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CSC121说明书
CSC-121A数字式综合重合闸及断路器辅助保护装置说明书
第一篇装置的技术说明
1概述
1.1适用范围
CSC-121A数字式综合重合闸及断路器辅助保护装置(以下简称装置或产品)是由单片机实现的数字式保护装置,主要适用于220kV及以上电压等级的一个半断路器接线方式。
装置包括综合重合闸、失灵保护、死区保护、充电保护、三相不一致保护等功能元件,可以满足一个半断路器接线中综合重合闸和断路器辅助保护按断路器装
设的要求。
对于一个半断路器接线方式,无论是中间断路器还是边断路器,装置的软硬件都是相同的。
2.10装置主要功能
装置具有以下功能:
a)综合重合闸功能。
装置提供单相重合闸、三相重合闸、综合重合闸、重合闸
停用四种方式可选。
可接入断路器两侧的启动重合闸回路,满足一个半断路器中间断路器的要求,且边断路器和中间断路器软硬件相同,为现场使用提供了方便;
b)失灵保护。
失灵启动提供了三级跳闸逻辑,即瞬时重跳本断路器,线路保护
单跳未断开开关延时三跳本断路器,开关失灵延时跳相关断路器;除相过流开放失灵保护外,并提供了负序电流、零序电流开放失灵保护,满足反措中关于发变组失灵保
护的要求;
c)死区保护。
为TA与开关之间的保护死区专门设计的保护元件;
d)三相不一致保护,由三相不一致开入启动,可经零序电流、负序电流、跳位等元件开放。
e)充电保护,线路投运或失去保护时投入的过流保护,设两段,可分别投退,并可设置手合充电短时投入或长期投入。
2.11装置主要技术参数
2.11.1额定参数
a)直流电压:
220V或110V(按订货要求);
b)交流电压:
检同期电压:
100V或100/3V;
c)交流电流:
5A或1A(按订货要求);
d)频率:
50Hz。
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2.11.2整定范围
装置整定范围见定值清单。
2.11.3动作值误差
a)电流动作值误差不超过±3%;
b)电压动作值误差不超过±1V;
c)延时段动作值误差不超过±25ms。
2.11.4精确工作范围
交流采样的精确工作范围:
电压回路1V~100V(有效值);
电流回路0.1In~30In(有效值);
3功能原理说明
3.1保护程序整体结构
保护CPU软件包括主程序、采样中断程序和故障处理中断程序。
正常时运行主程序,主程序完成装置的硬件自检、投切压板、固化定值、上送报告等功能。
每隔采样间隔时间执行一次采样中断程序,进行电气量的采集、录波、突
变量启动判别等。
故障处理中断也是每隔固定时间执行一次,其中完成保护逻辑、TA异常判别等。
如果有异常发出相应的告警信号和报文。
对于严重的告警,发出信号的同时闭锁保护出口,对于普通告警,发出信号提示运行人员注意检查处理。
发生故障时,在故障处理中断中完成故障判别、出口跳闸等功能。
3.2保护启动元件
CSC-121A装置包括几个功能模块:
综合重合闸、失灵保护、三相不一致、充电
保护、死区保护等,每个功能模块的启动元件各不相同,各自有各自的启动元件,任
一功能模块的启动元件启动,则开放整个装置的跳合闸出口正电源。
这些功能模块的
启动元件将在介绍各功能模块时一一介绍,这里介绍几个启动元件的算法。
3.2.1电流突变量启动元件
△i>IQD
或△3i0>IQD
其中:
△i=||iK
K-T
K-T
-i
K-2T
,
指
AB
、
BC
、
CA
三种相别;
-i
|-|i
||
△3i0为零序电流突变量,IQD为突变量起动定值。
当任意相间电流突变量或零序电流突变量连续四次大于起动定值,保护启动。
3.2.2零序辅助启动元件
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零序辅助启动主要用在失灵保护功能模块中。
启动判据为:
3I0>3I0QD
3I0QD为整定的零序电流启动定值;
3I0为零序电流测量值;
以上条件满足持续40ms后,保护启动。
3.2.3负序辅助启动元件
负序辅助启动主要用在失灵保护功能模块中,在负序启动发变组失灵功能投入时
投入,启动判据为:
3I2>(k*3I2SL)
3I2SL为整定的失灵负序定值;
3I2为零序电流测量值;
k为启动元件灵敏度系数,程序中取为0.9;
3.3综合重合闸
3.3.1重合方式
本装置可实现四种重合方式:
1):
单相重合闸:
单跳单重,三跳不重;
2):
三相重合闸:
任何故障三跳三重;
3):
综合重合闸:
单跳单重,三跳三重;
4):
重合闸停用:
任何故障都三跳不重;
重合方式的设定可通过重合闸方式切换把手或软硬压板串联方式来切换,注意,
软硬压板串联方式切换时,以上四种方式只能投入一种,两种同时投入,装置将告警。
3.3.2重合闸检定方式
本装置可实现三种重合闸检定方式:
1):
检同期:
断路器两侧电压均有压,且同期重合;
2):
检无压:
检启动重合闸侧无电压重合,若两侧均有电压,则自动转为检同期重合;
3):
非同期:
不检同期或无压条件,也可以重合;
以上三种方式在三相断开检重合时起作用,对于单重,则不经上述条件闭锁,直
接可以重合。
另外,为了防止重合到永久性故障,本装置另设有“检三相有压”控制字,若投
入,则本装置需要检查II侧三相均有电压才能重合。
本功能可经控制字投退。
本装置中,“无压”为检定电压低于额定电压的30%,“有压”的门槛是额定电压的70%。
检同期角度可整定。
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本装置中,检同期或无压的相别可经定值单整定,另外,还需整定的是两侧电压
的额定值。
如果需投入“检三相有压”控制字,则II侧均接入三相电压;如果不需
投入“检三相有压”控制字,建议II侧检同期电压接入装置UIIXA--UIIXN端子。
3.3.3重合闸充电时间计数器
本装置重合闸功能中,专门设置一个时间计数器,模仿“四统一”自动重合闸设计中电容器的充放电功能。
重合闸的重合功能必须在“充电”完成后才能投入,以避免多次重合闸。
此充电时间计数器充满电时间为15秒,充电时间计数器充满时允许重合,点亮面板上的充电灯,未充满时不允许重合,熄灭面板上的充电灯。
3.3.3.1在如下条件满足时,充电时间计数器开始计数,模仿重合闸的充电功能:
a)断路器在“合闸”位置,即接进保护装置的跳闸位置继电器TWJ不动作;
b)重合闸启动回路不动作;
c)没有低气压闭锁重合闸和闭锁重合闸开入;
d)重合闸不在停用位置;
e)没有发变组三跳开入;
f)失灵保护、死区保护、充电保护、三相不一致等都没有动作;
以上条件均满足时重合闸充电时间计数器开始计数,充电时间计数器充满电时间
为15秒,充电时间计数器充满时允许重合,点亮面板上的充电灯,未充满时不允许重合,熄灭面板上的充电灯。
3.3.3.2如下条件下,充电时间计数器清零,模仿重合闸放电的功能:
a)重合闸方式在停用位置;
b)重合闸在单重方式时保护动作三跳或开关断开三相;
c)有发变组三跳开入;
d)重合闸启动过程中,同时或先后有两侧启动重合闸开入;
a)收到相邻断路器合闸信号后又收到保护动作信号。
则认为相邻断路器先合到永久故障,给重合闸放电。
b)收到外部闭锁重合闸信号(如手跳闭锁重合闸等);
c)重合闸启动前,收到低气压闭锁重合闸信号,经400ms延时后“放电”。
d)失灵保护、死区保护、三相不一致、充电保护动作的同时“放电”。
e)重合闸出口命令发出的同时“放电”;
f)重合闸“充电”未满时,跳闸位置继电器TWJ动作或有保护启动重合闸信号等开入。
3.3.4沟通三跳接点
在重合闸三重方式、停用方式或重合充电时间计数器未满的情况下,沟通三跳接
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点闭合。
需要注意:
沟通三跳接点是常闭接点。
3.3.5重合闸启动方式
3.3.5.1线路保护跳闸启动重合闸
重合闸起动开入包括:
I线跳A,I线跳B,I线跳C,I线三跳,II线跳A,II线跳B,II线跳C,II线三跳。
这些端子开入信号不要求来自跳闸固定继电器,而要求来自跳闸重动继电器,即要求跳闸成功后立即返还,重合闸在这些触点闭合又返还时启动。
若重合闸在启动计时过程中,同时或先后收到来自两侧的启动重合闸,则放电,并输出沟通三跳接点。
若重合闸收到任一相跳闸信号且仅收到一侧某单相跳闸信号时,启动单相重合闸,如果收到任一侧的三相跳闸信号,则启动三相重合闸回路。
并在跳闸启动重合闸触点返还时开始三重计时。
重合闸启动过程中本装置还将根据三个跳位继电器触点进一步判别,防止三跳按单重处理。
收到发变三跳信号则放电,不重合。
3.3.5.2断路器位置不对应起动
本装置考虑了断路器位置不对应起动重合闸,主要用于断路器偷跳。
考虑到许多新设计的变电站不再使用传统的六个位置的KK操作手把,因而无法提供反映断路器在合后位置的触点。
本装置仅利用三个跳位继电器触点起动重合闸,二次回路设计必
须保证手跳时通过闭锁重合闸开入端子将重合闸“放电”,不对应起动重合闸时,单跳还是三跳的判别全靠三个跳位触点输入。
单相断路器偷跳和三相断路器偷跳可分别由控制字设定禁止起动重合闸。
不对应启动重合闸重合后没有后加速接点给出。
3.3.6重合闸的先合闭锁后合逻辑
CSC-121A装置设置了一个相邻断路器合闸开入,如果在重合闸起动过程中,监视
到有相邻断路器合闸开入之后,又有任意跳闸信号开入,则装置不重合,放电。
如果
相邻断路器采用CSC-121A装置,可将相邻断路器的后加速接点引入本断路器
CSC-121A装置,如果相邻断路器的重合闸装置没有后加速接点,也可用重合接点。
3.3.7重合闸复归
若本装置发重合令,则重合闸模块固定在4秒后复归。
重合闸在启动过程中,满足充电时间计数器放电条件,即复归,不再重合。
若本装置由于不能满足同期或其他条件不能重合,等待一定延时后复归,
此延时为相应重合闸延时定值加12秒。
3.3.8同期手合
同期手合在“手动合闸”开入动作时启动。
有手动合闸开入时,装置检测到任一
侧无电压,则无延时发手合令,同时闭合无电压侧加速接点。
如果两侧均有压,则检
同期,若两侧电压满足同期条件,经延时1秒发手合令。
若不满足同期条件,5.5秒
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后整组复归。
3.3.9重合闸功能逻辑方框图
重合闸功能逻辑方框图见图3-1所示。
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三相偷跳启动重合闸投入
A相跳位
&
B相跳位
C相跳位
+
单相偷跳启动重合闸投入
I线跳A
+
&
I线跳B
+
&
I线跳C
+
&
II线跳A
+
&
II线跳B
+
&
II线跳C
+
&
&
&
单重方式
长延时投入
&
TL30
&
+
+
&
重合出口
&
TS30
+
+
+
+
&
&
&
TL10
&TS10
&
I线后加速
&
+&
II线后加速
&
&+
I线无压
II线无压
检无压投入
I线有压
II线有压
&
I、II线电压同期
检同期投入
非同期投入
检三相有压投入
+
II线三相有压
充电时间计数器充满电
有相关断路器合闸
40ms0
有跳闸信号
&
+
+
&
+
三重方式沟通三跳
+
&
&
图3-1综合重合闸逻辑图
-13-
3.4失灵保护
CSC-121A的失灵保护分为三个阶段,保护跳闸瞬时重跳、线路保护单跳延时三
跳、开关失灵延时跳相关。
其中,第二个阶段可经控制字投退,整个失灵保护功能
也可经控制字投退。
3.4.1失灵保护的启动
CSC-121A的失灵启动设置了三个启动元件,电流突变量启动、零序辅助启动、
负序辅助启动,任一元件动作失灵保护就启动。
这三个启动元件都已经介绍过,就
不再详细介绍。
失灵保护启动后,开放整个保护的出口正电源回路。
3.4.2瞬时重跳功能
失灵保护启动后,收到单相跳闸命令,且相应相有电流,则瞬时重跳该相。
跳
闸命令或电流收回,瞬时重跳命令收回。
若收到两相或三相跳闸命令,任一相有电
流,则瞬时重跳三相。
若同时收到两侧的跳闸命令或收到跳闸命令时还有沟通三跳
信号(从重合闸模块来),且任意相有电流,则瞬时重跳三相。
外部跳闸命令收回
或电流条件不满足,瞬时重跳命令也收回。
3.4.3延时三跳功能
CSC-121A装置设置了失灵三跳回路,来提供单跳延时跳三相的功能,从而形
成瞬时重跳、延时三跳、延时跳相关三级失灵保护。
该延时跳三相功能可经控制字
投退。
若单跳延时跳三相的功能投入,在收到单相跳闸命令后,若相应相电流大于失
灵保护定值,经设定的延时跳本断路器三相。
单跳延时三跳的功能可经零序过流开放,在该条件下,若零序电流不大于定值,
即使跳开相电流大于整定值也不跳三相。
在发出跳闸令后,若外部跳闸信号返回或有流条件返回,则跳三相信号也返回。
3.4.4延时跳相关断路器
收到单跳信号且相应相电流大于失灵电流高定值,或收到三跳信号且任一相电
流大于失灵电流高定值,经延时后跳相关断路器。
若延时到之前相应相电流返回或
外部跳闸信号返回,则该延时计时器返回,不发跳相关断路器命令。
3.4.5非故障相失灵回路
保护收到三跳信号且任一相电流大于失灵电流高定值,之后三跳信号一直不收
回,但任意相电流大于失灵电流低定值,经失灵延时后跳相关断路器。
若延时到之
前相电流小于失灵电流低定值或外部跳闸信号返回,则该延时计时器返回,不发跳相关断路器命令。
此回路设计主要意图是若保护三跳,故障相跳开,但非故障相失灵,失灵保护
也能动作。
失灵电流高定值是保证保护范围末端故障失灵相电流元件有灵敏度,低
定值则保证非故障相有灵敏度。
如果不需考虑非故障相开关失灵,将失灵电流低定
值整定同失灵电流低定值即可。
3.4.5发变组跳闸的失灵保护
发变组跳闸失灵可经零序过流、负序过流元件、相电流元件开放,零序过流、负序过流元件都可经控制字控制投退。
另外,CSC-121还专设了合位闭锁发变组失灵的控制字,当此功能投入时,必须在有发变合位开入时,发变组跳闸的失灵瞬动和延时跳相关才能出口,否则,即使相电流或零序、负序电流满足条件,也不会出口。
不投入合位闭锁发变组失灵功能时,在收到发变三跳信号时,根据控制字判断
相应的零序过流、负序过流或相过流是否动作,若任一元件动作,瞬时跳本断路器,延时跳相关断路器。
若发变三跳信号返回或开放条件(发变合位、相电流、零序过流、负序过流元件)返回,则跳相关断路器延时计时器也返回,不发跳相关断路器命令。
3.4.6失灵保护的复归
1)启动后未收到保护跳闸信号,8秒后整组复归。
2)启动后曾收到线路保护跳闸信号:
若外部保护跳闸信号返回或者相应相的电流继电器未动,8秒后整组复归。
3)若启动后收到发变三跳信号:
如果发变三跳信号返回或零序过流、负序过流均不满足,计数8s后整组复
归。
4)失灵保护发跳闸令
失灵保护发跳相关断路器命令后,若外部保护跳闸信号返回或开放元件返
回,则收回跳闸令,保护整组复归,否则,持续1秒后保护整组复归。
3.4.7失灵保护的逻辑图
失灵保护的逻辑框图如图3-2所示:
I线跳A
II线跳A
IA>ISL
I线跳B
II线跳B
IB>ISL
I线跳C
II线跳C
IC>ISL
沟通三跳
I线或II线三跳
I线II线同时跳闸
或两相同时跳闸
IA>ISL
IB>ISL
IC>ISL
3I0>I0SL
零序启动发变失灵投入
3I2>I2SL
负序启动发变失灵投入
发变三跳
发变合位
合位闭锁发变组失灵退出
跳本断路器A相
+&
跳本断路器B相
+&
延时三跳控制字
+&TST0
+&
跳本断路器C相
3I0>I0SL
+
失灵三跳经零序
闭锁退出
跳相关断路器
+
&
+
+
TSL0
&
三跳本断路器
+
三跳本断路器
&
+
&
TSL0
跳相关断路器
&
IA>ISLH
+
+
&
IB>ISLH
IA>ISLL
+
跳相关断路器
&
TSL0
IC>ISLH
IB>ISLL
+
三相跳闸
IC>ISLL
图3-2失灵保护逻辑框图
3.5三相不一致保护
3.5.1启动元件
三相不一致保护由三相不一致输入接点启动,三相不一致输入接点消失则三相
不一致保护复归。
三相不一致输入接点由分相断路器辅助接点或分相位置继电器接
点组合成的断路器三相不一致状态接点提供。
若长期有三相不一致输入接点信号,
则告警,三相不一致出错。
3.5.2三相不一致保护逻辑
三相不一致保护功能可经零序电流、负序电流和三相跳位不一致三种元件判别
开放,还可经重合闸启动闭锁,这四种方式均可由控制字投退。
三相不一致保护逻辑见图4-3。
三相不一致投入控制字
启动三相不一致开入
3I0>3I0BP
零序闭锁投入
3I2>3I2BP
负序闭锁投入
零序闭锁投入
负序闭锁投入
三个跳位开入不一致
&
三相
不一
&+&TBP0致出口跳
闸
&
有单相跳闸启动重合
闸
跳位闭锁投入
重合闸启动闭锁不一致投
入
+
&
图3-3三相不一致保护逻辑图
3.6充电保护
充电保护由充电保护压板投退。
其构成原理是相过电流保护,共分两段,两段过电流保护的电流定值和延时都可以独立整定,并可通过控制字分别投退。
3.6.1充电保护一段
充电保护一段可通过控制字整定为短延时投入或长期投入,短延时投入即充电
保护一段只在手动合闸后0.5s内投入,之后就自动退出;长期投入则不论何时一
直投入,直到充电保护压板退出或充电保护一段控制字退出。
3.6.1.1短延时投入充电保护一段
启动条件:
有手合开入信号或有跳位达到20秒作为预备条件,然后有电流或有电流突变量
则启动,充电保护一段不动作,就延时0.5s退出。
如果有手合信号或跳位有20秒
又消失后,充电保护一段延时5秒退出。
动作条件:
短延时充电保护一段启动后,任一相达到充电保护一段电流定值,经一段延时
后出口跳闸。
充电保护发跳闸令后,三相电流均断开,则充电保护复归,若三相不断流,则
5秒后报告跳闸失败,充电保护复归。
3.6.1.2长期投入充电保护一段
启动条件:
电流突变量启动则充电保护启动。
过流辅助启动则充电保护启动
动作条件:
1):
充电保护启动
2):
任一相达到充电保护一段电流定值,经一段延时后出口跳闸。
3.6.2充电保护二段
只能选择长期投入方式,可通过退出充电保护压板或充电保护二段投入控制字
退出。
其启动条件为:
电流突变量启动则充电保护启动。
过流辅助启动则充电保护启动
动作条件为:
1):
充电保护启动
2):
任一相达到充电保护二段电流定值,经二段延时后出口跳闸。
3.6.3充电保护逻辑框图
充电保护逻辑见图3-4所示。
充电一段投入且短时投入
充电I段出口
手合启动
+
000..5MS5S
&
0TL1
I段投入且短时投入
IMAX>IL1
I段投入且长期投入
I段投入且长期投入
充电I段出口
电流突变量
启动或过流
&
0TL1
启动
07S
II段投入
&
0TL2
IMAX>IL2
充电II段出口
II段投入
图3-4充电保护逻辑图
3.7死区保护
死区保护的保护范围为断路器和CT之间的保护死区。
死区保护是利用外部保护跳闸信号和断路器跳位信号和电流大于定值的与门构成。
死区保护功能可经控制字投退。
3.7.1死区保护的启动
死区保护的启动元件采用电流突变量起动元件。
3.7.2死区保护的动作
死区保护的动作条件为:
有三相跳闸信号开入
有三相跳位开入
任一相电流大于定值
以上三个条件均满足时,经延时跳开所有相关断路器。
需要注意的是:
该延时
整定时应考虑跳位接点闭合与断路器主触头断开之间的时间差。
3.7.3死区保护的复归
死区保护的复归分以下两种情况:
1)死区保护未动作
若无保护跳闸信号,持续8s后整组复归。
若启动过程中曾有保护跳闸信号,
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