繼電保護裝置是將各種不同功能類型的繼電器，以一定的方式連接與組合起來，在系統發生故障時保護動作，作用于斷路器脫扣線圈或給出報警信號，以達到對系統進行保護的目的。任何電力系統不得在無繼電保護的狀態下運行，保護裝置能否靈敏、正確、可靠、快速地動作，將直接影響到供配電系統的安全穩定運行。

繼電保護裝置的發展經歷了機電型、整流型、晶體管型、集成電路型和數字計算機型五個階段。近年來，隨著電力系統、計算機技術、通信技術等的發展，具有強大的計算、分析和邏輯判斷能力，能實現各種復雜保護原理，易于安裝、運行和維護，可靠性更高的數字式綜合保護繼電器正被用戶所接受，并逐漸取代傳統的繼電保護裝置。

它不僅全面提高了保護裝置的性能，更重要的是為保護的原理和功能進化提供了可能。它不只是模擬保護的簡單數字化，它把微機的運算能力、記憶能力、分析能力和通信能力有機結合為一個整體，使繼電保護裝置在原理、方法、技術上的突破成為可能。

7SJ62型綜合保護繼電器是西門子公司第四代微機保護裝置，它用途廣泛。可用在配電線、輸出線上作保護 、控制和監控，可用于不同電壓等級的接地、小阻抗接地、不接地或中性點補償接地的網絡。可實現對不同電壓等級的線路、變壓器、發電機、電動機和母線的保護。本文結合實際，介紹西門子7SJ62綜合保護繼電器在公用二變10KV系統改造中的應用。

西門子7SJ62綜合保護繼電器的結構和功能

1 西門子7SJ62綜合保護繼電器的結構

西門子7SJ62綜合保護繼電器是一種數字化、多功能保護控制綜合單元，采用功能強大的微處理器。所有的工作，例如測量值的采集，以及針對斷路器和其它電力裝置的命令執行都以數字方式進行。其硬件結構如圖1,簡介如下:

（1）模擬輸入:該部分包括CT和PT。它把來自測量傳送器的信號轉變成適合7SJ62處理的形式；

（2）微機系統：保護與控制功能由該部分來實現，是整個西門子7SJ62綜合保護繼電器的核心部分。通過它，可以實現測量值的濾波與預處理、測量值的連續監視、邏輯功能信號的控制、跳閘與合閘及其它控制命令的實施、信息的記錄、通信等功能；

（3）二進制輸入與輸出：通過二進制輸入接收例如保護元件的閉鎖命令或斷路器的狀態。通過輸出觸點使命令作用于外部設備；

（4）前面板元件：前面板具有LEDs和LCD，提供指示、測量值以及該裝置故障、狀態的相關信息。控制和數字綜合鍵盤與7SJ62的LCD相連，所有的信息都可以由鍵盤取得，包括保護和控制功能的設定、運行和故障信息以及測量值讀取，還可通過前面板對斷路器以及其它裝置進行操作；

（5）通信接口：通過串行PC機接口既可以與當地PC機相連接，也可以進行遠傳或與主機通信；通過SCADA接口，可將所有數據傳至主控單元和監控系統；

（6）電源：可使用24V—250V直流工作電源，也可用115V或230V交流電源。

圖 1 西門子7SJ62硬件結構圖

2 西門子7SJ62綜合保護繼電器的主要功能

（1）保護功能：包括帶或不帶方向的過流和接地保護，零序電壓、過電壓和欠電壓保護，相序監測和電動機保護，頻率保護，熱過負荷保護，斷路器失靈保護及自動重合閘；

（2）控制功能：包括就地和遠方控制，控制對象狀態顯示以及間隔層和變電站層的電氣操作聯鎖，CFC邏輯編程功能；

（3）信息和測量功能、故障與事件記錄功能：包括帶時標的運行指示和故障指示、長達5S的故障記錄，200個事件記錄。可測量電流基值、電流最大/最小值，電壓基值、電壓最大/最小值，頻率，功率因素、有功和無功功率等；

（4）通訊功能： 包括3個串口和一個時鐘接口。系統接口通過IEC60870-5-103或Profibus-FMS/DP、Modbus RTU、DNP3.0等協議連接控制系統；時鐘接口用于接受外部時鐘信號；服務程序接口，通過modem可用于連接遠方診斷或與主機通訊；PC機接口用于現場與PC機相連，利用SIPROTEC 4的操作軟件DIGSI 4，可用PC機很方便的進行功能設置與修改；

（5）設備的狀態監視：包括斷路器狀態監視、跳閘回路監視、綜合保護繼電器自檢等功能。

西門子7SJ62綜合保護繼電器的應用

1 高壓系統接線及保護配置要求

變電站10KV系統接線：公用二變10KV系統采用單母線分段方式，共有10KV進線2回、母聯1回、2臺進線PT、 2臺母線PT 、10KV饋線6臺及饋線備用1臺,如圖2。

系統保護配置要求：公用二變10KV系統采用兩路電源供電。分別由熱電生產中心熱二公A131和熱二公B141供電，兩路進線互為備用，系統配置有“線路縱差保護”、“過電流保護”、“母線保護”、“備自投”、“不停電倒閘”等功能。

圖 2 公用二變10KV系統圖

2 母線保護的實現

母線保護原理：當任何饋線上過電流保護動作時，自動閉鎖進線上電流速斷保護。如果在任何饋線上不存在故障時，將不閉鎖進線上的電流速斷保護，對母線故障提供可靠的保護。用此方法，有選擇的將快速過電流繼電器7SJ62或7SJ60配置于進線和饋線上，相互配合構成母線保護。繼電器通過接點輸入和輸出互聯，能夠區分出各種類型的故障和位置并有選擇地動作，只動作于系統中有故障的元件。

由于采用了饋線過電流故障實時檢測閉鎖進線、母聯開關電流速斷的方法，使得進線、母聯開關電流速斷保護僅作為母線保護，從而在實現母線故障快速切除的同時，又能躲過備自投動作時變壓器勵磁涌流的影響。公用二變10KV系統采用饋線開關上的西門子7SJ60綜合保護繼電器和進線、母聯開關上的西門子7SJ62相配合構成母線保護，其控制流程如圖3。

正常運行方式下10KV A段母線、B段母線電壓正常，A進線開關131（3GA3）、B進線開關141（3GB2）在運行位置、合閘狀態，母聯開關熱備用；此時檢測到任一饋線有過電流故障時，則其所配置的7SJ60綜合保護繼電器發出過電流閉鎖信號，閉鎖相應進線開關的電流速斷保護（進線開關的過電流保護作為后備保護），滿足選擇性切除故障的要求。如檢測到任一母線上有短路故障，則相應進線開關的電流速斷保護起動，切除故障母線。

圖 3 母線保護控制流程圖

非正常運行方式下，一路進線經母聯帶全部負荷，此時檢測到任一饋線有過電流故障，則其所配置的7SJ60綜合保護繼電器發出過電流閉鎖信號，閉鎖相應進線和母聯開關的電流速斷保護（進線開關過電流作為后備保護），滿足選擇性切除故障的要求。如檢測到經母聯所帶母線上有短路故障，則閉鎖相應進線開關的電流速斷保護，母聯開關的電流速斷保護起動，切除故障母線。

3 不停電倒閘的實現

不停電倒閘功能是為了實現供電系統在正常運行方式下，一路電源進線進行檢修時，用另一路電源進線經母聯帶全部負荷，而進行的一種不停電切換操作。其組態邏輯關系如圖4、圖5。

A進線開關不停電倒跳閘過程：10KV A母線、B母線電壓正常，A進線開關131（3GA3）、B進線開關141（3GB2）在運行位置、合閘狀態，母聯開關熱備用，無閉鎖信號；此時將不停電倒閘轉換開關置于“合母聯分A進線”位置，按母聯開關合閘按鈕，則母聯開關合閘后A進線開關分閘。

B進線開關不停電倒跳閘過程：10KV A母線、B母線電壓正常，A進線開關131（3GA3）、B進線開關141（3GB2）在運行位置、合閘狀態，母聯開關熱備用，無閉鎖信號；此時將不停電倒閘轉換開關置于“合母聯分B進線”位置，按母聯開關合閘按鈕，則母聯開關合閘后A進線開關分閘。

圖 4 進線不停電倒跳閘邏輯關系圖

圖 5 進線不停電倒合閘邏輯關系圖

A進線開關不停電倒合閘過程：10KV A進線、B進電壓正常，B進線開關141（3GB2）、母聯開關110（3GA1）在運行位置、合閘狀態，A進線開關熱備用，無閉鎖信號；此時將不停電倒閘轉換開關置于“自動”位置，按A進線開關合閘按鈕，則A進線開關合閘后母聯開關分閘。

B進線開關不停電倒合閘過程：10KV A進線、B進電壓正常，A進線開關131（3GA3）、母聯開關110（3GA1）在運行位置、合閘狀態，B進線開關熱備用，無閉鎖信號；此時將不停電倒閘轉換開關置于“自動”位置，按B進線開關合閘按鈕，則B進線開關合閘后母聯開關分閘。

4 備自投功能的實現方法

(1)備自投裝置基本要求

①除了因手動斷開或電源斷路器因電流保護動作消失外，在其它原因造成工作電源消失時，備自投裝置均起動；

②一段電源失壓，另一段電源足夠高的電壓時，備自投裝置才起動；

③備自投裝置自投時應延時動作并只動作一次。這是為了防止備用電源投入到永久性故障上造成斷路器多次分合后，使斷路器損壞或事故擴大；

④當有閉鎖信號或電壓互感器的任一熔斷器熔斷時，備自投不應起動；

⑤不停電倒閘開關應在自動位置；

⑥母聯、A進線、B進線斷路器在工作位置；

⑦母聯斷路器應在電源失壓側進線斷路器確已跳閘后才能合閘；

⑧A、B進線斷路器在合閘狀態，母聯斷路器在分閘狀態；

⑨備自投裝置的動作時間應盡量縮短，以利于電動機起動和減少停電對生產的影響；

⑩當工作電源和備用電源同時失去時，備自投裝置不應動作。

另外，應校驗備用電源的過負荷能力，如備用電源過負荷超過允許值，則備自投裝置應能自動減負荷。

（2）備自投過程及實現

備自投起動時,失壓側電源進線開關分閘，母聯投入，恢復故障母線供電。利用西門子7SJ62綜合保護繼電器的CFC邏輯可編程功能，將備自投條件進行組態實現該功能，其邏輯電路如圖6。

備自投裝置有二個功能：①備自投條件的實時檢測：包括進線電壓、母線電壓監測，開關位置監測，閉鎖條件監測（實時檢測監控內容詳見表1）；②備自投起動：跳進線開關和合母聯開關，實現備自投。

備自投過程：10KV A進線、B進線電壓正常，A進線開關131（3GA3）、B進線開關141（3GB2）在運行位置、合閘狀態，母聯開關熱備用；此時若檢測到任一進線欠電壓、該側母線同時也欠電壓，且不是因為過流故障引起的欠電壓，且低于額定電壓的25%、時間達0.8S后，自投裝置起動，跳開欠壓側進線開關，母聯開關自動投入。

表1 備自投裝置邏輯狀態監測（L為低電平，H為高電平）

圖6 備自投邏輯電路圖

使用中的注意事項

(1) 嚴禁帶紫外線設備進入控制室內，防止紫外線擦除微機保護芯片程序，或者造成保護程序出錯；

（2）合理設置保護裝置的啟動電壓。應根據現場控制電壓的不同，在17V、73V中合理選擇，防止啟動電壓設置偏低時，由于外界快速瞬變脈沖干擾而造成保護誤動；

(3) 為免除人為干擾造成保護誤動或拒動，嚴禁在高壓室內使用高能輻射設備(如手機、對講機等大功率通信設備)；

(4) 當微機保護裝置程序版本需升級時，必須是線路兩側保護(主要是高頻保護)都升級 后保護才能投入運行；

(5) 當繼電保護人員對微機保護輸入定值、裝置內部作業，或者在裝置使用的交流電流、交流電壓、開關量輸入、輸出回路作業時， 必須申請停用整套微機保護裝置；

(6) 裝置發出的信號不能長時間保持， 防止中央信號光字牌回路(強電)串到保護弱電回路而燒壞元器件。在得到可靠確認后可進行復位。

結語

綜上所述，7SJ62綜合保護繼電器的應用極大地簡化了繼電保護的配置，使接線簡單、方便。同時，保護使保護動作的正確性、靈敏性、可靠性、選擇性也大大提高，實現了電力系統的實時檢測與控制、事故自動報警及事故追憶記錄、故障錄波等功能，使電力系統的管理水平取得了極大的提高。

如果與變電站監控系統有機結合起來，應用計算機數字信號處理技術和通信技術，把保證變電站安全可靠運行而相互有關聯的各部分聯結為一個有機的整體，完成變電站繼電保護、正常測量和監視、事故過程記錄與分析、開關操作、生產工藝過程控制、數據存儲、處理、信息共享等全部功能，不僅能提高裝置的技術水平，同時也將大大提升管理水平，為企業的減員增效提供保障。

（編自《電氣技術》，原文標題為“西門子7SJ62綜合保護繼電器的應用”，作者為戚正良。）