率辅助判据必须同时满足过流及低功率因素两个条件，其过流值及低功率因素值见定值表。以下图中A相电流高定值动作表示A相电流IA>失灵电流高定值，B相，C相与此类似；电流高定值动作表示A、B、C三相任一相失灵电流高定值动作；负序电流满足表示一倍负序电流大于负序电流定值；零序电流满足表示三倍的零序电流大于失灵零序电流定值。失灵动作时以第一时限跳开本侧开关，以第二时限跳开相邻开关。南方电网500KV系统3/2接线PCS921失灵保护跳闸回路南方电网500KV系统3/2接线线路侧边开关失灵动作跳闸出口图线路侧边开关失灵，921输出两付失灵起动节点，分别送给两套母线保护RCS915；送出两付远跳节点分别给两套线路的远跳回路，对侧925采用二取二方式跳对侧开关；另外直接跳中开关，。线变串中开关失灵，921直接跳两个边开关；送出两付远跳节点分别给两套线路的远跳回路，对侧925采用二取二方式跳对侧开关；送一付跳闸节点给974非电量保护的跳闸回路，跳变压器各侧开关。南方电网500KV系统3/2接线线变串中开关失灵动作跳闸出口图南方电网500KV系统3/2接线线变串变压器侧

边开关失灵动作跳闸出口图变压器侧边开关失灵，921直接跳中开关；送出两付起动失灵节点分别给两套母线保护915；送一付跳闸节点给974非电量保护的跳闸回路，跳变压器各侧开关。华东电网500KV系统3/2接线PCS921失灵保护跳闸回路华东电网500KV系统3/2接线线路侧边开关失灵动作跳闸出口图线路侧边开关失灵，921输出两付失灵起动节点，分别送给两套母线保护RCS915；送出两付远跳节点分别给两套线路的远跳回路，对侧925采用一取一方式跳对侧开关；另外直接跳中开关。(CSC103为四方光纤差动，CSC125为四方远跳装置)线变串中开关失灵，921直接跳两个边开关，送出两付远跳节点分别给两套线路的远跳回路，对侧925采用一取一方式跳对侧开关，送一付跳闸节点给974非电量保护的跳闸回路，跳变压器各侧开关。华东电网500KV系统3/2接线线变串中开关失灵动作跳闸出口图华东电网500KV系统3/2接线线变串变压器侧

边开关失灵动作跳闸出口图变压器侧边开关失灵，921直接跳中开关；送出两付起动失灵节点分别给两套母线保护915；送一付跳闸节点给974非电量保护的跳闸回路，跳变压器各侧开关。500KV系统3/2接线重合闸3/2接线对重合闸的要求线路上短路保护要跳边、中两个断路器，重合闸自然也要合两个断路器。考虑到有可能重合于永久性故障线路上，为减少冲击这两个断路器不应该同时重合，应有一个顺序。如果重合于永久性故障线路上，保护应再次跳开该断路器，此时假假设断路器失灵，为尽量减少对系统的影响，重合闸应先合边断路器。待边断路器重合成功后〔线路有电压〕再合中断路器。所以重合闸也应按断路器设置。将失灵保护、重合闸及一些其它保护组合在一起构成RCS-921保护，装置按断路器设置。自动重合闸起动方式重合闸由二种方式起动：位置不对应起动和外部跳闸起动。位置不对应起动和外部跳闸起动重合有起动单重和起动三重两种。位置不对应起动可由‘TWJ起动单重’和‘TWJ起动三重’的控制字投退起动单重、三重。装置还根据外部来的线路三跳和A、B、C相的单相跳闸信号以及分相的信号判别是单相跳闸还是三相跳闸分别起动单重或三重。自动重合闸方式选择重合闸可根据需要选用单相重合闸、三相重合闸、综合重合闸和重合闸停用四种方式中的任意一种。用户既可用屏上的重合闸转换开关也可用定值单中的控制字来选择重合闸方式。当定值单中的‘投重合闸’控制字置‘1’且‘内重合把手有效’控制字置‘1’时，由定值单中的‘投单重方式’、‘投三重方式’、‘投纵重方式’三个控制字决定重合闸方式，而与屏上的重合闸转换开关的位置无关。但这三个控制字只能有一个为‘1’，否那么装置会报整定出错。用控制字整定重合闸方式为远方切换重合闸方式创造了条件。当定值单中的‘内重合把手有效’控制字置‘0’时，那么由屏上的重合闸转换开关‘单重方式’、‘三重方式’、‘纵重方式’位置决定重合闸方式。但定值单中的‘投重合闸’控制字置‘0’或重合闸转换开关置于停用位置都可停用本装置的重合闸。用户在使用中最好将屏上的重合闸转换开关位置与定值单中控制字的整定保持一致。自动重合闸条件需要三相重合时可采用下述三种检查方式：①检无压重合方式。②检同期重合方式。③不检重合方式。上述三种检查方式都可以用定值单中的控制字选择。

当输入三相电压或同期电压均小于30V时，检无压条件满足，当输入三相电压与UM均大于40V时，检同期中有压条件满足；如重合闸不投或投入时为不检重合方式，那么输入电压UM可以不接。如果重合闸投入且使用检同期或检无压方式〔由定值中重合闸方式整定〕，那么装置在正常运行时检查该同期电压是否大于40V，假设小于40V，经10秒延时报同期TV断线告警，BJJ继电器动作。正常运行时测量UM与之间的相位差，作为检同期的固有相位差，因此对UM是哪一相或相间是没有要求的，保护能够自动适应。自动重合闸条件边开关和中开关自动重合闸配合边断路器和中断路器用的两套RCS-921装置中的重合闸有一个重合闸顺序问题。为适应该要求，装置中设有‘投先合’和‘闭锁先合’两个开关量输入。当“先合投入”压板投入时〔包括屏上‘投先合’的硬压板和定值单中‘投先合’的软压板都投入。硬、软两个压板是‘与’的关系。〕，本装置的重合闸设定为先合重合闸。先合重合闸可经较短延时〔即重合闸整定时间〕发出一次合闸脉冲〔合闸脉冲持续120ms〕。在先合重合闸起动时，输出的开关量接点‘闭锁先合’〔XHBC〕马上闭合。该接点作为后合重合闸的‘闭锁先合’的开关量输入。当“先合投入”压板未投入时〔屏上‘投先合’的硬压板或定值单中‘投先合’的软压板有一个没投入〕，本装置的重合闸设定为后合重合闸。但是后合重合闸只有在‘闭锁先合’开入量有输入时，它的重合闸才经较长延时〔重合闸整定时间+后合重合延时〕发合闸脉冲。假设定值单中的‘后合固定’控制字整定为‘1’时，该重合闸固定为后合重合闸，不受‘闭锁先合’开入量的控制。它固定以较长延时发合闸脉冲。当‘后合检线路有压’控制字整定为‘1’时，后合重合闸在有“闭锁先合”接点闭合时，也就是它肯定是后合重合闸时，要检查线路有电压才能重合，以保证重合在完好线路上。边开关和中开关自动重合闸配合重合闸的充放电为了防止屡次重合,必须在“充电”准备完成后才能起动合闸回路。重合闸充电条件为〔与门条件〕:1.跳闸位置继电器TWJ不动作或线路有流；2.保护未起动；3.不满足重合闸放电条件。重合闸充电完后充电灯亮。重合闸的充放电条件重合闸的充放电条件重合闸放电条件为〔或门条件〕:1〕重合闸起动前压力缺乏，经延时400ms后“放电”；2〕重合闸方式在退出位置，即重合方式1与重合方式2同时为“1”或者重合闸投入控制字置“0”时“放电”；3)单重位置，即重合方式1与重合方式2同时为“0”，如果三相跳闸位置均动作或收到三跳命令或本保护装置三跳，那么重合闸“放电”；4)收到外部闭锁重合闸信号时立即“放电”；5)合闸脉冲发出的同时“放电”；6)失灵保护、死区保护、不一致保护、充电保护动作时立即“放电”；7)收到外部发变三跳信号时立即“放电”。8〕对于后合重合闸，当单重或三重时间已到，但后合重合延时未到，这之间如再收到线路保护的跳闸信号，立即放电不重合。这可以确保先合断路器合于故障时，后合断路器不再重合。重合闸充放电逻辑图充电保护当用本装置所在的断路器对线路或变压器充电而合于故障元件上时，本装置有充电保护作为此种情况下的保护。该保护由两段式的电流保护实现。保护动作后跳本断路器充电保护动作后还起动失灵保护，再经失灵保护延时出口跳其它断路器。本装置充电保护投入压板有两个。一个是屏上的硬压板，一个是定值单中的软压板，两个压板是‘与’的关系。

死区保护在断路器和电流互感器之间发生短路时，在很多情况下往往保护动作跳开断路器后故障并未切除

此时虽然可通过失灵保护动作跳开有关断路器，但考虑到这种站内故障，故障电流大，对系统影响也较大，而失灵保护动作一般要经较长的延时，所以RCS-921中考虑了动作时间比失灵保护快的死区保护。死区保护动作判据死区保护的动作判据为：当装置收到三跳信号，例如线路三跳、发变三跳

,或A、B、C三个分相跳闸同时动作，这时如果死区过流元件动作，对应的断路器已跳开，装置收到三相的动作接点，经整定的时间延时起动死区保护。死区保护的出口与失灵保护相同，动作后跳相邻断路器。死区保护是否投入可由相应的控制字整定。

死区保护逻辑图

断路器三相不一致保护

当本断路器不管任何原因只有一相或两相跳开，处于非全相状态时可由本保护跳开三相。其判据为：①‘不一致投入’控制字投入。②任一相TWJ动作且该相无电流，确认为该相断路器在跳闸位置。③按②的判别方法又判断并非三相开关都处于跳闸位置，确认为断路器三相不一致。④不一致零序过流元件动作或不一致负序过流元件动作，此判据可由‘不一致经零负序电流’控制字投退。满足上述判据经可整定的时间延时出口跳开本断路器。上述失灵保护、死区保护、充电保护、不一致保护动作均闭锁重合闸。

三相不一致保护逻辑RCS-921A整组试验

1.1跟跳本开关将定值控制字“投跟跳本开关”置1，退出其它保护；在A相加1.05倍的失灵电流高定值，同时给上A相的外局部相跳闸输入接点；装置面板上相应跳闸灯亮，液晶上显示“A相跟跳”；在A相加0.95倍的失灵电流高定值，同时给上A相的外局部相跳闸输入接点，不应跟跳本开关；同1～4条做B、C相故障。在任一相加1.05倍的失灵电流高定值，同时给上外部两相跳闸输入接点；装置面板上相应跳闸灯亮，液晶上应显示有“两相联跳三相”；在任一相加1.05倍的失灵电流高定值，同时给上外部三相跳闸输入接点；装置面板上相应跳闸灯亮，液晶上应显示有“三相跟跳”。失灵保护实验定值控制字“投失灵保护”置1，退出其它保护；在A相加1.05倍的失灵电流高定值，同时给上A相的外局部相跳闸输入接点或三相跳闸输入接点；装置面板上相应跳闸灯亮，液晶上显示“失灵跳本开关”及“失灵动作”；注意，失灵保护以较短时限跳本开关，以较长时限跳所有相关断路器〔简称“失灵动作”〕；在A相加0.95倍的失灵电流高定值，同时给上A相的外局部相跳闸输入接点或三相跳闸输入接点，失灵保护不应动作；同1～4条做B、C相故障，注意加故障量的时间应大于保护定值时间。定值控制字“投失灵保护”、“经零序发变失灵”置1，将定值“失灵电流高定值”整定成最大值〔In*5〕；加1.05倍失灵保护零序电流定值，同时给上发、变三跳输入接点；装置面板上相应跳闸灯亮，液晶上显示“失灵跳本开关”及“失灵动作”；加0.95倍失灵保护零序定值，同时给上发、变三跳输入接点，失灵保护不应动作；定值控制字“投失灵保护”、“经负序发变失灵”置1；加1.05倍负序过流定值，同时给上发、变三跳输入接点；装置面板上相应跳闸灯亮，液晶上显示“失灵跳本开关”及“失灵动作”；

加0.95倍负序过流定值，同时给上发、变三跳输入接点，失灵保护不应动作；定值控制字“投失灵保护”、“低COS发变失灵”置1；加50V对称电压，1.05倍低功率因素过流定值，电压超前电流的角度=低功率因素角定值+20(注意：角度差应小于900),同时给上发、变三跳输入接点；装置面板上相应跳闸灯亮，液晶上显示“失灵跳本开关”及“失灵动作”；加50V对称电压，1.05倍低功率因素过流定值，电压超前电流的角度=低功率因素角定值-20(注意：角度差应小于90