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。对时精度达不到ms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。

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。

依据保护测控单元所服务的对象及所完成的功能分类，RCS-9000保护测控单元包括：

●保护单元。如，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。如，RCS-9611线路保护测控单元；

●自动装置单元。如，RCS-9651分段备自投测控单元；

●辅助装置单元。如，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（一般为通信口B，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。