F35多功能馈线管理继电器在单母线分段系统的应用F35MultipleFeederManagementRelayApplicationtoPowerSystemontheSingleBusbarwithaTie大连西太平洋石油化工有限公司(大连116600)潘飞WestPacificPetrochemicalLimitedCompanyinDalianChina(Dalian116600)FeiPan【摘要】F35多功能馈线管理继电器是GE公司UR(UniversalRelay)系列保护装置之一，是建立在通用平台上的新一代模块式数字化继电器，用于电气自动化及变电所的保护和控制、测量和管理电能质量、数字故障记录及预见性维修。标准应用为多馈线的保护和测量，当有母线电压测量时为5回线路，无母线电压测量时为6回线路。本文介绍如何用F35多功能馈线管理继电器完成单母线分段系统的进线、母联及电压互感器的全部保护、控制、测量及其他功能。Abstract:TheF35,amemberoftheGEPowerManagementUniversalRelay(UR)familyofprotectionrelaysisamodulemicroprocessorbasedrelaythatprovidesfeederprotectionandpowermeteringforupto5feederswithbusbarvoltagemeasurementor6feederswithoutbusbarvoltage,inoneintegratedpackage.Itmaybeusedasastandalonedeviceorasacomponentofanautomatedsubstationcontrolsystem.ThisarticleisabouthowtoapplytheF35multiplefeedermanagementrelaytoprotecting,controlling,meteringetc.theincomesandtieovercurrentandbusbarundervoltageofthepowersystemonthesinglebusbarwithatie.【关键词】F35URRelay继电器单母线分段保护系统一、F35继电器简介F35可完成定时限（包括瞬时）及反时限的相、中线、接地和灵敏接地的保护，反时限具有13种标准曲线形状(IEEE/IEC/IAC/I2T)或用FlexCurve^TM自定义曲线，还可完成低电压和低频元件及4次可编程重合闸/每馈线，其他功能还包括电力表计、电流和电压向量的显示，以及输人输出接点状态，输入、保护功能与输出之间的逻辑关系可以用逻辑方程式(FlexLogic^TM)（灵活逻辑）进行重新编程，对辅助元件和接线的要求非常少，复杂的方案可以很容易地实施。另外，F35型继电器的输入接点可以是无源接点或有源接点，输出接点可以分为A型、C型或快速C型，接点输入/输出能力也可以扩大。F35有三个通信口，可以独立或同时运行。RS232可以在面板上进行访问。RS485支持MODdBuRTU规约，波特率可高达115kbps。第三个通信口可为RS485或支持MMS／UCA2和ModBusTCP／IP规约的10Mbps以太网口，也可以将以太口选为10BaseF或冗余10BaseF。这些高的波特率能使系统宽带通信而不会牺牲速度，可以把远方输入／输出用LAN(局域网)进行传输，减少了辅助元件和接线的需求。GE公司免费的Windows软件UPRC可访问所有的继电器信息，并且能在PC机上快速的以图形方式取得和显示数据。除逻辑图的自动生成功能之外，URPC的FlexLogic^TM软件接口简化了控制方案的编程，由于其友好的用户界面设计，每个逻辑方程确定参数是一行一行地输入的，这就使它们很容易确定和配置。在控制逻辑方案需要改变时，利用URPC软件，通过插入/删除特性和上载到F35，现有的FlexLogic^TM方案可以很方便地进行修改，这就显著地减少了重新配置的工作，节省时间、金钱和其他保护贵的资源。二、模块选择F35是采用模块化结构，能够满足用户的不同需求，包括安装、通讯、电源选择以及多种输入和输出。只要通电继电器将自动配置，确认所有插入的模块，核查它的完整性，并通过强有力的配置机构使用所有的硬件资源。F35的模块化与可编程控制器（PLC）和个人计算机（PC）很相似，是采用插入卡系统而实现的，模块硬件便于快速更换，升级，扩展。插入卡适合于网络接口的改变（例如100Mbps以太网），软件可以升级（快闪记忆），可以保持最新的技术，备件较少，维护费用低。F35的槽位是按英文字母排列的，其中B槽是电源模块，D槽是CPU模块，F、M和U槽为电流和电压模块，H、P和W槽为输入和输出模块。根据单母线分段系统的需要，并考虑模块的一致性，电流和电压模块都选8A型，即标准4CT/4VT模块，输入和输出模块都选6L型，即8个数字输入，2个A型和2个C型输出。因此，用于单母线分段系统进线、母联及电压互感器全部保护和控制功能的F35典型型号为：F35-A00-HCH-F8A-H6L-M8A-P6L-U8A-W6L（参见《F35使用说明》）。三、主要功能F35可完成下列功能：1.进线和母联过电流保护单母线分段系统进线和母联过电流保护通常为定时限，电流和时间定值可在URPC的GroupedElements>Group#>PhaseCurrent>PhaseICO中输入。保护动作后发出事故报警信号，F35面板上指示灯指示出当前的故障。2.故障纪录F35具有数据录波和事件顺序记录功能。事件包括起动、跳闸、接点动作、报警、和自检功能，可储存1024个事件，并注明日期、打上最接近的微秒值。它提供了决定事件顺序所需要的信息，因而可以减少事故处理的时间，并简化了系统故障时提出事故报告的工作。F35录入波形图包括电压和电流波形，其采样为每周波64点，可录取128个周波，并可列出数字参数。起动录波前、后的周波数也可以选择。利用URPC软件可显示录入的波形图，这对事故分析及电力系统和继电保护数据的改进是很有用处的。利用编辑URPC的FlexLogic^TM软件可完成下列功能：3.保护定值的分组F35可使用8组保护定值，多种设置定值组能够方便地在不同的操作环境中改变保护设置。例如在母联断路器断开时使用第一组保护定值，即进线的过电流时间为0.5秒；在母联断路器闭合时使用第二组保护定值，母联的过电流时间为0.5秒，而进线的过电流时间为1秒。单母线分段系统的母联通常都是在断开位置的，因此可降低正常运行时进线过电流保护动作时间。在F35面板上指示灯指示出当前运行的保护定值分组。4.备用电源自动投入功能当母线电压低于整定值时，通过FlexLogic^TM编写的程序完成备用电源自动投入功能。该技术可完成两类备用电源自动投入功能，即可母联自投和也可进线自投。电压和时间定值可在URPC的GroupedElements>Group#>VoltageElements>PhaseUV中输入，并且应由进线过电流保护闭锁。备用电源自动投入成功后，F35面板上的备自投成功指示灯亮，直至按F35面板上的RESET键。5.电动机低电压保护该技术采用了传统的电动机低电压保护方式，即自启动和非自启动两批，时间可通过URPC由用户自定义。当电动机低电压保护动作后，F35面板上指示灯指示出动作的结果。6.状态开关为了控制断路器的动作方式该技术设此状态开关，该开关共有四个位置：1)停止位置该状态停止了全部控制操作功能，但过电流保护不受其影响，在断路器维修时也应将操作方式旋钮放在该状态。2)手动位置在该状态下可完成各种手动操作。根据需要在该状态下也可QA1～QA3断路器不同时合闸功能，可防止非同期并列。3)自动位置该状态具有自动操作和防误操作功能，各断路器的合闸按钮失效，只要按断路器的跳闸按钮即完成各种自动操作。例如1、2段电源分别通过QA1和QA2向I、II段母线供电，要停II段进线断路器QA2，由I段电源向两段母线供电，只要按QA2跳闸按钮，通过FlexLogic^TM编写的程序F35输出继电器先使QA3合闸，然后操作QA2快速跳闸，完成了自动操作。4)非并列位置由于某些原因，有些电力系统两段进线之间不允许并列，该状态可自动完成此操作。这时各断路器的合闸按钮也失效，只要按断路器的跳闸按钮即完成各种非并列操作。例如1、2段电源分别通过QA1和QA2向I、II段母线供电，这时要停I段进线断路器QA1，由II段电源向两段母线供电，只要按QA1跳闸控制按钮，通过FlexLogic^TM编写的程序F35输出继电器使QA1先跳闸，然后操作QA3快速合闸，完成了非并列操作。7.断路器故障当F35操作某断路器2秒后拒动，可确定该断路器出现故障。这时F35停止该断路器一切操作（包括过电流保护），并发出该断路器事故报警信号，F35面板上该断路器故障指示灯亮。这个功能可防止烧毁断路器的跳合闸线圈。8.电压互感器位置检测电压互感器辅助触头检测其位置，以免在电压互感器检修时影响系统的正常供电。当电压互感器辅助触头拔出时，F35面板上指示灯亮，并停止该段母线的低电压保护。电压互感器辅助触头插入后，自行恢复正常状态。9.电压检测回路熔断器熔断监测为了防止电压检测回路熔断器熔断时引起低电压保护误动作，通过FlexLogic^TM编写的程序完成了此监测。一旦发生电压检测回路熔断器熔断，F35立即发出事故预报信号，并停止该段母线的低电压保护，F35面板上该电压检测回路熔断器熔断指示灯亮。故障消除后该段母线的低电压保护恢复正常状态，指示灯自动熄灭。10.断路器位置及辅助接点回路断线监测断路器的位置和开关状态是靠断路器辅助接点回路监测的，辅助接点回路的完整性直接影响断路器动作的可靠性，因此断路器辅助接点回路断线监测是非常重要的。该技术对每个开关都引入了常开和常闭两个接点，通过FlexLogic^TM编写的程序完成断路器辅助接点回路断线监测。如断路器不在正常位置或发生辅助接点回路断线，F35立即发出事故预报信号，并闭锁该断路器的操作，F35面板上该断路器辅助接点回路断线指示灯亮。断路器恢复正常位置或辅助接点回路断线故障消除后，该断路器可正常操作，指示灯自动熄灭。11.断路器跳合闸回路断线监测UR继电器的A型输出接点连接有动态电压监控器电路，执行跳合闸回路的断线监测。一旦经过电压监控器电流降至极限值之下，Flexlogic^TM操作数"ContOp#.VOn"即被设置并发出事故预报信号，F35面板上该断路器跳合闸回路断线指示灯亮，从而保证了跳合闸回路的完整性。12.指示灯布置F35面板上的指示灯布置如下：断路器运行状态nI段进线断路器指示n母联断路器指示nII段进线断路器指示nLED4n状态开关停止位置n状态开关手动位置n状态开关自动位置n状态开关非并列位置过电流低电压接地保护nI段进线过电流动作n母联过电流动作nII段进线过电流动作nI段母线低电压动作nII段母线低电压动作nI段母线接地nII段母线接地n母联断路器故障电动机自启动nI段进线断路器故障nII段进线断路器故障nI段备自投成功nI段非自启动电机动作nI段自启动电机动作nII段备自投成功nII段非自启动电机动作nII段自启动电机动作PT辅助回路监测nI段PT辅助触头断开nII段PT辅助触头断开nI段PT熔断器熔断nII段PT熔断器熔断nI段进线辅助接点断线n母联辅助接点断线nII段进线辅助接点断线nLED32跳合闸回路监测nI段进线合闸回路断线nI段进线跳闸回路断线n母联合闸回路断线n母联跳闸回路断线nII段进线合闸回路断线nII段进线跳闸回路断线nLED39nLED40保护定值组别n第一组保护值应用n第二组保护值应用nLED43nLED44nLED45nLED46nLED47nLED48该技术使用一台F35多功能馈线管理继电器完成了单母线分段系统的进线、母联及电压互感器的全部保护、控制、测量及其他功能，某些功能是常规继电器不能完成的，而且简单可靠，随着供电可靠性要求的提高，将会更加体会到它的实用性，愿该技术能在我国的单母线系统保护中得到广泛的应用。该文已在2003年第十七期《电力系统自动化》杂志上发表。