NS901线路保护测控装置.doc

NS 901线路保护测控装置说明书南京电力自动化设备总厂南京南自科技发展有限公司第一部分技术说明书南京新模范马路38号技术支持 次1 装置概述12 装置特点13 主要功能23.1 保护功能配置23.2 数据采集功能23.3 事件记录23.4 控制功能33.5 操作箱功能33.6 通信功能33.7 故障记录功能34 主要技术条件44.1 额定参数44.2 保护参数44.3 测量精度54.4 绝缘性能54.5 机械性能64.6 气候条件64.7 电磁兼容65 硬件说明75.1 机箱结构75.2 交流模件75.3 CPU模件75.4 信号出口模件75.5 电源模件75.6 显示面板76 保护功能86.1 相间过流保护86.2 零序过流保护96.3 加速保护106.4 过负荷保护106.5 低频减载106.6 低压解列106.7 重合闸106.8 PT断线检测116.9 小电流接地选线127 测量、控制以及事件记录功能127.1 测量功能127.2 控制功能127.3 事件记录功能127.4 故障录波13保护功能装置概述装置特点1 装置概述NS 901型数字式线路保护测控装置是在消化吸收国内外同类产品先进经验的基础上研制的基于DSP（数字信号处理器）技术的新一代保护测控产品。装置适用于110KV及以下电压等级的线路保护、测量及控制。既可以分散在开关柜就地安装，也可以集中组屏安装。完善、周到的软硬件设计使装置在恶劣环境下可以长期、可靠运行；现场总线技术以及标准通信传输规约的使用，提高了自动化系统通讯的可靠性、快速性和通用性；人性化的界面设计，完善的自诊断功能，使得操作更方便、维护更简单。2 装置特点u 双处理器结构及高速的保护计算处理器采用双处理器结构，分担保护测控和人机界面功能。采用32位高性能DSP芯片（硬件乘法器、大容量快速闪存、并行结构及多级流水线技术），提供了高速的数据处理能力，保证了实时高性能算法的实现，提高了装置的可靠性和整体性能。u 快速、高精度采样采用新型的高精度采样芯片，并采用频率自动跟踪技术，保证了很高的采样精度和保护测量计算精度。u 电能质量监测功能采用FFT等算法，实时计算分析电流、电压的215次谐波。u 强大的通讯功能传输速率可达1Mb/s，系统响应速度快，标准的通讯规约满足自动化系统的需要。u 完整的操作箱功能断路器跳、合闸电流自适应。u 高可靠的电磁兼容设计标准背插式工业机箱，电路板采用表面贴装技术以及多层板工艺，选用快速瞬变电压抑制器件，使装置具有很强的电磁兼容能力。1主要功能3 主要功能3.1 保护功能配置n 相间过流保护l 三段式保护l 定时限/反时限特性l 方向元件闭锁l 电压元件闭锁n 零序过流保护l 三段式保护l 定时限/反时限特性l 零序方向元件闭锁n 独立的加速保护n 过负荷保护n 低频减载l 滑差闭锁l 低电压闭锁n 低压解列n 三相一次重合闸l 非同期/检同期/检无压方式n 小电流接地选线3.2 数据采集功能n 实时采集电流、电压、有功、无功、功率因数、频率n 16路遥信量n 谐波测量n 故障录波n 电度采集3.3 事件记录n 保护事件n 告警事件n 遥信变位事件n 操作记录事件3.4 控制功能n 就地/远方分闸、合闸控制n 远方定值修改n 远方保护投/退3.5 操作箱功能n 跳位、合位指示n 可靠的自保持及防跳设计n 跳、合闸电流自动适应n 控制回路断线告警3.6 通信功能n CAN总线n RS485总线3.7 故障记录功能14主要技术条件4 主要技术条件4.1 额定参数4.1.1 直流电源 额定电压：220V或110V（订货说明） 允许偏差：2015 纹波系数：5 功 耗：15W4.1.2 交流参数交流电压：100V交流电流：5A或1A（订货说明）频率：50HZ交流电流功耗： 0.5VA/相 （额定电流5A）0.1VA/相 （额定电流1A）交流电压功耗： 0.1VA/相 交流电流过载能力： 2倍额定电流连续工作20倍额定电流连续工作10秒40倍额定电流连续工作1秒 交流电压过载能力： 1.2倍额定电压连续工作4.2 保护参数4.2.1 电流元件动作电流 ：0.120In 级差：0.01A误差 ： 34.2.2 电压元件动作电压：0.5120V级差：0.1V误差：34.2.3 零序电流跳闸电流：0.120In告警电流：0.011.2In级差：0.01A误差：34.2.4 相间保护方向元件接线方式：90接线动作范围：-9030误差：14.2.5 零序功率方向元件接线方式：110接线动作范围：-170-50误差：14.2.6 低频减载动作范围：45Hz55Hz滑差范围：0.5Hz5Hz/s级差：0.01Hz4.2.7 整组动作时间（包括继电器固有时间）1.2倍整定值：30ms4.3 测量精度电流、电压：0.2级有功、无功：0.5级4.4 绝缘性能4.4.1 绝缘电阻装置的带电部分和非带电部分及外壳之间，以及电气上无联系的各电路之间，用开路电压500V的兆欧表测量其绝缘电阻值，均大于100M。4.4.2 介质强度在正常试验大气条件下，装置能承受频率为50Hz，历时1min的工频耐压试验而无击穿闪络及元器件损坏现象，试验电压2kV。4.4.3 冲击电压在正常试验大气条件下，装置的直流电源输入回路、交流输入回路、输出触点回路对地以及回路之间，应能承受1.2/50s的标准雷电波的短时冲击电压试验，开路试验电压5KV，装置应无绝缘损坏。4.5 机械性能4.5.1 振动技术条件：装置能承受GB7621中16.3规定的严酷等级为级的振动耐久能力试验。4.5.2 冲击技术条件：装置能承受GB7621中17.5规定的严酷等级为级的冲击耐久能力试验。4.5.3 碰撞技术条件：装置能承受GB7621第18章规定的严酷等级为级的冲击耐久能力试验。4.6 气候条件4.6.1 环境温度工作温度：2055存储温度：25704.6.2 相对湿度：95，无凝露4.6.3 大气压力：70106 KPa4.7 电磁兼容4.7.1 静电放电抗干扰度通过GB/T 14598.141998标准、静电放电抗干扰4级试验。4.7.2 电快速瞬变脉冲群抗扰度通过GB/T 14598.101996标准、电快速瞬变脉冲群抗扰度3级试验。4.7.3 浪涌（冲击）抗扰度通过GB/T 17626.51999标准、浪涌（冲击）抗扰度3级试验。4.7.4 脉冲群抗扰度通过GB/T 14598.131998标准、脉冲群抗扰度3级试验。硬件说明5 硬件说明5.1 机箱结构 装置采用标准6U机箱结构，由交流模件、CPU模件、信号出口模件、电源模件、显示面板组成。5.2 交流模件交流模件包括电流输入回路和电压输入回路。电流输入回路由电流互感器和滤波电路组成，电压输入回路由电压互感器和滤波回路组成。交流模件将系统二次侧的电流和电压变换为装置可以使用的模拟量，提供给CPU模件。同时交流输入回路还具有很强的屏蔽和滤波功能，可以隔离和抑制系统中可能出现的干扰信号。5.3 CPU模件CPU模件是装置的核心部分，模件内包括两个独立的CPU，分别完成人机界面管理和保护测控功能。其中保护测控功能是以高速DSP芯片为核心，配合高速存储器、大规模逻辑电路和高精度采样芯片，保证了装置的可靠性和先进性。插件采用多层印制板及表面贴装工艺，提高了装置的稳定性及抗电磁干扰能力。5.4 信号出口模件信号出口模件由信号继电器、出口继电器及断路器操作回路组成，对外提供信号空接点、跳闸空接点，以及断路器的防跳回路和位置信号。其中操作回路采用分合闸电流自适应设计，简化了设计和调试工作，进一步提高了装置可靠性。5.5 电源模件电源模件提供装置的工作电源。为提高数字信号处理回路的可靠性，装置通讯回路工作电源由单独的带隔离的DC/DC模块供给。此外该模件还包括八路遥信量回路，为提高遥信回路的抗干扰能力，遥信采用强电输入（220V或110V），完善、周到的设计可防止直流接地引起的遥信状态变位。5.6 显示面板显示面板包括液晶屏、键盘以及压板和操作把手。其中液晶显示为全中文菜单，空闲状态时显示屏背光可以自动关闭。面板上提供有跳闸压板和合闸压板，远方/就地位置切换开关以及分合闸把手，操作方便可靠。保护功能6 保护功能6.1 相间过流保护本装置相间过流保护配置了三段式定时限保护以及独立的反时限过流保护，并可分别选择经方向元件和电压元件闭锁。6.1.1 方向元件方向元件采用90接线方式，按相启动。各相电流元件仅受表1所示相应方向元件的控制；为消除出口三相短路时由于电压过低导致的方向死区，方向元件带有记忆功能。方向元件电 流电 压FAIAUBCFBIBUCAFCICUAB表1 90L 接线方向元件电流与电压的对应关系方向元件的动作区域如图1.1所示，动作的灵敏角为30，动作范围9030。图1.1 方向元件动作区域Ir是表1中的电流元件；Ur是相应的电压元件。当发生PT断线时，方向元件可选择闭锁或开放过流保护的出口。6.1.2 电压元件电压元件按相取表2中的电压元件作为判据，两个线电压中只要有一个低于定值时就开放过流保护；利用低电压元件可以保证装置在电机反向充电等非故障情况下不出现误动作。相 别电 压A相UAB、UCAB相UBC、UABC相UCA、UBC表2 低电压元件电压与相别的对应关系当发生PT断线时，低电压元件可选择闭锁或开放过流保护的出口。6.1.3 反时限特性本装置提供三种反时限特性（依据IEC2254标准），可以构成电流速断加反时限过流保护。一般反时限:非常反时限:极端反时限:其中TP 为时间常数，IP为启动电流。6.2 零序过流保护零序过流保护是针对大电流接地系统或小电阻接地系统而设计的。本装置配置三段定时限特性以及独立的零序反时限过流保护，并可分别选择经零序方向元件闭锁。6.2.1 零序方向元件零序方向元件灵敏角为110，动作范围17050。零序正方向定义为：当CT一次侧电流从母线流向线路时，CT二次侧的电流流入装置的极性端。6.2.2 零序电流反时限特性零序电流反时限特性与相间过流反时限特性相同。120。120图1.2 零序方向元件动作区域6.3 加速保护本装置设置了独立的相间及零序加速段电流定值及相应的时间定值，与传统的保护相比配置更加灵活。为保证重合到永久性三相短路后可靠跳闸，后加速不经方向元件闭锁。考虑到重合闸后可能不立即故障，加速元件展宽3秒。加速方式可选择前加速或者后加速。6.4 过负荷保护过负荷保护可选择发信或跳闸。过负荷元件监视三相电流，当有一相电流值大于定值时动作。6.5 低频减载本装置设置低频减载元件，可以实现分散式的频率控制。频率测量采用硬件测频方法，考虑低频减载功能只在稳态时作用，故取AB线电压，只有当Uab电压正常时（大于30V）才投入低频减载功能。为区分故障、电机反向充电和真正的有功缺额，装置设置了滑差闭锁元件和低压闭锁元件，一旦滑差超过整定值，立即闭锁低频出口。只有当频率恢复到49.5Hz以上时才解除滑差闭锁。6.6 低压解列利用低压解列可以实现低压控制，线路在运行状态（断路器合位），当测量电压低于整定值时低压解列动作跳开本线路。为防止装置上电时母线三相失压而引起低压解列动作，装置只有检测到母线有压后才投入低压解列功能。6.7 重合闸6.7.1 启动方式三相一次重合闸有两种启动方式：保护启动和不对应启动（即考虑开关偷跳起动重合闸），在保护动作或开关偷跳后重合闸功能开放10秒钟，如果此时无闭锁条件，并且三相均无电流则进行重合闸的逻辑判断。6.7.2 充电条件重合闸满足下列条件开始充电：1）开关处于合位2）无闭锁重合闸信号满足上列条件15秒，重合闸充电完成，重合闸逻辑投入。6.7.3 闭锁条件下面任一条件满足，重合闸放电：1)手动及遥控分闸2)低频减载动作3)低压解列动作4)过负荷动作5)弹簧未储能6)闭锁重合闸压板投入7)当重合方式为检同期或检无压时，发生线路侧PT断线8)当重合方式为检同期时，发生母线侧PT断线或线路侧PT断线6.7.4 重合方式重合方式可选择不检同期、检无压或者检同期。线路无压定值固定为0.3Un，线路有压定值固定为0.7Un。当保护发出跳闸命令后，装置监视开关位置，开关跳开后经重合闸延时，发重合闸命令，延时120毫秒后检测开关位置，如果开关已处于合位则收回合令，如600ms后开关仍然处于分位则认为合闸失败。6.7.5 抽取电压抽取电压Ux可以接线路侧的任一相电压或线电压，装置自动识别。6.8 PT断线检测6.8.1 母线PT断线检测母线PT断线采用以下判据：1）三个线电压均小于14V，且有一相电流大于0.2A，判为三相失压测量、控制以及事件记录功能2）3U0电压大于14V，判为不对称断线如果重合闸为检同期方式，检测到母线PT断线后，则闭锁重合闸功能。6.8.2 线路PT断线检测如果重合闸选择检同期或检无压方式，则进行线路PT断线的检测。如果线路电压小于0.3Un而任一相电流大于0.2A则经10秒延时发“PT断线”信号，闭锁重合闸。6.8.3 PT断线与过流保护如果定值项PT断线闭锁过流为投入，则在检测到母线PT断线后经方向元件或电压元件闭锁的过流保护退出运行；如果定值项PT断线闭锁过流为退出，则在检测到母线PT断线后解除方向元件、电压元件的闭锁，过流保护继续运行。 6.9 小电流接地选线对中性点不接地或经消弧线圈接地系统，由本装置和主站构成选线系统。当发生接地时，3U0电压有突变且大于14V，装置记录当前的3U0和3I0，主站则在接到接地信号后调取各个装置内记录的3U0和3I0，经逻辑判断后给出选线结果。为提高接地选线的正确性，需外接套管零序CT，且CT极性应保持一致。无主站系统时，装置可选择零序电流报警功能。测量、控制以及事件记录功能7 测量、控制以及事件记录功能7.1 测量功能7.1.1 交流量装置可实时采集电压、电流、有功功率、无功功率、频率及功率因数。7.1.2 状态量装置设有八路外部开关量接口，用于保护投退、刀闸等开关量的采集；装置还设有八路内部状态量的采集，用于操作回路如控制回路断线、手分、手合、远方/就地等信号的采集。7.2 控制功能装置可接收遥控命令实行开关的远方分、合控制。还可通过面板上设置的专用按钮对开关进行手动分合操作。保护定值的修改、保护功能的投退均可由远方控制。7.3 事件记录功能装置可记录保护动作事件、告警事件、遥信变位事件以及操作记录。保护动作事件记录保护动作时间，作用于跳闸的保护类型（过流、低频减载等）、以及故障时的短路电流、电压值。告警事件记录PT断线、CT断线、过负荷等系统告警以及装置自检出错告警如定值出错、ROM出错、RAM出错等。遥信变位记录遥信量的变位。操作记录用于对定值的修改、遥控命令以及面板上进行的分、合闸操作等进行记录，操作记录不可删除。7.4 故障录波本装置故障录波功能，记录的模拟量为Ia、Ib、Ic、3I0、Ua、Ub、Uc、Ux、I0x（小电流选线用零序电流），记录的状态量为开关位置、保护跳闸、合闸命令。第二部分使用说明书目 次1装置面板说明11.1指示灯11.2键盘12菜单使用说明12.1保护信息12.2保护信息22.3测量信息32.4事件记录32.5系统设置43事件信息一览表63.1保护动作事件一览表63.2保护告警事件一览表63.3数值型定值一览表73.4控制型定值一览表83.5遥测量信息一览表93.6遥信量信息一览表94附图104.1面板示意图104.2背板示意及开孔尺寸图114.3端子接线图124.4逻辑方框图13装置面板说明菜单操作说明1 装置面板说明1.1 指示灯装置面板上有指示灯，其中“运行”和“跳位”灯为绿色，其它为红色，它们的具体意义见表2.1所示。指示灯意 义运行正常运行时，每秒闪烁一次告警事故总告警信号动作保护动作及合闸信号故障装置故障跳位断路器跳位（绿灯）合位断路器合位（红灯）表2.1 面板指示灯意义1.2 键盘装置面板上键盘按键的具体意义见表2.2所示。键 盘意 义方向键，上移一行（或一屏）方向键，下移一行（或一屏）方向键，左移一列（或一屏）方向键，右移一列（或一屏）确认确认当前操作取消取消当前操作并返回上一级菜单复归信号复归加1（或选择控制型定值）减1（或选择控制型定值）表2.2 面板键盘意义2 菜单操作说明2.1 菜单使用说明本保护装置采用树状中文菜单，通过对树状菜单的访问可以完成电量显示、参数设定、信息读取等。菜单结构如图2.1所示。13菜单操作说明图2.1 菜单结构2.2 保护信息图2.2 保护信息第一行显示的是装置的型号及版本号；第二行显示的是保护投入/退出、启动元件的启动/返回；第三行显示的是重合闸投入/退出、启动/返回、重合闸充电指示；如果保护和重合闸处于起动状态则显示启动，否则为空。第四行为告警栏，显示告警信息。有多项告警信息时显示下翻图标并可用“”键查看。2.3 测量信息2.3.1 模拟量进入该菜单可以看到如下的信息：1）电压：Ua，Ub，Uc（相电压）；Uab，Ubc，Uca（线电压）2）电流：MIa，MIb，MIc（测量）；Ia，Ib，Ic（保护）3）频率：（f）4）功率：（P，Q，COS）5）零序电压、零序电流：3U0 ，3I0 2.3.2 遥信量遥信量显示的是16路遥信量的当前状态。当表示遥信量状态的图标变黑时，表明有信号输入。2.3.3 谐波量 显示三相电流（Ia，Ib，Ic）和三相电压（Ua，Ub，Uc）的直流分量、基波以及215次谐波量。2.4 事件记录2.4.1 保护事件保护事件包括该事件编号、动作时间、动作类型以及短路电流电压值。显示画面如图2.3所示。图2.3 保护事件菜单第一行显示的是当前事件序号以及总的事件数；按或键可以顺序显示事件记录，序号越小表明记录越新。按“”键可显示短路电流、电压；第二、三行显示的是保护动作时间；第四行显示的是保护动作类型，如果翻看的是最后一个记录，则在删除标记区显示可删除图标，按确认后装置提示输入口令，如口令正确则删除现有所有记录。2.4.2 告警事件告警事件反映的是装置以及系统的异常信息。2.4.3 开关变位开关变位记录16路开入量的变化情况，包括变化的开入量名称、时间以及当前状态。2.4.4 操作记录操作记录对遥控命令、手动操作、定值修改等进行记录。操作记录不可删除。2.5 系统设置系统设置是指对装置各类参数的设置，须输入正确口令，如果口令错误，虽然也可进入下级菜单，但只可查看参数，而无权修改。2.5.1 保护定值定值显示画面如图2.4所示。 图2.4 数值型定值第一行显示的是要修改的定值项； 第二行显示的是整定值；第三行显示的是定值整定范围；第四行显示的是该定值项名称；整定步骤：1 输入定值序号，完成后按确认键；第二、三、四行则显示该定值项相应的内容。2 按键光标移动到第二行；此时有两种类型的操作：如果要修改定值，用、键输入具体的数据，整定值必须在允许的整定范围内。完成后，按确认键光标跳到第一行，此时可输入新的定值序号；如果要选择下一项定值，按 键；如果要选择上一项定值，按键。3 重复步骤1、2可完成所有定值项的整定。4 按取消键，装置提示是否要固化，按确认键固化，按取消键退出。如果固化正确则返回上级菜单，并将“定值修改”信息存入操作记录，同时点亮告警灯；如果定值内容不在整定范围内或固化失败则显示出错信息。2.5.2 控制型定值（软压板）整定步骤同上。2.5.3 通道系数如果装置的显示值与实际值偏差较大时，可以微调相应通道的系数使测量值更准确。装置出厂前，每路通道都经过精确调整，一般不需用户修改。如要修改，通道系数务必保证在0.951.05范围内。2.5.4 时间修改装置在正常运行时由监控系统集中对时，能够保证足够的时钟精度。时间修改界面如图2.5所示。图2.5 时间修改第二行显示的是年、月、日，00年代表2000年；第三行显示的是时、分、秒；按确认键出现修改光标，修改完成后，再按确认键，新的时间开始计时。如果输入的时间不合理，装置将不予接受。事件信息一览表3 事件信息一览表3.1保护动作事件一览表序号事件名称1电流I段动作2电流II段动作3电流III段动作4电流反时限动作5电流加速动作6零序I段动作7零序II段动作8零序III段动作9零序反时限动作10零序加速动作11重合闸动作12过负荷动作13低频减载动作14电压解列动作15小电流接地选跳3.2 保护告警事件一览表序号告警名称1PT断线2CT断线3控制回路断线4过负荷告警5接地告警6跳闸失败7重合闸失败8定值出错9过热告警10熔断器告警11开关偷跳12AD出错13监控选线失败3.3 数值型定值一览表序 号定 值 名 称整 定 范 围1电流段定值0.1In19In2电流段时间010S3电流段定值0.1In19In4电流段时间010S5电流段定值0.1In19In6电流段时间010.00S7电流反时限基准电流0.1In19In8电流反时限时间常数0.1209电流加速定值0.1In19In10电流加速时间01.0S11过流保护电压闭锁定值1.0120V12零序电流段定值0.1In19In13零序电流段时间010.00S14零序电流段定值0.1In19In15零序电流段时间010.00S16零序电流段定值0.1In19In17零序电流段时间010.00S18零序反时限基准电流0.1In19In19零序反时限时间常数0.12020零序加速定值0.1In19In21零序加速时间01.0S22小电流接地零序定值0.056A23小电流接地零序时间010.00S24过负荷电流定值0.1In19In25过负荷告警时间099.99S26过负荷跳闸时间099.99Min27低频减载定值45.05