1. 概述
1.1 应用范围
本微机综合保护适用于 10kV 开关柜及以下电压等级馈出线等设备的保护以及测 控。本装置综合保护可根据用户设备对象灵活设置为线路保护、变压器综合保护、电 动机保护、电容器保护以及母联五种保护单元，方便灵活配置，以达到最佳性价比。 该微机综合保护装置结构灵巧，比较适合于环网柜和充气柜等较小的工况环境， 比较灵活的适应各种开关操作机构。
1.2 功能配置
1) 遥测：电压、电流、频率、功率、功率因数、相位等遥测功能。
2) 遥信：开关分合位信号、远方就地、检修等外部遥信及故障、告警等内部遥信。
3) 遥控：开关分合闸控制。
4) 运行监视：CT 断线告警、PT 断线告警、控回断线等功能；
5) 通信功能：1 路 RS485 串口。485 支持 IEC103 通信规约，MODBUS 两种通信规约。
6) 文件存储：SOE 记录、故障事件（保护模拟量断面数据）等历史文件记录；
7) 对时功能：支持主站对时命令，守时误差小于 2 秒/24 小时；
8) 液晶显示：遥测、遥信等数据和状态查看，保护定值、运行参数等设置显示；
9) 调试功能：支持本地虚拟调试功能，实现遥信置位、遥测置数的对点功能；
10) 手持遥控器功能（选配）：可近距离控制开关分合闸操作；
11) 本装置具有二种结构形式，外形结构统一，横板液晶方式和竖版液晶方式，灵活 适应开关柜的安装。
12) IEC103 和 MODBUS 规约可以远方读写定值，MODBUS 具有 SOE 上送。
13) 遥信可以灵活定义功能，非电量遥信、远方、检修等功能，出厂设置如果没有遥 信定义远方位置，则默认远方。
14) 支持故障软遥信延时复归功能，方便保护测试和 MODBUS 读取故障软遥信。
15) 支持装置失电功能，可灵活开出配置。
16) 装置出厂默认的验证密码为“0000”或“1000”。
2. 技术参数
2.1 装置基本参数
1) 电磁式模拟量输入 相电压：3 路 （Ua、Ub、Uc）150V， 精度：0.5%； 零序电压：1 路 （U0）150V， 精度：0.5%； 相电流：3 路（Ia、Ib、Ic）5A， 精度：0.5%； 零序电流：1 路（I0）5A， 精度：0.5%；
2) 开关量输入：10 路，开入量为无源干接点，装置内部提供 DC24V 遥信电源。
3) 开关量输出：共 4 路，分别为 1 路开关分合闸控制、2 路备用开出。
4) 通信方式：1 路 RS485 串口。
5) 装置电源：支持 AC220V、DC220V、DC110V、DC48V
注意以供货电源标签为准。
2.2 保护定值误差 电压、电流保护动作值误差：<3%； 延时误差：延时 0s 时误差不超过 35ms，延时大于 20ms 时误差小于 30ms。
2.3 功率消耗 电源回路：当正常工作时，装置不大于 10VA； 交流电压回路：当额定电压时，每相不大于 0.5VA； 交流电流回路：当额定电流时，每相不大于 0.75VA。
2.4 过载能力 交流电流回路：1.2 倍额定电流，连续工作；20 倍额定电流，允许 1s； 交流电压回路：1.2 倍额定电压，连续工作；1.5 倍额定电压，持续 10s。
2.5 环境条件 工作环境温度：-40℃～+70℃； 贮存环境温度：-45℃～+85℃； 相对湿度：不大于 90%RH； 大气压力：80～110kPa。
2.6 电气绝缘性能
1) 绝缘电阻：装置满足 GB/T 14598.3-2006 规定，施加 500V 电压时各回路间绝缘电 阻不小于 5MΩ。
2) 绝缘强度：装置能承受 GB/T 14598.3-2006 规定的交流电压 2.5kV(强电回路)或 500V(弱电回路)、频率为 50Hz、历时 1 分钟的介质强度试验，无闪络和击穿现象。
3) 冲击电压：装置能承受 GB/T 14598.3-2006 规定的峰值为 5kV(强电回路)或 1kV(弱 电回路)的标准雷电波的冲击电压试验。
2.7 电磁兼容性能
1) 浪涌冲击干扰：装置能承受 GB/T 15153.1 规定的 IV 级的浪涌冲击干扰试验(共模 为 4.0kV，差模为 2.0kV)。
2) 振荡波干扰：装置能承受 GB/T 15153.1 规定的频率为 1MHz 的振荡波干扰试验(共 模为 2.5kV，差模为 1kV)。
3) 快速瞬变干扰：装置能承受 GB/T 17626.4 规定的 IV 级的快速瞬变干扰试验(信号 输入、输出、控制回路 2kV，电源回路 4kV)。
4) 静电放电干扰：装置能承受 GB/T 15153.1规定的 IV 级静电放电试验(接触放电 8kV， 空气放电 15kV)。
) 辐射电磁场干扰：装置能承受 GB/T 17626.9 规定的 IV 级的辐射电磁场干扰试验(场 强为 30V/m)。
2.8 机械性能
装置能承受 GB/T 11287 规定的 I 级的振动响应和振动耐受实验。
3. 综合保护工作原理
3.1 三段式过流保护
支持三段式过流保护，每段过流跳闸出口都可独立投退，可独立整定定值和延时， 任何一段过流保护动作都会点亮故障指示灯。 过流一段具有突变量启动判别条件，且有二次谐波闭锁涌流功能， 过流二段、 三段无突变量启动判别条件，其它保护逻辑相同。 注意用于电动机保护时过流二段（运行堵转）仅在运行态有效。 三段都有低压闭锁和方向闭锁均可投退 （线路和变压器综合保护）。 电流方向元件采用 90°接线方式，按相起动，以电流流出母线为正方向，动作范 围 arg(U/I)＝（-110°～＋50°），误差＜3°。 三相方向元件 DA、DB、DC 输入的交流量 I、U 见下表：
方向元件 I U DA Ia Ubc DB Ib Uca DC Ic Uab
3.2 电动机状态监视
电动机状态监视功能完成对电动机停机状态、电动机启动状态、电动机运行状态 的监视。当最大相电流小于 10%Ie 时认为电动机处于电动机停机状态。 装置测量电动机启动时间的方法：当电动机的最大相电流从零突变到 10% Ie 时开 始计时，直到启动电流过峰值后下降到 110%Ie 时止，这两者之间的时间称为电动机的 启动时间，这时电动机处在启动状态。Ie 为电动机额定电流。装置既能通过电流值自 动判断电动机的启动过程，也可通过启动时间来判断启动过程。电动机启动后，当电 流降到额定电流的 110%以下时，或整定的时间已到，均认为电动机的启动过程结束。 电动机启动过程中过流Ⅰ段保护、过流反时限保护、负序过流、负序反时限保护等保 护定值自动抬高 2 倍。注意：过流二段、过负荷保护仅在运行态有效。 电动机启动状态结束，电动机处于运行状态，所有保护按照设定定值进行保护计 算判别，Ie 为电动机的额定电流。
3.3 启动时间过长保护
电动机启动开始后，计时大于启动时间过长保护时间定值后，电流没有降到额定 电流的 110%以下时保护动作，并发告警信号。无论该保护是否投入，装置都会监视电 动机的启动过程，保护定值（额定电流和启动时间）都需要按实际参数整定。注意在 使用软起或者变频启动因启动电流较小，需要退出启动过长保护。
3.4 过负荷保护
过负荷保护功能告警和跳闸出口可独立投退。其中用于电动机保护时仅在运行态 有效。
3.5 低电压保护
装置设有低电压保护，本保护在断路器处于合位时投入。母线 TV 断线实时闭锁低 杭州扬森电力科技有限公司电压保护，三相线电压均小于定值有效, 本保护有电流闭锁，最大相电流小于闭锁电 流有效。 3.6 过电压保护 装置设有过电压保护功能，通过设置保护压板控制投退。开关在合位，当三相电 压中的任一线电压大于整定值并达到整定延时后保护动作跳闸。
3.7 两段式零序过流保护
两段式零序过流保护，其中零序过流一段保护具有突变量启动。 告警、跳闸出口都可独立投退，可独立整定定值和延时，任何一段零序过流保护 动作都会点亮故障指示灯。 注意：零序过流一段、二段也支持保护电流软件合成，需要在参数设置--变比接 线---I0 设置从硬件外接改为软件合成。
3.8 接地保护 小电流接地保护告警、跳闸出口都可独立投退，接地保护的判据基波、5 次谐波 可选，接地判别角度的为 Arg(U0/I0)为 10-170 度。其中角度可选择极性，负极性为 190-350 度。 注意：在参数设置--变比接线---I0 设置从硬件外接改为软件合成时，小电流接 地保护功能无效，接地保护必须采用 I0 设置为硬件外接。
3.9 重合闸
装置设有三相重合闸功能，最多可支持三次重合，各次重合闸可单独投退，重合 闸延时可单独设置。 重合闸投入，开关在合位，无外部闭锁时开始重合闸充电，充电时间为 15s。 当过流保护动作使开关从合位变为跳位时，重合闸启动；若遇以下情况则重合闸 放电，重合闸整组复归。 1) 重合闸功能退出； 2) 过流保护跳闸后 15s 内不满足重合闸条件； 3) 开关在分位大于 15s； 4) 非过流保护导致的保护跳闸； 5) 手动跳闸； 6) 重合闸计数>=设定重合次数。 第 6 页 共 29 页 杭州扬森电力科技有限公司第 7 页 共 29 页
3.10 过流反时限保护
装置设有三种反时限，反时限特性方程如下： 一般反时限： 非常反时限： 极端反时限： 上式中：I-故障电流，IP-整定电流，tP-时间整定常数，t-动作时间。 I/Ip 标准 反时限 非常 反时限 极端 反时限 I/Ip 标准 反时限 非常 反时限 极端 反时限 2.0 10.03 13.50 26.67 5.5 4.04 3.00 2.74 2.2 8.81 11.25 20.83 6.0 3.84 2.70 2.29 2.4 7.93 9.64 16.81 6.5 3.67 2.45 1.94 2.6 7.26 8.44 13.89 7.0 3.53 2.25 1.67 2.8 6.73 7.50 11.70 7.5 3.40 2.08 1.45 3.0 6.30 6.75 10.00 8.0 3.30 1.93 1.27 3.2 5.95 6.14 8.66 8.5 3.20 1.80 1.12 3.4 5.65 5.63 7.58 9.0 3.12 1.69 1.00 3.6 5.40 5.19 6.69 9.5 3.04 1.59 0.90 3.8 5.17 4.82 5.95 10.0 2.97 1.50 0.81 4.0 4.98 4.50 5.38 12.0 2.75 1.23 0.56 4.2 4.81 4.22 4.81 14.0 2.58 1.04 0.41 4.4 4.65 3.97 4.36 16.0 2.46 0.90 0.31 4.6 4.52 3.75 3.97 18.0 2.35 0.79 0.25 4.8 4.39 3.55 3.63 20.0 2.27 0.71 0.20 杭州扬森电力科技有限公司第 8 页 共 29 页 5.0 4.28 3.38 3.33
3.11 过热保护
过热保护主要为了防止电动机过热，因此在装置中设置一个模拟电动机发热的模 型，综合电动机正序电流 I1和负序电流 I2的热效应，引入了等值发热电流 Ieq，其表 达式为：Ieq 2 = K1*I1 2＋Kfr*I2 2。式中 K1=0.5(启动过程中，防止电动机正常启动中保 护误动)，K1=1.0(启动结束后)；Kfr 代表负序发热系数，模拟 I2²的增强发热效应， Kfr=3～10，一般可取为 6。 三相式正序电流 .I 1 =（ .I a +α .bI +α 2 c I . ）/3； 三相式负序电流 . I 2 =（ .I a +α 2 .bI +α c I . ）/3； 其中α=e j120。 两相式正序电流 .I 1 ＝ ( .I a + c I . ∠-60°)/ 3 ； 两相式负序电流 .I 2 ＝( c I . + . I a ∠-60°)/ 3 。 当 Ieq>1.05*Ie 时，进行热累加，过热保护方程为： 当 Ieq<1.05*Ie 时，进行散热，散热保护方程为： 上式中：Tsr=Tfr*Ksr。 其中：Ie-电动机额定电流，Ieq-等值发热电流，Tfr-发热时间常数，Ksr-散热系 数，T-动作时间。 当热积累值达到 RGJ(过热报警状态)时发告警信号，装置面板上的告警灯亮；在 没达到过热跳闸水平时热积累值（低于过热报警水平的 90%）时，发告警返回信号， 复归后面板上的告警灯熄灭。 当热积累值达到过热跳闸水平时发跳闸信号并跳闸，等到电动机散热到热报警水 平的 50%以下时才能返回。在需要紧急启动的情况下，通过面板“复归”按键强制将 热模型恢复到“冷态”。
3.12 负序过流保护
当电动机三相电流有较大不对称，出现较大的负序电流时，负序电流将在转子中 产生 2 倍工频的电流，使转子附加发热大大增加，危及电动机的安全运行。装置设置 一段负序电流保护，分别对电动机反相、断相、匝间短路以及较严重的电压不对称等 异常运行状况提供保护。负序过流保护为不平衡主保护，动作于跳闸。
3.13 负序反时限
负序反时限与过流反时限保护原理相同，在电动机启动过程中反时限过流定值中 的“负序反时限启动定值”自动抬高为原定值的两倍，从而可有效躲过电动机的启动 电流，防止启动过程中误动作。同样设有三种反时限。
3.14 零序过压保护功能
装置设置了零序过压监视功能，当外部 3U0 超过所设门槛时，装置报警或跳闸。
3.15 非电量保护
装置设置了非电量保护功能，延时均可设置。 电动机具有非电量一，非电量二种输入，跳闸或告警可选。 变压器综合保护具有重瓦斯、轻瓦斯、 过温，超温、压力释放、温控故障、欠费 跳闸、箱门保护等多种非电量输入，跳闸或者告警可选。 电容器保护具有重瓦斯、轻瓦斯、高温告警三种非电量输入，跳闸或者告警可选。
3.16 低频减载保护
低周减载设置滑差闭锁，用以区分系统频率下降的原因：系统发生故障时，频率 快速下降，滑差Δf/Δt 较大，此时闭锁低周减载；当系统有功不足时，频率缓慢下 降，Δf/Δt 较小，此时开放低周减载。低周减载设置低流和低压闭锁：当三相负荷 电流均小于低流定值时，可以认为该线路处于“休眠状态”，此时闭锁低周减载，低 流定值按躲过最小负荷电流整定；同样当三相线电压都低于闭锁电压定值时，闭锁低 周减载。低周减载动作时，装置自动闭锁重合闸。 动作条件： 1) 开关在合位； 2) 低流闭锁投入后，满足最小相电流大于低流定值。 杭州扬森电力科技有限公司第 10 页 共 29 页 3) 低压闭锁投入后，满足最小线电压大于低压定值。 4) 滑差闭锁投入后，满足滑差值小于滑差定值。
3.17 过频保护
当开关处于合位，频率大于设定值，过频保护动作，可选则告警或者跳闸；
3.18 PT 断线告警功能 装置默认检测到 PT 断线电压闭锁。
PT 断线判据如下： 三元件接线时,满足以下任何一个条件即判定为 PT 断线： 1) 自产 3U0 大于 8V，最大线电压减最小线电压大于 16V； 2) 自产 3U0 大于 8V,最小线电压小于 16V； 3) 三相线电压均小于 16V 且至少有一相电流大于 0.25A。 二元件接线时，满足以下条件即判定为 PT 断线： 1) 最小的线电压小于 70V 且最大的线电压大于 70V。 2) 任意线电压小于 16V 且至少有一相电流大于 0.25A。
3.19 CT 断线告警
最大电流大于 CT 断线电流定值，最小电流小于 0.25A，且最大电流是最小电流的 4 倍以上，经 CT 断线延时后遥信置位。