南瑞继保PCS-9651L 备用电源自投装置

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湖北千伏安工程技术有限公司，我公司专业从事220KV及以下变电站二次保护改造、变电站自动化升级，代理国内外知名品牌（国电南自、南瑞继保、北京四方、长园深瑞、国电南瑞）微机保护测控装置，山大科技、国电南自、中元华电等知名品牌故障录波装置。若有需要欢迎来电咨询。

 PCS-9651L 备用电源自投装置

PCS-9651L 备用电源自投装置可实现中低压电压等级、不同主接线形式（内桥、单母线、单母 线分段等）的备用电源自动投入功能，另外还具有分段保护测控功能。装置通过常规电磁式互感器 采集模拟量，支持 IEC61850 规约。

性能特征

⚫ 高性能的通用型硬件，实时计算：采用 32 位高性能的双核处理器，核 1 完成保护运算与 出口逻辑，核 2 实现事件记录、故障录波、人机接口、后台通信及打印等功能。高性能的 硬件保证了装置在每一个采样间隔对所有继电器进行实时计算。

⚫ 软件模块化设计：装置提供完备的保护功能，各保护元件按模块化设计，相互独立，可灵 活配置。

⚫ 通信功能齐全：具有灵活的通信方式，可配 2 个 100Mbps 以太网接口，2 个 RS-485 串 口，1 个 RS-232 打印串口。支持电力行业通信标准 DL/T667-1999（IEC60870-5-103） 和 DL/T860（IEC61850）。还支持 Modbus RTU、Modbus TCP 规约。支持 100Mbps、 超五类线或光纤通信接口。

⚫ 调试维护方便：具有友好的人机接口和丰富的 PC 机辅助软件，方便装置设置和调试。

工作原理

主程序分为正常运行程序和故障计算程序：正常运行程序完成系统无故障情况下的状态监视、数据预处理等辅助功能。整组启动后进入故障计算程序，进行各种保护算法计算、跳合闸逻辑判断等。

模拟量输入

本装置可以引入如下模拟量：Ⅰ母三相电压（Ua1、Ub1、Uc1）、 Ⅱ母三相电压（Ua2、Ub2、 Uc2）、 电源 1 电压（Ux1）、 电源 2 电压（Ux2）、 电源 1 电流（I1）、 电源 2 电流（I2）、 分段三相 保护电流（Ia、Ib、Ic）和零序电流（I0）。外部模拟量输入经隔离互感器隔离变换后，经低通滤波 器至模数转换器，再由 CPU 定时采样。CPU 对获得的数字信号进行处理，构成各种保护继电器。

母线电压可以Ｙ型接入，也可以Ｖ型接入。分段保护三相电流与Ⅰ母三相电压，在本装置中兼 作分段测量使用，形成分段间隔的 P、Q、COSф、kWh、kVArh。

装置启动元件

装置为各保护元件设置了不同的启动元件，相应的启动元件启动后才能进行各自的保护元件计 算。

⚫ 备用电源自投启动元件：当相应的备自投方式充电完成，并满足相应的自投启动条件时，备自 投启动元件动作。

⚫ 过流保护启动元件：当分段三相电流最大值大于 0.95 倍整定值时动作。此启动元件用来开放相 应的过流保护。

⚫ 零序过流保护启动元件：当分段零序电流大于 0.95 倍零序电流整定值时动作。此启动元件用来 开放相应的零序过流保护。

⚫ 过流加速保护启动元件：当分段自投合闸动作后，分段三相电流最大值大于 0.95 倍过流加速整 定值时动作。此启动元件用来开放相应的过流加速保护。

⚫ 零序过流加速保护启动元件：当分段自投合闸动作后，分段零序电流大于 0.95 倍零序过流加速 整定值时动作。此启动元件用来开放相应的零序过流加速保护。

⚫ 充电过流保护启动元件：当手动或遥控操作分段合闸空充另一段母线时，分段三相电流最大值 大于 0.95 倍充电过流整定值时动作。此启动元件用来开放相应的充电过流保护。

⚫ 充电零序过流保护启动元件：当手动或遥控操作分段合闸空充另一段母线时，分段零序电流大 于 0.95 倍充电零序过流整定值时动作。此启动元件用来开放相应的充电零序过流保护。

备用电源自投

装置引入两段母线电压（Uab1、Ubc1、Uca1 和 Uab2、Ubc2、Uca2），用于有压、无压判别。 引入两电源电压（Ux1、Ux2），用于判别备用电源是否有压，可经控制字选择是否使用。引入两电 源单相电流（I1、I2），是为了防止母线 PT 三相断线后备自投误动作，同时可以用来更好地确认电 源开关是否跳开。

装置引入电源 1、电源 2 和分段断路器的跳闸位置接点，用于系统运行方式识别、自投准备及 自投动作。

装置可选引入电源 1、电源 2 和分段断路器的合后位置（KKJ）信号，用于各种运行方式下的 手跳闭锁备自投。如果未接入断路器的合后位置信号，那么需将[合后位置接入]控制字整定为 0，同 时为了实现手跳闭锁备自投功能，需将各断路器的手跳接点接至闭锁备自投开入端子。

分段断路器的 TWJ、HWJ 和 KKJ 可以由装置的操作回路插件（B04）产生。或者，可选择从 开入端子 0103、0104 和 0105 分别引入分段断路器的 TWJ、HWJ 和 KKJ（需将辅助参数[0103 定 义为分段跳闸位置]、[0104 定义为分段合闸位置]、[0105 定义为分段合后位置]分别整定为 1）。

另外还分别设置闭锁备自投方式 1/2、闭锁备自投方式 3/4 和闭锁备自投（总闭锁）的开入。

备自投动作输出有：跳电源 1 出口，用于跳开电源 1 进线断路器；跳电源 2 出口，用于跳开电 源 2 进线断路器；联切Ⅰ母、联切Ⅱ母出口，用于联跳相应母线上的其他断路器；合电源 1 出口， 用于合 1#进线断路器；合电源 2 出口，用于合 2#进线断路器；跳、合分段出口，用于跳、合分段 断路器。

备自投方式

电源 1 运行，电源 2 备用，即 1DL、3DL 在合位，2DL 在分位。当电源 1（1#进线）因为故障 导致失电后，电源 2（2#进线）应能自动投入，且只允许动作一次。为了满足这个要求，设计了类 似于线路自动重合闸的充电过程，只有在充电完成后才允许备自投动作。

充电条件： 1) Ⅰ母、Ⅱ母均三相有压，当[检电源 2 电压]控制字投入时 Ux2 有压（大于[电源有压定值]）；

2) 1DL、3DL 在合位，2DL 在分位。 同时满足以上条件，经辅助参数[备自投充电时间]后充电完成。 放电条件（满足以下任意一条则放电）： 1) 当[检电源 2 电压]控制字投入时 Ux2 不满足有压条件（小于[电源有压定值]），经 15s 延时 放电； 2) 备自投发出合闸命令或 2DL 合上； 3) 当[合后位置接入]控制字投入时，本装置没有跳闸出口时电源 1 合后位置开入为 0，或分段 合后位置开入为 0； 4) 有“闭锁备自投方式 1/2”或“闭锁备自投”开入； 5) 1DL、2DL 或 3DL 的跳位异常； 6) 1DL 开关拒跳； 7) 整定控制字[备自投方式 1]或[备自投方式 1/2 软压板]或[备自投功能软压板]退出；8) 分段保护动作。

动作过程

1）当充电完成后，Ⅰ母、Ⅱ母均无压（线电压均小于[母线无压启动定值]） ，I1 无流，Ux2 有 压（[检电源 2 电压]控制字投入时），则启动，经[电源 1 跳闸时间]延时，跳电源 1 断路器 1DL，若[联 切功能]控制字投入，则联切Ⅰ母、联切Ⅱ母同时动作。确认 1DL 跳开后，且Ⅰ母、Ⅱ母均无压（线 电压均小于[母线无压合闸定值]），经[合备用电源延时]去合电源 2 进线断路器。 2）当充电完成后，电源 1 跳位且 I1 无流，Ux2 有压（[检电源 2 电压]控制字投入时），Ⅰ母、 Ⅱ母均无压（线电压均小于[母线无压启动定值]，若[跳位启动判母线电压]控制字退出时则不判母线 电压），则启动，若[跳位启动经跳闸时间]控制字投入时经[电源 1 跳闸时间]延时，否则固定经 40ms 延时，跳电源 1 断路器 1DL，若[联切功能]控制字投入，则联切Ⅰ母、联切Ⅱ母同时动作。确认 1DL 跳开后，且Ⅰ母、Ⅱ母均无压（线电压均小于[母线无压合闸定值]），经[合备用电源延时]去合电源 2 进线断路器。

备自投方式

电源 2 运行，电源 1 备用，即 2DL、3DL 在合位，1DL 在分位。当电源 2 因为故障导致失电后， 电源 1 应能自动投入。

充电条件： 1) Ⅰ母、Ⅱ母均三相有压，当[检电源 1 电压]控制字投入时 Ux1 有压（大于[电源有压定值]）；

2) 2DL、3DL 在合位，1DL 在分位。 同时满足以上条件，经辅助参数[备自投充电时间]后充电完成。 放电条件（满足以下任意一条则放电）： 1) 当[检电源 1 电压]控制字投入时 Ux1 不满足有压条件（小于[电源有压定值]），经 15s 延时 放电； 2) 备自投发出合闸命令或 1DL 合上； 3) 当[合后位置接入]控制字投入时，本装置没有跳闸出口时电源 2 合后位置开入为 0，或分段 合后位置开入为 0； 4) 有“闭锁备自投方式 1/2”或“闭锁备自投”开入； 5) 1DL、2DL 或 3DL 的跳位异常； 6) 2DL 开关拒跳； 7) 整定控制字[备自投方式 2]或[备自投方式 1/2 软压板]或[备自投功能软压板]退出； 8) 分段保护动作。 动作过程： 1）当充电完成后，Ⅰ母、Ⅱ母均无压（线电压均小于[母线无压启动定值]） ，I2 无流，Ux1 有 压（[检电源 1 电压]控制字投入时），则启动，经[电源 2 跳闸时间]延时，跳电源 2 断路器 2DL，若[联 切功能]控制字投入，则联切Ⅰ母、联切Ⅱ母同时动作。确认 2DL 跳开后，且Ⅰ母、Ⅱ母均无压（线 电压均小于[母线无压合闸定值]），经[合备用电源延时]去合电源 1 进线断路器。 2）当充电完成后，电源 2 跳位且 I2 无流，Ux1 有压（[检电源 1 电压]控制字投入时），Ⅰ母、 Ⅱ母均无压（线电压均小于[母线无压启动定值]，若[跳位启动判母线电压]控制字退出时则不判母线 电压），则启动，若[跳位启动经跳闸时间]控制字投入时经[电源 2 跳闸时间]延时，否则固定经 40ms 延时，跳电源 2 断路器 2DL，若[联切功能]控制字投入，则联切Ⅰ母、联切Ⅱ母同时动作。确认 2DL 跳开后，且Ⅰ母、Ⅱ母均无压（线电压均小于[母线无压合闸定值]），经[合备用电源延时]去合电源 1 进线断路器。

备自投方式

电源 1、2 运行，分段备用，即 1DL、2DL 在合位，3DL 在分位。当电源 1 因为故障导致失电 后，分段应能自动投入

在合位，3DL 在分位。 同时满足以上条件，经辅助参数[备自投充电时间]后充电完成。 放电条件（满足以下任意一条则放电）： 1) Ⅱ母不满足有压条件（最大线电压小于[母线有压定值]），经 15s 延时放电； 2) 备自投发出合闸命令或 3DL 合上； 3) 当[合后位置接入]控制字投入时，本装置没有跳闸出口时电源 1 合后位置开入为 0，或电源 2 合后位置开入为 0； 4) 有“闭锁备自投方式 3/4”或“闭锁备自投”开入； 5) 1DL、2DL 或 3DL 的跳位异常； 6) 1DL 开关拒跳； 7) 整定控制字[备自投方式 3]或[备自投方式 3/4 软压板]或[备自投功能软压板]退出； 8) 弹簧未储能开入，或控制回路断线告警。 动作过程： 1）当充电完成后，Ⅰ母无压（线电压均小于[母线无压启动定值]） ，I1 无流，Ⅱ母有压（最大线 电压大于[母线有压定值]），则启动，经[电源 1 跳闸时间]延时，跳电源 1 断路器 1DL，若[联切功能] 控制字投入，则联切Ⅰ母同时动作。确认 1DL 跳开后，且Ⅰ母无压（线电压均小于[母线无压合闸定 值]），经[合分段断路器时间]延时去合分段断路器 3DL。 2）当充电完成后，电源 1 跳位且 I1 无流，Ⅱ母有压（最大线电压大于[母线有压定值]）， Ⅰ母 无压（线电压均小于[母线无压启动定值]，若[跳位启动判母线电压]控制字退出时则不判Ⅰ母电压） ， 则启动，若[跳位启动经跳闸时间]控制字投入时经[电源 1 跳闸时间]延时，否则固定经 40ms 延时， 跳电源 1 断路器 1DL，若[联切功能]控制字投入，则联切Ⅰ母同时动作。确认 1DL 跳开后，且Ⅰ母 无压（线电压均小于[母线无压合闸定值]），经[合分段断路器时间]延时去合分段断路器 3DL。

备自投方式

电源 1、2 运行，分段备用，即 1DL、2DL 在合位，3DL 在分位。当电源 2 因为故障导致失电 后，分段应能自动投入。

充电条件： 1) Ⅰ母、Ⅱ母均三相有压； 2) 1DL、2DL 在合位，3DL 在分位。 同时满足以上条件，经辅助参数[备自投充电时间]后充电完成。 放电条件（满足以下任意一条则放电）： 1) Ⅰ母不满足有压条件（最大线电压小于[母线有压定值]），经 15s 延时放电； 2) 备自投发出合闸命令或 3DL 合上； 3) 当[合后位置接入]控制字投入时，本装置没有跳闸出口时电源 2 合后位置开入为 0，或电源 1 合后位置开入为 0； 4) 有“闭锁备自投方式 3/4”或“闭锁备自投”开入； 5) 1DL、2DL 或 3DL 的跳位异常； 6) 2DL 开关拒跳； 7) 整定控制字[备自投方式 4]或[备自投方式 3/4 软压板]或[备自投功能软压板]退出； 8) 弹簧未储能开入，或控制回路断线告警。 动作过程： 1）当充电完成后，Ⅱ母无压（线电压均小于[母线无压启动定值]） ，I2 无流，Ⅰ母有压（最大线

 

工作原理

电压大于[母线有压定值]），则启动，经[电源 2 跳闸时间]延时，跳电源 2 断路器 2DL，若[联切功能] 控制字投入，则联切Ⅱ母同时动作。确认 2DL 跳开后，且Ⅱ母无压（线电压均小于[母线无压合闸定 值]），经[合分段断路器时间]延时去合分段断路器 3DL。 2）当充电完成后，电源 2 跳位且 I2 无流，Ⅰ母有压（最大线电压大于[母线有压定值]）， Ⅱ母 无压（线电压均小于[母线无压启动定值]，若[跳位启动判母线电压]控制字退出时则不判Ⅱ母电压） ， 则启动，若[跳位启动经跳闸时间]控制字投入时经[电源 2 跳闸时间]延时，否则固定经 40ms 延时， 跳电源 2 断路器 2DL，若[联切功能]控制字投入，则联切Ⅱ母同时动作。确认 2DL 跳开后，且Ⅱ母 无压（线电压均小于[母线无压合闸定值]），经[合分段断路器时间]延时去合分段断路器 3DL。

分段保护

1 过流保护

本装置设置两段定时限过流保护，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 选择是否经复压闭锁（低电压和负序电压）。复压元件取两段母线电压的逻辑“与”关系（后加速、 充电过流保护的复压闭锁与此相同）。

2 零序过流保护

本装置设置一段零序过流保护，零序电流可以由外部专用的零序 CT 引入，也可用软件自产（[零 序电流自产]控制字整定为 1，零序过流加速保护和充电零序过流保护与此相同）。

3 自投合闸后加速保护

本装置设置一段过流加速保护和一段零序过流加速保护，其中过流加速保护可选择是否经复压 闭锁。加速保护仅在备自投方式 3、4 合闸动作后开放 3s，在此期间内，若加速保护启动，则一直 开放到故障切除。

4 充电保护

本装置设置一段充电过流保护和一段充电零序过流保护，其中充电过流保护可选择是否经复压 闭锁。充电保护在分段断路器手动或遥控合闸空充母线时短时开放（可在辅助参数中整定[充电保护 开放时间]，默认为 0.5s），在此期间内，若充电保护启动，则一直开放到故障切除。辅助参数中， [0108 定义为充电保护硬压板]为 1 时，B01 号板 0108 端子为“充电保护硬压板” ，充电保护受该压 板控制；整定为 0 时，B01 号板 0108 端子为普通遥信输入，充电保护不受该压板控制。

5 异常告警

1 开关跳位异常

电源有流（大于无流定值）但其开关跳位开入为 1，经 10s 延时报相应电源跳位异常。

分段有流（大于 0.04In）但分段跳位开入为 1，经 10s 延时报分段跳位异常。

2 控制回路断线

分段 TWJ 和 HWJ 均为 0，经 3s 延时报“控制回路断线”。当分段 TWJ 或 HWJ 任意一个为 1 时，相应告警返回。

工作原理

当不使用本装置的操作回路插件功能时，请把辅助参数中的[检测控制回路断线]整定为 0，退出 控制回路断线告警功能。

弹簧未储能告警

当收到弹簧未储能开入时，经辅助参数中的[弹簧未储能告警延时]（默认为 15s）报“弹簧未储 能告警”信号。

CT 断线

分段 CT 断线判据如下： 1) 最大相电流大于 0.2In； 2) 最大相电流大于其余两相相电流的 4 倍。

同时满足上述两个条件，延时 10s 报“分段 CT 断线”告警信号。当电流恢复正常后，延时 10s “分段 CT 断线”告警信号返回。

PT 断线

Ⅰ母 PT 断线判别： 1) 正序电压小于 30V 时，I1 有流，或者 3DL 在合位且 I2 有流； 2) 负序电压大于 8V。 满足以上任一条件延时 10s 报“Ⅰ母 PT 断线”。当电压恢复正常后，延时 1.25s 该告警返回。

Ⅱ母 PT 断线判据与Ⅰ母的类同。

电源 1PT 断线判别：[检电源 1 电压]控制字投入时，若 Ux1 小于[电源有压定值]，经 10s 延时 报“电源 1PT 断线”。当电压恢复正常后，延时 1.25s 该告警返回。电源 2PT 断线判据与电源 1 的类同。

频率异常

当系统频率低于 49.5Hz 或高于 50.5Hz 时，经 10s 延时发“频率异常”信号。

开关拒跳

装置发出跳闸命令后，在辅助参数中的[开关拒跳判断时间]（默认为 1s）内，相应开关没有跳 开，报相应开关拒跳。开关拒跳告警信号保持至信号复归。

接地选线

装置使用暂态功率方向法来判断本间隔是否接地。当线路故障，暂态零序容性功率方向为反向 时，装置报“本间隔接地”。

采样数据异常的处理

当采样通道存在异常的直流偏置时，装置会报“采样数据异常告警”，并闭锁相关保护：

⚫ 电压采样无效，则闭锁与电压相关的保护。

⚫ 电流采样无效，则闭锁与电流相关的保护。

测控功能

测控功能包括遥测、遥信、遥控功能。

遥测量包括 Iam、Ibm、Icm、UA1、UB1、UC1、UAB1、UBC1、UCA1、F、P、Q、COSф 共 13 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。 本装置没有专门的分段测量电流输入，而是使用分段保护电流来计算测量电流。直采电流、电压精 度达到 0.2 级，其余精度达到 0.5 级。

遥信量主要有：最多 6 路自定义遥信开入，并有事件顺序记录(SOE)。

遥控功能提供一组遥控输出接点(遥控对象固定对应本开关)来实现断路器正常遥控跳闸和正常 遥控合闸。遥合固定为不检方式。

时间管理

⚫ 时钟同步

装置能够连接多种时钟源信号进行准确的时钟同步，支持的时钟信号源包括标准时钟装置（如 PCS-9785）发出的差分 IRIG-B、差分 PPS、空接点 PPS、SNTP 广播、SNTP 点对点等信号。

通过液晶菜单对时方式中[外部时钟源模式]参数选择对时源。其中“硬对时”包括差分 IRIG-B、 差分 PPS、空接点 PPS 等信号， “软对时”包括 SNTP 广播、SNTP 点对点、IEC103 后台对时等， “扩展板对时”尚未使用。

选择“硬对时”时，装置判断差分 IRIG-B、差分 PPS、空接点 PPS 的有效性，并根据优先级 （差分 IRIG-B>差分 PPS>空接点 PPS）选择一种时钟信号进行同步。

选择“软对时”时，装置根据网络 SNTP 报文进行 SNTP 点对点或 SNTP 广播对时。如果已经 指定 SNTP 服务器地址，装置固定与其进行 SNTP 点对点对时。如果未指定 SNTP 服务器地址（该 参数为空 0.0.0.0），装置使用 SNTP 广播对时。

选择“无对时”时，装置不检测各种时钟源信号，且不报“对时异常”告警。

装置支持灵活的对时切换，一旦高优先级的对时信号断开，自动选择低优先级的对时信号，例 如差分 IRIG-B 信号断开，空接点 PPS 有效，改用空接点 PPS；选择“硬对时”或者“扩展板对时” ， 但只有网络对时源时，装置会进行网络对时，但会报“对时异常”告警。 差分 PPS、空接点 PPS 对时没有日历信息，装置使用 SNTP 或 IEC103 后台对时中的日历信息对时。当装置对时成功时，液晶主界面的左上角显示“S”标志