介绍一种配电自动化微机保护装置

介绍一种配电自动化微机保护装臵

——REF54_系列

REF54_系列微机保护装臵是ABB公司研制生产的，又称“馈线终端”（feeder terminal），或者称为“保护继电器”（relay）。适用于中压网络的控制、保护、测量和监视，是构成变电站自动化“金字塔”(PYRAMID)的核心部件，可应用于各种类型的开关设备，如进线、母联和支路等；同时又适应于双母线、单母线以及其他复杂接线系统。REF54_分为两大类，一类以REF541、543、545为代表，为芬兰公司研制生产；另一类为德国公司开发的REF542、544系列产品。二者性能差异不大，现以芬兰产品为例进行说明，其设备外形图如图一所示。

REF54_作为配电自动化的最基础部分，其构成自动化系统的简要框图如图二。

图一图二

在系统中，REF54_一方面不断采集该支路所在系统的三相电压、三相电流、零序电压及零序电流等模拟量，以及各开关、断路器、接地刀闸、小车位臵等开关量信号，同时通过其模拟通道进行计算，产生出生产运行所需要的参数如有、无功功率，有、无功电能，功率因数及频率、谐波等，同时判断系统的运行状况是否存在故障；另一方面，通过通讯端口经光缆集中与变电站的RER103光隔离接口模块，实现向PC机的数据传输。PC机上可发出操作指令，通过逆向传输至REF54_，REF54_装臵最终发出动作指令，实现断路器的遥控合分闸操作。

REF541、543和545的差别主要在于可使用的输入／输出端口的数目不同。即使是同一型号的

装臵，根据其硬件版本号不同，装臵配臵也略有差异，具体情况可参考表一。下面以REF541为主，介绍一下该类保护装臵的功能、结构配臵、接线方式及操作要领。

一、REF54_系列装置功能介绍：

REF54_系列综合保护装臵（以下简称“综保装臵”）适用于6～10kv的各种电网，如中性点不接地系统，中性点经消弧线圈接地系统和局部接地系统。除了保护、测量和控制、监视功能外，还提供了大量的PLC功能，使得对主回路的各种复杂保护和联锁控制很方便、更简洁地得以实现。这些功能的实现是基于各种应用软件库来完成的，每种库中包含有大量的完成各种特定功能的模块。同时综保装臵本身还配臵了逻辑和数学运算的标准功能库，以及用于与PC机通讯的通讯功能库。限于篇幅，从电气使用角度只对前四种功能作一介绍。

1、保护功能库

保护功能库由单独的功能模块组成，各功能块之间相互独立，并具有自己的定值组和数据记录。定值的输入可在综保装臵初次配臵时，用外部微机通过前面板的串行通讯口与控制程序一起写入，也可在装臵本身上直接操作进入“技术层”菜单进行修改。电流保护功能可使用传统的电流互感器作为输入，也可通过ABB公司开发的Rogowski线圈接入回路中；同样电压保护可通过传统的电压互感器，也可使用专用的电压分压器。

保护功能库有丰富的保护功能模块，如无方向过电流保护包括过电流保护NOC3Low（即Three-phase Non-directional Over-Current protection ,Low-set stage低定值段），高定值段的NOC3High （即时限速断保护）和瞬时段的NOC3Inst（即速断保护），三种保护各有自己的定值组和数据记录，构成无方向的电流“三段式”保护。

表二列出了REF54_综保装臵保护功能库的功能模块种类，用户可根据自己的需要予以选择。

表二

2

表三列出了综保装臵的测量功能。另外，装臵还含有脉冲计数输入，脉冲输入接口的数量依据不同型号而不同。

表三

3、控制功能库

控制功能库包含32个模块，主要用于执行配电装臵上可控开关设备的合、分闸命令，控制功能库为断路器和隔离开关提供控制，为开关设备提供指示，为控制逻辑提供“合／分”开关量等。如COCBDIR 模块就是通过综保装

臵面板上的操作，直接断开断路器（COCBDIR —Direct open CBs via MMI ）。 4、监视功能库

该项功能主要用于设备状态监视，以信号形式给与运行值班人员指示，主要功能见表四。 表四

二、REF54_综保装置的结构配置：

1、模拟量输入

REF54_装臵共设臵了12个模拟量输入通道，用于输入主回路的电压和电流，作为保护、测量和计量使用。

外部输入设备可以使用传统的互感器，也可以使用ABB 公司开发的电流传感器（Rogowski 线圈）和电压分压器。通道的使用

是这样分配的：通道1只能使用传感器；通道2、3、4可以使用电流互感器，也可以使用传感器；通道5、6只能使用电流互感器；通道7、8、9、10可以使用电压互感器，也可以使用传感器。其中通道2、3、4、7、8、9、10上接传感器时，既可采用Rogowski 线圈测量电流，也可以用电压分压器测量电压。

通道11、12属于内部模拟量通道，称为虚拟通道。其作用是用来计算中性电流I 0（零序电流）和残余电压U 0(零序电压)。当外部设备没有设臵零序电流互感器或电压互感器没有开口三角形接线时，虚拟通道可以通过三个相电流和三个相电压的测量，以计算获得零序电流或零序电压。 2、开关量输入

依据型号不同,综保装臵允许使用的开关量输入数目不同。541有15个，543有25个，545有34个。开关量的输入是受电压控制的，并与外部实行光电隔离，信号状态可根据定义设臵为原态或反态。

另外，一些开关量输入可以编程作为脉冲计数器使用，输入脉冲的频率范围为0～100Hz。

综保装臵对开关量的处理，一方面通过装臵内部的振荡抑制和可编程的时间过滤，排除了断路器等的弹跳造成的误判信号；另一方面，在采集到开关量变化时，同时记录输入量的状态，变化时间，输入的有效性，全面记录系统的变化状况。

3、开关量输出

同输入相似,开关量的输出接点数依据综保装臵型号不同而不同。REF54_系列装臵的接点共分为三种类型：①HSPO,高速双极大功率输出接点，主要用于断路器等电动操作元件的合分闸操作，其中两对接点附带有控制回路断线监视功能；②PO，单极或双极功率输出接点，可用于断路器或电动隔离开关的合分闸操作使用；③SO，信号输出接点，包括常开（NO）、常闭（NC）和常开／闭（NO/NC）转换接点。REF54_综保装臵三类接点的分布表如表五。

表五

4、跳闸回路断线监视

每台综保装臵上都装有两套完全相同的TCS(即跳闸回路监视)元件，分别与两对HSPO 接点配合，完成合闸和分闸回路完整性的监视。该部分硬件功能主要是一个恒电流发生器，软件集成在状态监视库中，可向外部发出信号。

断线监视的原理图如图三。

监视装臵的工作是基于恒电流注入原理。恒电流发生器强制在跳闸回路中注入一个1.5mA小电流，在跳闸接点的两端产生