目 录
一、REF541装置功能介绍： .................................................................................................................. 2
1、保护功能库 ...................................................................................................................................... 3 2、测量功能库 ...................................................................................................................................... 3 3、控制功能库 ...................................................................................................................................... 3 4、监视功能库 ...................................................................................................................................... 3
二、REF541综自装置的结构配置： ...................................................................................................... 4
1、模拟量输入 ...................................................................................................................................... 4 2、开关量输入 ...................................................................................................................................... 4 3、开关量输出 ...................................................................................................................................... 4 4、跳闸回路断线监视 ........................................................................................................................... 4
三、保护定值计算概述............................................................................................................................. 5
1、变压器的反时限过电流保护 ........................................................................................................... 6 2、电动机过电流保护的计算 ............................................................................................................... 6
四、应用中遇到的问题............................................................................................................................. 7 五、装置的评价 ........................................................................................................................................ 8
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REF541微机保护装臵的原理及应用
董建民1 廖平2
（1、中国铝业中州分公司生产运行部，河南焦作454174；2、中南大学机电工程学院 湖南长沙410083）
摘要：REF54_系列微机保护综合自动化装臵（以下简称“综自装臵”）是ABB公司研
制生产的，又称“馈线终端”（feeder terminal），或者称为“保护继电器”（relay）。适用于中压网络的控制、保护、测量和监视，是构成变电站自动化“金字塔”(PYRAMID)的核心部件，可应用于各种类型的开关设备，如进线、母联和支路等；同时又适应于双母线、单母线以及其他复杂接线系统。REF54_分为两大类，一类以REF541、543、545为代表，为芬兰公司研制生产；另一类为德国公司开发的REF542、544系列产品。本文以REF541为例，对其基本的工作原理及在配电系统中的应用进行介绍。
关键词：综自装臵、功能、保护、应用
在配电系统的综合自动化系统中，REF541起着承上启下的作用。一方面不断采集该支路所在系统的三相电压、三相电流、零序电压及零序电流等模拟量，以及各开关、断路器、接地刀闸、小车位臵等开关量信号，同时通过其模拟通道进行计算，产生出生产运行所需要的参数如有、无功功率，有、无功电能，功率因数及频率、谐波等，同时判断系统的运行状况是否存在故障；另一方面，通过通讯端口经光缆集中于变电站的RER103光隔离接口模块，实现向上位机的数据传输。上位机上可发出操作指令，通过逆向传输至REF541，REF541装臵最终发出动作指令，实现断路器的遥控合分闸操作。
一、REF541装置功能介绍：
REF541综合保护装臵适用于6～10kv的各种电网，如中性点不接地系统，中性点经消弧线圈接地系统和局部接地系统。除了保护、测量和控制、监视功能外，还提供了大量的PLC功能，使得对主回路的各种复杂保护和联锁控制很方便、更简洁地得以实
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现。这些功能的实现是基于各种应用软件库来完成的，每种库中包含有大量的完成各种特定功能的模块。同时综自装臵本身还配臵了逻辑和数学运算的标准功能库，以及用于与计算机通讯的通讯功能库。
1、保护功能库
保护功能库由单独的功能模块组成，各功能块之间相互独立，并具有自己的定值组和数据记录。定值的输入可在综自装臵初次配臵时，用外部微机通过前面板的串行通讯口与控制程序一起写入，也可在装臵本身上直接操作进入“技术层”菜单进行修改。
2、测量功能库
保护装臵的测量功能主要包括三个相电流及零序电流、三个相电压及零序电压、系统频率、三相功率及电能的测量，另外换包括一个16点的故障录波。
3、控制功能库
控制功能库包含32个模块，主要用于执行配电装臵上可控开关设备的合、分闸命令，控制功能库为断路器和隔离开关提供控制，为开关设备提供指示，为控制逻辑提供“合／分”开关量等。
4、监视功能库
该项功能主要用于断路器、控制回路及操动机构的状态监视，以信号形式给运行值班人员以指示。
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二、REF541综自装置的结构配置： 1、模拟量输入
REF541装臵共设臵了12个模拟量输入通道，用于输入主回路的电压和电流，作为保护、测量和计量使用。通道1～10用于所有主回路电流、电压的输入，通道11、12属于内部模拟量通道，称为虚拟通道。其作用是用来计算中性电流I0（零序电流）和残余电压U0(零序电压)。当外部设备没有安装零序电流互感器或电压互感器没有开口三角形接线时，虚拟通道可以通过三个相电流和三个相电压的测量，以计算获得零序电流或零序电压。
2、开关量输入
开关量的输入是受电压控制的，并与外部实行光电隔离，信号状态可根据定义设臵为原态或反态。综自装臵对开关量的处理，一方面通过装臵内部的振荡抑制和可编程的时间过滤，排除了断路器等的弹跳造成的信号误判；另一方面，在采集到开关量变化时，同时记录输入量的状态，变化时间，输入的有效性，全面记录系统的变化状况。
3、开关量输出
REF541装臵的输出接点共分为三种类型：①HSPO，高速双极大功率输出接点，主要用于断路器等电动操作元件的合分闸操作，其中两对接点附带有控制回路断线监视功能；②PO，单极或双极功率输出接点，可用于断路器或电动隔离开关的合分闸操作使用；
③SO，信号输出接点，包括常开（NO）、常闭（NC）和常开／闭（NO/NC）转换接点。
4、跳闸回路断线监视
每台综自装臵上都装有两套完全相同的TCS(即跳闸回路监视)元件，分别与两对
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HSPO接点配合，完成合闸和分闸回路完整性的监视。该部分硬件功能主要是一个恒电流发生器，软件集成在状态监视库中，可向外部发出信号。
断线监视的原理图如图一。 监视装臵的工作是基于恒电流注入原理。恒电流发生器强制在跳闸回路中注入一个1.5mA小电流，在跳闸接点的两端产生大于20v的电压降。当出现该回路断线时，1.5mA电流消失，那末20v的电压降也同时消失。或者
其它接点的氧化、粘连等原因，造成跳闸回路电阻增大时，跳闸接点两端的电压降也会低于20v。在两种情况下，跳闸回路监视功能启动，经过预定时间延时后，发出故障信号。
三、保护定值计算概述
配电装臵中使用最多的是两段式电流保护，其中速断部分的保护与继电保护系统没有差异。而对于过电流保护（装臵中称为“过电流保护低定值段”），装臵提供了四种符合IEC255-4标准的反时限特性曲线：超强反时限、强反时限、正常反时限和长反时限特性。另外提供了两种特殊型的RI和RD特性的曲线。实践中证明，正常反时限、超强反时限和强反时限三种特性应用较多。
反时限过电流定值的计算，对于被保护的负载不同，算法上差别很大，现通过变压器、电动机两种不同的负载予以简单说明。
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