PRS-778S型变压器成套保护装置技术说明书-国网华东500kV版V100.120529.doc

PRS 778S 微机变压器成套保护装置微机变压器成套保护装置 技技 术术 说说 明明 书书 Ver 1 00 华东 500kV 版 深圳南瑞科技有限公司 二 一一年七月 PRS 778S 微机变压器成套保护装置微机变压器成套保护装置 技技 术术 说说 明明 书书 Ver 1 00 华东 500kV 版 编写 陈 锐 石磊 审核 陈远生 侯林 张广嘉 批准 徐成斌 长园深瑞继保自动化有限公司 二 一一年七月 本说明书为PRS 778S装置用于华东500kV电压等级主变时的技术说明书 适用于 PRS 778S软件PRS 778S 5D V1 00及以上兼容版本 本说明书由长园深瑞继保自动化有限公司编写并发布 并具有对相关产品的最终解释权 相关产品的后续升级可能会和本说明书有少许出入 说明书的升级也可能无法及时告知阁下 对此 我们表示抱歉 请注意实际产品与本说明书描述的不符之处 更多产品信息 请访问互联网 技术支持电话 0755 3301 8687 8695 8685 传真 0755 3301 8889 3301 8664 欢迎拨打免费客户服务电话 欢迎拨打免费客户服务电话 400 678 8099 PRS 778S 微机变压器成套保护装置 长园深瑞继保自动化有限公司 I 目 录 1装置概述 1 1 1应用范围 1 1 2保护配置 1 1 3典型应用配置 2 1 4主要性能特点 3 2技术参数 4 2 1机械及环境参数 4 2 2额定电气参数 4 2 3主要技术指标 4 2 4通讯接口 5 3CT 极性及差动说明 6 3 1变压器 CT 极性 6 3 2差动保护说明 6 3 3各侧 CT 的平衡 6 4保护原理 7 4 1启动元件 7 4 2纵差及分相差动保护逻辑 7 4 3分侧差动 低压侧小区差动保护 10 4 4差动保护的其他相关元件 11 4 5过激磁保护 12 4 6阻抗保护 14 4 7过流保护 16 4 8零序过流保护 中性点接地保护 17 4 9过负荷保护 17 4 10PT 断线判别元件 17 4 11CT 断线判别元件 18 5辅助功能 19 5 1信号系统 19 5 2事故分析与过程记录 19 6定值清单及整定说明 23 6 1装置设备参数定值 23 6 2差动保护定值 24 6 3高压侧后备保护定值 25 6 4中压侧后备保护定值 26 PRS 778S 微机变压器成套保护装置 II 长园深瑞继保自动化有限公司 6 5低压侧后备保护定值 26 6 6公共绕组后备保护定值 27 6 7自定义定值 27 6 8保护装置软压板 28 6 9保护跳闸矩阵说明 28 7硬件说明 29 7 1装置整体结构 硬件原理图 29 7 2跳闸出口 30 7 3输入开关量 31 7 4信号接点 31 7 5装置接线与安装 32 附录 A 装置使用 33 A 1面板布置与显示 33 A 2菜单界面操作说明 35 附录 B 装置调试与投运 46 B 1 调试资料准备 46 B 2 通电前检查 46 B 3 上电检查 46 B 4 整机调试 46 B 5 定值整定说明 47 B 6 装置投入运行操作步骤 47 B 7 注意事项 47 附录 C 装置通讯说明 IEC60870 5 103 规约 49 C 1 定值和交流量 49 C 2 保护动作事件 49 C 3 保护告警记录 50 C 4 自检信息 51 C 5 保护开关量 51 C 6 故障录波实际通道序号表 ACC 51 附录 D 差动保护整定计算 53 D 1 纵差及分相差动 53 D 2 差动速断 55 D 3 分侧 零序 低压侧小区差动 55 附录 E 后备保护整定计算 58 E 1 复压闭锁过流 58 E 2 变压器接地运行后备保护 59 PRS 778S 微机变压器成套保护装置 长园深瑞继保自动化有限公司 III E 3 变压器不接地运行后备保护 60 E 4 阻抗保护 61 E 5 自耦变压器中性点零序过电流保护整定计算 62 附图 1 装置背视图 63 附图 2 装置开入开出端子排接线图 64 附图 3 装置交流端子接线图 65 附图 4 装置正面布置及安装开孔图 66 PRS 778S 微机变压器成套保护装置 长园深瑞继保自动化有限公司 第 1 页 1 装置概述 1 1 应用范围 本说明书针对 PRS 778S 微机变压器成套保护装置适用于 330kV 及以上电压等级的变压器 它 集成了一台变压器的全套电量保护 主保护和后备保护共用一组 CT 可满足各种电压等级变压器 的双套主保护和双套后备保护完全独立配置的要求 满足变电站综合自动化系统的要求 本说明书适用于 Q GDW 175 2008 变压器 高压并联电抗器和母线保护及辅助装置标准化 设计规范 规定要求的 330kV 及以上电压等级变压器 本说明书是 PRS 778S 变压器保护装置适用于华东地区 500kV 电压等级变压器的技术说明书 1 2 保护配置 PRS 778S 装置集成了一台变压器的全套电量保护 每项保护功能均可通过整定或压板设置分 别选择投退 后备保护中各项 段 保护出口均可由厂家通过跳闸矩阵来选择 适用于各种跳闸方 式 表 1 1 PRS 778S 5D 版本保护配置表 保护元件配置方式备 注 纵差保护 包括速断 比率差动 分相差动保护 包括速断 比率差动 低压侧小区差动 分侧差动 各差流越限告警 只发信 CT 断线告警及闭锁差动保护 可选择是否闭锁差动 主 保 护 CT 饱和闭锁 相间阻抗保护1 段 2 时限 接地阻抗保护1 段 2 时限 过激磁保护 定时限告警 反时限告警或跳闸 过负荷告警1 段 1 时限 过负荷启动风冷1 段 1 时限 过负荷闭锁有载调压1 段 1 时限 PT 断线告警 高 压 侧 后 备 CT 断线告警 相间阻抗保护1 段 2 时限 接地阻抗保护1 段 2 时限 PT 断线告警 中 压 侧 后 备 CT 断线告警 过流保护1 段 2 时限 过负荷告警1 段 1 时限 低 压 侧零序过压告警1 段 1 时限 取自产零序电压 PRS 778S 微机变压器成套保护装置 第 2 页 长园深瑞继保自动化有限公司 PT 断线告警后 备CT 断线告警 零序过流保护1 段 1 时限 公 共 绕 组 后 备 过负荷告警1 段 1 时限 1 3 典型应用配置 图 1 1 为 PRS 778S 装置在 330kV 及以上电压等级自耦变保护中的典型应用 其具体接线方式 应参考实际应用 2211 1 1 2 2 CT1CT2 CT3 CT4 PT1 PT2 PT3 零序过流 I母II母 I母 II母 相间 接地阻抗 注 1 图中所示保护在一套装置中实现 所有量只接入装置一次 2 利用第二组CT和第二套装置完成 第二套保护功能 相间 接地阻抗 过流 分侧差动 纵差保护 CT5 过激磁 CT6 分相保护 小区差动 过流 图 1 1 PRS 778S 在自耦变中的典型应用配置 PRS 778S 微机变压器成套保护装置 长园深瑞继保自动化有限公司 第 3 页 1 4 主要性能特点 高性能的数字滤波算法 装置采样率为每周波 24 点 采用全周傅氏算法 在较高采样率的前提 下 保证在故障全过程对所有继电器的实时计算 使装置具有很高的固有可靠性和及时动作速 度 二次谐波复合逻辑制动 励磁涌流判据不仅仅检测差流的涌流特征 在差流涌流特征不明显的 情况下还要进一步检查原始电流的涌流特征 大大提高了涌流制动的可靠性 独立的启动元件 装置的两个 DSP 板互为启动和闭锁 同时每种保护均有各自不同的启动元件 各保护元件只有在其相应的启动元件动作后才能出口跳闸 变压器差动各侧电流的自动平衡补偿 变压器各侧 CT 二次电流相位由软件自动调整 各侧电流 平衡系数调整范围为 0 25 4 倍 装置采用 Y 变换调整差流平衡 便于明确区分涌流和故障 的特征 大大加快保护的动作速度 完备的 CT 断线 短路闭锁与告警功能 采用可靠的 CT 断线和短路闭锁功能 保证装置在 CT 断线 短路及交流采样回路故障时不误动 先进的 CT 饱和闭锁技术 采用可靠的 CT 饱和闭锁功能 可有效防止在 CT 深度饱和时差动保 护不误动 灵活完善的后备保护 各侧后备保护考虑最大配置要求 其动作元件跳闸出口可以整定 适用 于各种跳闸方式 PT 断线时阻抗保护自动退出 完善的事故分析功能 装置具有完善的记录包括保护事件记录 启动记录 录波记录 保护投 退记录 装置运行记录 开入记录 自检记录和闭锁记录等 装置还具有保护逻辑透明化分析 功能 完美的人机界面 正常时 液晶显示时间 变压器的主接线 各侧电流 电压大小 以及差流 大小 键盘操作简单 采用菜单方式 仅有六个按键 易于学习掌握 人机对话中所有的菜单 均为简体汉字 打印的报告也为简体汉字 使用方便 强大的通信功能 装置内部数据交换采用电流环接口 不同功能模块隔离供电 保证装置部分 模块发生故障时不会影响其他模块的正常工作 装置对外提供的通信接口有 装置对外提供的 通信接口有 三个 TCP IP 以太网接口 三个 RS485 口 一个串行打印口 一路 GPS 接口 差 分输入或空节点输入 对秒 分脉冲及 IRIG B 串行编码三种校时方式自适应 通信规约采用 电力行业标准 IEC 60870 5 103 规约或 IEC 61850 规约 PRS 778S 微机变压器成套保护装置 第 4 页 长园深瑞继保自动化有限公司 2 技术参数 2 1 机械及环境参数 机箱结构尺寸 482 6mm 266mm 306 5mm 宽 高 深 正常工作温度 5 45 极限工作温度 10 55 贮存及运输 25 70 相对湿度 5 95 大气压力 86 106KPa 2 2 额定电气参数 频率 50Hz 交流电压 100V 或 100 V 额定电压 Un 交流电流 5A 或 1A 额定电流 IN 直流工作电源 220V 110V 允许偏差 20 15 数字系统工作电压 5V 允许偏差 0 15V 继电器回路工作电压 24V 允许偏差 2V 装置精确电流范围 0 1 40IN 功耗 交流电压回路 每相不大于 0 5VA 交流电流回路 每相不大于 0 5VA 直流电源回路 正常工作时 全装置不大于 35W 跳闸动作时 全装置不大于 50W 保护回路过载能力 交流电压回路 1 2 倍额定电压 连续工作 交流电流回路 2 倍额定电流 连续工作 大于 1min 10 倍额定电流 允许 10s 40 倍额定电流 允许 1s 直流电源回路 80 115 额定电压 连续工作 装置经受上述的过载电流 电压后 绝缘性能不下降 2 3 主要技术指标 2 3 1 动作时间 差动速断 20ms 2 倍整定值 纵差比率差动 30ms 2 倍整定值 分相比率差动 30ms 2 倍整定值 3 PRS 778S 微机变压器成套保护装置 长园深瑞继保自动化有限公司 第 5 页 低压侧小区比率差动 30ms 2 倍整定值 分侧比率差动 30ms 2 倍整定值 2 3 2 定值精度 差动速断误差 5 差动及后备保护动作误差 3 阻抗保护动作精度 1 时误差 5 1 时误差 3 其余保护动作 误差 3 时间定值的动作精度误差 最大整定值的 1 或 40ms 2 3 3 实时时钟 掉电不停计时的实时时钟 该实时时钟具备万年历功能 能接收微机监控系统的校时 装置内 部实时时钟在装置掉电时自动切换为由时钟芯片内部锂电池供电 在电池无短路及其它异常情况下 后备电池工作时间不少于 10 年 BCPU 和 PCPU 时钟严格与 MCPU 同步 误差不超过 5ms 2 3 4 电磁兼容 静电放电性能符合 GB T14598 14 1998 级 快速瞬变干扰性能符合 GB T14598 10 2007 级 浪涌 冲击 抗扰度性能符合 GB T14598 18 2007 级 高频电气干扰 1MHz 脉冲群 性能符合 GB T14598 13 1998 级 辐射电磁场干扰性能符合 GB T14598 9 2002 级 2 3 5 绝缘试验 绝缘试验符合 GB T14598 3 93 6 0 冲击电压试验符合 GB T14598 3 93 8 0 2 4 通讯接口 装置对外提供的通信接口有 三个 TCP IP 以太网接口 三个 RS485 口 一个串行打印口 一 个 GPS 脉冲接入口 差分输入或空接点输入 自动适应秒脉冲 分脉冲和 IRIG B 直流码方式 通信规约采用电力行业标准 IEC 60870 5 103 或 IEC 61850 规约 PRS 778S 微机变压器成套保护装置 第 6 页 长园深瑞继保自动化有限公司 3 CT 极性及差动说明 3 1 变压器 CT 极性 330kV 及以上电压等级变压器为 Y0 Y0 11 接线 为简化现场接线 本装置要求变压器各侧 CT 均按 形接线 要求各侧 CT 均按相同极性接入保护装置 各侧 CT 的正极性端在远离变压器侧 即各侧电流均以流入变压器为正方向 图 3 1 为示意图 高高压压侧侧开开关关 CT1 中中压压侧侧开开关关 CT2 低低压压侧侧开开关关CT3 公公共共绕绕组组 低低压压绕绕组组 CT5 CT4 A相相 低低压压侧侧开开关关CT3 B相相 低低压压侧侧开开关关CT3 C相相 高高压压侧侧开开关关 CT1 中中压压侧侧开开关关 CT2 公公共共绕绕组组 低低压压绕绕组组 CT5 CT4 高高压压侧侧开开关关 CT1 中中压压侧侧开开关关 CT2 公公共共绕绕组组 低低压压绕绕组组 CT5 CT4 图 3 1 330kV 及以上电压等级变压器 CT 极性示意图 注 如高 中压侧为 3 2 接线 应将两组开关 CT 分别接入装置 此处仅为示意图 3 2 差动保护说明 基于示意图 3 1 对各种差动保护进行说明 纵差保护由高压侧开关 CT1 两组分别接入 中压侧开关 CT2 低压侧开关 CT3 构成差动 分相差动保护由高压侧开关 CT1 两组分别接入 中压侧开关 CT2 低压套管 CT4 构成差动 低压侧小区差动保护 A 相差动由低压侧开关 CT3 的 A 相电流 低压套管 CT4 的 A 相和 B 相 电流构成差动保护 低压侧小区差动保护 B 相 C 相差动依此类推 分侧差动保护由高压侧开关 CT1 两组分别接入 中压侧开关 CT2 公共绕组 CT5 构成差动 零序差动保护由高压侧开关 CT1 两组分别接入 中压侧开关 CT2 公共绕组 CT5 各侧自产 零序电流构成差动保护 3 3 各侧 CT 的平衡 装置内部对变压器 形侧的电流进行相位校正 另外 装置还对变压器各侧电流进行调整 即 每种差动每侧设置一个 CT 平衡系数 装置采集的电流量乘以各差动保护该侧平衡系数后再参与各 差动保护计算 各差动保护平衡系数计算见附录 D PRS 778S 微机变压器成套保护装置 长园深瑞继保自动化有限公司 第 7 页 PRS 778S 微机变压器成套保护装置 第 8 页 长园深瑞继保自动化有限公司 4 保护原理 4 1 启动元件 PRS 778S 装置利用双保护主板 BCPU 和 PCPU 互为闭锁启动 启动元件动作后 开放出口 正电源 同时 针对不同的保护设置不同的启动元件 各保护元件只有在本身动作且另一主板上相 应的启动元件动作后才能跳闸出口 差动启动元件 纵差启动元件 max Ida Idb Idc 纵差启动电流定值 分相差启动元件 max Ida Idb Idc 分相差动启动电流定值 低压侧小区差启动元件 max Ida Idb Idc 低压侧小区差动启动电流 定值 分侧差启动元件 max Ida Idb Idc 分侧差动启动电流定值 高 中 压侧后备保护启动 相电流启动元件 max Ia Ib Ic 相电流启动定值 相电流突变量启动元件 max Ia Ib Ic 固定门槛值 零序电流启动元件 零序电流 零序电流启动定值 负序电流启动元件 负序电流 负序电流启动定值 过激磁启动元件 过激磁倍数 过激磁倍数启动定 值 低压侧后备保护启动 相电流启动元件 max Ia Ib Ic 相电流启动定值 公共绕组后备保护启动 零序电流启动元件 公共绕组零序电流 零序电流启动定值 注意 各启动元件的启动定值不需要整定 4 2 纵差及分相差动保护逻辑 4 2 1 差动特性 Ir Id Icdqd Icdsd 动作区 Ie 速断区 0 5 6Ie 0 1 0 75 制动区 图 4 1 差动保护动作特性 该差动特性适用于纵差保护和分相差动保护 只是两种差动保护的差流和制动电流计算不一样 差流和制动电流的计算见附录 D PRS 778S 微机变压器成套保护装置 长园深瑞继保自动化有限公司 第 9 页 4 2 2 差动速断 任一相差流大于整定值 差动速断电流定值 时 该保护瞬时动作切除变压器 动作逻 cdsd I 辑及动作特性分别见图 4 2 和图 4 1 定值按躲过最大励磁涌流整定 返回系数取 0 95 作为 cdsd I 差动保护范围内严重故障的保护 CT 断线不闭锁该保护 差动软硬压板投入 差动速断跳闸 差动速断元件动作 差动速断控制字投入 差动启动元件 图 4 2 差动速断逻辑框图 4 2 3 比率差动保护 比率差动保护的动作逻辑如图 4 3 所示 比率差动保护的动作特性采用三折线方式实现 见图 4 1 图 4 1 中为差动电流 为制动电流 为 比率差动启动电流定值 为 差 d I r I cdqd I cdsd I 动速断电流定值 比率差动启动电流定值用以躲过变压器正常运行时的不平衡电流 返回系 cdqd I 数取 0 95 CT饱和闭锁元件 比率差动保护跳闸 励磁涌流闭锁元件 比率差动元件动作 差动软硬压板投入 比率差动控制字投入 CT断线闭锁元件 差动启动元件 过激磁闭锁元件 图 4 3 比率差动逻辑框图 4 2 4 比率差动动作方程 比率差动保护的动作方程如下 4 1 ercdqdeeeerd erecdqdeerd ercdqdrd IIIIIIIII IIIIIIII IIIII 6 1 0 6 5 0 6 75 0 6 1 0 5 0 1 0 PRS 778S 微机变压器成套保护装置 第 10 页 长园深瑞继保自动化有限公司 式中 为差动电流 为制动电流 分别为差动各侧电 d I n i id II 1 r I n i ir II 1 2 1 1 I n I 流 4 2 5 励磁涌流闭锁原理 装置的励磁涌流闭锁方式有以下两种 用户可通过 二次谐波制动 控制字来选择使用 若 整定为 1 表示采用二次谐波复合制动原理 若整定为 0 表示采用波形识别原理 若考虑保 护的双重化配置 则比率差动保护其中一套采用二次谐波复合制动原理 另一套采用波形识别原理 4 2 5 1 二次谐波 利用三相差电流中的二次谐波与基波的比值作为励磁涌流闭锁判据 其动作方程如下 4 2 stxbnd IKI 122 式中 为每相差动电流中的二次谐波 为对应相差动电流的基波 为二次谐波制动系 nd I2 st I1 xb K2 数整定值 对纵差保护本装置采用我公司独创的二次谐波复合逻辑制动原理 该原理已为大量的运行经验 所证实 具体如下 1 对 接线变压器 差流反映 形接线侧两相电流相量差 变压器在 形接线侧空投时 单 相电流中较强的涌流特征 二次谐波含量或间断角 在两相电流相减后 差流中的涌流特 征可能减弱 这种情况下 从差流提取二次谐波分量实现制动的传统方法可能失效 本装 置变压器 侧的 CT 也按 形接入 故当差流二次谐波未能制动时 可进一步用原始两个相 电流中的二次谐波进行制动 这就大大提高了涌流制动的可靠性 2 常规二次谐波涌流制动原理在任一相差流涌流制动时 闭锁全部三相比率差动保护 称为 或 制动逻辑 若单纯用 或 逻辑进行制动 空投于故障变压器时 差动保护的动作 速度有可能较慢 本装置则根据涌流和故障电流在三相差流中的反映 采用涌流复合制动 逻辑 在变压器无故障时采用 或 逻辑制动方式可靠地避开涌流 空投于故障变压器时 自动转换为分相制动方式 保证了空投于故障变压器时比率差动保护仍能快速灵敏动作 对分相差动保护 由于本相差流只与本相有关与其他相无关 故采用本相涌流只制动本相差动 的特征 由于现场二次谐波大多数整定为 15 20 随着变压器工作磁通密度的提高 励磁涌流中 的二次谐波含量越来越小 可能制动失效 为了保证空投的可靠性 利用励磁涌流中含有的直流分 量较为丰富的特征 采用直流助增制动特性 可靠性大大提高且不影响正常故障动作速度 4 2 5 2 波形识别 故障时 差流基本上是工频正弦波 而励磁涌流时 有大量的谐波分量存在 波形发生畸变 间断和不对称 利用算法识别出这种畸变 即可识别出励磁涌流 故障时 有如下表达式成立 4 3 SKS b 式中 为的半波积分值 为的半波积分值 为波形不对称系数 为差 S 2 T i i II S 2 T i i II b k i I PRS 778S 微机变压器成套保护装置 长园深瑞继保自动化有限公司 第 11 页 流导数前半波某一点的数值 为差流导数后半波对应点的数值 2 T i I 一般整定为 0 1 0 2 之间 装置内部固定取 0 15 b k 4 2 6 过激磁闭锁原理 装置中采用差动电流的五次谐波与基波的比值作为过激磁闭锁判据来闭锁差动保护 判据如下 4 4 stxbth IKI 155 式中 为每相差动电流中的五次谐波 为对应相差动电流的基波 为五次谐波制动系 th I5 st I1 xb K5 数 装置内固定 取为 0 35 4 3 分侧差动 低压侧小区差动保护 4 3 1 差动特性 Ir Id Icdqd 动作区 制动区 k 图 4 4 分侧 低压侧小区比率差动保护动作特性 该差动特性适用于分侧比差保护和低压侧小区差动保护 只是各差动保护的差流和制动电流计 算不一样 差流和制动电流的计算见附录 D 另外各差动保护的比率制动系数不相同 4 3 2 动作逻辑图 动作逻辑图以分侧差动为例 低压侧小区差动保护类同 PRS 778S 微机变压器成套保护装置 第 12 页 长园深瑞继保自动化有限公司 分侧比差保护跳闸 分侧比差元件动作 差动软硬压板投入 差动控制字投入 CT断线闭锁元件 分侧差流启动元件 CT饱和闭锁元件 图 4 5 分侧 低压侧小区比率差动逻辑框图 4 3 3 分侧差动作方程 分侧差动保护的动作方程如下 4 5 frfd fcdqdfd II II 6 0 式中 为制动电流 分别为分侧差动各侧电流 n i ifd II 1 r I max 1nr III 1 I n I 比率制动系数 装置内固定 取为 0 6 4 3 4 低压侧小区差动动作方程 适用于低压侧有绕组套管 CT 和开关 CT 的自耦变压器 低压侧小区差动保护的动作方程如下 4 6 xrxd Lexd II II 6 0 4 0 式中 为制动电流 分别为低压侧小区差动 n i ixd II 1 xr I max 1nxr III 1 I n I 保护各侧电流 为变压器低压侧二次额定电流 Le I 4 4 差动保护的其他相关元件 4 4 1 差流越限监视 为防止装置交流输入和数据采集系统故障 以及防止变压器运行时出现较大差流 当任一差动 任一相差流大于对应 差动启动电流定值 0 5 倍的时间超过 8 秒种时发出差流越限告警信号 差 流元件对差动保护无任何影响 PRS 778S 微机变压器成套保护装置 长园深瑞继保自动化有限公司 第 13 页 装置有以下差流越限元件 纵差差流越限元件 分相差流越限元件 低压侧小区差流越限元件 分侧差流越限元件 当某个差动保护退出 其对应的差流越限元件也相应退出 4 4 2 CT 断线告警及闭锁差动保护 此判据为差动保护 CT 断线判据 首先 不考虑多侧 CT 断线和故障同时发生的可能性 在此前提下 可利用以下特征区分是 CT 断线还是故障 如果是 CT 断线 再具体识别断线相 单相或两相断线 CT 断线故障 电流变化情况仅断线侧电流突变多侧电流突变 电流变化趋势由大变小由小变大 电流幅值情况 n I5 0 n I 电流突变的标准是突变量是否大于 5 10 IN CT 断线达 8 秒钟发告警信号 通过整定控制是否瞬时闭锁相关的差动保护 CT 断线返回条件 是本侧无负序电流 即本侧负序电流小于 CT 断线负序电流门槛 固定值 CT 断线闭锁比率差动按下面原则 1 当 CT 断线闭锁差动保护 整定为 1 时 CT 断线或短路闭锁比率差动保护 对于纵 差比率差动和分相比率差动保护 当差流小于 1 2Ie 时闭锁差动保护 大于 1 2Ie 时不闭锁 差动保护 对于小区差动保护 当差流小于 1 2ILe 时闭锁差动保护 大于 1 2ILe 时不闭 锁差动保护 此处 Ie 指变压器高压侧二次额定电流 ILe 指变压器低压侧二次额定电流 2 当 CT 断线闭锁差动保护 整定为 0 时 CT 断线或短路不闭锁比率差动保护 3 CT 断线或短路始终闭锁分侧差 注 CT 断线闭锁差动保护 针对所有差动保护都有效 纵差速断保护 分相差速断保护除 外 需要说明的是 CT 断线闭锁功能主要是为了防止 CT 断线而引起差动保护误动 它遵循以下几 点原则 一是不考虑多侧 CT 断线和故障同时发生 二是故障与 CT 断线同时发生允许差动保护跳 闸 三是先 CT 断线后发生故障闭锁相关保护 四是先发生故障后 CT 断线保护应出口跳闸 4 4 3 CT 饱和闭锁 为防止在区外故障时 由于 CT 饱和原因造成差动保护发生误动 装置有 CT 饱和检测元件判 别 CT 是否饱和 并确定是否闭锁相关差动保护 在区内故障时会有 4 7 n i i n i i II 11 式中 n 为变压器共有的侧数 上式左边相当于制动电流 右边相当于差动电流 在区外故障或区外故障且 CT 饱和时上式都 PRS 778S 微机变压器成套保护装置 第 14 页 长园深瑞继保自动化有限公司 不成立 实际上若差流是由于 CT 饱和产生 差流都是在 CT 饱和后一段时间产生 所以装置中利 用制动电流与差动电流表现的时序一致性来判别是否饱和 若饱和则自动抬高比率差动制动系数 保证差动的可靠性 同时能保证区外故障饱和转区内故障时快速动作 4 5 过激磁保护 装置设有定时限过激磁告警和反时限过激磁保护 过激磁保护逻辑如图 4 8 所示 过激磁保护只配置在高压侧 以下叙述中的过激磁倍数为 其中和分别为变压器高压侧母线电压的标幺值和 f U n Uf 频率的标幺值 t 过激磁告警元件 定时限过激磁告警 反时限过激磁元件 反时限过激磁告警 过激磁保护跳闸控制字投入 过激磁保护跳闸硬压板投入 反时限过激磁元件 反时限过激磁跳闸 过激磁保护跳闸控制字投入 过激磁保护跳闸硬压板投入 后备保护软硬压板投入 本侧电压投入 后备保护软硬压板投入 本侧电压投入 后备保护软硬压板投入 本侧电压投入 图 4 6 过激磁保护逻辑框图 4 5 1 定时限过激磁告警 装置设有一段定时限过激磁告警 如图 4 6 所示 4 5 2 反时限过激磁保护 反时限过激磁保护可由 过激磁保护跳闸 控制字和 过激磁保护跳闸投退 硬压板共同控制 只有当该控制字整定为 1 且硬压板投入时才作用于跳闸 否则只作用于信号 过激磁对变压器造成的危害主要表现为变压器局部过热 因此利用 有效值 的概念来计算过 激磁倍数 即 PRS 778S 微机变压器成套保护装置 长园深瑞继保自动化有限公司 第 15 页 4 8 T dttn T n 0 2 1 式中 为过激磁开始到计算时刻的时间 为过激磁测量倍数 为随时间变化的函数 这样由T tn 式 4 8 计算所得的过激磁测量倍数中既含有当前时刻的过激磁信息 也含有过激磁启动后各时 间段的累积过激磁信息 反时限特性如图 4 7 所示 反时限过激磁保护的主要优点是其动作特性能够与不同的变压器过 激磁倍数曲线进行较好的配合 n 上限定值 下限定值 上限时限下限时限t i n i t 图 4 7 反时限动作特性 反时限动作方程为 4 9 inn 式中 为计算的有效过激磁倍数 对应图 4 7 为某一过激磁对应的累计时间 由n it in 和反时限曲线得到 it 给定的反时限动作曲线由 7 组输入定值确定 反时限过激磁保护通过对给定的反时限动作特性 曲线进行线性化处理 在计算得到过激磁倍数后 采用分段线性插值求出对应的动作时间 实现反 时限特性 为了保证反时限过激磁保护动作特性与变压器的过激磁能力相匹配 7 组反时限过激磁定值需 根据变压器制造厂提供的变压器过激磁曲线确定 整定时需注意有如下关系成立 1 过激磁 1 段倍数需整定 其余各段倍数按级差 0 05 递增 2 反时限过激磁 1 段时间 反时限过激磁 2 段时间 反时限过激磁 3 段时间 反时限过激磁 4 段时间 反时限过激磁 5 段时间 反时限过激磁 6 段时间 反时限过激磁 7 段时间 4 6 阻抗保护 装置分别配置高 中侧相间和接地阻抗保护 作为变压器 引线 母线及相邻线路 相间和接 地故障的后备保护 778S 5D 版本中 阻抗保护在各侧的配置情况为 高压侧 I 段 2 时限相间阻抗 I 段 2 时限接地阻抗 中压侧 I 段 2 时限相间阻抗 I 段 2 时限接地阻抗 低压侧 无 PRS 778S 微机变压器成套保护装置 第 16 页 长园深瑞继保自动化有限公司 阻抗特性如图 4 8 所示 1 阻抗保护动作特性说明 相间阻抗保护采用 0 接线 电压取各线电压 电流取对应的线电流 灵敏角固定为 80 度 固定经振荡闭锁 Zset1 ZJ 0 Zset2 jX ZJ Zo R Zo Zset1 为指向变压器阻抗定值 Zset2 为指向母线阻抗定值 图 4 8 阻抗保护动作特性图 2 启动元件 a 负序零序 启动元件 满足以下条件时 开放阻抗保护 4 10 qd III 02 式中 为启动电流门槛 固定值 qd I b 相电流突变量启动 满足以下条件时 开放阻抗保护 40ms 期间若阻抗元件动作则保持 4 11 th II 式中 I 为相电流突变量 为固定门槛 th I 3 相间阻抗保护动作判据 4 12 270arg90 2 1 setJJ setJJ ZIU ZIU 式中 为某相间电压 为与对应的线电流 为相间阻抗整定值 J U J I J U 1set Z 2set Z 4 接地阻抗保护动作判据 4 13 270 3 3 arg90 20 10 set set ZIkIU ZIkIU PRS 778S 微机变压器成套保护装置 长园深瑞继保自动化有限公司 第 17 页 式中 为接地阻抗零序补偿系数 可整定 为接地阻抗整定值 1 10 3Z ZZ k 1set Z 2set Z 5 振荡闭锁 阻抗保护经振荡闭锁 原则如下 1 在启动元件动作起始的 160ms 内无条件开放阻抗保护 2 不对称故障开放条件为 120 ImII 3 对称故障开放条件为 a 延时 150ms 开放 nn UUU08 0 cos03 0 b 延时 500ms 开放 nn UUU25 0 cos1 0 6 其它说明 a PT 断线或异常对阻抗保护的影响 PT 断线或异常时自动退出阻抗保护 b 本侧 PT 检修对阻抗保护的影响 当本侧 PT 检修时 为避免阻抗保护的误动作 需退出 X 侧电压投入 硬压板 此时阻 抗保护自动退出 7 逻辑图 阻抗保护的逻辑图如图 4 9 所示 t PT断线元件 本侧电压投入压板退出 阻抗元件 本侧后备软硬压板投入 阻抗保护启动元件 阻抗保护跳闸 1 阻抗保护控制字投入 振荡闭锁元件 图 4 9 相间 接地 阻抗保护逻辑框图 4 7 过流保护 装置设有过流保护来作为变压器相间故障的后备保护 过流保护经延时跳闸 778S 5D 版本中 过流保护在各侧的配置情况为 低压侧 1 段 2 时限 为纯过流元件 不经复压闭锁 不带方向 1 过流元件 过流保护动作方程为 4 14 set II PRS 778S 微机变压器成套保护装置 第 18 页 长园深瑞继保自动化有限公司 式中 I 为三相电流 为动作电流整定值 set I 低压侧过流保护同时采用外附 CT 电流和三角内部套管 绕组 CT 电流 两组电流由装置软 件折算公用相同定值 按或门出口 2 逻辑图 后备保护硬 软压板投入 过流保护跳闸 低外附过流元件 过流控制字投入 低外附过流保护启动元件 t 低套管过流元件 低套管过流保护启动件 1 图 4 10 过流保护逻辑框图 4 8 零序过流保护 中性点接地保护 装置设有零序过流保护 作为变压器中性点接地运行时接地故障后备保护 778S 5D 版本中 零序过流保护在各侧的配置情况为 高压侧 无 中压侧 无 低压侧 无 公共绕组 1 段 1 时限 不带方向 1 说明 当公共绕组控制字 零序过流保护跳闸 整定为 1 时 代表作用于跳闸 整定为 0 时 代表作用于信号 公共绕组零序过流固定取公共绕组自产零序电流 2 逻辑图 零序过流保护的逻辑图如图 4 11 所示 t零序过流跳闸 零序过流保护启动元件 后备保护软硬压板投入 零序过流控制字投入 零序过流元件 图 4 11 零序过流保护逻辑框图 4 9 过负荷保护 装置高压侧 低压侧 公共绕组设有过负荷告警 各侧过负荷告警功能固定投入 各侧过负荷 电流定值固定取本侧额定电流的 1 1 倍 告警延时固定取 6s 过负荷保护在各侧的配置情况为 PRS 778S 微机变压器成套保护装置 长园深瑞继保自动化有限公司 第 19 页 高压侧 过负荷告警 过负荷启动风冷 过负荷闭锁有载调压 中压侧 无 低压侧 过负荷告警 公共绕组 过负荷告警 4 10 零序过压告警 装置在低压侧设有零序过压告警功能 其定值和时限可整定 零序过压告警所用的零序电压取自本侧 PT 开口三角的零序电压 3U0 如果低压侧为双分支 按分支配置零序过压告警保护 4 11 PT 断线判别元件 装置在各侧均设有 PT 断线告警元件 与电压量有关的保护在启动元件没有启动的情况下 满足下述任一条件后延时 8 秒报 PT 断线 告警信号 1 三相电压均小于 30V 且任一相电流大于 0 04IN 2 负序电压大于 8V 当某侧 PT 检修时 将 本侧电压投入 硬压板退出 则该侧 PT 断线判别功能自动解除 4 12 CT 断线判别元件 此判据为后备保护 CT 断线判据 装置在各侧均设有 CT 断线告警元件 判据为 4 16 CT CT UU II 00 00 3 3 式中 和分别为 CT 断线判别的零序电流和零序电压门槛值 TA I0 TA U0 若以上判据满足 8 秒即判为 CT 断线 PRS 778S 微机变压器成套保护装置 第 20 页 长园深瑞继保自动化有限公司 5 辅助功能 5 1 信号系统 保护动作时装置显示屏背光点亮 显示详细动作内容并经通讯口上传数字信号 另外 装置还 在保护动作的同时启动相应的中央信号继电器 发出接点信号 并同时点亮装置面板上的相应指示 灯 未经特殊说明 则本说明书中 装置发出信号 均指同时发出 指示灯信号 数字信号 和 中央信号 三种信号均掉电不丢失 信号接点和装置面板指示灯均可以就地复归或通过通讯由 远方复归 装置保护动作事件的数字信号定义见 5 2 1 保护动作事件记录 之表 5 2 装置信号接点的说明见 7 硬件说明 之 7 4 信号接点 装置面板信号灯的说明见 附录 A 装置使用 之 A 1 2 光字牌信号灯说明 5 2 事故分析与过程记录 本装置具有表 5 1 所示的记录功能 可方便地用于分析本装置及后续元件的保护动作行为 了 解系统扰动及线路异常运行情况 掌握装置工况及操作记录 所有记录均采用 FIFO 的存储方式 以保证在装置中保存足够数量的最新记录 表 5 1 用于事故分析的记录 序号记录内容存储查看地点记录次数清除情况 1保护动作记录装置 上位机128 2保护告警记录装置 上位机128 4保护运行报告装置 上位机16 5故障启动记录装置 上位机128 6故障录波记录装置 上位机16 7自检记录装置 上位机128 8闭锁记录装置128 在 预设 菜单中 可清除 装置运行记录装置128 保护投退记录装置128 装置操作记录装置128 9 开入变位记录 管理板 FLASH 装置 上位机128 不可清除 注 1 所有记录存储于管理板 FLASH 中 正常情况下掉电不丢失 注 2 查看地点 上位机 是指装置通过通讯口将该记录送给上位机 由上位机予以显示 注 3 装置带序号显示这些记录 1 为最新记录 2 为次新 128 或 16 等 为最早记录 5 2 1 保护事故报告 供运行 检修人员直接在装置液晶屏调阅和打印的功能 便于值班人员尽快了解情况和事故处 理的保护动作信息 5 2 2 保护运行报告 供继电保护专业人员分析事故的保护动作行为记录 主要用于打印 后台察看 PRS 778S 微机变压器成套保护装置 长园深瑞继保自动化有限公司 第 21 页 内容应包括保护启动及动作过程中各相关元件动作行为 动作时序和开关量输入 开关量输出 的变位情况的记录 差电流幅值等 5 2 3 保护动作事件记录 装置每段保护动作时均发出数字信号 并保存保护动作事件记录 供厂家进行分析 5 2 4 故障启动记录 本装置保存各启动元件的故障启动记录 供分析保护动作行为和系统故障情况时使用 装置在 任一启动元件动作时 均记录由年至毫秒的当前时刻 所有返回条件返回后 一次启动记录结束 5 2 5 故障录波记录 本装置的故障录波主要用于分析装置的保护动作行为 由装置的启动元件来控制录波的启动和 返回 启动元件动作开始录波 启动元件返回后再录一周波数据 一次录波过程结束 装置记录所 有交流通道的交流量波形 采样率为 1 周波 24 点 录波数据分为三种记录格式 一段连续数据格式 两段非连续数据格式和三段非连续数据格式 每种格式录波数据记录均包括 启动时刻绝对时标 由年至毫秒 为启动元件动作时采样点时刻 返回时间 返回时刻相对于启动时刻的时间 若保护有出口 则还包括 保护出口时间 指保护 发跳闸令时刻相对于启动时刻的时间 不包括出口继电器的动作时间 装置可根据不同的故障情 况自动选择三种数据记录格式中的一种 以保证在各种故障条件下能够记录到保护启动前 3 周波数 据 启动后 8 周波数据 保护动作前 3 周波数据 保护动作后 2 周波数据 保护返回前 3 周波数据 和返回后一周波数据 每次录波最多可记录 20 个周波的数据 1 一段连续数据格式 记录保护启动前 3 周波至返回后一周波的采样数据 最多可录 20 个 周波 即 400ms 本装置差动保护动作时间典型值为 30ms 断路器动作时间一般不超过 100ms 故一般情况下这种录波数据格式足以涵盖故障发生至切除的全过程 2 两段非连续数据格式 对未导致差动保护动作的扰动 如空投或电压恢复时的涌流 区外 故障等 当扰动时间较长时 录波数据采用两段非连续数据格式 第一段数据带绝对时 标 记录启动元件动作前 3 周波数据 启动元件动作后 8 周波数据 然后断续 第二段数 据带相对于录波启动时刻的相对时标 记录启动元件返回前 3 周波和返回后一周波数据 3 三段非连续数据格式 第一段带绝对时标 记录启动元件动作前 3 周波数据 启动元件动 作后 8 周波数据 然后断续 第二段数据带相对于录波启动时刻的相对时标 记录保护发 跳闸令前 3 周波数据 发跳闸令后 2 周波数据 第三段数据带相对于录波启动时刻的相对 时标 记录启动元件返回前 3 周波和返回后一周波数据 在装置端或上位计算机屏幕上可观察录波数据波形 其中包括录波启动时刻 保护出口时间 返回时间和交流量瞬时值等 录波波形可以就地打印 装置记录到新的录波数据后 在上位机未取走前 状态行中有录波标志显示 以作提示 5 2 6 保护投退 装置运行 开入记录 本记录有三部分内容 见表 5 2 本记录不能被清除 所有时间均为由年至秒 表 5 2 保护投退 装置运行 开入记录 列表 保护投退记录装置运行记录开入记录 1 保护投入运行 2 整定退出保护 3 掉电退出保护 1 保护投入运行 2 装置上电 3 装置掉电 1 检修状态 2 主保护投 退 3 高压侧后备保护投 退 PRS 778S 微机变压器成套保护装置 第 22 页 长园深瑞继保自动化有限公司 4 装置上电 5 装置掉电 6 调试退出保护 7 自检退出保护 8 装置复位 9 配置退出保护 4 装置复位 4 高压侧电压投 退 5 中压侧后备保护投 退 6 中压侧电压投 退 7 低压侧后备保护投 退 8 低压侧电压投 退 9 公共绕组后备保护投 退 10 高压侧失灵保护开入 11 中压侧失灵保护开入 5 2 6 1 保护投退记录 本记录反映保护投退的历史和当前情况 注 1 不要频繁开关装置电源 除对装置硬件不利外 还会占满本记录空间 注 2 装置保护运行状态下一次关开电源或复位将产生四项记录 装置掉电 掉电退出保护 装置上电和保护投入运行 5 2 6 2 装置运行记录 本记录反映装置最新的各种操作和运行工况 5 2 6 3 开入记录 本记录反映开入量的变位情况 5 2 7 自检记录 本装置的各 CPU 插件均具备完善的自检措施 装置的自检信息类型见表 5 3 表 5 3 自检信息表 序号自检项 1 AD 异常 2 电源异常 3 定值自检出错 4 EPROM 故障 5 EEPROM 故障 6 片内 RAM 故障 7 SRAM 故障 8 NVRAM 故障 9 时钟异常 10 通信异常 11 出口原反码不对应 12 波形自检出错 13 定值 CRC 码不对应 14 变压器接线钟点数出错 15 软压板值自检出错 16 软压板 CRC 自检出错 17 保护板位置自检出错 18 平衡系数自检出错 任一个保护 CPU 插件发生自检错误时 装置保护均运行闭锁出口 发出 装置异常 接点信号 并通过通讯上传自检信息 同时 MCPU 将直接优先显示自检信息 有关这些自检信息含义及相应处理措施的详细说明请参阅 附录 B 之 B 7 2 常见异常现象 及及相应处理措施 部分 5 2 8 闭锁记录 本装置由软件自动检测以下 A D 元件错误 其中任一出现则瞬时闭锁保护 可根据不同的判 PRS 778S 微机变压器成套保护装置 长园深瑞继保自动化有限公司 第 23 页 决条件决定重新恢复保护或永久性退出保护 并保存相应的闭锁记录 若判决退出保护则产生相 应的 自检信息 及告警信号 1 A D 转换时间过长 2 基准电压出错 3 A D 电源出错 PRS 778S 微机变压器成套保护装置 第 24 页 长园深瑞继保自动化有限公司 6 定值清单及整定说明 装置的定值整定计算参见附录 D E 6 1装置设备参数定值 表 6 1 设备参数定值 类别序号参数名称定值范围步长单位整定值 1定值区号1 41无 基 本 参 数 2被保护设备满足 8 个汉字长度无 3主变高中压侧额定容量1 30000 1MVA 4主变低压侧额定容量1 30000 1MVA 5高压侧额定电压1 12000 1kV 6中压侧额定电压1 6000 1kV 变 压