高压微机线路保护员工培训讲义.doc

高压微机线路保护

员工培训讲义

目 录
1. 继电保护基本概念 1
1.1 继电保护在电力系统中的作用 1
1.2 对电力系统继电保护的基本要求 2
1.3 输电线路继电保护 3
2. 微机保护的硬件和软件系统 5
2.1 微机保护的硬件系统 5
2.1.1 模拟量数据采集系统 6
2.1.2 开关量的输入输出系统 8
2.2 微机保护的软件系统 10
2.2.1 软件主程序结构 10
2.2.2 保护继电器算法 11
2.2.3 对称分量法简介 16
2.3 RCS-900线路保护装置的硬件说明 17
2.3.1 电源插件(DC) 17
2.3.2 交流输入插件（AC） 19
2.3.3 操作回路插件SWI（以RCS-941为例） 20
2.3.4 显示面板（LCD） 21
2.3.5 其它插件 21
3．RCS-900系列线路保护装置继电器的工作原理 22
3.1 动作继电器 22
3.1.1 阻抗继电器 22
3.1.2 工频变化量距离继电器 31
3.1.3 工频变化量方向继电器(ΔF+，ΔF-) 37
3.1.4 零序方向继电器 40
3.1.5 电流差动继电器 42
3.2 协同动作继电器工作的辅助继电器 47
3.2.1 装置总起动元件 47
3.2.2 电压断线闭锁元件 49
3.2.3 交流电流断线判断元件 50
3.3 线路自动重合闸 50
3.3.1 自动重合闸的作用及应用 50
3.3.2 自动重合闸的工作方式及动作过程 51
3.3.3 自动重合闸的起动方式 52
3.3.4 重合闸的前加速和后加速 53
3.3.5 重合闸的充电与闭锁 54
4. RCS-900纵联保护 58
4.1绪论 58
4.1.1 通道类型 58
4.1.2 信号的种类 60
4.2 闭锁式纵联保护 61
4.2.1 闭锁式纵联保护基本原理 61
4.2.2 闭锁式纵联保护的逻辑关系 62
4.2.3 闭锁式纵联保护的重点问题 62
4.3 允许式纵联保护 67
4.3.1 允许式纵联方向、距离保护 67
4.3.2 允许式纵联保护的重点问题 69
4.4 纵联保护通道 72
4.4.1 高频通道 72
4.4.2 专用收发讯机 73
4.4.3 光纤通信接口装置 76
4.4.4 光电转换接口装置 76
4.4.5 MUX-31通道切换装置 77
4.4.6 光纤通信接口装置的使用连接图 77

1. 继电保护基本概念
1.1 继电保护在电力系统中的作用

地理分散的发电厂通过输电线路、变压器和变电所等相互连接形成电力系统，它包括发电、输电、配电、用电等4个环节。电力系统输配电网络分几个电压等级，在传输距离和传输容量一定的条件下，选用的电压等级越高，则线路电流越小，相应线路的功率损耗和电压损耗也越小，但相应的绝缘要求也越高，造价也越高。一般来说，传输功率越大、传输距离越远，所选用的电压等级也越高。现阶段我国电力系统主要电压等级有750KV、500KV、330KV、220KV、110KV、35KV等。
电力系统输电是三相制的，分别称为A相、B相和C相，相与相、相与地之间是绝缘的。正常运行时电力系统A相、B相和C相的电流、电压是50HZ正序交流量，即三相幅值相等，相位是A相超前B相120度，B相超前C相120度，C相超前A相120度。
电力系统出现最多的故障形式就是短路，所谓短路就是一相或多相载流导体接地或相接触，是绝缘损坏造成的。短路对电力系统的影响主要有以下几个方面：
u 短路电流可能达到该回路额定电流的几倍到几十倍甚至上百倍。当巨大的短路电流流经导体时，将使导体严重发热，造成导体溶化和绝缘损坏。同时巨大短路电流还将产生很大的电动力作用于导体，使导体变形或损坏。
u 短路时往往同时有电弧产生，高温电弧不仅可能烧毁故障元件本身，也可能烧毁周围设备。
u 短路造成网络电压降低，巨大的短路电流流经电力系统网络造成电压损失增大，越靠近短路点电压降低越多。当供电地区电压降至额定电压的60％时，如不能快速切除故障就可能造成电压崩溃，引起大面积停电。
u 短路还可能会引起并列运行的发电机稳定性破坏，即使短路切除后，系统也可能振荡。导致大量甩负荷。
u 不对称短路还将产生负序电流、电压，可能损伤发电机或电动机。
电力系统在运行中，可能发生各种类型的故障运行状态。最常见同时也是最危险的故障是各种形式的短路，它严重危及设备安全和系统可靠运行。此外，电力系统还会出现各种不正常运行状态，最常见的如过负荷。
电力系统一旦发生故障，如果能够做到迅速地、有选择性地切除故障设备，就可以防止事故扩大，迅速恢复非故障部分的正常运行。继电保护装置就是为这一目的而设置的专门设备，它能实时地判断出电力系统中电气设备所发生的故障或不正常状态，并动作于跳闸或发出信号。发电机、变压器、母线、输电线路都分别配有相应的继电保护装置，对发生在各自保护范围内的故障进行快速切除。
1.2 对电力系统继电保护的基本要求
动作于跳闸的继电保护，在技术上一般应满足四个基本要求，即选择性、速动性、灵敏性和可靠性。
1）选择性
继电保护动作的选择性是指保护装置动作时，仅将故障元件从电力系统中切除，使停电范围尽量缩小，以保证系统中的无故障部分仍能继续安全运行。
2）速动性
快速地切除故障可以提高电力系统并列运行的稳定性，减少用户在电压降低的情况下工作的时间，以及缩小故障元件的损坏程度。因此，在发生故障时，应力求保护装置能迅速动作切除故障。
3）灵敏性
继电保护的灵敏性，是指对于其保护范围内发生故障或不正常运行状态的反应能力。满足灵敏性要求的保护装置应该是在事先规定的保护范围内部故障时，不论短路点的位置、短路的类型如何，以及短路点是否有过渡电阻，都能敏锐感觉，正确反应。
4）可靠性
保护装置的可靠性指在该保护装置规定的保护范围内发生了它应该动作的故障时，它不应该拒绝动作，而在任何其他该保护不应该动作的情况下，则不应该误动作。
可靠性主要指保护装置本身的质量和运行维护水平而言。一般说来，保护装置的组成元件的质量越高、接线越简单、回路中继电器的触点越少，保护装置的工作就越可靠。同时，精细的制造工艺、正确的调整试验、良好的运行维护以及丰富的运行经验，对于提高保护的可靠性也具有重要的作用。
1.3 输电线路继电保护

图1-2所示是较典型的220KV输电线路，其中G1,G2是隔离开关，DL1、DL2、DL3和DL4是断路器，PT是电压互感器，CT是电流互感器。
断路器：断开或接通电路中的正常工作电流及故障电流。它是电力系统最重要的操作控制电气设备，它具有完善的熄灭电弧装置。
隔离开关：接通与断开无电流或仅有很小电流的电路，在检修电气设备时用来隔离电源，形成可见间隙，以保证检修设备及工作人员的安全。
电压互感器：将很高的一次电压准确地变换至继电保护装置和二次仪表允许的电压，使继电保护装置和测量仪表能在低电压情况下工作，又能准确反应电力系统高压设备运行情况
电流互感器：将高电压电路大电流变为低电压回路小电流供继电保护装置和二次仪表使用，使继电保护装置和测量仪表能在低电压情况下工作，又能准确反应电力系统高压设备运行情况。
对于安装在线路1上DL1处的线路保护装置，该装置接入来自PT的电压和来自CT的电流。如果F1点发生电气短路事故，DL1处线路保护装置根据接入的电流和电压的变化特征可以判断出故障点就在本线路内部（区内故障），于是向DL1发出跳闸命令将故障点切除。如果F2点发生电气短路事故，该保护装置根据接入的电流和电压的变化特征可以判断出故障点不在在本线路内部（区外故障），它不会向DL1发跳闸命令。
保护装置用于判断故障的算法称作动作继电器或动作元件，输电线路保护所用到的动作继电器大致有：判断相间短路故障的过流继电器、判断接地短路故障的零序过流继电器以及距离继电器、方向继电器、差动继电器等等。
在输电线路的保护中，有根据线路单侧电气量变化所构成的单侧电气量保护，还有根据线路两侧电气量变化所构成的纵联保护。
单侧电气量保护主要有距离保护、工频变化量保护和零序过流保护等等，考虑到区外故障不能越级跳闸，单侧电气量的速动段保护不能保护线路全长，只能保护其中的一部分（一般是80％），单侧电气量的延时段保护一般当线路的后备保护使用，其中工频变化量保护只能当速动保护用。
纵联保护主要有纵联方向保护、纵联距离保护、纵联差动保护等等，它们能够保护线路的全长，一般当线路的主保护使用。
我公司针对220KV及以上电压等级的线路保护装置主要有RCS901、RCS902、RCS931三种型号，它们分别实现三种不同类型的纵联保护功能，功能配置见下表。

装置型号
配置的纵联保护功能
配置的单侧电气量保护功能
RCS-901
纵联变化量方向；
纵联零序方向
工频变化量距离；
三段接地和相间距离；
零序过流
RCS-902
纵联距离；
纵联零序方向
工频变化量距离；
三段接地和相间距离；
零序过流
RCS-931
纵联分相差动；
纵联变化量差动；
纵联零序差动
工频变化量距离；
三段接地和相间距离；
零序过流

2. 微机保护的硬件和软件系统
2.1 微机保护的硬件系统
一套微机保护由硬件系统和软件系统两大部分组成。硬件系统是构成微机保护的基础，软件系统是微机保护的核心。图2-1表示出了微机保护的硬件系统构成，它由下述几部分构成：⑴ 微机主系统：它是以中央处理器（CPU）为核心，专门设计的一套微型计算机，完成数字信号的处理工作。⑵ 模拟量数据采集系统：对模拟量信号进行测量和数字量转换。⑶ 开关量的输入输出系统：对输入开关量进行采样、通过驱动小型继电器输出跳闸命令和开出信号。⑷ 外部通信接口：与外部设备通讯。⑸ 人机对话接口：完成人机对话。⑹ 电源：把变电站的直流电压转换成微机保护装置需要的稳定的直流电压。
1）RCS-900保护装置的硬件工作原理图
RCS-900保护装置的硬件工作原理图如图2－2所示，它采用双CPU系统，下面的CPU称为起动CPU，运行起动元件，当起动元件动作时，给出口继电器送正电源。上面的CPU（采用DSP数字信号处理器）称为故障判断CPU，运行各种动作继电器算法和逻辑判断程序，动作后给出口继电器发跳闸脉冲。只有出口继电器同时得到正电源和跳闸脉冲，才能完成保护跳闸。
从逻辑上来说，双CPU组成了逻辑‘与’的关系，起动元件和故障判断元件同时动作，保护才能出口跳闸，这样提高了装置的可靠性。

图2-2　保护装置硬件工作原理图

2）微机保护装置的硬件自检
装置在运行过程中，不停地对自身的硬件进行自检，自检的速率和采样率是一样的。例如RCS900每周波采样24点，采样率为24*50=1200，采样周期为0.833ms，装置在不到0.833ms的时间内，完成对所有的硬件部件自检一遍。
装置的硬件自检内容非常全面，包含了以下11个方面：
(1) 电源自检；
(2) 存储器自检(RAM、ROM)；
(3) CPU芯片自检；
(4) AD采样回路自检；
(5) 跳闸出口回路自检(出口三极管)；
(6) 通信自检；
(7) 定值自检；
(8) TV二次回路自检；
(9) TA二次回路自检；
(10) 光纤通道自检；
(11) 其它自检。
当自检出硬件故障时，保护装置将根据故障的严重程度，分两种情况进行处理：
严重故障：当出现如：电源异常、存储器出错、定值出错、采样回路出错、跳闸回路出错等严重故障时，意味着微机保护不能再继续运行，否则可能会误动作，这时微机保护装置的处理措施是：装置闭锁，同时向后台发闭锁信号，通知运行人员处理。
其它故障：当出现类似：TV断线、TA断线、通道异常、通信异常等这类故障时，意味着装置的一部分保护元件将会受到影响而另一部分保护元件还能继续运行，这时微机保护装置的处理措施是：自动退出受影响的保护元件(如有必要，同时投入一些补充保护元件)，向后台发告警信号，通知运行人员处理。
从装置的自检功能可以看出，微机保护装置有智能化的特点，装置本身硬件有故障可以自检出来，并且根据故障的类型自动进行相应的处理。
2.1.1 模拟量数据采集系统
模拟量数据采集系统的功能是将来自电压、电流互感器的连续的电压、电流信号转换成离散的数字量信号供微机主系统进行保护运算。
在介绍模拟量数据采集系统前，先对若干名词作一些解释。
(1) 采样：在给定的时刻对连续的模拟量信号进行测量称做采样。每隔相同的时间对模拟量信号测量一次称做理想采样。微机保护采用的都是理想采样。
(2) 采样频率：每秒采样的次数称做采样频率。采样频率越高对模拟信号的测量越正确。但采样频率越高对计算机的运算速度的要求也越高。计算机必须在相邻两个采样时刻之间完成它的运算工作，否则将造成数据的堆积而导致运算的紊乱。在目前的技术条件下，微机保护中使用的采样频率有600Hz、1000Hz、1200Hz三种。目前生产的RCS-900保护中使用的采样频率是1200Hz。
(3) 采样周期：相邻的两个采样点之间的时间间隔称做采样同期。采样同期与采样频率互为倒数。。当采样频率为600Hz、1000Hz、1200Hz时，相应的采样周期分别为、、。
(4) 每周波采样次数N：采样频率相对于工频频率（50Hz）的倍数表示了每周波的采样次数N。采样频率为600Hz、1000Hz、1200Hz时相应的N值为12、20、24。
(5) 采样定理：采样频率必须大于输入信号中的最高次频率的两倍，，这就是著名的采样定理。不满足采样定理将产生频率混叠现象。

图2－3给出了由模数转换器（A/D）构成的数据采集系统的原理框图。各种保护根据需要有若干个模拟量信号需要采样，例如南瑞继保电气公司的线路保护采样八个量：、、、、、、、，电压则不从TV的开口三角处采样，而从三个相电压相加的自产方法获得。
各个模拟量有各自独立的采样通道，通过多路转换开关进行通道切换，实以现一个A/D转换器完成对若干个模拟量信号的模数转换功能。

u 交流变换器：主要有两个作用，一是将来自TV、TA的高电压、大电流信号变换成小的电压信号供保护装置内部的电子电路使用，二是对输入信号进行电气隔离和屏蔽。从TV、TA来的电气量经过很长电缆接到保护装置，也引入了大量的共模干扰。交流变换器一方面提供一个电气隔离，另一方面在一、二次线圈中加了一个接地的屏蔽层，使共模干扰经一次线圈和屏蔽层之间的分布电容而接地，可以有效地抑制共模干扰。
u LPF：模拟低通滤波器，它的作用是滤除高次谐波。这一方面是为了在采样时满足采样定理，另一方面是为了减少算法的误差，因为有些算法是基于工频正弦量得到的，谐波分量将加大算法的误差。为满足采样定理应将输入信号中的大于频率的高次谐波滤除。
u S/H：采样保持器，采样开始时同时接受采样脉冲，将该时刻的电压保持住，以保证每次采样得到的电流、电压信息都是同一时刻的，避免相互间有相位差。
u MPX：模拟量多路切换开关，它是一种多路输入、单路输出的电子切换开关，通过编码控制，电子开关分时逐路接通。将由S/H送来的多路模拟量分时接到A/D的输入端，完成用一个A/D对若干个模拟量进行模数转换的功能。
u A/D：模数转换器，它的作用是把模拟量信号转换为数字量信号。
2.1.2 开关量的输入输出系统
微机保护有很多的开关量（接点）的输入，例如有些保护的投退接点、重合闸方式接点、跳闸位置继电器接点、收信机的收信接点、断路器的合闸压力闭锁接点以及对时接点等等。微机保护也有很多的开关量（接点）的输出，例如跳合闸接点、中央信号接点、收发信机的发信接点以及遥信接点等等。其中有些开关量是经过很长的电缆才引到保护装置的，因而也给保护引入了很多干扰。为了不使这些干扰影响微机系统的工作，在微机系统与外界所有接点之间都要经过光电耦合器件进行光电隔离。由于微机系统与外部接点之间经过了电信号光信号电信号的光电转换，两者之间没有直接的电与磁的联系，保护了微机系统免受外界干扰影响。
（1）开关量输入系统

图2-4给出了开关量信号的输入原理，当外部接点闭合时，光耦的二极管内流过驱动电流，二极管发出的光使三极管导通，因此输出低电平；当外部接点断开时，光耦的二极管内不流过驱动电流，二极管不发光，三极管截止，因此输出高电平。微机系统根据输出电平的高低就可以判断外部开关量的状态。
（2）开关量输出系统
图2-5给出了开关量信号的输出原理，当保护装置欲使输出开关量接点闭合时，只要在控制端输入一个低电平使光电耦合器的二极管内流过驱动电流，二极管发出的光使三极管导通，从而使继电器J动作，其闭合的接点作为开关量输出。

2.2 微机保护的软件系统
2.2.1 软件主程序结构
软件主程序结构框图如图2－6所示。

图2-6 软件主程序结构框图

主程序按固定的采样周期接受采样中断进入采样程序，在采样程序中进行模拟量采集与滤波、开关量的采集、装置硬件自检、交流电流断线和起动判据的计算，根据是否满足起动条件而决定进入正常运行程序或故障计算程序。
正常运行程序中进行采样值自动零漂调整及运行状态检查，运行状态检查内容包括：交流电压断线检查、开关位置状态检查、变化量制动电压形成、重合闸充电、准备手合判别等。不正常时发告警信号，信号分两种：一种是运行异常告警，这时不闭锁装置仅提醒运行人员进行相应处理；另一种是闭锁告警信号，发告警的同时将装置闭锁，保护退出。
故障计算程序中进行各种保护的算法计算，跳闸逻辑判断以及事件报告、故障报告及波形的整理。

2.2.2 保护继电器算法
在微机保护中各个继电器都是由其相应的算法实现的。例如工频变化量（有时称做突变量）的电气量（电流、电压）的计算，基波或某次谐波分量电气量幅值的计算，相序分量电气量幅值的计算，两电气量相角差的计算，相位比较动作方程的算法等等。
（1）工频变化量电气量的计算
在RCS-900系列保护装置中用了很多工频变化量的继电器。在实现这些继电器时先要计算出工频变化量的电流和电压值。以电流值为例，计算方法为：
（2-1）
上式中为每工频周波采样的次数。该式表示工频电流的变化量（瞬时值）是把当前时刻的电流瞬时值减去一周前的电流瞬时值而得到的。如果输入的工频电流没有变化，则工频电流的变化量为零。如果在和之间系统发生短路了。由于短路后电流发生了变化，于是工频电流的变化量不再是零。
（2）半周积分算法
RCS-900保护中有些继电器是用半周积分算法实现的，例如两相电流差的突变量起动元件、工频变化量的阻抗继电器等。
假如输入信号是图2－7所示的工频正弦电流信号，。该电流信号绝对值的半周积分值为：
（2-2）
于是该电流信号的有效值为：
（2-3）
对输入信号绝对值进行半周积分其物理概念是求输入信号在半周内的面积绝对值之和。由（2-2）式可见，该积分值与初相角无关。

（3）全周傅氏算法
目前在微机保护中应用得最广泛的是全周傅里叶（傅氏）算法，它的理论基础是傅里叶级数。假设输入信号为一个周期性函数，它由基波分量、直流分量和各整次谐波分量构成。可表示为：
（2-4）
式中：——直流分量。
——基频分量的角频率。。
、、——第次谐波分量的幅值、初相角和角频率,为正整数。
按复相量的表示方法，在初相角为时的第次谐波分量可表示为：
（2-5）
式中的实部和虚部分别为：
（2-6）
（2-7）
将（2-4）式展开并考虑到（2-6）和（2-7）式的关系可得到：
（2-8）
根据三角函数在一个工频周期内的正交性可求得第次谐波分量的实部和虚部的计算公式为：
（2-9）
（2-10）
（2-9）式中在其间的积分值是的函数波形在期间的面积。利用梯形法则该面积可用与基准余弦函数在期间的采样值之乘积求和再乘以采样周期后的一块块矩形面积和来代替。考虑到在一个工频周期内，基准余弦函数的采样值为的关系后，（2-9）式变为：
（2-11）
将采样周期的关系代入上式，可得第次谐波分量的实部为：
（2-12）
同理可得第次谐波分量的虚部为：
（2-13）
得到第次谐波分量的实部和虚部以后，根据（2-5）式可求得次谐波分量的有效值和初相角为：
（2-14）
一般的继电保护原理是反应工频电气量的，所以关心的是基波分量。这时只要将（2-12）、（2-13）和（2-14）式中取，即可求得基波分量的实部、虚部、有效值和初相角为：
（2-15）
（2-16）
（2-17）
考虑到（2-15）式中的标准基波余弦函数的采样值在时其值为1，同时考虑到对一个周期性函数有的关系后，（2-15）式有时也可用下式求得：
（2-18）
同理，用全周傅氏算法也可以求得任意整数次谐波分量的幅值和相位。所以在继电保护中根据保护的原理也经常用这种算法求得二次、三次、五次谐波分量的幅值。从上述原理推导中还可知，这种算法在求某个整数次谐波分量幅值时并不受其它各个整数次谐波分量的影响。也就是说这种算法有很强的滤波功能，其幅频特性为在所求的频率上输出的幅值最大，在其它整数次的谐波频率（包括直流）上幅值为零。
（4）基于傅氏算法的滤序算法
A、B、C座标与1、2、0座标有一个互换关系。众所周知，已知A、B、C相的相电压求正、负、零序电压的方法为：
（2-19）
式中为算子，，。
、、三相电压用复相量表达，即用各相电压的实部和虚部表达为：
（2-20）
将（2-20）式以及算子表达式代入（2-19）式中的式，即用各相电压的实部和虚部来表达正序电压为：

（2-21）
式中、分别为正序电压的实部与虚部，它们为：
（2-22）
用全周傅氏算法求出各相电压的实部虚部后代入（2-22）式求出正序电压的实部和虚部。再根据（2-21）式求出正序电压的有效值和初相角为：
（2-23）
同理，负序电压的算式为：
（2-24）
零序电压的算式为：
（2-25）
这种算法由于用全周傅氏算法计算实部和虚部，所以滤波性能好。但数据窗为，数据窗较长。这种算法在RCS-900保护中得到了应用。
2.2.3 对称分量法简介
对称分量法（method of symmetrical components）是分析对称系统不对称运行状态的一种基本方法，广泛应用于三相交流系统参数对称、运行工况不对称的电气量计算。
电力系统正常运行时可认为是对称的，即各元件三相阻抗相同，各自三相电压、电流大小相等，具有正常相序。电力系统正常运行方式的破坏主要与不对称故障或者断路器的不对称操作有关。
电力系统不平衡情况下引用了对称分量法，即任何三相不平衡的电流、电压或阻抗都可以分解成为三个平衡的相量成分即正相序（FA1、FB1、FC1）、负相序（FA2、FB2、FC2）和零相序（FA0、FB0、FC0）。

正序分量：
负序分量：
零序分量：
式中因子　
各序分量的计算公式：

2.3 RCS-900线路保护装置的硬件说明
图2－8是装置的正面面板布置图（以RCS-901A为例）,指示灯内容见运行说明。

图2-8 面板布置图

图2－9是装置的背面面板布置图（OPT2、OUT为可选件）。

图2-9 端子布置图（背视）（CPU板上的光纤接口仅用于F、FM型）

u DC为电源插件，可选用110V或220V。
u AC为交流输入变换插件，可选用1A或5A。
u LPF为低通滤波插件。
u CPU插件是装置核心部分，CPU板的光纤接口仅用于RCS-931。
u COM板有三种方式，对应的物理层分别为双绞线，RS-485光纤，10/100M以太网光纤。
u OPT1为24V光耦插件。
u OPT2为110V/220V光耦插件，有些开入可能从较远处引入，如收信接点从通信机房的载波机接至控制室的保护屏，或某些情况下从断路器处引位置接点至保护屏，这时不宜采用24V光耦才使用OPT2插件。
u SIG插件主要是将5V的动作信号经三极管转换为24V信号，从而驱动继电器。
u OUT1、OUT2为继电器出口插件，提供输出空接点。
u 当OUT1、OUT2输出的空接点不够时，可在右侧扩展。

2.3.1 电源插件(DC)
从装置的背面看，第一个插件为电源插件，如图2－10(A)所示：

图2-10 电源插件原理及输入接线图

保护装置的电源从101端子（直流电源220V/110V＋端）、102端子（直流电源220V/110V－端）经抗干扰盒、背板电源开关至内部DC/DC转换器，输出＋5V、±12V、＋24V（继电器电源）给保护装置其它插件供电；另外经104、105端子输出一组24V光耦电源，其中104为光耦24V＋，105为光耦24V－。
输入电源的额定电压有220V和110V两种，订货时要注明，投运时请检查所提供电源插件的额定输入电压是否与控制电源电压相同，电源输入连接如图2－9(B).
光耦电源的连接如图2－10(C),OPT1插件的光耦24V－（615端子）接电源模件光耦24V-（105端子）。电源光耦24V＋（104端子）接至屏上开入公共端子；为监视开入24V电源是否正常，需从开入公共端子或104端子经连线接至OPT1插件的光耦24V＋（614端子），其它开入的连接详见OPT1插件。

2.3.2 交流输入插件（AC）
交流输入变换插件（AC）与系统接线图如下：

图2-11 交流输入变换插件与系统接线图

、、、，分别为三相电流和零序电流输入，值得注意的是：虽然保护中零序方向、零序过流元件均采用自产的零序电流计算，但是零序电流起动元件仍由外部的输入零序电流计算，因此如果零序电流不接，则所有与零序电流相关的保护均不能动作，如纵联零序方向、零序过流等，电流变换器的线性工作范围为30。
、、为三相电压输入，额定电压为V；为重合闸中检无压、检同期元件用的电压输入，额定电压为100V或V，当输入电压小于30V时，检无压条件满足，当输入电压大于40V时，检同期中有压条件满足；如重合闸不投或不检重合，则该输入电压可以不接。如果重合闸投入且使用检无压或检同期方式（由定值中重合闸方式整定），则装置在正常运行时检查该输入电压是否大于40V，若小于40V，经10秒延时报线路TV断线告警，BJJ继电器动作。正常运行时测量与之间的相位差，作为检同期的固有相位差，因此对是哪一相或相间是没有要求的，保护能够自动适应。
215端子为装置的接地点，应将该端子接至接地铜排。
交流插件中三相电流和零序电流输入，按额定电流可分为1A、5A两种，订货时要注明，投运前注意检查。
2.3.3 操作回路插件SWI（以RCS-941为例）
SWI插件原理及输出接点如下图所示：

图2-12 SWI插件原理及接点输出图

保护开入部分直接由操作回路引入跳闸位置、合后位置KK、合闸压力HYJ、跳闸压力TYJ的弱电信号，其+5V电源即为保护的电源。图中KKJ为磁保持继电器，合闸时该继电器动作并磁保持，仅手跳该继电器才复归，保护动作或开关偷跳该继电器不复归，因此其输出接点为合后KK位置接点。用本装置的操作回路，就不需要从KK把手取合后KK位置。也适应了无控制屏的无人值守变电站的要求。
断路器操作回路中跳合闸直流电流保持回路，可根据现场断路器跳合闸电流大小选择相应的并联电阻（R1’，R2’，跳合电流小于等于4A时可不并）。

2.3.4 显示面板（LCD）
显示面板单设一个单片机，负责汉字液晶显示、键盘处理，通过串口与CPU交换数据。
显示面板还提供一个与PC机或HELP-90A通信的接口（9芯），一个调试用模拟量输入端子（15芯）。

2.3.5 其它插件
其它插件功能说明如下表所示：
插件名称
简称
作 用
低通滤波插件
LPF
滤除高频信号、电平调整
CPU插件
CPU
完成装置的总起动元件和人机界面及后台通信功能，DSP完成所有的保护算法和逻辑功能
通信插件
COM
完成与监控计算机或RTU的连接
24V光耦插件
OPT1
开关量经光耦插件上的光耦回路隔离，送入CPU
信号继电器插件
SIG
将5V的动作信号经三极管转换为24V信号，从而驱动继电器

3．RCS-900系列线路保护装置继电器的工作原理
3.1 动作继电器
RCS-900系列线路保护装置的动作继电器主要有：阻抗继电器、工频变化量距离继电器(ΔZ)、工频变化量方向继电器(ΔF+，ΔF-)、零序方向继电器、电流差动继电器等。
3.1.1 阻抗继电器
距离保护和电流保护一样是反应输电线路一侧电气量变化的保护。在图3-1所示的电网中，将输电线路一侧的电压、电流加到阻抗继电器中，阻抗继电器反应的是它们的比值，称之为阻抗继电器的测量阻抗。

反应输电线路一侧电气量变化的保护一定要满足两个条件。首先，它必须能区分正常运行和短路故障；其次，它应该能反应短路点的远近。正常运行时，加在阻抗继电器上的电压是额定电压，电流是负荷电流，阻抗继电器的测量阻抗是负荷阻抗。短路时，加在阻抗继电器上的电压是母线处的残压，电流是短路电流，阻抗继电器的测量阻抗是短路阻抗，。由于，，因而。所以，阻抗继电器的测量阻抗可以区分正常运行和短路故障。如果在K点发生金属性短路，短路点到保护安装处的阻抗为，流过保护的电流为，则保护安装处的电压为。阻抗继电器的测量阻抗是。这说明阻抗继电器的测量阻抗反应了短路点到保护安装处的阻抗，也就是反应了短路点的远近。所以可以用它来构成反应一侧电气量的保护。
由于阻抗继电器的测量阻抗反应了短路点的远近，也就是反应了短路点到保护安装处的距离，所以把以阻抗继电器为核心构成的反应输电线路一侧电气量变化的保护称做距离保护。
距离保护相对于电流保护来说，其突出的优点是受运行方式变化的影响小。距离保护第Ⅰ段只保护本线路的一部份，在保护范围内发生金属性短路时，一般在短路点到保护安装处之间没有其它分支电流，所以它的测量阻抗完全不受运行方式变化的影响。距离保护第Ⅱ、Ⅲ段其保护范围伸到相邻线路上，在相邻线路上发生短路时，由于在短路点和保护安装处之间可能存在分支电流，所以它们在一定程度上将受运行方式变化的影响。

由于阻抗继电器的测量阻抗可以反应短路点的远近，所以可以做成阶梯型时限特性，如图3-2所示。短路点越近，保护动作得越快；短路点越远，保护动作得越慢。
第Ⅰ段按躲过本线路末端短路（本质上是躲过相邻元件出口短路）继电器的测量阻抗(也就是本线路阻抗)整定，它只能保护本线路的一部份，其动作时间是保护的固有动作时间（软件算法时间），不带专门的延时。
第Ⅱ段应该可靠保护本线路的全长，它的保护范围将伸到相邻线路上，其定值一般按与相邻元件的瞬动段例如相邻线路的第Ⅰ段定值相配合整定。
第Ⅲ段除作为本线路Ⅰ、Ⅱ段的后备外，也作为相邻元件保护的后备。所以它除了在本线路末端短路时要有足够的灵敏度外，在相邻元件末端短路也应有足够的灵敏度，其定值一般按与相邻线路Ⅱ、Ⅲ段定值相配合并躲最小负荷阻抗整定。
（1）短路时保护安装处电压计算的一般公式
图3-3 短路故障示意图
在图3－3所示的系统中，线路上K点发生短路。保护安装处的相电压应该是短路点的该相电压与输电线路上该相的压降之和。输电线路上该相的压降是该相上的正序、负序、和零序压降之和。如果考虑到输电线路的正序阻抗等于负序阻抗，则保护安装处相电压的计算公式为：
（3-8）
式中 ——相。A、B、C。
、、——流过保护的该相的正序、负序、零序电流。
、、——短路点到保护安装处的正、负、零序阻抗。
K——零序电流补偿系数。。
为输电线路相间的互感阻抗。
——短路点的该相电压。
——输电线路上该相从短路点到保护安装处的压降。
保护安装处的相间电压可以认为是保护安装处的两个相电压之差。考虑到如（3-8）式所示的相电压的计算公式后，保护安装处相间电压的计算公式为：
（3-9）
式中 ——两相相间。、BC、CA。
——短路点的相间电压。
——两相电流差。
——输电线路上从短路点到保护安装处的两相压降之差。两相上的项相抵消。
（3-8）、（3-9）两式是短路时保护安装处电压计算的一般公式。
（2）I、II段接地阻抗继电器动作特性分析
接地阻抗继电器用来保护各种接地短路，它的工作电压、极化电压以及动作方程分别为：
工作电压：
极化电压：
动作方程： (3-10)
u 正方向故障
正方向单相接地短路分析。
以为例，分析A相接地阻抗继电器。假设短路前空载，则下面各式中的电流都是故障分量电流。用图3－4（a）系统图里的参数来表达工作电压和极化电压：

式中：

、、是正、负、零序电流分配系数。
动作方程：