RCS985性能及技术参数.docx

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RCS985性能及技术参数

3．装置性能特征

3．1高速采样及并行计算

RCS-985采用双CPU结构，每个CPU系统包括两个高性能DSP芯片及32位主CPU，装置采样率为每周24点，在每个采样间隔内对所有继电器（包括主保护、后备保护、异常运行保护）进行并行实时计算，使得装置具有很高的可靠性及动作速度。

3．2高性能的数字算法和滤波性能

采用可靠的频率跟踪技术，保证了发电机运行、起停全过程各种算法的准确性，主要算法包括：

全周付氏算法、半波积分算法、能量算法等。

3．3独立的起动元件

管理板中设置了独立的总起动元件，动作后开放保护装置的出口继电器正电源；同时针对不同的保护用不同的起动元件，CPU板各保护动作元件只有在其相应的起动元件动作后同时管理板对应的起动元件动作后才能跳闸出口。

正常情况下保护装置任一元件（出口继电器除外）损坏均不会引起装置误出口。

3．4差动各侧电流相位差和平衡补偿

主变压器、厂用变、励磁变各侧TA二次电流相位由软件自调整，各侧电流平衡调整范围可达16倍。

3．5比率差动保护性能

比率差动的动作特性采用可变斜率比率制动曲线（如图3.1）。

对于变压器差动，励磁涌流闭锁判据采用差电流二次谐波、波形判别。

采用差电流五次谐波进行过励磁闭锁。

合理整定Kbl1和Kbl2的定值，在区内故障时保证最大的灵敏度，在区外故障时可以躲过暂态不平衡电流。

图3.1比率差动保护的动作特性

（其中Id为差动电流，Ir为制动电流，Icdqd为差动电流起动定值，Kb11为比率差动起始比率制动系数，Kb12为比率差动最大比率制动系数，Ie为额定电流，图中阴影部分为比率差动保护动作区）

为避免区内故障时TA饱和误闭锁稳态比率差动，装置设有一高比例、高启动定值的比率差动保护，只经过差电流二次谐波涌流判据或波形判别闭锁，利用其比率制动特性抗区外故障时的TA饱和，而在区内故障TA饱和时确保正确动作。

其比率差动的动作特性采两折线（如图3.2，图中阴影部分为稳态高值比率差动保护动作区）。

图3.2稳态高值比率差动保护的动作特性

3．6高灵敏工频变化量比率差动性能

工频变化量比率差动保护完全反映差动电流及制动电流的变化量，不受正常运行时负荷电流的影响，有很高的检测变压器、发电机内部小电流故障（如变压器中性点附近的单相接地、相间短路及单相小匝间短路，发电机中性点附近的相间短路）的能力。

同时工频变化量比率差动的制动系数和制动电流取得较高，其耐受TA饱和的能力较强。

工频变化量比率差动经过差电流二次谐波涌流判据或波形判别涌流判据闭锁。

动作特性如图3.3

图3.3工频变化量比率差动保护的动作特性

（其中ΔId为差动电流的工频变化量，ΔIr为制动电流的工频变化量，图中阴影部分为工频变化量比率差动保护动作区）

3．7高灵敏横差保护的性能

为了防止发电机外部故障时横差保护误动作,增加相电流增加量作比率制动的功能:



（1）外部故障时故障相电流增加很大,而横差电流增加较少,因此能可靠制动。

（2）定子绕组匝间故障时横差电流增加很大,而相电流变化不大,有很高的动作灵敏度。

（3）定子绕组相间故障时横差电流增加很大,而相电流增加也较大,仅以小比率相电流增量作制动,保证了横差保护可靠动作。

当发电机定子电压升高时，横差不平衡电流也按比率增大，本装置中采用了横差保护电流动作值随电压变化的功能。

横差保护还设有高定值段，不考虑任何制动。

3．8三次谐波定子接地保护的性能





（1）三次谐波比率判据，只对距离中性点25％范围内的定子接地故障起到保护作用,动作方程:

式中:

U3T、U3N为机端和中性点三次谐波电压的幅值，

为三次谐波电压比值整定值。



（2）三次谐波电压差动判据,动作方程:

式中：

为机端三次谐波电压向量，

为中性点三次谐波电压向量，

为三次谐波调整系数向量，

为整定系数。

发电机正常运行时机端和中性点三次谐波电压比值、相角差变化很小,且是一个缓慢的发展过程。

通过实时调整系数

，使得正常运行时差电压为0。

当中性点附近发生定子接地时,判据能可靠灵敏地动作。

（3）发电机启停机过程中与正常运行时比较，机端、中性点三次谐波电压关系变化较大。

三次谐波比率判据在两种情况下分别给出定值。

三次谐波电压差动判据在启停机过程中退出运行。

3．9转子接地保护的性能

转子接地保护采用切换采样（乒乓式）原理,直流输入采用高性能的隔离放大器，通过切换两个不同的电子开关,求解四个不同的接地回路方程,实时计算转子绕组电压、转子接地电阻和接地位置,并在管理机液晶屏幕上显示出来。

若转子一点接地后仅发报警信号,而不跳闸,则转子两点接地保护延时自动投入运行,并在转子发生两点接地时动作于跳闸。

3．10完善的失磁保护

失磁保护包括定子阻抗判据、无功判据、转子电压判据、母线电压判据、定子减出力判据，可以灵活组合，满足不同机组运行的需要。

3．11TV断线判别（电压平衡）

发电机出口配置两组TV输入，任意一组TV断线，保护发出报警信号，并自动切换至正常TV，不需闭锁发电机与电压相关的保护。

对于变压器、高厂变与电压有关的保护则由控制字“TV断线投退原则”选择，TV断线时是否闭锁相应的保护。

3．12TA断线报警

采用可靠的TA断线闭锁功能，保证装置在TA断线及交流采样回路故障时不误动。

3．13人机对话

正常时，液晶显示时间，变压器的主接线，各侧电流，电压大小，潮流方向和差电流的大小。

键盘操作简单，采用菜单工作方式，仅有+、-、↑、↓、←、→、RST、ESC、ENT等九个按键，易于学习掌握。

人机对话中所有的菜单均为简体汉字，打印的报告也为简体汉字，以方便使用。

3．14通信接口

四个与内部其它部分电气隔离的RS-485通信接口，其中有两个可以复用为光纤接口；另外有一个调试通信接口和独立的打印接口；利用通信接口还可共享网络打印机；通信规约使用部颁870-5-103标准。

4．技术参数

4．1机械及环境参数

机箱结构尺寸:

487mm×285mm×353.6mm

环境温度

正常工作温度:

0～40℃

极限工作温度:

-10～50℃

贮存及运输:

-25～70℃

4．2额定电气参数

频率:

50Hz

直流电源:

220V,110允许偏差:

+15%，-20%

交流电压:

57.7V，100V

交流电流:

1A，5A

转子电压:

≤600V

功耗

交流电流:

<1VA/相（In=5A）

<0.5VA/相（In=1A）

交流电压:

<0.5VA/相

直流:

正常<35W

跳闸<55W

4．3主要技术指标

4．3．1变压器、厂用变、励磁变差动保护

比率差动起动定值:

0.1Ie～1.5Ie（Ie为额定电流）

差动速断:

6Ie～14Ie（Ie为额定电流）

起始比率制动系数:

0.05～0.10

最大比率制动系数:

0.50～0.80

二次谐波制动系数:

0.1～0.35

差动速断动作时间:

≤15ms（1.5倍整定值）

比率差动动作时间:

≤30ms（2倍定值）

4．3．2发电机差动保护

比率差动起动定值:

0.05Ie～1.0Ie（Ie为额定电流）

差动速断定值:

4Ie～10Ie（Ie为额定电流）

起始比率制动系数:

0.05～0.10

最大比率制动系数:

0.30～0.60

裂相横差比率差动定值:

0.05Ie～1.0Ie（Ie为额定电流）

裂相横差差动速断定值:

4Ie～10Ie（Ie为额定电流）

横差起始比率制动系数:

0.05～0.10

横差最大比率制动系数:

0.30～0.60

差动速断动作时间:

≤15ms（1.5倍整定值）

比率差动动作时间:

≤30ms（2倍定值）

4．3．3发电机匝间保护

横差保护电流定值:

0.1A～50A

匝间保护零序电压定值:

0.1V～10V

相电流制动系数:

0.1～2.0

高灵敏横差保护:

≤30ms（1.5倍定值）

纵向零序电压保护:

≤100ms（1.5倍定值）

故障分量方向保护：

≤30ms

4．3．4发电机定子接地保护

零序电压定值:

0.1A～20V

三次谐波比率定值:

0.5～5

三次谐波差动比率定值:

0.1～1.0

延时定值:

0.1～10S

4．3．5发电机转子接地保护

一点接地电阻定值:

0.1～100KΩ

两点接地位置定值:

1%～10%

延时定值:

0～10S

4．3．6发电机定子过负荷保护

定时限电流定值:

0.1～100A

定时限延时定值:

0.1～10S

反时限起动电流定值:

0.1A～10A

定子绕组热容量:

1～100

散热效应系数:

0.1～2.0

4．3．7发电机负序过负荷保护

定时限负序电流定值:

0.1～100A

定时限延时定值:

0.1～10S

反时限起动负序电流定值:

0.1A～10A

转子发热常数:

1～100

发电机长期允许负序电流:

0.1A～10A

4．3．8励磁绕组过负荷保护

定时限电流定值:

0.1～100A

定时限延时定值:

0.1～10S

反时限起动电流定值：

0.1A～10A

热容量系数：

1～100

散热效应系数：

0.1～2.0

4．3．9发电机失磁保护

阻抗定值:

0.1～100Ω

电抗线角度定值:

0.0～30.00°

转子低电压定值:

1～100V

转子低电压系数:

0.1～10

母线低电压定值:

10～100V

定子过电流定值:

0.1～10A

延时定值:

0.1～10S

长延时定值:

0.01～60分钟

4．3．10发电机失步保护

阻抗定值:

0.1～20Ω

灵敏角定值:

60–90°

透镜内角定值:

60–150°

报警透镜内角定值:

10–90°

滑极数定值:

1～1000

跳闸允许电流定值:

0.1A～10A

4．3．11发电机电压保护

过电压定值:

100V～170V

低电压定值:

10V～100V

延时定值:

0.1～10S

4．3．12发电机过励磁保护

定时限V/F定值:

0.5～2.0

定时限延时定值:

0.1～10S，0.1～600S

反时限起动定值：

0.5～2.0

反时限时间倍率：

1～100

4．3．13发电机功率保护

逆功率定值:

0.5%～10%

功率定值:

1%～150%

程序逆功率定值:

0.5%～10%

逆功率保护延时定值:

0.1～600S

功率保护延时定值:

0.1～600分钟

程序逆功率延时定值:

0.1～10S

4．3．14发电机频率保护

低频保护频率定值:

45～50Hz

过频保护频率定值:

50～55Hz

频率保护延时（累计）0.1～300分钟

频率保护延时（不累计）0.1～600S

4．3．15发电机误上电保护

电流定值:

0.1A～100A

频率闭锁定值:

40～50Hz

误合闸延时定值:

0～10S

负序电流定值:

0.1～50A

断路器闪络延时定值:

0～10S

4．3．16发电机轴电流保护

轴电流一次定值:

0.1～10A

轴电流二次定值:

1～100mA

延时定值:

0～10S

4．3．17复合电压过电流保护

负序电压定值:

1V～20V

低电压定值:

10V～100V

电流定值:

0.1A～100A

延时定值：

0～10S

4．3．18低阻抗保护

正向阻抗定值:

0.1～100Ω

反向阻抗定值:

0.1～100Ω

延时定值：

0～10S

4．3．19零序电压电流保护

零序电流定值:

0.1A～100A

零序电压定值:

1～100V

间隙零序电流定值:

0.1A～100A

间隙零序电压定值:

10V～250V

延时定值：

0～10S

4．3．20非电量保护

延时定值:

0～600S

长延时定值:

0～600分钟

4．3．21定值误差

电流定值误差:

<5%

电压定值误差:

<5%

阻抗定值误差:

<5%

频率定值误差:

<0.02Hz

逆功率定值误差:

范围1%～2%时，误差<10%

范围2%～10%时，误差<5%

角度定值误差:

<2°

转子接地电阻测量误差OKΩ～3KΩ时，误差＜0.3KΩ

3KΩ～80KΩ时，误差＜10%

时间定值误差:

<1%整定值+20ms

4．4通信接口

四个与内部其它部分电气隔离的RS-485通信接口，其中有两个可以复用为光纤接口；另外有一个调试通信接口和独立的打印接口；利用通信接口还可共享网络打印机；通信规约使用部颁870-5-103标准

4．5输出接点容量

出口继电器接点最大导通电流为5A

4．6电磁兼容

幅射电磁场干扰试验符合国标：

GB14598.9的规定。

快速瞬变干扰试验符合国标：

GB14598.10的规定。

静电放电试验符合国标：

GB14598.12的规定。

5．装置整体说明

5．1硬件配置

本套装置采用整体面板，全封闭机箱，抗干扰能力强。

非电流端子采用接插端子，使屏上走线简洁，并可配合我公司专用的调试仪，提高生产效率，减少现场使用时调试及维护工作量。

电路板采用表面贴装技术，减少了电路体积，减少发热，提高了装置可靠性。

装置有两个完全独立的相同的CPU板，每个CPU板由两个数字信号处理芯片（DSP）和一个32位单片机组成，并具有独立的采样、出口电路。

每块CPU板上的三个微处理器并行工作，通过合理的任务分配，实现了强大的数据和逻辑处理能力，使一些高性能、复杂算法得以实现。

另有一块人机对话板，由一片INTEL80296的CPU专门处理人机对话任务。

人机对话担负键盘操作和液晶显示功能。

正常时，液晶显示时间，变压器的主接线，各侧电流，电压大小，潮流方向和差电流的大小。

人机对话中所有的菜单均为简体汉字，两块CPU板打印的报告也为简体汉字，以方便使用。

通过本公司为保护提供的软件，可对保护进行更为方便、详尽的监视与控制。

装置核心部分采用Mortorola公司的32位单片微处理器MC68332，主要完成保护的出口逻辑及后台功能，保护运算则采用AD公司的高速数字信号处理（DSP）芯片，使保护整体精确、高速、可靠。

具体硬件模块图见图5.1。

输入电流、电压首先经隔离互感器传变至二次侧，成为小电压信号分别进入CPU板和管理板。

CPU板主要完成保护的逻辑及跳闸出口功能，同时完成事件记录及打印、录波、保护部分的后台通讯及与面板CPU的通讯；管理板内设总起动元件，起动后开放出口继电器的正电源；另外，管理板还具有完整的故障录波功能，录波格式与COMTRADE格式兼容，录波数据可单独串口输出或打印输出。

DSP1担负发电机、励磁变保护的运算，DSP2担负变压器、厂用变保护的运算。

图5.1硬件模块图

5．2交流量输入

5．2．1变压器高压侧电流电压输入

高压侧1支路、2支路三相电流、中性点零序电流、间隙零序电流；

高压侧三相电压、零序电压。

5．2．2发电机电流电压输入

发电机机端、中性点（可以为两组分支）三相电流、横差电流、零序电流；

发电机机端变压器差动用TA三相电流；

发电机机端两组TV三相电压、零序电压，发电机中性点零序电压；

发电机励磁电压、励磁电压正端、励磁电压负端、转子电流、轴电流。

5．2．3厂用变电流电压输入

厂用变高压侧两组TA（一组变压器差动使用、一组厂用变保护使用）三相电流；

低压侧A、B分支三相电流、零序电流；

低压侧A、B分支三相电压、零序电压。

5．2．4励磁变电流输入

两侧三相电流。

5．3装置起动元件

RCS-985管理板针对不同的保护用不同的起动元件来起动，并且只有该种保护投入时，相应的起动元件才能起动。

当各起动元件动作后展宽500ms，开放出口正电源。

CPU板各保护动作元件只有在其相应的起动元件动作后，同时管理板对应的起动元件动作后才能跳闸出口；否则会有不对应起动报警。

5．3．1主变差动保护起动

主变差动起动：

当主变差动电流最大值大于差动电流起动整定值时，起动元件动作。

差流工频变化量起动时，起动元件动作。

5．3．2变压器后备保护起动

相电流起动：

当主变三相电流最大值大于相电流整定值时，起动元件动作。

工频变化量相电流起动：

当相电流的工频变化量大于0.2In时，起动元件动作。

零序电流起动：

当主变零序电流大于零序电流整定值时，起动元件动作。

间隙零序电流起动：

当主变间隙零序电流大于间隙零序电流整定值时，起动元件动作。

零序电压起动：

当零序电压大于零序电压整定值时，起动元件动作。

5．3．3高厂变差动保护起动

高厂变差动起动：

高厂变差动电流最大值大于差动电流起动整定值时，起动元件动作。

5．3．4高厂变后备保护起动

高压侧相电流起动：

当高厂变高压侧三相电流最大值大于相电流整定值时，起动元件动作。

A、B分支相电流起动：

当高厂变A、B分支三相电流最大值大于相电流整定值时，起动元件动作。

A、B分支零序电流起动：

当高厂变A、B分支零序电流大于零序电流整定值时，起动元件动作。

5．3．5发电机纵差、裂相横差保护起动

发电机纵差起动：

当三相差动电流最大值大于差动电流起动整定值时，起动元件动作。

当差流工频变化量起动时，起动元件动作。

裂相横差起动：

当三相差动电流最大值大于差动电流起动整定值时，起动元件动作。

5．3．6发电机匝间保护起动

单元件横差起动：

当横差电流大于横差保护整定值时，起动元件动作。

纵向零序电压起动：

当纵向零序电压大于纵向零序电压整定值时，起动元件动作。

故障分量方向匝间保护起动。

5．3．7发电机定子接地保护起动

零序电压起动：

当发电机机端、中性点零序电压大于零序电压整定值时，起动元件动作。

三次谐波电压比率起动：

当三次谐波电压比率大于整定值时，起动元件动作。

三次谐波电压差动起动：

当三次谐波电压差值大于整定值时，起动元件动作。

5．3．8发电机转子接地保护起动

发电机转子一点接地起动：

当转子接地电阻小于整定值时，起动元件动作。

发电机转子两点接地起动：

当转子接地位置变化大于整定值时，起动元件动作。

5．3．9发电机定子过负荷保护起动

定时限过负荷起动：

当发电机三相电流最大值大于定时限整定值时，起动元件动作。

反时限过负荷起动：

当反时限累计值大于反时限整定值时，起动元件动作。

5．3．10发电机负序过负荷保护起动

定时限负序过负荷起动：

当发电机负序电流大于定时限整定值时，起动元件动作。

反时限负序过负荷起动：

当反时限累计值大于反时限整定值时，起动元件动作。

5．3．11发电机失磁保护起动

当阻抗轨迹进入静稳边界圆时，起动元件动作。

5．3．12发电机失步保护起动

当阻抗轨迹第一次滑极离开阻抗边界时，起动元件动作。

5．3．13发电机过电压保护起动

当发电机三相相间电压最大值大于整定值时，起动元件动作。

5．3．14发电机过励磁保护起动

定时限过励磁起动：

当测量值U/F大于定时限整定值时，起动元件动作。

反时限过励磁起动：

当过励磁反时限累计值大于反时限整定值时，起动元件动作。

5．3．15发电机逆功率保护起动

当发电机反向功率大于逆功率整定值时，起动元件动作。

5．3．16发电机频率保护起动

低频保护起动：

当发电机低频运行时间大于整定值时，起动元件动作。

频率保护起动：

当发电机频率高于定值运行时间大于整定值时，起动元件动作。

5．3．17发电机误上电保护起动

误合闸保护起动：

当发电机三相电流最大值大于误合闸保护整定值时，起动元件动作。

断路器闪络保护起动：

当发电机负序电流大于闪络保护定值时，起动元件动作。

5．3．18发电机启停机保护起动

发变组差流、主变差流、高厂变差流、发电机差流、发电机裂相横差差流、励磁变差流、发电机横差电流大于整定值时，起动元件动作。

当发电机纵向零序电压大于整定值时，起动元件动作。

当发电机零序电压大于整定值时，起动元件动作。

5．3．19励磁变（励磁机）差动、过流保护起动

励磁变（励磁机）差动起动：

当三相差动电流最大值大于差动电流起动整定值时，起动元件动作。

励磁变过流起动：

当三相电流最大值大于整定值时，起动元件动作。

5．3．20励磁绕组过负荷保护起动

励磁绕组定时限过负荷起动：

当励磁绕组三相电流最大值大于定时限整定值时，起动元件动作。

励磁绕组反时限过负荷起动：

当反时限积累值大于反时限整定值时，起动元件动作。

5．3．21非电量保护起动

当非电量保护延时时间大于整定值时，起动元件动作。

5．4保护录波功能和事件报文

5．4．1保护故障录波和故障事件报告

保护CPU起动后将记录下起动前2个周期、起动后6个周期的电流电压波形，跳闸前2个周期、跳闸后6个周期的电流电压波形。

保护装置可循环记录32组故障事件报告、8组录波的波形数据。

故障事件报告包括动作元件、动作相别和动作时间。

录波内容包括差流、差动各侧调整后电流、各侧三相电流和零序电流、各侧三相电压和零序电压以及负序电压、零差电流、零差各侧调整后零序电流和跳闸脉冲等。

5．4．2异常报警和装置自检报告

保护CPU还记录异常报警和装置自检报告，可循环记录32组异常事件报告。

异常事件报告包括各种装置自检出错报警、装置长期起动和不对应起动报警、差动电流异常报警、零差电流异常报警、各侧TA异常报警、各侧TV异常报警、各侧TA断线报警、各侧过负荷报警、零序电压报警、起动风冷和过励磁报警等。

5．4．3开关量变位报告

保护CPU也记录开关量变位报文，可循环记录32组开关量变位报告。

开关量变位报告包括各种压板变位和管理板各起动元件变位等。

5．4．4正常波形

保护CPU可记录包括三相差流、差动各侧调整后电流、各侧三相电流和零序电流、各侧三相电压和零序电压以及负序电压、零差电流和零差各侧调整后零序电流等在内5个周波的正常波形。