南瑞继保母差保护RCS915讲课

各连接元件电流互感器变比不一 致时的自动调整
• 各连接元件电流互感器变比不一致时装 置在软件中将模数转换后的数值乘一个 系数进行自动调整。不必再加辅助变流 器
TA调整系数
• TA调整系数是专为母线上各连接元件TA变比不同的情 况而设，一般取多数相同TA变比为基准变比，TA调整 系数整定为1，没有用到的支路TA调整系数整定为0。 例如母线上连接有3个元件，TA变比分别为600：5， 600：5，1200：5，则将“线路01TA调整系数”整定为 1 ， “ 线 路 02TA 调 整 系 数 ” 也 整 定 为 1 ， 而 将 “ 线 路 03TA调整系数”整定为2，其余各TA调整系数均整定为 0。
4. 短路初始阶段电流互感器并不会马上饱和，一、二次 总有一段正确传变时间，一般情况下该时间大于2ms。
区外故障伴随电流互感器饱和的电流波形
硬件结构
先进的硬件核心
采样及运算单元采用高速数字信号处理芯片 （DSP）以及32位MC68332微处理器，精度高、 速度快，保证了保护算法的实时计算（24点/ 周波）。
•工频变化量阻抗继电器( Z)
Z S1
ZS2 ZS3
Rg
ES1 ES2 ES3
工频变化量阻抗继电器( ）Z
U I
ZS
Z S1 Z S2 Z S3
Rg
i u
U F
实际使用时 ZS 有一定裕度。

IU并cdNzd留
•工频变化量电压开放元件( U)
电压开放元件（U）：
UUT0.0U 5N
U：母线电压工频变化量瞬时值 U：T 母线电压工频变化量浮动门坎 0.05U：N固定门槛
无论何种故障， 元U件都会自适应地开放。
自适应加权算法
S S
0
加权算法
0 t
t
等权算法
• 以 U元件动作为基准时间，U元件动作后 BLC和DZ 元
件动作得越早加的权越大。当权值和达到阈值时发跳值命令。 最多只计算半个周波的权值和。 • 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 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TA饱和。 U元件短路后立即动作，但由于短路 初始阶段TA是不饱和的，所以 BLC 和 D Z元件一开始不动 作。到TA饱和后才动作，所以加的权值小。半周内的权值和也 达不到跳闸的阈值，所以差动保护不动作。
• 为避免差动保护误动而设立的电流互感 器饱和的判据又往往造成母线内短路时 差动保护的延缓动作。
电流互感器饱和问题
• 由电流互感器生产厂家，用生产一次电 流互感器相同的材料做一个截面积小的 电流互感器。通过大量的试验得到电流 互感器饱和特性的大量数据。经过定量 的分析得到一些有意义的结论。
关于电流互感器饱和的一些有用的结论
母联充电保护
• 当任一组母线检修后再投入之前，利用母联断 路器对该母线进行充电试验时可投入母联充电 保护，当被试验母线存在故障时，利用充电保 护切除故障。
• 母联充电保护有专门的起动元件。在母联充电 保护投入时，当母联电流任一相大于母联充电 保护整定值时，母联充电保护起动元件动作去 控制母联充电保护部分。
小差：I母的小差
是I母上所有支路

的电流和母联电流
的相量和
I ML
II母的小差是II
母上所有支路的电
流和母联电流的相
量和
I3
小差选故障母线！
I2
I母
II母
I4
常规稳态比率差动继电器
m
I j I cdzd
j 1
m
m
I j K I j
j 1
j 1
Ij
Ij Ij
BLC的D 值K有高、低两个定值。当
&
母联IB>0.04In
>=1
母联IC>0.04In
母联IA>Ichg
母联IB>Ichg
>=1
母联IC>Ichg
Ichg:母联充电保护定值
SW1 :母联充电保护投退控制字
CDBS:母联充电保护闭锁母差保护控制字投入 SW2 :投外部闭锁母差保护控制字
BSMC 0 100 SW2
>=1
CDBS
&
SW1
• 母联过流保护在任一相母联电流大于过流整定 值，或母联零序电流大于零序过流整定值时， 经整定延时跳母联开关，母联过流保护不经复 合电压元件闭锁。
• 母线外短路抗TA饱和性能优异(2ms以后饱和 就可可靠制动）
• 动作速度快（3～12ms即可发跳闸命令） • 灵敏度高。由于都采用工频变化量继电器不受
负荷电流的影响。受短路点的过渡电阻的影响 小。 • 灵敏度不受常规制动系数的影响
这样从根本上解决了母差保护 安全性与快速性和灵敏性之间的矛盾
常规比率差动继电器
m
I
Ij DIT DIcdzd
j1
m
m
K
Ij K Ij
j1
j1
大差K’可整定，小差
K’=其0中.7K5’为工频变化量比例制动
I 系数，母联开关处于合闸位置
以及投单母或刀闸双跨时取
0.75，而当母线分列运行时则
自动转用比率制动系数低值，
小差则固定取0.75
1. 由于电流互感器存在角度误差，因此即使一、二次电 流有效值的差不大于10％，它所引起的差电流也往往 会大于一次电流的10％。
2. 即使一次电流达到100多倍额定电流，其二次电流也 不会为零。
3. 3. 当一次电流含有很大的非周期分量且衰减时间常数 较长时，在暂态过程中，尤其是在起始的2～3个周波 之内，二次电流会出现严重的缺损，从而引起的很大 的差电流。
m
I j I cdzd
j 1
m
m
I j K I j
j 1
j 1
B、LD C 、BLCD1 的 BLCD2 K0.2
此继电器不经谐波制动和工频 变化量比例差动构成与门
母 差
△BLCD
加
△BLCD1
权
△Z
算
△U1
法
BLCD'
&
&
BLCD1'
保
I母小差谐波制动开放
500
≥1
自适应加权算法
• 在3/2接线方式，或双母线等接线方式 情况下发生电压互感器断线等无母线电压 的情况下，此时工频变化量电压开放元 件和工频变化量阻抗元件都不能工作， 此时将工频变化量电压开放元件改为工 频变化量电流标量和开放元件，工频变 化量差动继电器动作后即给以加权值。 并将权值略抬高。
自适应加权差动保护的特点
≥1 &
＋
SW
YB
BLCD1
BLCD2 母差后备动作
& ≥1
BLCD1' : BLCD : BLCD1 : SW : YB :
I母比率差动元件（K=0.2） 大差比率差动元件 I母比率差动元件 母差保护投退控制字 母差保护投入压板
跳I母 跳母联
母线运行方式变化时的自适应调整
• 利用各连接元件电压切换继电器的接点 作为开入量输入装置。装置根据该开入 量的情况，将该连接元件的电流自动切 换到相应的小差的电流计算中去。所以 当母线运行方式变化时不必在二次回路 中进行任何工作，装置能自动调整。当 母线上发生短路时只切除故障母线。
• 当母线上发生短路时，差动保护的动作 应尽量不受负荷电流、短路点的过渡电 阻的影响。
• 当母线运行方式发生变化时不必进行二 次回路的切换，仍然能只切故障母线。
• 各连接元件电流互感器变比不一致时能 自动调整，不必加辅助变流器。
电流互感器饱和问题
• 电磁式电流互感器是一个铁芯元件。它 是一个非线性元件。当一次电流很大时、 当一次电流中含有较大直流分量时、当 铁芯有很大剩磁时、当二次负载电阻很 大时，它的工作点将进入磁化曲线的饱 和部份。励磁电流急剧增大。将造成差 动保护因不平衡电流增大而误动。
• 注意：选择TA时应保证单个元件一次系统的短路容量 不超过30In。为保证精度，各连接元件TA变比的差别 不宜过大。归算至基准TA二次侧的系统总短路容量不 应超过80In。所有电流的显示值也均归算到了基准TA 的二次侧。
如果各连接元件TA二次额定电流不同，
订货时应特别声明
• 此时TA调整系数应反映各元件TA一次额 定电流之比。例如母线上连接有3个元件， TA变比分别为600：1，600：5，1200：5， 则 应 将 TA 二 次 额 定 电 流 整 定 为 5A ， 将 “线路01TA调整系数”整定为1（此时装 置内元件1的电流变换器额定电流为1A）， “线路02TA调整系数”也整定为1，而将 “线路03TA调整系数”整定为2，其余各 TA调整系数均整定为0。
RCS-915系列母线保护部份
• 母线差动保护遇到的主要问题 • 自适应加权式抗电流互感器饱和的差动保护 • 母线运行方式变化时的自适应调整 • 电流互感器变比不一致的自动调整 • 运行维护及调试
母线差动保护遇到的主要问题
• 母线外短路电流互感器饱和时母线差动 保护不能误动。而母线内短路时希望快 速动作。
公司情况简介(3)
• 公司员工800人左右, 80%具有大学学 历,190多位硕士、10余位博士。
• 合同总额：2019年17亿 • 致力于为中国电力系统的技术进步服务 • 积极拓展海外市场.
公司情况简介(4)
•年生产单装置 50000台套 •年生产保护屏柜 9000面 •年工程服务 2400站
动作区
双母线分列运行时取低值，当母
Ij K Ij
I cdzd
联合位、投单母时及母联双跨时
取高值。
Ij BLC、D1 BL两C小D2 差的 值固K定取高 值。
用谐波制动抗TA饱和。
I1
I ML
I3
I2 Rg
I4
Ij
I母
I I 母 I cdzd
Ij Ij 动作区
Ij K Ij
系统接线规模
• 最大接线方式为21个单元（包括母联）， 允许TA变比不同，无需辅助变流器
• 最大配置为三段母线 • 可适应的主接线方式有：
单母线、单母线分段、双母线、双母线 单分段、母联兼旁路、3/2接线、双母双 分段主接线系统
大差和小差
大差：I母和II母上
的所有支路的电流
相量和，大差是判
I1
区内还是区外故障
输入、输出逻辑单元采用大规模可编程逻辑 阵列，灵活性高、兼容性强，在同一硬件平 台上可开发出多种保护装置。
硬件配置图
交 流
ห้องสมุดไป่ตู้低通 滤波
A /D
DSP1
光
DSP2
C
隔
外 部 开
信
P
入
号
L
D
CPU1
出口 继电器
CPU板
QDJ 串打
口印
+E
外
低通 滤波
A /D
DSP3
光
部
DSP4
C
隔
开
P
入
L
D
CPU2
管理板
&
BLCD1
&
护
大差谐波制动开放
≥1
500
&
的
BLCD
工 作 框 图
I母电压闭锁开放
≥1
II母电压闭锁开放
BLCD1
≥1
BLCD2
& 250
△U1 : △Z : △BLCD1: △BLCD : BLCD' :
I母电压工频变化量元件 工频变化量阻抗元件 I母工频变化量比率差动元件 大差工频变化量比率差动元件 大差比率差动元件（K=0.2）
串打 口印
合理的整机结构
•所有保护功能 在一个整机箱内 完成,真正做到 了总线不出板， 弱电不出箱 •取消手工扎线， 采用背板总线结 构，强弱电完全 分开 •很好的电磁兼 容性
母差保护原理及配置
• 抗TA饱和能力极强的母线差动保护 • 母联充电保护 • 母联死区保护 • 母联失灵保护 • 母联过流保护 • 断路器失灵保护
• 另外, 如果希望通过外部接点闭锁本装置母差 保护，将“投外部闭锁母差保护”控制字置1。 装置检测到“闭锁母差保护”开入后，闭锁母 差保护。该开入若保持1s不返回，装置报“闭 锁母差开入异常”，同时解除对母差保护的闭 锁。
母联充电保护的逻辑框图如图
母联TWJ 两母线均有电压
1 1
1
&
0 300
母联IA>0.04In
YB
&
跳母联
YB
:母联充电保护投入压板
BSMC : 外部闭锁母差保护开入
闭锁母差
母联过流保护
• 当利用母联断路器作为线路的临时保护时可投 入母联过流保护。
• 母联过流保护有专门的起动元件。在母联过流 保护投入时，当母联电流任一相大于母联过流 整定值，或母联零序电流大于零序过流整定值 时，母联过流起动元件动作去控制母联过流保 护部分。
南瑞继保电气有限公司
公司情况简介(1)
• 股份制企业民营企业 • 业务范围：
• 微机继电保护 • 变电站综合自动化 • 电网安全稳定控制 • 直流输电系统控制和保护
公司情况简介(2)
• 国家级重点高新技术企业 • 江苏省软件企业 • 国内百强软件企业第32位 • 与南瑞集团双双进入中国电气100强。
Ij
自适应加权式抗TA饱和的差动保护
• 除稳态量的比率差动保护外还采用国内外首创 的以工频变化量为基础的自适应加权式母差保 护的原理。
• 构成元件： 1．工频变化量电压开放元件 2．工频变化量比率差动继电器 3．工频变化量阻抗继电器 4．工频变化量电流标量和开放元件
•工频变化量比率差动继电器( BLC)D