综自系统介绍

6保护测控单元6.1 概述本节以RCS-9000变电站综合自动化系统为例，介绍RCS-9000系列保护测控单元。

RCS-9000系列保护测控单元针对各种电压等级变电站保护和测控的要求，按照变电站综合自动化的总体技术要求，保护、监控统一规划和设计，研制和开发。

达到降低变电站建设、运行和维护投资，提高变电站运行可靠性，可与电网自动化系统交换信息，实现变电站无人值班目的。

RCS-9000系列保护测控单元是RCS-9000变电站综合自动化系统的一部分，用于完成变电站内数据采集、保护和控制，与RCS-9000计算机监控系统相配合实现变电站综合自动化。

该系列保护测控单元亦可单独使用，用于老变电站改造或同其它变电站监控系统配合使用。

其主要特点有：1）保护测控既相对独立又相互融合；保护和测控共享信息，不共享资源。

保护测控单元提供两组交流信号输入端子，分别接入保护CT和测量CT电流信号。

程序设计上，保护和测控模块独立运行且使保护模块不受测控模块影响，也不依赖外部通信网。

对于保护动作信息、状态信息则与测控模块共享，如控制回路断线、保护动作等信息。

保护测控单元，通过既保持相对独立又相互融合，在保证可靠性的前提下，实现减少装置数目、减少外部连接电缆。

2）硬软件模块化；RCS-9000保护测控单元主要由若干基本硬软件模块组成。

通过不同的模块组合，形成不同的保护测控单元。

如，更换RCS9601测控单元的继电器出口板和相应软件模块，RCS9601测控单元便转换为RCS9611线路保护测控单元。

对于不同的线路保护测控单元而言，仅需要添加或变更相应保护模块即可。

硬软件的模块化，便于大规模生产、降低成本，提高了可靠性。

3）精度软件调整控制；精度调整，对常规的变电站二次设备来说，是一项要求认真细致，繁重艰苦的工作。

RCS-9000系列测控单元设计通过软件、硬件相互配合，以软件修正补偿，取代了硬件调整电路，减少了环境因素，如振动、温度对测量精度的影响。

工厂内一次调整测试完毕后，现场即可免调校，从而也减少了现场维护工作量，方便了使用和维护。

4）友好的大屏幕显示界面装置面板上配有汉化大屏幕液晶显示，采用树形菜单，清晰明确汉字说明，操作简便，无须记忆。

各种信息显示，如跳闸报告、告警信息、遥测、遥信以及保护定值均为汉字显示，清晰、准确、易读，没有记忆“符号”负担。

重要操作，提供密码保护。

提供背景灯光，即使光线暗淡，也可清楚显示。

5）适应能力强，兼容老设备；RCS-9000保护测控单元既可就地安装，装在开关柜上或开关小室中，也可组屏安装；既可用于现代化变电站综合自动化系统，也可用于常规变电站或老变电站改造。

支持借助于通信交换信息，也提供中央信号和远动设备所需的空触点信号，可接收远动装置遥控控制接点信号，执行断路器分合控制。

提供独立的操作回路，方便地与现有各种二次设备配合，实现断路器的操作控制。

对于测控单元，支持二表法/三表法功率测量，无须变动硬软件模块。

对于公用信号测控单元，除了可接受多种变送器信号输出，如，0～5V或4～20ma，亦可直接采集220V/110V直流电压信号。

6）支持双网和光纤通信；7）支持IEC标准通信协议；通信是变电站综合自动化系统得以实现信息交换、共享的基础，是减少配置设备、电缆接线的关键。

支持双网和光纤通信，提高了自动化系统网络通信的可靠性，增强了通信的灵活性。

若采用光纤作为通信介质，通信可免受电磁干扰。

支持IEC标准通信协议，一保证了通信的可靠性和快速性，二支持保护测控单元的互操作性。

即，更换保护测控单元，不论是原厂家或其它厂家提供保护测控单元，系统不受影响。

8）支持硬件对时网络；自动化系统一般采用软件对时方式。

采用软件对时，由于需要CPU干预，时钟信号延迟具有不确定性。

对时精度达不到ms级要求。

采用硬件对时，无需CPU干预。

通过对时网络，传送精确的时钟脉冲差分信号，可达到比较高的对时精度。

精确对时不仅仅用于提高事件分辨率，其对变电站进一步深入发展有着十分重要的影响。

9）自诊断系统完善；自诊断作为提高装置和系统可靠性的一项重要措施，是RCS-9000系列保护测控单元一项重要功能。

自诊断不仅保留了TV/TA断线以及控制回路断线监视功能，而且利用微机技术大大扩展了自诊断和自检的范围和深度，从电源回路、输入回路A/D、内存RAM、ROM、直到出口回路均进行自检，提供汉字报警信息，直接定位故障位置。

RCS-9000系列保护测控单元作为变电站综合自动化系统一个基本部分，以变电站基本元件为对象，完成数据采集、保护和控制等功能，概括地说，其完成的主要功能有：1）模拟量数据采集、转换与计算；2）开关量数据采集、滤波；3）继电保护；4）自动控制功能；5）事件顺序记录；6）控制输出；7）对时；8）数据通信。

对保护测控单元，模拟量数据采集、转换和计算，主要针对线路电流、母线电压、流过电容器和变压器的电流，包括变压器的温度、直流母线电压等。

对所采集到的电流、电压进行转换和计算，得到电流和电压的数字量，还得到通过电流、电压计算出来的复合量，如有功功率、无功功率，代替了常规二次仪表，实现对变电站基本元件电气参数的监视。

开关量采集包括断路器、刀闸位置、一次设备状态以及辅助设备运行情况等以空触点形式表示的信息。

继电保护针对不同的对象、不同的要求而不同。

因设备、因对象而异。

自动控制功能，现阶段主要包括：自动准同期、低周减载、电压无功控制等。

图6-1RCS-9000保护测控单元数据通信是实现保护测控单元与计算机监控系统、保护测控单元间进行信息交换的重要手段。

通过数据通信，实现大量信息交换，数据共享，得以功能集成，实现综合自动化。

依据保护测控单元所服务的对象及所完成的功能分类，RCS-9000保护测控单元包括：●保护单元。

如，RCS-901超高压线路保护、RCS-978变压器保护；●测控单元。

如，RCS-9601线路测控单元；●保护测控单元。

如，RCS-9611线路保护测控单元；●自动装置单元。

如，RCS-9651分段备自投测控单元；●辅助装置单元。

如，RCS-9662电压并列装置。

更为详细分类，参见图6-1。

6.2 保护测控单元硬件结构RCS-9000系列保护测控单元硬件典型结构如图6-2所示。

从硬件典型结构框图中，可以看出：保护测控单元主要由交流插件、CPU插件、继电器出口回路、显示面板和电源及开入插件等模块构成。

交流插件主要负责转换、隔离现场提供的电流、电压信号。

通过交流插件，将现场100V 和5A交流电压和电流信号转换为适宜A/D转换器采集和处理的低电压信号。

CPU插件包括交流插件接口A/D转换部分、开入量以及继电器出口板接口，还提供显示面板接口和与外部通信接口。

来自交流插件的小电压信号经A/D转换后，电流、电压模拟信号变成CPU容易处理的数字信号，交给CPU进行运算和处理，如，检查所采集的电流信号是否大于过流整定值，大于过流整定值，则经过指定时间延迟后，由CPU板向继电器出口板发出断路器跳闸指令，同时记下发出跳闸指令时间，并将保护跳闸指令和跳闸时间合成一条告警信息，在传给显示面板同时，发往通信接口（一般为通信口B，通信口A备用）。

在完成上述任务后，检查开入接口、继电器板接口确认断路器已跳开，启动重合闸或闭锁重合闸。

若有重合闸，计算机在重合闸后，给出重合闸动作信号。

图6-2保护测控单元硬件结构典型框图若电流信号不大于保护定值，则对电流、电压信号按照有关计算公式或处理方法，进行计算或处理。

等待计算机监控系统命令或人机界面操作命令，将计算和处理结果传往计算机监控系统或送到大屏幕液晶显示。

对于线路、电容器、站用变/接地变等保护测控单元，继电器出口板等同常规二次回路中操作箱，不仅提供出口分合，防跳、手工分合断路器控制，还通过TWJ 和HWJ 触点信号，向监控系统提供断路器位置信号。

显示面板插件主要提供运行维护人员一个友善的人机界面。

通过该界面，可代替常规的二次仪表，实时显示变电站基本元件的电气运行参数。

如，母线电压、线路电流、开关分合、状态等。

运行人员也可通过显示面板插件，检查和修改保护定值，观察装置状态等。

RCS-9000系列保护测控单元高度模块化。

对于不同的保护测控单元，仅需更换不同的图6-3 RCS-9671硬件结构框图直流电源输入空接点信号输入Ò±Ò÷ÒÒÒÒÒÒÒÒÒÒÒÒÒ硬软件模块即可。

如更换图6-2中交流插件并配置相应的软件模块，图6-2所示保护测控单元便转换为变压器差动保护RCS-9671。

其硬件框图如图6-3所示。

若将图6-2 交流插件更换为直流插件，同时更换电源与开入板插件，增加开入信号，更换出口继电器板，图6-2所示保护测控单元便转换为如图6-4所示公用信号测控单元RCS9603硬件结构。

图6-4 RCS-9603硬件结构框图6.3 RCS-9000系列保护测控单元功能6.3.1 RCS-900A 型超高压线路成套保护本装置为数字式超高压线路成套快速保护装置，可用作220kV ～500kV 输电线路的主保护及后备保护RCS-900A 系列超高压线路保护提供纵联保护、工频变化量距离保护，三段式相间和接地距离保护及可带零序方向二个延时段的过流保护。

装置有分相出口，配有自动重合闸功能, 对单或双母线接线的开关实现单相重合、三相重合和综合重合闸。

RCS-900A 型超高压线路成套保护主要型号和功能参见表6-1。

Ò±Ò÷ÒÒÒÒÒÒÒÒÒÒÒÒÒ表6-1 RCS-900系列超高压线路保护的主要型号及其功能6.3.2RCS-978系列数字式变压器保护RCS-978系列数字式变压器保护适用于500kV及以下电压等级，需要提供双套主保护、双套后备保护的各种接线方式的变压器。

RCS－978数字式变压器保护在一台装置中可提供一台变压器所需要的全部电量保护，主保护和后备保护可共用同一TA，减少了外部连线。

后备保护可以根据需要灵活配置于各侧，主要保护和告警功能包括：保护功能∙稳态比率差动∙差动速断∙工频变化量比率差动∙零序比率差动/分侧比率差动∙复合电压闭锁方向过流（四套）∙零序方向过流（两套）∙零序过压（两套）∙间隙零序过流（两套）异常告警功能：∙过负荷报警∙起动冷却器∙过载闭锁有载调压∙零序电压报警∙公共绕组零序电流报警∙差流异常报警∙零序差流异常报警∙差动回路TA断线∙TA异常报警和TV异常报警RCS－978系列数字式变压器保护主要型号和用途如表6-2：表6-2 RCS-978系列数字式变压器保护型号和用途6.3.3RCS-915系列数字式母线保护RCS-915系列数字式母线保护装置用于各种电压等级母线保护。