1 装置介绍

1.1 概述

安科瑞母联柜AM5SE/B备自投保护装置集保护、控制、测量、通讯和监视功能于一体，资源丰富、配置完善、维护方便、性能稳定，适用于35kV及以下电压等级电力系统的保护和测控，实现进线、主变、配电变、电动机、电容器、母联、PT等保护。应用领域覆盖电力、水利、交通、石油、化工、煤炭、冶金等行业。

安科瑞母联柜AM5SE/B备自投保护装置硬件设计采用可靠性配置，软件配以专门的保护算法，抗干扰性能强，可靠性高，保护实现方式灵活，能与Acrel-2000Z电力系统配套使用，为电力系统的安全可靠运行提供保障。

1.3 装置选型表

AM5SE-B 备自投保护测控装置

1.4.1 功能简介

保护功能

● 三段式过流保护（可经复合电压闭锁、可带方向闭锁）

● 反时限过流保护（可经复合电压闭锁）

● 后加速过流保护（可经复合电压闭锁）

● 备自投功能

● PT断线告警

● 控制回路断线告警

● 母线充电保护

● 重合闸

● 过负荷联切/告警

● 两段式零序过流保护

● 零序后加速过流保护

● 检同期

● 检修状态闭锁

功能

● 独立操作回路，可适应0.25A-5A开关跳合闸电流

● 20路有源开关量输入

● 10路无源继电器输出

● I, U, P, Q, PF, Fr, Ep, Eq 等电参量测量

● 2路4-20mA变送输出

通讯功能

● 2路RS485串行通讯接口，支持Modbus-RTU、IEC60870-5-103规约

● 2路以太网接口，支持 TCP Modbus-RTU和 TCP IEC60870-5-103规约

其他功能

● 故障录波功能，保护动作时触发录波，可录故障前8周波、故障后4周波

● IRIG-B格式对时

1.4.2 保护原理

1.4.2.1三段式过流保护(可经复合电压闭锁、可带方向闭锁)

当任一相电流大于定值，经延时，装置跳闸。三段过流保护由过流一段（瞬时速断）保护、过流二段、过流三段构成。三段保护可独立设置时限，由独立的控制字实现功能投退。是否需经复压闭锁与是否带方向闭锁也可由相应控制字选择。

（1）经复压闭锁

为了提高保护的灵敏度，可在过流保护中加复合电压闭锁条件，该条件可由相应控制字选择投退。当选择经复合电压闭锁启动过流保护时：当三个线电压中小的线电压小于低压定值且大于低压阈值或者负序电压大于复合电压负序定值时，开放过流保护出口，若复合电压闭锁条件退出，则过流保护不需考虑电压条件。

（2）带方向闭锁

通过投入方向闭锁元件以满足保护的选择性和灵敏性的要求。装置采用90°接线方式，按相起动。以电流流出母线为正方向。

，  ， ——相间电流电压对应关系；

装置相间元件动作区域。

图4.1 相间方向元件动作区示意图

保护逻辑见图4.2。

图4.2 三段式过流保护逻辑

1.4.2.2 反时限过流保护（可经复合电压闭锁）

本装置共集成了三条特性曲线的反时限保护，用户可根据需要选择任何一种反时限特性曲线。根据电工委员会（IEC255-4），装置使用下列三个标准的反时限特性曲线：

一般反时限：

非常反时限：

反时限：

其中 为反时限动作时间，为反时限特性电流定值，为输入电流，K为时间系数。本装置的反时限特性曲线可以通过定值菜单里的反时限曲线类型来选择（0：一般反时限，1：非常反时限，2：反时限）。

反时限保护可选择是否需经复合电压闭锁条件，原理同三段式过流保护。

保护逻辑见图4.3。

图4.3 反时限过流保护逻辑

1.4.2.3 后加速过流保护（可经复压闭锁）

母联开关合上后在整定的后加速有效时间内监视流过母联开关的电流，若任一相电流大于整定值时，经整定的延时跳闸。否则在整定的后加速有效时间后，后加速段自动退出。

后加速过流保护可选择是否需经复压闭锁条件，原理同三段式过流保护。

保护逻辑见图4.4。

图4.4 后加速过流保护逻辑

1.4.2.4 备自投功能

当装置使用在如图4.5的中时，装置可以通过设置选择分段备投、进线备投、自适应备投、联切备投、进线互投的运行方式。

图4.5 备自投一次图

自适应备自投

装置可在任一初始模式下进线进线1备投、进线2备投、分段备投。

进线备自投自复

1）平时1QF、3QF合闸，2QF分闸，由1#进线供两段母线；当进线1失电时，跳开1QF，确认跳开后合上2QF，由2#进线供两段母线运行；若进线1恢复供电，则跳开2QF后，合上1QF，恢复由1#进线供两段母线供电。

2）平时2QF、3QF合闸，1QF分闸，由2#进线供两段母线；当进线2失电时，跳开2QF，确认跳开后合上1QF，由1#进线供两段母线运行；若进线2恢复供电，则跳开1QF后，合上2QF，恢复由2#进线供两段母线供电。

母联备自投自复

平时母联断路器3QF常分，由两路电源同时供电；

1）若I段母线失电，则跳开I段断路器1QF后，自动合母联断路器3QF，由II段电源供电；当进线1恢复供电时，跳开3QF，合进线1开关1QF，恢复由两路进线电源单独供电。

2）若II段母线失电，则跳开II段断路器2QF后，自动合母联断路器3QF，由I段电源供电；当进线2恢复供电时，跳开3QF，合进线2开关2QF，恢复由两路进线电源单独供电。

进线互投

平时1QF、3QF合闸，2QF分闸，由1#进线供两段母线；当进线1失电时，跳开1QF，确认跳开后合上2QF，由2#进线供两段母线运行；若进线1恢复供电，此时备自投不动作，当进线2失电时，跳开2QF，确认跳开后合上1QF，由1#进线供两段母线运行。

联切备自投自复

1）平时1QF、3QF 合闸，2QF 分闸，由1#进线供两段母线；当进线1失电时，跳开1QF和3QF，确认跳开后合上2QF，由2#进线供II段母线运行；若进线1恢复来电，则跳2QF，确认跳开后，合上1QF和3QF，恢复由1#进线供两段母线运行。

2）平时2QF、3QF 合闸，1QF 分闸，由2#进线供两段母线；当进线2失电时，跳开2QF和3QF，确认跳开后合上1QF，由1#进线供I段母线运行；若进线2恢复来电，则跳1QF，确认跳开后，合上2QF和3QF，恢复由2#进线供两段母线运行。

1.4.2.5 PT断线告警

装置可判断I段母线PT和II段母线PT断线，两种PT断线共用一个控制字。

I段母线PT断线：当I段母线无压且进线1有电流或者I段母线负序电压大于复合电压负序定值时，经延时，装置保护告警；

 II段母线PT断线：当II段母线无压且进线2有电流或者I段母线负序电压大于复合电压负序定值时，经延时，装置保护告警。

 装置监测到PT断线时，前面板“告警”指示灯亮且装置告警出口闭合。

1.4.2.6 控制回路断线告警

装置通过判断断路器操作回路的合位监视HWJ、分位监视TWJ状态来识别控制回路是否异常，当合位监视与分位监视同时处于合状态或分状态时，判定为异常状态，装置将发出告警信号。保护逻辑见图4.6。

图4.6 控制回路断线告警逻辑

1.4.2.7 母线充电保护

装置设置母线充电保护，断路器处于分闸位置30s后，当装置检测到断路器由分位变为合位后的有效时间内（默认为3s），若线路电流超过充电保护电流定值，装置发充电保护跳闸命令跳开断路器。有效时间后，充电保护功能自动退出。保护逻辑见图4.7。

图4.7 母线充电保护逻辑

1.4.2.8 重合闸

装置提供三相一次重合闸功能，其启动方式有位置不对应启动和保护启动两种。

重合闸方式有不检、检无压两种。

当重合闸功能投入、断路器在合位且无其他闭锁信号时运行15秒后充电。下列信号闭锁重合闸：重合闸已动作、手动跳闸或遥控跳闸、弹簧未储能、闭锁重合闸投入、控制回路断线。

重合闸充电完成后，一旦保护跳闸或断路器偷跳，经过重合闸延时，重合闸启动。

重合闸启动后，根据控制字选择检无压或不检。

1）检无压重合闸条件：线路电压≤检无压定值。

2）不检重合闸：不判别线路电压幅值或相角，直接合闸。

1.4.2.9 过负荷联切/告警

装置有过负荷告警和过负荷联切保护，当任一相电流大于过负荷告警定值时，经延时装置发出告警信号；当任一相电流大于过负荷联切定值时，装置经延时保护动作。两种保护功能由独立的控制字实现投退。保护逻辑见图4.8。

图4.8 过负荷联切/告警逻辑

1.4.2.10 两段式零序过流保护

当零序电流大于零序电流定值时，装置经延时保护动作。装置设有两段式零序过流保护，均由独立控制字实现投退。

通过投入方向闭锁元件以满足保护的选择性和灵敏性的要求，是否带方向闭锁也可由相应控制字选择。装置采用90°接线方式，按相起动，通过零序电流I0与3U0（根据相电压计算得到的零序分量）的相角，以电流流出母线为正方向。

  ——电流电压对应关系；

装置相间元件动作区域。

图4.9 相间方向元件动作区示意图

保护逻辑见图4.10。

图4.10 两段式零序过流保护逻辑

1.4.2.11 零序后加速过流保护

母联开关合上后在整定的后加速有效时间内监视流过母联开关的零序电流，若零序电流大于整定值时，经整定的延时跳闸。否则在整定的后加速有效时间后，后加速段自动退出。

保护逻辑见图4.11。

图4.11 零序后加速过流保护逻辑

1.4.2.12 检同期

装置通过检测待并侧电压Ux和系统侧电压Us的电压幅值、电压频率和电压相角来实现同期合闸功能。当两侧电压的幅值偏差、频差及角差达到允许同期的范围时，装置的X6.1-X6.2接点闭合，用户可将X6.1-X6.2接点串联接入合闸回路，即可实现手动合闸或遥控合闸或保护合闸等时检同期。

待并侧电压和系统侧电压的采集通道可在装置菜单中进行设置，电压幅值偏差、频差及角差等同期判据也可在装置的定值菜单中由用户自行整定。

1.4.2.13 检修状态闭锁

装置设有检修状态闭锁功能，当采到检修状态开入时，可选择投入“检修状态闭锁出口”或者“检修状态闭锁通讯”。若投入“检修状态闭锁出口”，则此时保护跳闸时，仅产生事件记录，装置出口不动作；若投入“检修状态闭锁通讯”，则此时无法通讯，但保护功能可正常使用。保护逻辑如图4.12。

图4.12 检修状态闭锁逻辑