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1、四方CSC-150 数字式母线保护装置说 明 书第一篇 装置性能介绍1 概述1.1 适用范围CSC-150 数字式成套母线保护装置（以下简称装置或产品）适用于750kV 及以下各种电压等级的母线系统，包括单母线、单母分段、双母线、双母分段及一个半断路器接线等多种接线型式。最大接入单元为24 个（包括线路、元件、母联及分段开关）。2.6 热性能（过载能力）装置的热性能（过载能力）符合DL/T 478-2001 的以下规定：a) 交流电流回路：在2 倍额定电流下连续工作，20 倍额定电流下允许10s，40 倍额定电流下允许2s；b) 交流电压回路：Un =100/ 3 V 在2 倍额定电压下连续工
2、作，180V 电压下允许2 分钟；Un =100V 在1.4 倍额定电压下连续工作，180V 电压下允许2 分钟。2.7 功率消耗装置的功率消耗符合DL/T 478-2001 的以下规定：a) 直流电源回路：当正常工作时，不大于50W；当保护动作时，不大于80W；b) 交流电流回路：当额定电流为5A 时，每相不大于0.3VA；额定电流为1A 时，每相不大于0.1VA；c) 交流电压回路：在额定电压下每相不大于0.3VA。2.8 输出触点容量a) 跳闸触点容量：在电压不大于250V、电流不大于1A、时间常数L/R 为（50.75）ms 的直流有感负荷回路中，触点断开容量为50W，长期允许通过电流
3、不大于5A；CSC-150 数字式母线保护装置 说明书-5-b) 其它触点容量：在电压不大于250V、电流不大于0.5A、时间常数L/R 为（50.75）ms的直流有感负荷回路中，触点断开容量为30W，长期允许通过电流不大于3A。2.9 装置主要功能装置具有以下功能：a) 快速虚拟比相式电流突变量保护；b) 常规比率制动式电流差动保护；c) 断路器失灵保护；d) 母联充电保护；e) 母联失灵及死区保护；f) 母联过流保护。另外根据用户需要可配置母联非全相保护。2.10 装置主要技术参数2.10.1 额定参数a) 直流电压：220V 或110V（按订货要求）；b) 交流电压：相电压100/ 3
4、V；c) 交流电流：5A 或1A（按订货要求）；d) 频率：50Hz。2.10.2 差动电流元件整定范围a) 差动电流门槛整定范围：0.2In10In；b) 比率制动斜率整定范围：0.31；c) 低电压（相电压）整定范围：0Un；d) 负序电压整定范围：0Un；e) 零序电压整定范围：0Un。其中In 为二次额定电流，Un 为二次额定电压。2.10.3 动作值误差a) 电流动作值误差不超过5%（或0.01In）；b) 电压动作值误差不超过3%（或0.01Un）；c) 时间动作值误差不超过20ms。2.10.4 交流回路精确工作范围a) 交_流电压：Un =100/ 3 V 时0.25V70V，
5、Un =100V 时0.4V120V；CSC-150 数字式母线保护装置 说明书-6-b) 交流电流：0.08In30In。2.10.5 整组动作时间差动保护整组动作时间： =+NjjtNjjtii或111 U2zdUcUpzdUbUpzdUaU0zd+U2U2zdUcaUlzdUbcUlzdUabUlzd小接地电流系统对应母线电压闭锁开放图4-5 电压闭锁开放逻辑图CSC-150 数字式母线保护装置 说明书-14-4.2.5 母线运行方式字的识别双母线运行的一个特点是操作灵活、多变，但是运行的灵活却给保护的配置带来了一定的困难，常规保护中通过引入隔离开关辅助触点的方法来动态跟踪现场的运行工况
6、，如图4-6 所示。L 为连接在双母线上的一条支路，G1、G2 是L 的隔离开关，将G1、G2 辅助触点的状态送到母线保护的开关量输入端子，若用高电平“1”表示开关合上，低电平“0”表示开关断开，则保护可将L 的运行状态表述如表4-1。表4-1G1 G2 说 明0 0 L 停运0 1 L 运行在母1 0 L 运行在母1 1 L 同时运行在、母（倒闸操作）微机母线保护通过其开关量输入读取各支路状态，形成母运行方式字和母运行方式字，同时辅以电流校验，实时跟踪母线运行方式。装置配备了母线运行方式显示屏，对应于某种运行方式，在电流不平衡时会出现告警，提醒用户进行干预。用户可以根据现场的运行方式选择自动
7、、强合、强分来干预显示屏上每个隔离开关辅助触点，使得运行方式识别准确可靠。装置在支路有电流但其刀闸辅助触点信号因故消失时可以通过记忆保持正常状态。另外针对因隔离刀闸辅助触点工作电源丢失而导致的所有刀闸位置都为0 的情况，装置能够记忆掉电前的刀闸位置和母线运行方式字直到开入电源恢复正常为止，使得母线保护在该状态下仍可以正确跳闸。下面简单介绍双母线不同运行方式下差动电流、制动电流的处理方法，正、负电流突变量之和处理类同。4.2.5.1 双母线专用母联方式双母线专用母联接线图如图4-7 所示。在此种接线型式下所有支路的母刀、母刀均应作为确定母线运行方式字的输入量，大差差动电流和制动电流均不计及母联电
8、流，各段小差差动电流和制动电流均应根据母联刀闸辅助触点的状态、母联断路器跳位和母联TA 的极性计及母联电IIIG2 G1L图4-6 双母线运行方式示意图CSC-150 数字式母线保护装置 说明书-15-流。N 单元双母线专用母联差动电流和制动电流表述如下：i K i K i K i N N ml ml d 1 1 1 1 + + + = i K i K i K i N N ml ml f 1 1 1 1 + + + = 其中Kml 为母联支路系数， K1 ， KN 1 为非母联支路系数， iml ， i1 ， iN 1 为经过换算后的一次电流或二次电流。计算大差差动电流和制动电流时0 = Km
9、l ， 1 1 1 = = = K K N ；计算母差动电流和制动电流时K1 ， KN 1 根据对应支路运行于母取1，不运行于母取0，当母联投入运行时，若母联TA 极性与母一致则1 = Kml ，若母联TA 极性与母一致则1 = Kml ，当母联退出运行时0 = Kml 。而计算母差动电流和制动电流时K1 ，KN 1 根据对应支路运行于母取1，不运行于母取0，当母联投入运行时，若母联TA 极性与母一致则1 = Kml ，若母联TA 极性与母一致则1 = Kml ，当母联退出运行时0 = Kml 。4.2.5.2 双母线专用母联专用旁路方式双母线专用母联专用旁路接线图如图4-8 所示。在这种接线
10、型式下，所有支路的母刀、母刀均应作为确定母线运行方式字的输入量，旁路按非母联支路处理，其电流参与大、小差差动电流和制动电流计算，处理方法同双母线专用母联方式。I 母II 母图4-8 双母线专用母联专用旁路接线图旁母母联旁路图4-7 双母线专用母联接线I 母II 母母联CSC-150 数字式母线保护装置 说明书-16-4.2.5.3 双母线母联兼旁路方式双母线母联兼旁路方式分母带旁路和母带旁路两种，在此种接线型式下，应根据“母联旁路运行”压板状态和各元件母刀、母刀状态来确定母线运行方式字。1) 母带旁路双母线母联兼旁路（母带旁路）接线图如图4-9 所示。母联兼旁路支路作母联时该支路旁母刀断开，“
11、母联旁路运行”压板退出，电流处理如同双母线专用母联。作旁路时母联兼旁路支路母刀和旁母刀合上，母刀断开，“母联旁路运行”压板投入，此时计算大差和母差动电流和制动电流时应计及该支路电流，计算母差动电流和制动电流时不需计及该支路电流。假设该支路编号为1，其余支路编号为2，N，则作旁路时差动电流和制动电流表述如下：i K i K i K i N N d + + + = 2 2 1 1i K i K i K i N N f + + + = 2 2 1 1其中K1 ， K2 ， KN 为支路系数， i1 ， i2 ， iN 为经过换算后的一次电流或二次电流。若母联兼旁路TA 极性与 母一致， 则计算大差差
12、动电流和制动电流时1 2 1 = = = = K K K N ，计算母差动电流和制动电流时1 1 = K ，K2 ，KN 根据对应支路运行于母取1，不运行于母取0，而计算母差动电流和制动电流时0 1 = K ，K2 ，KN根据对应支路运行于母取1，不运行于母取0；若母联TA 极性与母一致，则计算大差差动电流和制动电流时1 1 = K ， 1 2 = = = K K N ，计算母差动电流和制动电流时1 1 = K ，K2 ，KN 根据对应支路运行于母取1，不运行于母取0，而计算母差动电流和制动电流时0 1 = K ， K2 ， KN 根据对应支路运行于母取1，不运行于母取0。2)母带旁路双母线母
13、联兼旁路（母带旁路）接线图如图4-10 所示。母联兼旁路支路作母联时该支路母旁母图4-9 双母线母联兼旁路（母带旁路）接线图母旁母刀CSC-150 数字式母线保护装置 说明书-17-旁母刀断开，“母联旁路运行”压板退出，电流处理如同双母线专用母联。作旁路时母联兼旁路支路母刀和旁母刀合上，母刀断开，“母联旁路运行”压板投入，此时计算大差和母差动电流和制动电流时应计及该支路电流，计算母差动电流和制动电流时不需计及该支路电流。假设该支路编号为1，其余支路编号为2，N，则作旁路时差动电流和制动电流表述如下：i K i K i K i N N d + + + = 2 2 1 1i K i K i K i
14、 N N f + + + = 2 2 1 1其中K1 ， K2 ， KN 为支路系数， i1 ， i2 ， iN 为经过换算后的一次电流或二次电流。若母联兼旁路TA 极性与母一致，则计算大差差动电流和制动电流时1 1 = K ，1 2 = = = K K N ，计算母差动电流和制动电流时0 1 = K ， K2 ， KN 根据对应支路运行于母取1，不运行于母取0，而计算母差动电流和制动电流时1 1 = K ， K2 ， KN 根据对应支路运行于母取1，不运行于母取0；若母联TA 极性与母一致，则计算大差差动电流和制动电流时1 2 1 = = = = K K K N ，计算母差动电流和制动电流时
15、0 1 = K ，K2 ，KN根据对应支路运行于母取1，不运行于母取0，而计算母差动电流和制动电流时1 1 = K ，K2 ， KN 根据对应支路运行于母取1，不运行于母取0。4.2.5.4 双母线旁路兼母联方式双母线旁路兼母联方式分旁路至母有跨条和旁路至母有跨条两种。在此种接线型式下，应根据“母联旁路运行”压板状态和各元件母刀、母刀状态来确定母线运行方式字。1) 旁路至母有跨条双母线旁路兼母联（旁路至母有跨条）接线图如图4-11 所示。旁路兼母联支路作旁路时跨条刀断开，“母联旁路运行”压板投入，该支路电流处理同双母线专用旁路方式。作母联时旁路兼母联支路母刀和旁母刀断开，母刀和跨条刀合上，“母
16、联旁路运行”压板退出，此时差母母旁母图4-10 双母线母联兼旁路（母兼旁路）接线图旁母刀CSC-150 数字式母线保护装置 说明书-18-动电流和制动电流处理同双母线专用母联方式。2) 旁路至母有跨条双母线旁路兼母联（旁路至母有跨条）接线图如图4-12 所示。旁路兼母联支路作旁路时跨条刀断开，“母联旁路运行”压板投入，该支路电流处理同双母线专用旁路方式。作母联时旁路兼母联支路母刀和旁母刀断开，母刀和跨条刀合上，“母联旁路运行”压板退出，此时差动电流和制动电流处理同双母线专用母联方式。4.2.5.5 母线兼旁母方式母线兼旁母方式就是以线路跨条代替旁母的运行方式，其接线图如图4-13 所示。假设跨
17、条连接于母，合跨条刀前应将所有支路倒闸操作到母上，然后断开除母联支路外其他支路的母刀，再合上跨条刀，最后拉开需检修的开关和它的母刀。在整个倒闸操作过程中，跨条未合上按双母线专用母联处理电流，跨条合上后母联支路作为普通支路，按单母线运行方式处理，此时在处理母联电流时应注意母联TA 的极性，因此跨条刀的状态影响母线的运行方式，应作为确定运行方式的输入量。跨条刀合上后差动电流和制动电流表述如下：i K i i i ml ml N d + + + = 1 1 母母旁母图4-12 双母线旁路兼母联（旁路至母有跨条）接线图跨条刀母母旁母图4-11 双母线旁路兼母联（旁路至母有跨条）接线跨条刀旁母刀CSC-
18、150 数字式母线保护装置 说明书-19-i i i i ml N f + + + = 1 1 假设跨条连接于母，若母联TA 极性与母一致，则在计算差动电流时1 = Kml ，若母联TA 极性与母一致，则在计算差动电流时1 = Kml ；假设跨条连接于母，若母联TA 极性与母一致，则在计算差动电流时1 = Kml ，若母联TA 极性与母一致，则在计算差动电流时1 = Kml 。4.2.5.6 双母单分段双母单分段接线图如图4-14 所示。在此种接线型式下所有支路的隔离刀闸辅助触点均应作为确定母线运行方式字的输入量，大差差动电流和制动电流均不计及母联电流和分段电流，各段小差差动电流和制动电流均应
19、根据母联/分段刀闸辅助触点的状态、母联/分段断路器跳位和母联/分段TA 的极性计及母联或分段电流。N 单元双母单分段差动电流和制动电流表述如下：i K i K i K i K i K i N N fd fd ml ml ml ml d 3 3 1 1 2 2 1 1 + + + + + = i K i K i K i K i K i N N fd fd ml ml ml ml f 3 3 1 1 2 2 1 1 + + + + + = 其中Kml1 、Kml 2 为母联支路系数，K fd 为分段支路系数，K1 ，KN 3 为非母联/分段支路系数， iml1 ， iml2 ， i fd ， i1
20、 ， iN 3 为经过换算后的一次电流或二次电流。计算大差差动电流和制动电流时0 1 = Kml ， 0 2 = Kml ， 0 = K fd ， 1 3 1 = = = K K N ；固定母联1TA 极性与母一致，母联2TA 极性与母一致，分段TA 极性与母一致，计算母差动电流和制动电流时，K1 ， KN 3 根据对应支路运行于母取1，不运行于母取0，当母联1 的母刀或母刀状态为1 且母联1 跳位无效时1 1 = Kml ，否则0 1 = Kml ，当分段的母刀或母刀状态为1 且分段跳位无效时1 = K fd ，否则0 = K fd ；计算母差动电流和制动电流时， K1 ，_KN 3 根据母
21、母图4-13 母线兼旁母接线图跨条刀 跨条刀CSC-150 数字式母线保护装置 说明书-20-对应支路运行于母取1，不运行于母取0，当母联1 的母刀或母刀状态为1 且母联1 跳位无效时1 1 = Kml ，否则0 1 = Kml ，当母联2 的母刀或母刀状态为1 且母联2 跳位无效时1 2 = Kml ，否则0 2 = Kml ；计算母差动电流和制动电流时， K1 ， KN 3 根据对应支路运行于母取1，不运行于母取0，当分段的母刀或母刀状态为1 且分段跳位无效时1 = K fd ，否则0 = K fd ，当母联2 的母刀或母刀状态为1 且母联2 跳位无效时1 2 = Kml ，否则0 2 =
22、 Kml 。4.2.5.7 双母双分段双母双分段接线如图4-15 所示。在此种接线型式下按两个双母线系统配置两套母线保护。每套母线保护均应把两个分段回路视为两个非母联单元对待，这两个单元为固定连接，不可倒闸。综合分段失灵和死区保护，我们建议每套保护将母联设为元件1，分段设为元件2，分段设为元件3。4.2.5.8 单母分段带旁母图4-14 双母单分段接线图母母 母ML1 ML2ML3(FD)母联母联图4-15 双母双分段接线图母母 母分段I 母分段ICSC-150 数字式母线保护装置 说明书-21-单母分段带旁母接线图如图4-16 所示。在此种接线型式下除分段断路器外均为固定连接方式，所以只需考
23、虑分段断路器两侧的隔离刀闸位置和旁母刀闸状态来决定分段TA 电流的计算范围，分段支路的Ia 母刀、Ib 母刀、旁路刀3G、4G 均应作为确定分段支路运行状态的输入量。大差差动电流和制动电流均不计及分段电流，各段小差差动电流和制动电流均应根据分段刀闸辅助触点的状态、旁母刀状态和分段TA 的极性计及分段电流。假设N 单元单母分段系统有N1 条支路运行于Ia 母，N2 条支路运行于Ib 母，则差动电流和制动电流表述如下：i K i K i K i fd fdNjjNjj d + + = =212111i K i K i K i fd fdNjjNjj f + + = =212111其中K fd 为分
24、段支路系数，K1 为Ia 母系数，K2 为Ib 母系数。计算大差差动电流和制动电流时1 2 1 = = K K ；计算Ia 母差动电流和制动电流时， 1 1 = K ， 0 2 = K ；计算Ib 母差动电流和制动电流时， 0 1 = K ， 1 2 = K ；分段电流根据分段运行状态及TA 极性分别计入大差、Ia、Ib 的差动电流和制动电流。当运行于分段状态（3G、4G 分），计算大差差动电流和制动电流时0 = K fd ；计算Ia 母差动电流和制动电流时，分段跳位有效0 = K fd ，分段断路器跳位无效，若分段TA 极性与Ia 一致时 1 = K fd ，与Ib 一致时1 = K fd
25、；计算Ib 母差动电流和制动电流时，分段跳位有效时0 = K fd ，分段断路器跳位无效，若分段TA 极性与Ia 一致时 1 = K fd ，与Ib 一致时1 = K fd 。当运行于旁路状态，Ia 母带路时（1G、4G 合而2G、3G 分），在计算大差和Ia 母差动电流和制动电流时若分段TA 极性与Ia 母一致则1 = K fd ，否则1 = K fd ，计算Ib 母差动电流和制动电流时0 = K fd ；Ib 母带路时（2G、3G 合而1G、4G 分），在计算Ia 母差动电流和制动电流时0 = K fd ，计算大差和Ib 母差动电流和制动电流时，若分段TA 极性与Ib 母一致则1 = K
26、fd ，否则1 = K fd 。CSC-150 数字式母线保护装置 说明书-22-4.2.6 TA 饱和判别为防止母线保护在母线近端发生区外故障时，由于TA 严重饱和形成的差动电流而引起母线保护误动作，根据TA 饱和发生后二次电流波形的特点，装置设置了TA 饱和检测元件，用来区分区外TA 饱和与母线区内故障。区外故障TA 饱和虽然产生差动电流，但即使最严重的TA 饱和，在电流的过零点和故障初始阶段，仍存在线性传变区。在该传变区内差动电流为零，过了该区就会产生差动电流。TA 饱和检测元件就是利用该特点，通过实时处理线性传变区内的各种变量关系，包括电压突变量、差动电流、制动电流突变量、差动电流变化
27、率、制动电流变化率等，形成几个并行的TA 饱和判据，根据不同判据的特点，赋予不同的同步因子。通过同步因子和时间变量的关系来准确地鉴别TA饱和发生的时刻，加上差动电流谐波量的谐波分析，使得该TA 饱和检测元件具有极强的抗TA饱和能力，能够鉴别2msTA 饱和。对于饱和相区外转区内故障，由于采用波形识别技术，可以快速切除故障。4.2.7 TA 断线判别装置的TA 断线判别分为两段：告警段和闭锁段。告警段差动电流越限定值低于闭锁段差动电流越限定值，用户可以根据需要，通过设置控制字进行各段功能投退。告警段和闭锁段均经固定延时10s 发信号，在闭锁段投入时判断TA 断线后按相按段闭锁装置，TA 断线消失后，自动解除闭锁。母联TA 断线后，只告警不闭锁装置。TA 断线逻辑图如图4-17 和图4-18 所示。图4-16 单母分段带旁母接线图旁母Ia 母 I
