PCS-931线路保护(201412)

平台发展历史_PCS平台
➢ PCS平台：
• 基于Motorola PowerPC微处理器；
• 根据不同应用可选定点、浮点DSP；
• 灵活配置的适应常规变电站、数字化变电站各种输入输出接口，统 一的配置调试分析工具软件，满足当今各类形式的智能变电站的应 用需求；
• 产品系列：高压线路及辅助保护、元件保护、变电站综合自动化系 统、稳定控制系统、励磁控制系统，故障录波器、PMU、直流保护 控制系统，电子式互感器合并单元、智能终端等智能一次设备、 SVC控制系统等等；
PCS-931系列保护根据功能有一个或多个后缀，各后缀的含义如下：
序号
后缀 A B D L
M
S
功能含义 两个延时段零序方向过流 四个延时段零序方向过流 一个延时段零序方向过流和一个零序反时限方向过流 过负荷告警、过流跳闸
光纤通信为2048 kbit/s数据接口（缺省为64kbit/s数据接口）、 两个M为两个2048kbit/s数据接口（如PCS-931AMM） 适用于串补线路
PCS-931线路保护装置
2015.12 南京南瑞继保电气有限公司
目录
➢ 一. PCS931概述 ➢ 二. PCS平台介绍 ➢ 三. PCS931硬件系统 ➢ 四. 差动保护原理 ➢ 五. 距离保护原理 ➢ 六. 零序过流保护原理 ➢ 七. 重合闸
一. 概 述
PCS-900线路保护
PCS-900系列超高压及高压线路保护是在总结 并发展RCS-900保护先进的原理与技术和成熟的运 行经验的基础上，在硬件结构和软件方面作了较大 改进！
PCS平台介绍_PCS平台优势
➢ 对比RCS
• 基于软硬件解耦理念设计，应用软件独立于硬件开发，有利于提高 应用软件的稳定性和产品生命周期；
• 输入输出资源、软件处理能力扩展性强，更适应于海外等特殊应用 的需求，满足更复杂的并行实时计算，研发周期短；
• 能够提供可视化配置、可视化编程等工具手段，方便海外等用户自 行配置硬件资源和保护逻辑功能的要求；
PCS931概述
PCS-931系列保护包括以分相电流差动和零序电流差动为主体的快速 主保护，由工频变化量距离元件构成的快速Ⅰ段保护，由三段式相间和 接地距离及多个零序方向过流构成的全套后备保护，PCS-931系列保护有 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。
PCS平台介绍_软件架构
➢ 平台软件架构
• 嵌入式系统软件
提供与应用程序的标准接口，完成装置内部 任务调度、报文管理、录波管理、定值管理 、人机界面、后台通信等功能。
• 可视化工具软件
在PC端实现装置的输入/输出资源配置、保护 功能逻辑编程、智能变电站工程文件配置、 可视化调试等。
PCS平台介绍_软件架构
✓ 支持Ethernet、IEC60044-8 、TDM 、HDLC等通讯接口 ✓ 支持IRIG-B、IEEE1588、SNTP等对时接口
PCS平台介绍_硬件架构
• 采用自主设计的高速总线（HTM）实现装置内部高性能CPU插件的横向 扩展；
• 采用通用的CAN总线实现装置内部IO插件的横向扩展； • 可裁剪的特性：根据各种不同复杂程度应用的需求灵活选用扩展总线；
平台发展历史_内涵的变化
➢ LFP -> RCS -> PCS：从名称看变化
• LFP（Line Fast Protection)：从线路保护开始起家 • RCS（Relay and Control System）：继电器及变电站控制系统 • PCS（Protection and Control System）：整个电力系统二次及一
可视化集成开发与调试软件工具
系统软件
控
制Hale Waihona Puke Baidu
保
护
板卡管理
平
台
可视化符号块
任务调度
数据交换
底层驱动
平台硬件
CPU/DSP板
通讯板卡
IO板卡
参数管理 HTM总线
PCS平台介绍_硬件架构
➢ 平台硬件架构
• 所有插件采用标准化、模块化、可扩展理念设计，扩展能力强，支 持分层分布式系统；
• 具备广泛的外部接口兼容性；
分相电流差动 零序电流差动 工频变化量距离 三段式接地距离 三段式相间距离 自动重合闸
配
置
2个延时段零序方 向过流
4个延时段零序方 向过流
1个延时段零序方 向过流
1个零序反时限方 向过流
适用于串补线路 过负荷告警过流跳闸
适用于串补线路 适用于串补线路
适用于串补线路 过负荷告警过流跳闸
适用于串补线路
适用于串补线路
PCS-900系列保护全面满足目前传统变电站和 数字化变电站的各种需求：
支持传统电磁型TA、TV以及ECVT，并支持各侧传统互感器和ECVT 混用方式。 支持61850规约后台通信方式。支持GOOSE跳闸方式。
同时接线端子与国内广泛采用的RCS-900系列的保护基本兼容。
PCS900装置特点
二次融合保护、控制系统
PCS平台介绍_总体架构
➢ 总体架构
• UAPC架构 Unified Advanced Platform for Control & Protection 统一、先进的控制保护平台 • 硬件、软件通用灵活，同时满足各种控制和保护的应用需求 • 平台设计面向长生命周期、可持续发展的需求
通信速率 64kbit/s 64kbit/s 64kbit/s 2048kbit/s 2048kbit/s 2048kbit/s 64kbit/s 64kbit/s 2048kbit/s 2048kbit/s 2048kbit/s 2048kbit/s 64kbit/s 64kbit/s 2048kbit/s 2048kbit/s 2048kbit/s
PCS931概述
PCS-931系列保护具体配置如下：
型号 PCS PCS-931AS PCS-931AL PCS-931AM PCS-931AMM PCS-931AMS PCS-931B PCS-931BS PCS-931BM PCS-931BMM PCS-931BMS PCS-931BML PCS-931D PCS-931DS PCS-931DM PCS-931DMM PCS-931DMS
➢ 具有与COMTRADE兼容的故障录波。
➢ 具有灵活的通讯方式，配有2个独立的以太网接口和2个独立的 RS-485通信接口。支持电力行业通讯标准DL/T667-1999 （IEC60870-5-103）和变电站通讯标准IEC61850。
➢ 装置抗干扰能力优越，达到了电磁兼容各项标准的最高等级。 ➢ 波报告，256次遥信报告，64次遥控记录。
常规互感器 电子式互感器
LPF+A/D
启动 DSP
LPF+A/D
保护 DSP
+E QDJ
出口 继电器
GOOSE
模块
接点 跳闸输出
GOOSE 跳闸输出
PCS平台介绍_高可靠性保障
• 提供了完善的监视功能 板卡级监视（电源、通信链路等） 装置级监视（总线监视、异常统计等）

系统级监视（平台自动闭环测试系统）
• 支持自动变量交换，为应用功能集中或分散在多个插件上执行 提供了统一的环境，增加了应用的灵活性；
• 应用功能在插件间可无缝扩展，进行分布式实时并行计算
PCS平台介绍_软件架构
2. 可视化工具软件
• 可视化逻辑编程，缩短开发周期，满足不同用户的需求； • 支持可视化的装置配置和IEC61850建模，实现保护配置与61850模
PCS931与RCS931比较
与RCS-931相比，PCS－931在数据采样、同步技 术、互联和差动算法方面都作了较大改进。
➢ 支持传统电磁型TA、TV以及ECVT，并支持线路各 侧传统互感器和ECVT混合使用 ➢支持61850规约后台通信方式。 ➢支持GOOSE跳闸方式。 ➢接线端子与RCS-931系列的保护基本兼容。 ➢支持RCS－931和PCS－931的互联。 ➢差动算法改进
PCS931与RCS931比较
定值方面的主要区别
(7)增加“本侧电抗器阻抗 ”、“本侧小电抗阻抗 ”、“对 侧电抗器阻抗 ”、“对侧小电抗阻抗 ”
(8)增加“投电容电流补偿 ”：电容电流不大的线路如220kV 线路及500kV的短线路（80kM以内）可以不投入电容电流 补偿，220kV特别长线路及500kV的长线，即使电抗器已经 补偿大部分的电容电流，仍建议投入电容电流补偿。
PCS平台介绍_总体架构
✓ 硬件按不同接口、 不同应用标准化；
✓ 系统软件提供硬件 平台与应用软件的 标准化接口；
✓ 继电保护等应用软 件独立开发，不依 赖于硬件；
UAPC
控制保护应用软件
应
用 直流控制应用
线路保护应用
功 能
直流保护应用 交流站控应用
变压器保护应用 母线保护应用
SVC控制保护应用 串补控制保护应用 风电控制保护应用
D FS PP G A
D FS PP G A
D FS PP G A
D FS PP G A
D FS PP G A
D FS PP G A
M FP PC G A
CAN
Binary Output
A R
QD5V Binary
Input
5V
M
HTM QD IO
DSP插件
PowwePC 管理插件
智能IO插件
1122 1122 1122 1122 1122 1122 1101 1522
型的同源维护； • 方便的硬件资源配置管理； • 工程配置可视化，满足智能变电站的灵活配置要求； • 支持在线可视化调试；
PCS平台介绍_软件架构
可视化编程和工程化配置技术
复压闭锁 方向元件
过流一段 过流二段
过流三段 过流四段
过流加速
过负荷
PCS平台介绍_高可靠性保障
• 高可靠性保障
– 双重化冗余采样，起动元件独立的设计原则
PCS931与RCS931比较
电流差动继电器的变化：
➢ PCS－931与RCS－931相比，差动算法作如下改动： （1）保护定值中不再设“差动高定值”、 “差动低定值”；改
用一个“差动电流定值”，方便整定。 差动电流定值：差动 保护的最低起动值，按躲最大负荷情况下的最大不平衡电流 整定，建议整定：一次电流300A～600A。若“投电容电流补 偿”控制字置0（即不投入电容电流补偿），可将此定值适当 放大一点，建议一次电流500～800A 。 （2）差动算法中加入新的异步法思想的抗TA保护判据。 （3）全新的差动同步技术。 （4）暂态电容电流补偿方案。 （5）纵联码功能把关 （6）远跳远传功能经两侧差动压板把关
• 齐全的常规及数字化站的过程层、站控层各种接口，原生支持 IEC61850，支持智能变电站各种应用；
• 面板LED、LCD显示、人机对话操作界面更加友好，支持多语言切换 ；
二. PCS平台介绍
平台发展历史_LFP平台
➢ LFP平台（上世纪90年代初）：
• 基于Intel80C196微控制器； • 开创了实时的保护并行计算、可靠的独立起动元件的保护控制设计
理念； • 加速了微机保护全面国产化的历程； • 产品系列：高压线路及辅助保护、元件保护、变电站综合自动化系
统；
1. 嵌入式系统软件
• 提供标准化的应用程序接口，屏蔽硬件差异，使得应用程序跨CPU 兼容，不受制于元件生命周期的影响；
PCS平台介绍_软件架构
• 管理CPU板系统程序、从CPU板系统程序、公用功能模块、可 视化编程符号库等部分
• 支持模块化编程，功能结构清晰，具有重用性，为可视化编程 提供了基础；
的设备投资提供了长期稳定的保障。
➢ 装置采用双重化设计，具有双重化的采样回路和完全独立的启动
和保护DSP，可以有效保证装置动作的安全性和可靠性。
➢
装置具有友好的人机界面，液晶为320×240点阵，可以通过
整定选择中文或英文显示。
➢ 具有完善的事件报文处理，可保存最新256次动作报告，64次故 障录
平台发展历史_RCS平台
➢ RCS平台（本世纪初）：
• 基于Intel 80C196、Motorola MC68332微控制器； • 引入DSP数字信号处理器参与保护计算，大大提升了保护控制性能
； • 交流保护占据了重要的市场份额； • 产品系列：高压线路及辅助保护、元件保护、变电站综合自动化系
统、稳定控制系统、励磁控制系统；
➢
装置采用了32位高性能的CPU和DSP、内部高速总线、智能
I/O，硬件和软件均采用模块化设计，具有插件、软件模块通用，
灵活可配置，易于扩展、易于维护的特点，将为用户带来备品备
件种类少替换方便的优点。
➢
UAPC平台按照具有长达10-15年的生命周期设计，装置插件
根据需要可以在保持与平台兼容的情况下平滑升级，从而为用户