CSC-121A數字式綜合重合閘及斷路器輔助保護裝置在黃金坪水電站中的應用

余 幽 林

(四川大唐國際甘孜水電開發有限公司，四川 康定　626001)

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CSC-121A數字式綜合重合閘及斷路器輔助保護裝置在黃金坪水電站中的應用

余 幽 林

(四川大唐國際甘孜水電開發有限公司，四川 康定626001)

摘要：從裝置的硬件結構、工作原理、系統特性與特點等方面對四方公司出品的 CSC-121A綜合重合閘及斷路器輔助保護裝置進行了介紹,可供電力系統元件數字式繼電保護裝置的研制開發單位與使用單位參考,介紹了該裝置在黃金坪水電站保護中的應用情況。

關鍵詞：黃金坪水電站；綜合重合閘及斷路器；輔助保護裝置；硬件結構；工作原理

1概述

CSC-121A數字式綜合重合閘及斷路器輔助保護裝置是由單片機實現的數字式保護裝置，主要適用于220 kV及以上電壓等級的一個半斷路器接線方式。該裝置包括綜合重合閘、失靈保護、死區保護、充電保護、三相不一致保護等功能元件，可以滿足一個半斷路器接線中綜合重合閘和斷路器輔助保護按斷路器裝設的要求。

2該裝置的硬件配置

CSC-121A數字式綜合重合閘及斷路器輔助保護裝置采用功能模塊設計思想，不同的產品由相同的各功能組件按需要組合配置，實現功能模塊的標準化。采用帶有鎖緊裝置的插拔式功能組件，包括交流插件、CPU插件、管理插件、開入插件1、開入插件2、開出插件1、開出插件2、開出插件3、電源插件，另外在裝置面板上配有人機接口組件。

2.1交流插件

交流插件共設置四個交流電流變換器和四個交流電壓變換器，分別為IA、IB、IC、3I0、UⅡXA、UⅡXB、UⅡXC、UⅠX。

(1)保護相電流變換器有兩種類型：額定輸入電流為5 A，線性范圍為100 mA～150 A；額定輸入電流為1 A，線性范圍為50 mA～30 A；

(2)交流電壓僅供綜合重合閘檢無壓或檢同期用，每路均可接額定值57.74 V，也可接100 V。

2.2CPU插件

CPU插件簡化原理圖見圖1。

圖1　CPU插件簡化原理圖

CPU插件由MCU與DSP合一的32位單片機組成，具有保持總線不出芯片的優點，程序完全在片內運行，內存Flash為1M字節，RAM為64 K字節。該插件為裝置的核心插件，能夠完成斷路器保護功能、A/D變換、軟硬件自檢等。保護模擬量內有Ia和IaR、Ib和IbR等，其區別是同一路模擬量有兩路A/D采集以做備份和A/D自檢，IaR、IbR后綴大寫字母“R”的模擬量起備用和自檢作用。

2.3管理插件

管理插件也叫通信插件，其原理見圖2。

圖2　管理插件原理圖

管理插件是裝置的管理和通信插件，為承接保護裝置與外界通信及交換信息的管理插件，如與面板、PC調試軟件、監控后臺、工程師站、遠動、打印機等的聯系，根據保護的配置組織上送遙測、遙信、SOE、事件報文和錄波信息等。管理板有兩路LON網口、兩路RS485口和兩路高速的電以太網接口，可根據需要設置以滿足不同監控和遠動系統的要求。另外，管理板上設置有GPS對時功能，可滿足網絡對時、脈沖對時、IRIG-B碼對時方式的要求，還配有串行打印口。 2.4開入插件

設置了兩個開入插件。插件1主要接入裝置保護壓板和有關重合閘的開入量；插件2主要接入有關功能需要的跳位和跳閘信號開入量。該插件可提供弱電和強電兩種開入。在沒有特殊要求的情況下，所有開入均按弱電開入配置，開入插件對各路開入回路進行實時自檢。

2.5開出插件

該裝置設置了三個開出插件，用于輸出失靈跳閘、合閘出口、跳閘出口及信號觸點等。

開出插件1其跳閘出口均針對本斷路器的出口。失靈瞬跳功能驅動該插件各分相跳出口；過流保護動作驅動兩個過流保護出口觸點及分相跳出口。

開出插件2為組合插件，其開出端子接后加速觸點分為Ⅰ側、Ⅱ側。注意：此Ⅰ、Ⅱ側需要與跳閘信號的Ⅰ、Ⅱ側和接入電壓的Ⅰ、Ⅱ側統一。溝通三跳觸點為常閉觸點。其開出端子接輸出重合閘出口觸點、溝通三跳觸點和一些信號觸點。所有信號觸點均保持和非保持輸出。溝通三跳亦為常閉觸點。

開出插件3端子為失靈保護出口及跳閘信號，失靈保護出口為開關失靈后跳相關斷路器的失靈保護跳閘出口。

2.6電源插件

該裝置的電源插件采用開關電源，該插件輸入直流220 V或110 V，輸出5組電源，可提供兩路+24 V及±12 V、+5 V電源，但只有開入24 V經端子輸出。兩組+24 V作開入、開出板電源；±12 V作模擬量用電源；+5 V作CPU邏輯用電源。

3工作原理

保護CPU軟件包括主程序、采樣中斷程序和故障處理中斷程序。

正常工作時運行主程序，主程序完成裝置的硬件自檢、投切壓板、固化定值、上送報告等功能。每隔一個采樣間隔時間執行一次采樣中斷程序，進行電氣量的采集、錄波、突變量啟動判別等。故障處理中斷也是每隔固定時間執行一次，完成保護邏輯、TA異常判別等。若有異常發生則發出相應的告警信號和報文。TA斷線檢測方法為當零序電流大于零序電流啟動值且持續12 s，則判斷為TA斷線，并告警。

對于普通告警，發出信號提示運行人員注意檢查處理。對于危及保護安全和可靠性的嚴重告警在發出信號的同時閉鎖保護出口。發生故障時，在故障處理中斷時完成相應的保護功能，直到整組復歸、返回正常運行的程序。

4CSC-121A數字式綜合重合閘及斷路器輔助保護裝置在黃金坪水電站中的應用

黃金坪水電站為新投產電站，采用單機單元接線方式，主變高壓側均無斷路器，#1、#2，#3、#4主變分別共用500 kV母線斷路器，500 kV母線為三角形接線方式。全廠共設置了3臺500 kV斷路器，每臺斷路器配置一套CSC-121A數字式綜合重合閘及斷路器輔助保護裝置。500 kV母線斷路器配置了以下保護功能：

* 失靈保護

* 死區保護

* 充電保護

* 重合閘

* 三相不一致保護

在上述保護功能中保護CT均取自斷路器CT，用于保護啟動判別，其中保護啟動判別有電流突變量啟動、零序電流啟動、負序電流啟動，任一啟動元件啟動后能夠開放整組保護裝置的正電源，從而有效地提高了保護動作的可靠性；同時亦用于保護出口判別。保護PT則取自母線電壓和線路電壓，主要用于重合閘。

失靈保護主要應用于本斷路器失靈，分為三個階段：保護跳閘瞬時重跳、線路保護單跳延時三跳、開關失靈延時跳相關斷路器。當失靈保護啟動后，收到單相跳閘命令且相應電流大于失靈高定值，則瞬時重跳本斷路器該相。裝置設置三跳回路用以提供單跳延時跳三相的功能從而形成瞬時重跳、延時三跳本斷路器、延時三跳相關斷路器。兩種三跳方式在整定時間上有一定的配合，三跳本斷路器整定時限小于延時三跳相關斷路器。失靈保護采用該方式，能夠更好地作用于失靈斷路器，縮小故障范圍。

充電保護主要為母線充電時提供保護功能，其原理為相過流保護，分為兩段。其中Ⅰ段可選擇長期投入或短時投入，Ⅱ段則為長期投入方式。黃金坪水電站Ⅰ、Ⅱ段均為長期投入方式，Ⅰ段整定值較大、Ⅱ段整定時間較長，能夠很好地防止保護誤動。

死區保護則充分保護了斷路器和CT之間的范圍，避免了在保護范圍上存在死區，進而提高了保護的靈敏性。

重合閘有三種檢定方式，即：檢同期、檢無壓、非同期，黃金坪水電站采用非同期重合方式，不經檢定同期條件和無壓條件，雖然重合時可能對系統造成沖擊，但是能夠更快地進行重合閘，進而減少對系統和設備的影響。另外，重合閘方式為單相重合閘，能夠很好地避免單相動作時三相跳閘或重合，進而減小了故障影響范圍。

三相不一致保護可經零序電流、負序電流和三相跳位不一致開放，還可經重合閘啟動閉鎖。當有三相跳位不一致輔助觸點開入且單相重合閘閉鎖時，電流元件啟動則保護開出。黃金坪水電站GIS匯控柜也帶有三相不一致保護，可與斷路器輔助保護相配合，能夠更加可靠地出口三相不一致保護。

5結語

經過安裝調試和三個多月的運行，充分感受到四方公司出品的CSC-121A數字式綜合重合閘及斷路器輔助保護裝置運行可靠、無故障率。鑒于該保護裝置為成熟產品，故在調試和使用時均非常方便，其保護邏輯判斷的嚴密性和全面性充分保證了故障時能可靠動作、非故障時不誤動。

此外，該保護裝置具有完整的事件記錄，可保存動作報告、告警報告、啟動報告和操作記錄不少于2 000條，停電不丟失。大容量的故障錄波、兼容COMTRADE格式、儲存容量達4 Mbyte、全過程記錄故障、可以保存不少于24次錄波、可選擇數據或圖形方式等功能為事故分析提供了有利的幫助。

(責任編輯：李燕輝)

四川省水力發電工程學會召開2016年四川水電研討會暨2015四川水力發電科學技術獎頒獎典禮

2016年1月29日，"2016年四川水電研討會暨2015四川水力發電科學技術獎頒獎典禮"在成都金牛賓館召開。學會常務副理事長兼秘書長吳世勇、副理事長兼副秘書長伍康定和來自省發改委、省住建廳及學會會員單位代表共50余人參加了會議。會議由學會副理事長兼副秘書長伍康定主持。學會常務副理事長兼秘書長吳世勇在會上致辭，四川省發改委副巡視員艾明建作了關于四川水電發展的講話。會議對獲得2015四川水力發電科學技術獎一、二、三等獎的項目頒發了的獲獎證書，并進行了表彰獎勵。“2015四川水力發電科學技術獎”系四川省水力發電工程學會建會34年來首次對四川水力發電科學技術進行表彰獎勵。

余幽林(1991-)，男，四川廣安人，助理工程師，學士，從事水電工程建設技術與管理工作.

作者簡介:

文章編號:1001-2184(2016)02-0019-03

文獻標識碼:B

中圖分類號:TV7;TV735

收稿日期:2015-12-31