分布式微机变压器综合保护装置说明书.doc

dpt-2w3技术及使用说明书 dpt-2w3分布式微机变压器综合保护装置_ 技术和使用说明书南京恒星自动化设备有限公司sun nanjing automation equipment co.,ltd南京恒星自动化设备有限公司版权所有 2005.04（v1.0）本说明书适用于dpt-2w3保护装置，v1.00版本本说明书和产品今后可能会有小的改动，请核对实际产品与说明书的版本是否相符。目 录1概述111 dp系列产品概述112 应用范围113 保护配置114性能特征115规范性引用文件12技术条件121环境条件122电源123 交流回路124过载能力125装置的主要功能126主要技术性能指标127测量元件13工作原理13.1.差动电流与制动电流13.2. 差动速断继电器：13.3. 比例差动继电器13.4. 定时限过流保护13.5. 功率继电器13.6. 零序过压继电器13.7. 过励磁继电器13.8. 过负荷继电器13.9.过温及瓦斯继电器13.10 主要逻辑回路14辅助功能141定值组切换142 测量143 对开关的控制144 事故记录145 故障录波146 事件记录15面板及操作151面板说明1511面板图1512面板按键说明1513指示灯说明1514操作箱的使用152键盘操作153界面内容1531默认界面1532目录界面1533监测界面1534系统界面1535控制界面1536整定界面1537设置界面1538记录界面1539校准界面及调试界面15310重要数据浏览界面16. 安装与对外接线161 开箱与安装1611 开箱和包装1612 安装现场要求1613 安装尺寸1614 保护和系统接地162 连接1621 连接测量和辅助回路1622 连接电源1623 连接开关量输入1624 连接通讯口11625 连接亮屏控制1626 面板led平面发光管的使用1附录一信息表1附录二dpt-2w3保护装置逻辑框图1附录三dpt-2w3保护装置开出原理图1附录四dpt-2w3保护装置对外接线原理图1dpt-2w3型分布式微机变压器综合保护装置1概述11 dp系列产品概述dp系列的保护在开发时借鉴了当前国内外同类产品的成熟经验，并根据我国电力系统运行的实际要求，以及数字式保护今后的发展趋势，在制定设计方案时要求做到：l 满足变电站综合自动化的要求，有按标准规约制定的网络接口，所有保护的运行数据能够在数据总线上交流，配合监控软件可以组成变电站自动化系统。l 保护原理先进，配置合理、完善，既能满足大网的运行要求，也能适应小网特别是小水电网的要求。l 结构可靠密封好，具有良好的抗干扰和防尘能力。l 减小安装尺寸，分布式安装时可直接装于开关柜上，集中组屏时可减少屏数，降低造价。使用与操作简单，适应低电压等级运行人员的技术水平。l 装置的核心部件(cpu)采用了处理能力强的32位系统，替代了以往23个cpu才能实现的功能，大大提高装置的可靠性。l 对于交流信号处理电路，转换精度为16位，最高采样速度可达250khz/s，大大提高了系统数据的采集精度和加速了数据采集。l 整个系统基于嵌入式系统的技术，采用c语言和汇编语言混合编程，以由硬件驱动程序实时多任务操作系统，数据服务三部分组成的实时软件平台技术为基础，保证了产品功能的高可靠性、灵活配置、可移植性。l 采用新的交流采样快速算法，不仅计算简单、速度快、精度高，同时可完全滤清暂态超越时产生的衰减非周期分量及奇次谐波分量，极大地提高了滤波能力，特别适合于需要快速动作的继电保护。12 应用范围dpt-2w3型分布式微机变压器综合保护装置是dp系列数字式保护中的一种，可独立构成35kv变压器完整的保护。13 保护配置装置由以下主要保护回路构成：a. 差动速断保护；b. 比例差动保护；c. 两侧两段三相式定时限过流保护，其中一侧可以带复合电压闭锁及方向；d. 零序过电压闭保护；e. 过负荷保护；f. 过励磁保护g. 瓦斯及过温保护 装置还包括以下主要逻辑回路：a. 装置整组启动回路；b. ct断线闭锁回路；c. 二次谐波闭锁回路14性能特征l 动作速度快，速断故障跳闸时间ipikupidkir式中：ipikup继电器的起动电流 k继电器的制动系数继电器的动作特性曲线如图2所示，由无制动工作区和比率制动工作区两部分组成。1.无制动工作区（pq线） 当设备正常运行或外部短路电流小于on（相当于额定电流）时，流入继电器的不平衡电流也很小，这时只要选取继电器的起动电流ipikup大于额定负荷下的不平衡电流，继电器就不会误动。2.比率制动工作区（qs线）当外部短路电流较大超过on时，正比于外部短路电流的制动电流ir开始起作用，外部短路电流越大，制动作用越强，所需的动作电流id也就越大，因此继电器不会因不平衡电流增加而误动。k值越大，说明ir的制动能力越强，k反映制动作用的强弱。当内部短路时id远远大于ir，所以继电器能够正确可靠地动作。 为了克服外部短路电流很大，电流互感器铁心饱和引起的不平衡电流，和设备起动时的暂态不平衡电流，继电器在设计时安装了滤除非周期分量的数字滤波器，并采用了能够抑制非周期分量和高次谐波的算法。3.4. 定时限过流保护当被保护线路发生故障，保护投入工作。如果测量到的电流超过预先定值，持续时间大于整定延时，保护动作出口。变压器两侧均设有两段定时限过流保护，其中一侧可以构成复合电压方向过流保护，根据保护的电压互感器接入那一侧母线电压而定。两段保护是否经复合电压闭锁，是否带方向均可独立选择。图2 相过流保护回路逻辑框图符号说明：ia、ib、ic分别表示a、b、c相电流。定时限过流保护动作后，在三相电流同时低于定值的92时，保护动作复归。3.5. 功率继电器功率元件主要用于各段相过电流保护动作时的故障方向判别。继电器采用90接线，其动作方程分别为： 式中：继电器内角，30、45可选。 继电器的动作特性如图5所示，图中所标注的正方向即继电器的动作方向。由于装置只接入了一侧电压，而且高压侧和低压侧存在角度差，所以装置规定只有一侧的过流保护可以带方向，当在定值中选择方向电压取自高压侧（或低压侧），则高压侧（或低压侧）过流带方向。要保证方向继电器正确动作，所选电压应和实际接入电压一致。 图3 功率继电器动作特性 3.6. 零序过压继电器当发生接地故障时，装置测量到的零序电压超过预先定值，持续时间大于整定延时，保护动作出口。图4 零序过压保护逻辑3.7. 过励磁继电器 继电器的动作判据如下： 式中：u 继电器当前的测量电压(装置取ua电压)； f 继电器当前的测量频率； ue 变压器的额定电压，取57.7v； fe 变压器的额定频率，取50hz； a 整定值，11.99。 图5为过励磁保护逻辑：图5 过励磁保护逻辑开关合状态以及电压大于门槛作为过励磁保护的启动条件。3.8. 过负荷继电器继电器按变压器额定容量的倍数整定，如果测量到的功率超过预先定值，持续时间大于整定延时，保护动作出口。图6为过负荷保护逻辑框图： 图6 过负荷保护逻辑框图过负荷继电器定值是额定容量的百分比，电压采用高压侧标称电压，电流采用高压侧测量电流所以实际判的是负荷电流(装置取ia)，当负荷电流大于定值一定时间后，保护出口。注：3.9.过温及瓦斯继电器过温继电器和瓦斯继电器的动作接点接入装置的开入回路，当这些继电器动作时，装置可根据预先设定的要求，做相应的逻辑处理。3.10 主要逻辑回路3.10.1.谐波制动回路为防止变压器空投时因励磁涌流引起的不正确动作，在装置中设计了二次谐波制动回路， 投入谐波制动必须满足以下条件： 当任意相的差动电流所含二次谐波分量满足下式：id2 kid 且 id1/2iup.（其中id2为该相差动电流的二次谐波值，id为该相差动电流值，iup为差动保护门槛，k为二次谐波制动系数，可根据现场情况设定）谐波制动瞬时复归。3.10.2.ct断线闭锁回路为防止ct断线引起保护误动，在差动保护中设计了ct断线判别回路。当装置判别到只有某一侧的某一相电流小于0.2ie时，且；a.起动前某一侧的三相电流均大于0.2ieb.起动后某一侧的三相电流最大值小于1.2iea. 起动后任意侧的三相电流没有增加（0.5a）b. 起动后任意侧有两相电流差大于0.5a 。则立即闭锁比率差动继电器,当两侧计算零序电流必须同时小于0.2a，且持续40ms复归。3.10.3.ct断线报警当差动电流大于0.5倍比率差动继电器的起动值，时间持续10s，装置将发出报警信号，这时并不闭锁装置，只是提醒ct回路或装置内部有异常存在。4辅助功能41定值组切换装置可存放四组定值，装置支持两种方式切换定值组，为防止在发生故障时，装置对定值的误切换，在保护启动的情况下，装置退出定值切换功能。1、 人工切换通过后台监控系统和面板的操作，可人工切换四组定值。为避免该切换方式和其他切换方式产生冲突，建议在选用其他切换方式时，不用该方式切换定值组。2、 开关量切换装置还可通过外部信号进行定值组切换。在外部信号定义中，通过选择定义“定值1组投入”、“定值2组投入”、“定值3组投入”、“定值4组投入”来通知装置使用该信号进行定值组切换，装置在开关量切换定值组时，按以下方式进行工作：1、 仅有一个定值投入信号闭合，并且和原有定值组不同时，装置切换定值组；2、 有两个或两个以上信号闭合时，装置报警，不进行保护定值切换；3、 如果所有已定义的定值切换信号皆为分开位置，装置报警，不进行保护定值切换；4、 如果没有定义此类信号，装置退出开关量切换定值组功能。42 测量装置内安装了两只用于测量的专用电流互感器，其量程范围为06a，可接于线路测量ct的a、c相电流回路。根据母线三相电压，可实时计算出系统运行时的电压、电流、有功功率、无功功率、频率及功率因数等。装置还安装了4个累加量（脉冲）接口，可接入脉冲电度表的记数脉冲。装置能够将脉冲量转换为对应的电度数。装置共有8个开关量采集接口，可以用于开关位置、刀闸和接地刀闸等开关量的采集，并可对这些输入量作出定义和相应的逻辑处理。以上测量数据均可通过rs485数据串口实时地传送到监控管理单元或监控系统。43 对开关的控制装置可接受遥控命令对所保护的线路开关实行远方跳、合控制。还可以通过装置面板上设置的按钮对开关进行手动跳合，每次操作需间隔24s。44 事故记录可记录下最后16次事故的各项数据，包括事故时间、保护类型、事故电流、电压、故障相别、故障点位置，事故前系统频率等等。并可传送到管理单元或监控系统。45 故障录波可保存最后7次事故的波形。每次事故的波形包括16个开关量动作信息和8个交流量的波形，录取长度为故障前两个周波至保护动作全部过程。46 事件记录可记录下最新1024次装置操作和动作的各种记录，包括当时的准确时间，并可传送到管理单元或监控系统。5面板及操作51面板说明511面板图图7512面板按键说明 ：左键，翻至上一页或左移光标 ：右键，翻至下一页或右移光标 ：上键，选择上一个选项 ：下键，选择下一个选项 ：确认键，用于执行本次操作或确认本次输入 ：取消键，取消本次操作或本次输入, 或退回上一层合闸：出口2（对应控制合闸操作）分闸：出口1（对应控制分闸操作）513指示灯说明运行：装置正常运行时，每秒闪烁。装置故障：装置内部发生故障时点亮。通信：当串口通信有数据时闪烁。比例差动：比例差动保护动作时点亮，复归后按任意键灭。差动速断：差动速断保护动作时点亮，复归后按任意键灭。后备过流：高压侧和低压侧后备过流保护动作时点亮，复归后灭。保护动作：绿色，装置正常红色，保护动作橙色，保护退出合位：开关合状态时点亮。分位：开关分状态时点亮。514操作箱的使用5141操作箱上设合闸、跳闸按钮，远方/当地开关及跳合闸出口压板合位、分位指示灯。5142 远方/当地开关指示在远方位置只能通过调度系统发出跳合闸命令操作跳闸合闸，远方/当地开关指示在当地位置时，闭锁远方跳合闸命令。5143 跳合闸压板接在投入时可对开关进行操作，跳合闸压板接在退出时不可对开关进行操作（跳线插入上方两孔为投入，插入下方两孔为退出）。52键盘操作从默认画面，按任意键进入目录菜单，通过上下键（上下移动）和左右键（翻页）选择所选目录，按确认键进入下一层菜单（直到该菜单无子目录），按取消键退回上一层菜单（直到回到默认画面）。53界面内容531默认界面12:12:12ua 57.7 kvub 57.7 kvuc 57.7 kv时间a相电压b相电压c相电压图8532目录界面在目录下总共有7个子选项：监测、系统、控制、整定、设置、记录、校准，右侧显示各选项对应的图片。目录监测 系统 控制 所在目录选项及对应图形图9533监测界面监测界面主要用于显示装置检测到的实时数据。在监测界面下总共有3个子选项：遥测量、遥信量、脉冲量。 （监测数据除英文名称外在最下一行还附有中文解释）监测遥测量 遥信量 脉冲量所在目录选项图10534系统界面系统界面主要用于显示装置运行的一些参数以及装置自我检测状态。可以查询：当前时间、本次运行时间、累计运行时间、装置类型、版本（硬件版本、驱动版本、操作系统版本、装置应用版本）、板号（装置地址号）、出口动作记数、内部自检（电源、电池、程序区、数据区、网络口、a/d、通讯口1、2、3、cpu运行状态）、外部自检（pt、控制回路）。535控制界面控制界面主要用于对出口回路的测试。可以分别对各出口进行操作。在进行出口操作之前，必须进行口令登陆（出厂前口令默认为000000，可以根据用户要求更改），然后才能进行出口操作。536整定界面整定界面主要用于对通过面板查询和更改定值及切换定值组。用户可以通过此操作界面分别对定值组14进行查询和修改。进入整定界面后，装置自动读取当前定值组的内容，如果需要更改其他组定值，则要切换修改定值组。另外，整定界面可以查询各组定值组信息（已整定、未整定），并可进行定值组切换。在进行整定操作之前，如果不进行登陆，只能查看定值，口令登陆后（出厂前口令默认为000000，可以根据用户要求更改），才能进行修改整定或定值组切换操作。修改完毕后，要保存定值以确定此次修改，否则所有修改将被认为无效，系统不接受此次修改定值。537设置界面设置界面主要用于对时间及硬件参数的设置。可以分别对板号、通讯口、时间、日期进行修改，还有恢复出厂设置（如无本公司员工的指导请不要进行此项操作）。在进行设置操作之前，必须进行口令登陆（出厂前口令默认为000000，可以根据用户要求更改），然后才能进行设置操作。538记录界面记录界面主要用于事件及事故报文的查找。539校准界面及调试界面校准界面主要用于装置出厂之前，对装置进行测量及保护精度校准及调试使用（出厂后，不允许进行此项操作！）。5310重要数据浏览界面在装置2分钟内无人进行操作，系统将进入此画面，该画面主要将一些重要数据循环播放，方便用户进行浏览数据，按任意键可恢复到默认界面。6. 安装与对外接线61 开箱与安装611 开箱和包装装置一般安装于屏架之上后，随整屏运输，也可单独包装在硬纸盒中，再装入外层包装中运输。在开箱和拆封仪器时应特别小心不可用力。开箱后，目测检查确认其机构完好。612 安装现场要求安装现场一些重要条件如下所列：气温条件：室温：-20+55气压：80110kpa相对湿度：保证在dpt-2w3上不形成冷凝水或冰，湿度85%.室内空气：室内空气不能有灰尘、烟雾、废气、水气和盐等的明显污染。机械条件：振动应力：1060hz，0.035mm及60150hz，0.5g抗震性：48hz，9.5/1.5mm及 935hz，1.0/0.5g电源辅助电压的电气条件：设备部分由直流屏供给工作电源。部分设备, 如pc机等由厂用交流电供给工作电源, 为保护交流电供电设备的安全使用, 现场应配备稳压器及ups, 其容量通常大于1kva。运行范围：用直流电压0.81.1vnom防雷电干扰 雷电干扰可能由电源线, 信号线窜入设备内部, 故防雷接地网必须完备, 接地阻抗应小于4w。设备安装时屏架机壳, 必须接地。配线及放线设备端子以外的信号线, 电源线由现场配备, 应按规程要求配线放线, 并标该线号, 为安装、信息对位、维修、维护提供方便。613 安装尺寸见图11 图11 安装尺寸图614 保护和系统接地出于保护接地的考虑，装置箱体必须可靠接地，这对于装置的正常运行绝对重要。接地连接栓在装置箱体的背面。系统中所有装置接地点全部汇集于一点，再与接地网相连。背后端子示意图参见图12。 图12 背后端子接线图注：用户若有特殊要求，请在订货时提出。端子排列可作相应调整。dpt-2w3装置共有四个信号继电器，分别对应：1装置故障装置故障包括：cpu异常、程序异常、ram异常、a/d异常。2比例比例差动保护动作。3速断差动速断保护动作。4过流后备过流保护动作。对应于高压侧和低压侧一、二段保护动作。62 连接621 连接测量和辅助回路一般来说，截面积为2.5mm的铜导线适合作dpt-2w3装置和电流互感器之间的连接线，根据主电流互感器的允许负载，它与dpt-2w3之间的连接线应较短，且在某些条件下有较大的截面积。截面积为1.5mm的铜导线适合作电压互感器的连线、开关量输入、跳合闸回路和电源输入等。系统中用到的所有连接线都要有负载裕量。系统电流和电压互感器的连接请参见图12端子对外连接图。622 连接电源电源的额定值为vnom=ac200v/dc220v。特定的电源可在订货时确定。因此在连接装置电源vnom前，检查确认设备电源的额定值和现场提供的电压是否匹配。装置内部有一个开关电源，可提供+5v，+24v和12v等电压供保护装置使用。623 连接开关量输入 在连接装置开关量输入的工作电压前，要检查开关量输入的工作电压额定值和极性与系统的电压是否匹配。电压可为24v或220v dc。具体为哪一种必须在订货时确定。开关量输入的连接请参见端子连接图。624 连接通讯口1通讯口1（s1 s2）接口使装置的参数能从监控管理单元或从控制中心的pc机上设置，采集数据、运行状态和自检信息也可在监控管理单元或从控制中心的pc机上显示。由于是总线结构，为了使通信连接更加方便和可靠，特选用了带屏蔽的双绞线组成的8芯电缆，每个装置的背面都有两个通信接口，这两个通信接口的8根线完全相同，即可认为是并接在一起的，两个通信接口一个用于rs485通信的进口，另一个作为出口，这样可将每个保护装置很容易的接在总线上。通讯口1（a b）是为装置独立安装在开关柜上而设计，因开关动作时引起的开关柜震动而影响通讯，通讯口1（a b）因是用电缆直接固定在镙钉上，从而可避免通讯出错。625 连接亮屏控制为实现屏柜上的显示屏同时点亮，特设计了亮屏控制端口。连接方法：屏柜上所有亮屏控制相连接屏柜上所有亮屏控制相连接通过门控开关可控制亮屏，见接线示意图。626 面板led平面发光管的使用在装置面板后面插上硫酸纸打印好的线路名，一旦出现保护动作，将以红色提示。附录一信息表1遥测量信息表点号名称单位小数位数说明0-诊断信息以下为监控数据1i1aa2高压侧a相电流2i1ba2高压侧b相电流3angi1b0高压侧b相电流与高压侧a相电流夹角4 i1ca2高压侧c相电流5angi1c0高压侧c相电流与高压侧a相电流夹角6iaan高压侧a相测量电流7ican高压侧c相测量电流8(备用)9(备用)10(备用)11(备用)12 i3aa2低压侧a相电流13angi3a0低压侧a相电流与高压侧a相电流夹角14i3ba2低压侧b相电流15angi3b0低压侧b相电流与高压侧a相电流夹角16i3ca2低压侧c相电流17angi3c0低压侧c相电流与高压侧a相电流夹角18uavn母线a相电压19ubvn母线b相电压20 ucvn母线c相电压21temp1环境温度2223fhz2母线周波(根据接入的a相电压)24p1mwn高压侧有功功率25q1mvarn高压侧无功功率26(备用)27(备用)28(备用)29(备用)30u2vn母线负序电压以下为保护数据:31harc-aa2a相差动电流二次谐波32harc-ba2b相差动电流二次谐波33harc-ca2c相差动电流二次谐波34idaa2a相差动电流35idba2b相差动电流36idca2c相差动电流37iraa2a相制动电流38irba2b相制动电流39irca2c相制动电流40(备用)41(备用)42 3u0v2母线零序电压43(备用)44set_no-0当前工作定值组45vccv25v电压46vddv23.3v电压备注：1 n：表示小数点不确定，可以面板显示小数点为准。2 电压小数位根据pt变比变化，当pt变比小于330kv/100时为2位小数，当pt变比大于330kv/100时为1位小数。3 电流小数位根据ct变比变化，当ct变比小于250/5时为2位小数，当ct变比大于250/5时为1位小数。4 p、q值小数点则根据pt*ct的积变化a) 1.732*pt*ct 32000为3位小数b) 32000 1.732*pt*ct 320000为2位小数c) 320000 1.732*pt*ct 3200000为1位小数d) 1.732*pt*ct 3200000为0位小数2遥信量信息表组号点号01功能说明 0 0 1 2 3 4 5 6 7合合合合合合合合开开开开开开开开 输入信号1 输入信号2 输入信号3 输入信号4 输入信号5 输入信号6 输入信号7 输入信号8 1 8 9 10 11 12 13 14 15合合投入发信就地合合合开开切除复归远方开开开开关合位开关分位控母电源手合 远方就地备用1备用2备用3 2 16 17 18 19 20 21 22 23摘牌摘牌摘牌复归退出退出退