RCS9613CS线路光纤纵差保护装置技术和使用说明书.docx

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RCS9613CS线路光纤纵差保护装置技术和使用说明书.docx

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RCS9613CS线路光纤纵差保护装置技术和使用说明书

RCS-9613CS

线路光纤纵差保护装置

技术和使用说明书

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RCS-9613CS线路光纤纵差保护装置

技术和使用说明书

1概述

1.1应用范围

RCS-9613CS适用于110kV以下电压等级的非直接接地系统或小电阻接地系统中的线路光纤纵差和电流保护及测控装置，可组屏安装，也可在开关柜就地安装。

1.2保护配置和功能

1.2.1保护配置

1）线路光纤纵差保护。

2）三段可经复压和方向闭锁的过流保护。

3）三段零序过流保护。

4）过流加速保护和零序加速保护（零序电流可自产也可外加）。

5）过负荷功能（报警或者跳闸）。

6）低周减载功能。

7）三相一次重合闸。

8）小电流接地选线功能（必须采用外加零序电流）。

9）大电流闭锁功能

10）出口组态功能

11）独立的操作回路。

1.2.2测控功能

1）19路自定义遥信开入。

2）一组断路器遥控分/合（选配方式至多可提供三组遥控）。

3）Iam、Icm、I0、UA、UB、UC、UAB、UBC、UCA、U0、F、P、Q、COSф共14个遥测量。

4）事件SOE记录等。

1.2.3保护信息功能

1）装置描述的远方查看。

2）系统定值的远方查看。

3）保护定值和区号的远方查看、修改功能。

4）软压板状态的远方查看、投退、遥控功能。

5）装置保护开入状态的远方查看。

6）装置运行状态（包括保护动作元件的状态、运行告警和装置自检信息）的远方查看。

7）远方对装置信号复归。

8）故障录波上送功能。

9）支持电力行业标准DL/T667-1999（IEC60870-5-103标准）通讯规约，配有以太网通讯（100Mbps），超五类线或光纤通讯接口。

10）支持串口modbus通信规约。

1.3性能特征

●保护功能配置齐全、动作快速、性能可靠。

●操作回路配置灵活，可以适应各种操作机构。

●功能强大的选配插件能够满足现场各种需要。

●装置采用全封闭机箱，强弱电严格分开，取消传统背板配线方式，同时在软件设计上也采取相应的抗干扰措施，装置的抗干扰能力大大提高，对外的电磁辐射也满足相关标准。

●完善的事件报告处理功能，可保存最新64次动作报告，最新256次SOE变位记录报告，最新64次用户操作记录报告，最多8次故障录波报告（每次故障录波时间最长15秒）。

●友好的人机界面、汉字显示、中文报告显示和打印。

●灵活的后台通信方式，配有以太网通讯接口（可选超五类线或光纤）。

●多个独立以太网接口（标准配置为两个；至多可以三个，请在订货时说明），通道独立、可靠性高，可以同时支持站内监控后台、保护信息工作站、调度通讯。

●支持电力行业标准DL/T667-1999（IEC60870-5-103标准）的通信规约。

●支持串口modbus通信规约。

●符合《DL/T478-2001静态继电保护及安全自动装置通用技术条件》规程要求。

●符合《GB14285-93继电保护和安全自动装置技术规程》规程要求。

2技术参数

2.1机械及环境参数

2.1.1机箱结构尺寸

在开关柜安装可以参考“4.4.1开关柜安装参考尺寸”（注意：

在开关柜安装时，必须考虑装置使用的安装附件的尺寸），组屏安装可以参考“4.4.2组屏安装参考尺寸”。

2.1.2工作环境

温度：

-25℃～+60℃保证正常工作

湿度、压力符合DL478

2.1.3机械性能

能承受严酷等级为Ⅰ级的振动响应，冲击响应

2.2额定电气参数

2.2.1额定数据

直流电压：

220V，110V允许偏差+15％，－20％

交流电压：

57.7V（相电压），100V（线电压）

交流电流：

5A，1A

频率：

50Hz

2.2.2功耗

交流电压：

<0.5VA/相

交流电流：

<1.0VA/相（In=5A）

<0.5VA/相（In=1A）

直流：

正常<15W

跳闸<25W

2.3主要技术指标

2.3.1光纤纵差保护

光纤接口技术指标：

光纤接头方式：

FC型

光纤类型：

单模光纤

推荐传输距离：

<10km

通讯方式：

异步通讯

差保护固有动作时间：

<50ms

2.3.2过流保护

电流定值范围：

0.1In～20In

电流定值误差：

<5％

时间定值范围：

0～100S

时间误差：

时间定值×1％＋35ms

2.3.3零序保护

电流定值范围：

0.02A～12A（外接时）

电流定值误差：

<5％

时间定值范围：

0～100S

时间误差：

时间定值×1％＋35ms

2.3.4低周保护

频率定值范围：

45～50Hz

频率定值误差：

0.01Hz

DFDT闭锁定值范围：

0.3～10Hz/S

时间定值范围：

0～100S

时间误差：

时间定值×1％＋35ms

2.3.5重合闸保护

时间定值范围：

0.1～9.9S

时间误差：

时间定值×1％＋35ms

2.3.6遥信开入

分辨率<1ms

信号输入方式：

无源接点

2.3.7遥测量计量等级

电流：

0.2级

其他：

0.5级

2.3.8电磁兼容

幅射电磁场干扰试验符合国标：

GB/T14598.9的规定

快速瞬变干扰试验符合国标：

GB/T14598.10的规定

静电放电试验符合国标：

GB/T14598.14的规定

脉冲群干扰试验符合国标：

GB/T14598.13的规定

射频场感应的传导骚扰抗扰度试验符合国标：

GB/T17626.6的规定

工频磁场抗扰度试验符合国标：

GB/T17626.8的规定

脉冲磁场抗扰度试验符合国标：

GB/T17626.9的规定

2.3.9绝缘试验

绝缘试验符合国标：

GB/T14598.3-936.0的规定

冲击电压试验符合国标：

GB/T14598.3-938.0的规定

2.3.10输出接点容量

信号接点容量：

允许长期通过电流5A

切断电流0.3A（DC220V，V/R1ms）

其它辅助继电器接点容量：

允许长期通过电流5A

切断电流0.2A（DC220V，V/R1ms）

跳闸出口接点容量：

允许长期通过电流5A

切断电流0.3A（DC220V，V/R1ms）

3软件工作原理

3.1光纤纵差保护

纵差保护原理：

由于装置的通讯方式为异步通讯方式且采用较低的通讯波特率，为提高差动继电器可利用的数据采样密度，装置必须压缩两侧需交换的数据量，故差动继电器实现时取两侧电流综合量而未采用分相电流差动。

差动方程如下：

其中：

为本侧电流综合量

为对侧电流综合量

为额定工况下的电流综合量

电流综合量

差动保护实现的逻辑框图如下：

当本侧线路为电源端时，差动保护由差动起动电流定值启动开放，当本侧线路为负荷端时，差动保护由对侧通过光纤通道远传过来的保护跳闸信号开放，从而实现全线路的快速故障切除。

由于差动保护受稳态过量保护判据闭锁，增加了差动继电器本身的安全性。

当装置未达到差动起动电流定值而差流大于0.3In时，装置延时5秒发差流报警信号。

光通信系统本身具有通信误码检测，当误码率超过一定值时，装置将发通道故障信号，并闭锁差动保护，一旦通信恢复，差动保护将自动投入，当装置误码率较高时可能将导致保护固有动作时间加长。

光纤纵差保护要求两侧CT的一次额定值差异小于4倍。

光纤纵差保护要求两侧CT相数一致，即不能一侧三相式CT，另一侧两相式CT。

3.2过流保护

本装置设三段过流保护，各段有独立的电流定值和时间定值以及控制字。

各段可独立选择是否经复压（负序电压和低电压）闭锁、是否经方向闭锁。

方向元件的灵敏角为45度，采用90度接线方式。

方向元件和电流元件接成按相启动方式。

方向元件带有记忆功能，可消除近处三相短路时方向元件的死区。

在母线PT断线时可通过控制字“PT断线退电流保护”选择此时是退出该段电流保护的复压闭锁和方向闭锁以变成纯过流保护，还是将该电流保护直接退出。

此处所指的“电流保护”是指那些投了复压闭锁或者方向闭锁的电流保护段。

既没有投复压闭锁也没有投方向闭锁的电流保护段不受此控制字影响。

过流Ⅰ段和过流Ⅱ段固定为定时限保护；过流Ⅲ段可以经控制字选择是定时限还是反时限，反时限特性沿用国际电工委员会（IEC255-4）和英国标准规范（BS142.1996）的规定，采用下列三个标准特性方程以供选择。

一般反时限：

（1）

非常反时限：

（2）

极端反时限：

（3）

3.3零序保护（接地保护）

当装置用于不接地或小电流接地系统，接地故障时的零序电流很小时，可以用接地试跳的功能来隔离故障。

这种情况要求零序电流由外部专用的零序CT引入，不能够用软件自产。

当装置用于小电阻接地系统，接地零序电流相对较大时，可以用直接跳闸方法来隔离故障。

相应的，本装置提供了三段零序过流保护，其中零序Ⅰ段和零序Ⅱ段固定为定时限保护，零序Ⅲ段可经控制字选择是定时限还是反时限，反时限特性的选择同上述过流Ⅲ段。

零序Ⅲ段可经控制字选择是跳闸还是报警。

当零序电流作跳闸和报警用时，其既可以由外部专用的零序CT引入，也可用软件自产（系统定值中有“零序电流自产”控制字）。

3.4过负荷保护

装置设一段独立的过负荷保护，过负荷保护可以经控制字选择是报警还是跳闸。

过负荷出口跳闸后闭锁重合闸。

3.5加速保护

装置设一段过流加速保护和一段零序加速保护。

重合闸加速可选择是重合闸前加速还是重合闸后加速。

若选择前加速则在重合闸动作之前投入；若选择后加速，则在重合闸动作后投入3秒。

手合加速在手合时固定投入3秒。

3.6低周保护

装置设一段经低电压闭锁及频率滑差闭锁的低周保护。

通过控制字（“DF/DT闭锁投入”）可选择在频率下降超过滑差闭锁定值时是否闭锁低周保护。

低电压闭锁功能固定投入。

装置提供“投低周减载”硬压板来投退低周保护。

低周保护动作后闭锁重合闸。

3.7重合闸

装置提供三相一次重合闸功能，其起动方式有不对应起动和保护起动两种。

重合闸方式包括不检、检线路无压、检同期三种。

重合闸在充电完成后投入。

线路在正常状态（KKJ=1，TWJ=0）且无闭锁信号时运行15秒后充电。

下列信号闭锁重合闸：

1>手跳或者遥跳；2>闭锁重合闸开入；3>控制回路断线；4>低周保护动作；5>过负荷跳闸；6>弹簧未储能开入；7>线路PT断线（检线路无压或者检同期投入时）。

3.8跳闸逻辑矩阵

本装置各保护跳闸方式采用整定方式，即哪个保护动作，跳何开关可以按需自由整定。

RCS-9613CS标准配置提供2组跳闸出口：

跳闸出口1（CK1“402-414”）、跳闸出口2（CK2“427-428”），此时整定值“跳闸出口3”、“跳闸出口4”均无效。

在选配OUT插件时提供4组跳闸出口：

跳闸出口1（CK1“509-510”）、跳闸出口2（CK2“525-526”）、跳闸出口3（CK3“527-528”）、跳闸出口4（CK4“529-530”）。

跳闸出口1用于跳本线路开关，跳闸出口2～4可由用户选择去跳何种开关。

跳闸矩阵整定说明如下：

位数

元件

出口

I0JS

I03

_FSX

I03

I02

I01

GFH

GLJS

GL3

_FSX

GL3

GL2

GL1

DIF

CK1

CK2

CK3

CK4

其中：

行表示保护元件，列表示要动作的出口跳闸继电器。

整定方法:

在保护元件与要动作的出口跳闸继电器的空格处填1,其它空格填0，则可得到跳闸方式。

例如：

GL1要动作于出口跳闸继电器1，则在GL1所在列，CK1所在行的交叉处置1。

I01、I02也要动作于出口跳闸继电器1，则在I01、I02所在列，CK1所在行的交叉处置1，如此，在CK1行可得到13位二进制位串：

CK1=0000110000010。

若某一组出口不用，如CK3不用可以全整为0，即：

0000000000000。

在保护定值菜单中的CK1，CK2，CK3，CK4各项输入以上二进制位串，即可完成跳闸矩阵的整定。

3.9过流闭锁保护

保护装置设置了大电流闭锁保护动作的功能，用于断路器开断容量不足或现场为FC回路的情况。

当故障电流大于电流闭锁保护定值时只有动作报文，保护跳闸出口不动作，该功能可经“过流闭锁保护投入”控制字投退。

大电流只闭锁跳主开关出口（402-414、509-510）。

3.10装置自检

当装置检测到本身硬件故障，发出装置闭锁信号，同时闭锁装置（BSJ继电器返回）。

硬件故障包括：

定值出错、RAM故障、ROM故障、电源故障、出口回路故障、CPLD故障。

3.11装置运行告警

当装置检测到下列状况时，发运行异常信号（BJJ继电器动作）：

TWJ异常、线路电压报警、频率异常、PT断线、控制回路断线、接地报警、过负荷报警、零序Ⅲ段报警、弹簧未储能、CT断线、通道故障、差流报警。

3.12遥控、遥测、遥信功能

遥控功能主要有三种：

正常遥控跳闸，正常遥控合闸，接地选线遥控跳合闸。

遥测量包括Iam、Icm、I0、UA、UB、UC、UAB、UBC、UCA、U0、F、P、Q、COSф共14个模拟量。

通过积分计算得出有功电度、无功电度，所有这些量都在当地实时计算，实时累加。

电流精度达到0.2级，其余精度达到0.5级。

遥信量主要有：

19路自定义遥信开入，并有事件顺序记录（SOE）。

遥信分辨率小于1ms。

3.13对时功能

装置具备软件对时和硬件对时功能。

硬件对时为秒脉冲对时或者IRIG-B码对时，装置自动识别。

对时接口电平均采用485差分电平，对应端子207～209。

当装置检测到硬件对时信号时，在液晶主界面的右上角显示“·”。

3.14逻辑框图

4硬件原理说明

4.1装置整体结构

本小节所列的硬件图（即下图）是RCS-9613CS标准配置的硬件图，如果需要更多的出口或者操作回路需要和外部压力机构配合，请参见附录中的插件选配部分。

4.2装置面板布置

装置的正面面板布置图。

装置的背面面板布置图（标准配置）。

4.3装置接线端子与说明

本小节所列的背板端子图（即下图）对应于RCS-9613CS的标准配置，如果需要更多的出口或者操作回路需要和外部压力机构配合，请参见附录中的插件选配部分。

4.3.1模拟量输入

外部电流及电压输入经隔离互感器隔离变换后，由低通滤波器输入至模数变换器，CPU经采样数字处理后，构成各种保护继电器。

IA、IB、IC为保护用三相电流输入。

I0为零序电流输入。

其既可作零序过流保护（报警或跳闸）用，也可作小电流接地选线用。

当零序电流作小电流接地选线用时要求从专用零序电流互感器输入。

Iam、Icm为测量用电流，需从专用测量CT输入，以保证遥测量有足够的精度。

UA、UB、UC为母线电压，在本装置中作为保护和测量共用，其与Iam、Icm一起计算形成本线路的P、Q、COSф、kWh、kVarh。

若无相应的母线PT或者本装置所使用的功能不涉及电压，则UA、UB、UC可不接。

为防止装置发PT断线信号，只需将保护定值中“PT断线检测投入”控制字退出。

UX为线路电压，在重合闸检线路无压和检同期时使用，可以是100V或者57.7V，只需要和系统定值中的“线路PT额定二次值”一致。

若不投重合闸或者重合闸采用不检方式，UX可以不接。

本装置自产3U0，用于零序电压报警判断和零序电压测量。

4.3.2背板接线说明

端子401为遥控正电源输入端子，只有在其接入正电源时装置才将遥跳、遥合和选线功能投入，同时其亦是遥控跳闸出口（413）和遥控合闸出口（412）的公共端。

端子402为控制正电源输入端子，同时其亦是保护跳闸出口（414）和保护合闸出口（415）的公共端。

端子404～405为事故总输出空接点。

端子406～407为KKJ（合后位置）输出空接点。

端子408为保护合闸入口。

端子409为保护跳闸入口。

端子410为手动合闸入口。

端子411为手动跳闸入口。

端子412为遥控合闸出口（YHJ），可经压板或直接接至端子410。

端子413为遥控跳闸出口（YTJ），可经压板或直接接至端子411。

端子414为跳闸出口1（BTJ），可经压板接至端子409。

端子415为保护合闸出口（BHJ），可经压板接至端子408。

端子416接断路器跳闸线圈。

端子417为合位监视继电器负端。

端子418接断路器合闸线圈。

端子419为跳位监视继电器负端。

端子420为控制负电源输入端子。

端子421～426为信号输出空接点，其中421为公共端。

端子422对应装置闭锁信号输出。

端子423对应装置报警信号输出。

端子424对应保护跳闸信号输出，可经跳线选择是否保持（出厂默认是非保持）。

端子425对应保护合闸信号输出，可经跳线选择是否保持（出厂默认是非保持）。

端子426对应控制回路断线输出。

端子427～428定义成跳闸出口2接点（TJ2），所有跳闸元件经出口组态后从此接点出口。

端子429～430定义成跳闸位置（TWJ）接点。

端子301为保护电源地。

该端子和装置背面右下的接地端子相连后再与变电站地网可靠联结。

端子303分别为装置电源正输入端。

端子304分别为装置电源负输入端。

端子305分别为遥信开入公共负输入端。

端子306～330为遥信开入输入端，其中306～324为普通遥信输入端。

端子325为差动投入压板开入。

端子326为闭锁重合闸开入。

端子327为投低周减载开入。

端子328为弹簧未储能开入，弹簧未储能延时闭锁重合闸。

端子329为信号复归开入。

端子330为装置检修开入。

当该开入投入时，装置将屏蔽所有的远动功能。

端子201～206为两组485通讯口。

端子207～209为硬接点对时输入端口，接485差分电平。

端子210～212为打印口。

端子101～104为母线电压输入。

端子105～106为线路电压输入，可以是100V或者57.7V，需要和系统定值中的“线路PT额定二次值”一致。

端子113～114为保护用A相电流输入。

端子115～116为保护用B相电流输入。

端子117～118为保护用C相电流输入。

端子119～120为零序电流输入。

端子121～122为A相测量电流输入。

端子123～124为C相测量电流输入。

当使用本装置的操作回路时，装置所需的开关位置信号（TWJ、HWJ、KKJ）及遥控投入信号（YK）可由内部产生，不需要再从外部引入；当使用外部操作回路时就需根据需要将开关位置信号（TWJ、HWJ、KKJ）及遥控投入信号（YK）对应引至306～309端子，同时在辅助参数中进行相关整定。

注意：

所有未定义的端子，现场请勿配线，让其悬空。

4.3.3跳线说明

装置SWI板跳线：

1）T4和T5分别用来选择“备用出口1”（n427～n428）和“备用出口2”（n429～430）动作时是否需要经过起动继电器开放。

跳1－2为经起动继电器开放；跳2－3为不经起动继电器开放。

本装置中将“备用出口1”定义成跳闸接点，出厂时T4需跳1－2；将“备用出口2”定义成TWJ（跳闸位置）接点，出厂时T5需跳2－3。

2）端子421～424是跳闸信号接点。

当A－A’短接时该接点是保持信号；出厂时A－A’断开，即421～424是瞬动接点。

3）端子421～425是合闸信号接点。

当B－B'短接时该接点是保持信号；出厂时B－B’断开，即421～425是瞬动接点。

装置CPU板跳线：

1）JP2、JP3与程序下载相关。

出厂时不跳，即禁止程序下载。

4.4结构与安装

4.4.1开关柜安装参考尺寸

4.4.2组屏安装参考尺寸

5定值内容及整定说明

5.1系统定值

序号

名称

整定范围

备注

保护定值区号

0～15

保护CT额定一次值

0～8000A

1000A

保护CT额定二次值

1/5A

测量CT额定一次值

0～8000A

不用测量时可以不整

测量CT额定二次值

1/5A

零序CT额定一次值

0～4000A

不用零序保护时可以不整

零序CT额定二次值

1/5A

母线PT额定一次值

0～110.0KV

35KV,100V

母线PT额定二次值

100V

线路PT额定一次值

0～110.0KV

35KV,100V

线路PT额定二次值

57.7/100V

对侧CT额定一次值

0～8000A

1000A

线路全长

0～15.0KM

3.8

零序电流自产

0/10：

外加1：

自产

主画面显示一次值

0/1

电度显示一次值

0/1