biuc-821技术说明书.doc

BIUL-821线路间隔保护测控装置BIUC-821电容器间隔智能单元技术说明书 （Version 1.00）许继电气股份有限公司XJ ELECTRIC CO.,LTD. 许继电气股份有限公司版权所有（Ver 1.00） 本版本说明书适用于BIUT-821/R1 Ver1.00版本及以上程序。许继电气股份公司保留对本说明书进行修改的权利，当产品与说明书不符时，请以实际产品为准。 前 言1. 关于智能变电站传统变电站面临诸如常规互感器的动态量测范围存在局限性、缺乏统一的信息模型和信息交换模型而使电网信息共享难以实现、智能设备之间缺乏互操作、大量二次电缆对可靠性的不利影响等问题。随着新型光电互感器技术的成熟、光通信技术和以太网智能交换技术的发展，以及IEC61850系列国际标准的颁布实施，为解决以上问题的解决提供了技术支撑，同时为智能变电站的推广应用奠定了基础。智能变电站是变电站技术的发展方向，是坚强智能电网的建设基础和重要组成部分。许继符合IEC61850标准体系的智能变电站自动化系统正是在上述背景下应运而生的。IEC61850标准体系给变电站自动化技术的发展提供了有效的支撑，主要体现在建模的标准化，支持网络通信方式实现智能电子设备之间的信息交互，实现不同设备之间的互操作等。需求的推动和技术的发展使变电站向着全数字化的方向发展，符合IEC61850的全智能变电站是发展的潮流。许继的智能变电站产品基于成熟的软、硬件平台，信息模型和信息交换模型完全遵循IEC 61850的规范，支持互操作，其突出的特点如下：（1）数据采集数字化，采用非常规互感器提高了动态量测水平和测量精度，降低了绝缘要求，在高压系统采用节约成本效用明显；（2）一次设备智能化，IEC61850把变电站分为站控层、间隔层和过程层，过程层的智能接口可以看作是一次设备的延伸和在二次系统中的映射，便于实施精确跳合闸控制和开展设备的状态检修；（3）二次设备网络化，大量的控制电缆被数字通信网络取代，装置冗余被信息冗余取代，降低了工程造价，提高了可靠性；（4）系统建模标准化，统一的信息模型和信息交换模型解决了互操作问题，实现了信息共享，简化了系统维护、工程配置和工程实施。与传统相比智能变电站技术给间隔层设备带来哪些影响呢？间隔层设备的功能模块按照IEC 61850标准进行建模，常规的功能装置变成了逻辑的功能模块，不再出现功能重复的I/O接口；间隔层设备具备符合IEC 61850的过程层接口和站控层接口，通过高速以太网进行信息交互，实现信息共享；统一的信息模型和信息交换模型使得设备间满足互操作性；在支持互操作性的基础上，自动化功能可以在间隔层设备自由分布。IEC61850标准的实施、新型光电互感器的应用以及智能断路器技术的成熟将逐步推进智能变电站的建设，变电站自动化技术将进入全面数字化的新时代。2. 产品应用范围BIUC-821电容器间隔智能单元实现中性点经消弧线圈接地（含小电阻接地）或不接地中低压系统中装设的并联电容器的保护和测控功能，主要用于智能变电站10kV电压等级的并联电容器的保护和测控。3. 产品特点l 逻辑开发可视化保护功能实现可视化逻辑编程，保护源代码完全由软件机器人自动生成，正确率达到100%，杜绝了人为原因产生软件Bug。所有的保护逻辑由基本的元件和组件组成。l 事故分析透明化 通过分层、模块化、元件化的设计，装置内部实现了元件级、模块级、总线级三级监视点，可以监视装置内部任一个点的数据，发生事故后通过透明化事故分析工具，可以对故障进行快速准确的定位。故障波形回放：l 工程应用柔性化采用功能自描述和数据自描述技术，实现了内容可以通过描述文件以不同的形式重组，功能可以通过配置文件形式重构，解决了不同用户差异化需求和软件版本集中管理的矛盾。l 人机界面人性化XJ-GUI和现场调试向导的成功应用，降低了现场维护和运行人员的工作强度，使运行维护工作变得轻松。l 借助XJ-GUI界面设计工具，实现操作界面的灵活定制及人性化设计；l 主接线图及丰富的实时数据显示；l 类WINDOWS菜单，通过菜单提示，可完成装置的全部操作。 BIUC-821电容器间隔智能单元 目 录1概述11.1应用范围及保护配置11.2产品特点22技术指标22.1基本电气参数22.2主要技术指标32.3环境条件52.4通信接口63保护原理介绍63.1三段过流保护63.2反时限过流保护63.3过电压保护73.4低电压保护73.5不平衡电压保护83.6不平衡电流保护83.7零序过流保护83.8非电量保护93.9联切电容器保护93.10闭锁投切93.11辅助元件93.12遥测、遥信及遥控功能103.13录波103.14GPS对时113.15网络通信114装置硬件介绍114.1结构与安装114.2装置插件介绍124.3装置端子图174.4装置网络信息配置175BIUC-821定值清单及整定说明185.1投退控制字185.2功能控制字196订货须知227附图22231 概述1.1 应用范围及保护配置BIUC-821电容器间隔智能单元实现中性点经消弧线圈接地（含小电阻接地）或不接地中低压系统中装设的并联电容器的保护和测控功能，主要用于智能变电站10kV电压等级的并联电容器的保护和测控。装置配置有2个与智能一次设备接口的过程层以太网口，支持IEC61850-9-1或IEC61850-9-2通讯规约；配置有2个与站控层通信的以太网口，支持IEC61850通讯规约。具体保护配置详见表1-1。表1-1 BIUC-821/R1装置的保护配置功能名称保护功能三段过流保护过电压保护低电压保护不平衡电压保护不平衡电流保护零序电流保护4路非电量保护联切电容器闭锁投切控制回路异常告警弹簧未储能告警测控功能遥信开入采集、装置遥信变位、事故遥信正常断路器遥控分合模拟量的遥测1.2 产品特点1.2.1 硬件特点： 采用专业、成熟的硬件平台，保证了硬件的可靠性，并实现了不同电压等级保护装置的硬件共享，降低了装置购买成本和备件储备成本； 硬件回路的全面自检，实现了装置的免维护； 配置大容量存储空间，可存储200条事件报告记录和50条动作报告记录，为事故分析提供充足信息； 配置2个与站控层通信的以太网口，支持IEC61850通讯规约。1.2.2 软件特点： 分层化、模块化、元件化的软件设计，实现了不同产品软件的最大限度公用，保证了软件的可靠性； 许继独立产权的“VLD”可视化工具，实现了业界在高、中、低电压等级都采用继电保护语言开发软件的梦想； 独特的“日志系统”设立总线级、模块级、元件级共三级检测点，并具备离线的逻辑仿真功能，实现了事故分析“透明化”，以消除不明原因事故； 采用“功能自描述” 、“数据自描述”专利技术开发的客户定制工具，取代了靠修改源程序以满足不同用户对产品需求的方式，实现了软件“柔性化”，方便用户对软件版本的统一管理。1.2.3 界面特点： 采用类Windows图形界面设计，菜单简洁、操作方便，实现了用户使用“免学习”； 许继独立产权的“XJ-GUI”界面设计工具，实现了操作界面的灵活定制及人性化设计； 大液晶可自动显示美观的主接线图和丰富的实时数据。2 技术指标2.1 基本电气参数2.1.1 额定交流数据 输入方式：模拟量 额定交流电压Un：； 额定交流电流In：保护 0.2V测量 4V； 额定频率fn：50 Hz 。2.1.2 额定直流数据220 V或110 V，允许变化范围：80%115%。2.1.3 功率消耗不大于50 W；2.2 主要技术指标2.2.1 保护定值整定范围及误差 定值整定范围交流电压： 2V160V；交流电流： 0.04In20In；延 时： 0s100s。 定值误差电 流： 2.5%或0.01In。电 压： 2.5%或0.25V。延时误差：定时限延时平均误差不超过整定值的2或40ms；2.2.2 测量精度 电流精度：0.2； 电压精度：0.2； 频率精度: 0.02 Hz 功率测量:有功功率P、无功功率Q、视在功率S、功率因数；测量精度为：0.5。 遥信开入：输入方式：DC220V、DC110V或DC48V输入，带光电隔离；事件顺序记录站内分辨率：2 ms。2.2.3 记录容量及定值区容量 故障录波内容和故障事件报告容量记录故障前4个周波、故障后6个周波所有电流电压波形；保护装置可循环记录100次故障事件报告。 正常波形记录容量正常时保护可记录10个周波所有电流电压波形，以供记录或校验极性。 异常记录容量可循环记录80次事件记录和装置自检报告。事件记录包括软压板投退、开关量变位等；装置自检报告包括硬件自检出错报警等。 装置提供32套定值区2.2.4 对时方式 智能变电站SNTP对时命令； IRIG-B码对时； GPS脉冲对时（分脉冲或秒脉冲）；2.2.5 绝缘性能 绝缘电阻装置所有电路与外壳之间的绝缘电阻在标准试验条件下，不小于100 M。 介质强度装置所有电路与外壳的介质强度能耐受交流50 Hz，电压2 kV(有效值)，历时1 min试验，而无绝缘击穿或闪络现象。2.2.6 冲击电压装置的导电部分对外露的非导电金属部分外壳之间，在规定的试验大气条件下，能耐受幅值为5 kV的标准雷电波短时冲击检验。2.2.7 机械性能 工作条件能承受国家或行业标准规定的严酷等级为级的振动和冲击响应检验。 运输条件能承受国家或行业标准规定的严酷等级为级的振动耐久、冲击耐久及碰撞检验。2.2.8 抗电气干扰性能 抗辐射电磁场骚扰能力：能承受GB/T 14598.9-2002第4章规定的严酷等级为级的辐射电磁场骚扰； 抗快速瞬变干扰能力：能承受GB/T 14598.10-1996第4章规定的严酷等级为级的快速瞬变干扰； 抗衰减振荡波脉冲群干扰能力：能承受GB/T 14598.13-1998第3章和第4章规定的严酷等级为级的脉冲群干扰试验; 抗静电放电干扰能力：能承受GB/T 14598.14-1998第4章规定的严酷等级为级的的静电放电干扰； 射频传导发射干扰能力: 符合GB/T 14598.16-2002第4章规定的传导发射限值。 抗工频磁场干扰能力：能承受GB/T 17626.8-1998第5章规定的严酷等级为级的工频磁场干扰。 抗脉冲磁场干扰能力：能承受GB/T 17626.9-1998第5章规定的严酷等级为级的脉冲磁场干扰。 抗阻尼振荡磁场干扰能力： 按GB/T 17626.10-1998第5章规定的严酷等级为级的阻尼振荡磁场干扰。 抗浪涌骚扰能力：能承受IEC 60255-22-5:2002第4章规定的浪涌骚扰。 抗射频场感应的传导骚扰能力：能承受IEC 60255-22-6:2001第4章规定的射频场感应的传导骚扰。 抗工频干扰能力：能承受IEC 60255-22-7:2003第4章规定的工频干扰。2.3 环境条件 工作环境温度：10 55 ，24 h内平均温度不超过35 储运环境温度：25 70 ，在极限值下不加激励量，装置不出现不可逆变化，温度恢复后装置应能正常工作。 相对湿度：最湿月的平均最大相对湿度为90%，同时该月的月平均最低温度为25 且表面无凝露。最高温度为40 时，平均最大相对湿度不大于50%。 大气压力：80 kPa110 kPa。2.4 通信接口 过程层通讯配置：光以太网口2个，传输介质为光纤，采用IEC 61850规约。电以太网口1个，传输介质为通信电缆，采用IEC 61850规约。 网络通信配置：以太网通讯口2个，采用IEC-61850规约，传输介质为通信电缆。 GPS对时通讯接口：1个，可选RS-485或RS-232。 GPS对时脉冲接口：1个。 调试接口：1个，USB口。3 保护原理介绍本装置的保护功能设计，基于许继公司开发的可视化逻辑开发环境（VLD），同时采用分层、分模块的设计思想，将保护功能实现按数据处理、元件计算、保护逻辑、出口逻辑等进行划分。 3.1 三段过流保护装置设三段过流保护，各段电流及时间定值独立整定，可通过各自的投退控制字对这三段保护分别进行投退。过流保护原理框图如图3-1。图3-1：三段过流保护原理框图3.2 反时限过流保护装置设有反时限过流保护，可由保护投退控制字和软压板进行投退。本装置共集成了3种特性的反时限过流保护，用户可根据需要选择任何一种特性的反时限保护。特性1、2、3采用了国际电工委员会标准（IEC255-4）和英国标准规范（BS142.1966）规定的三个标准特性方程，分别对应延时方式的13。分别列举如下：特性1（一般反时限）： 特性2（非常反时限）： 特性3（极端反时限）： 以上三个方程式中，I为保护电流；t为动作时间；Ip为电流基准值，取反时限过流保护基准值Ifdz；Tp为时间常数，取反时限过流保护时间常数Tfdz。反时限过流保护原理框图如下图所示。 图3-2 反时限过流保护原理框图3.3 过电压保护过电压保护可选择动作于跳闸或告警。过电压保护经跳位闭锁，原理框图如图3-3。图3-3 过电压保护原理框图3.4 低电压保护为防止系统故障后线路断开引起电容器组失去电源,而线路重合又使母线带电,使电容器组因电压累积而过电压损坏，设置低电压保护。为避免TV断线引起低电压误动，保护设有流闭锁条件（该闭锁条件可投退）。低电压保护设有软压板控制投退，原理框图如图3-4。图3-4 低电压保护原理框图3.5 不平衡电压保护不平衡电压保护主要反映电容器组内部故障。不平衡电压保护原理框图如图3-5。图3-5 不平衡电压保护原理框图3.6 不平衡电流保护不平衡电流保护主要反映电容器组内部故障。不平衡电流保护原理框图如图3-6。图3-6 不平衡电流保护原理框图3.7 零序过流保护装置应用于经小电阻接地系统中，接地零序电流相对较大，可以采用直接跳闸方法。装置设一段零序过流保护（“零序过流跳闸”控制字整定为“0”时只告警，整定为“1”时跳闸）。在某些不接地系统中，电缆出线较多，电容电流较大，也可采用零序过流继电器直接跳闸方式。零序过流保护原理框图如图3-7。图3-7 零序过流保护原理框图3.8 非电量保护装置设有四路非电量保护，出口时间可以整定。非电量可以通过控制字及软压板选择动作于跳闸或告警。原理框图如图3-8所示。图3-8 非电量保护原理框图3.9 联切电容器保护装置设置了5路联切电容器GOOSE开入。当装置通过过程层接口接收到任一GOOSE开入时，瞬时联切电容器，发联切电容器报文并上送后台。3.10 闭锁投切装置设置了闭锁投切控制字。当闭锁投切控制字投入，装置检测到有闭锁投切开入或保护跳闸(过电压、低电压及联切电容器保护跳闸除外)，则启动闭锁投切出口。闭锁投切出口在复归后返回。3.11 辅助元件3.11.1 模拟量通道自检TV异常检测可以用控制字进行投退。当过流保护启动时，闭锁TV异常检测。TV异常判据为：1）U1小于30V且合位或有流；2）3U2大于18V；满足上述任一条件则延时10s, 报TV异常，展宽10s。3.11.2 光纤通道自检过程层通道自检异常后，发告警并闭锁电容器联切保护。3.11.3 控制回路异常告警装置采集断路器的跳位和合位，当电源正常、断路器位置辅助接点正常时，必然有一个跳位或合位，否则，经2s延时报“控制回路异常”告警信号，但不闭锁保护。3.11.4 弹簧未储能告警装置设有弹簧未储能开入，为适应不同弹簧机构储能延时的情况带有延时定值，装置收到开入后经延时报弹簧未储能告警信号，同时闭锁遥控合闸。3.11.5 跳位异常告警装置采集断路器的跳位和合位，当断路器处于跳闸位置时如果任一相有电流，则经10s延时报“跳位异常”告警。3.11.6 装置故障告警保护装置的硬件发生故障（包括定值出错，定值区号出错，开出回路出错，通讯设置出错，出口配置出错，装置参数出错），装置的LCD显示故障信息，并闭锁保护的开出回路，同时发中央信号。3.12 遥测、遥信及遥控功能遥测：测量Ia、Ib、Ic、Ua、Ub、Uc、Uab、Ubc、Uca、P、Q、f、S、COS；遥信：各种保护动作信号及断路器位置遥信、开入遥信等；遥控：远方控制跳、合闸，压板投退、修改定值等。3.13 录波装置记录保护跳闸前4周波，跳闸后6周波的采样数据，保护跳闸后上送变电站自动化主站；或者由独立的故障分析软件，分析故障和装置的跳闸行为。录波数据顺序依次为：各保护电流电压（Ia、Ib、Ic、Ua、Ub、Uc、Ubp、Ibp），合位、跳位、各种保护动作状态及四个非电量开入。3.14 GPS对时装置通过与变电站自动化主站通信，得到年月日时分秒的信息，并配置一个GPS对时开入，连接到站内GPS接收器的秒脉冲输出，实现毫秒的对时，对时精度小于1ms。3.15 网络通信装置具有双RS-485通信接口，可以直接与微机监控或保护管理机通信,规约采用IEC- 61850规约。4 装置硬件介绍4.1 结构与安装 装置采用标准6U半宽机箱,用嵌入式安装于屏上,机箱结构和屏面开孔尺寸分别见图4-1。 图4-1 装置机箱外形尺寸 装置的安装尺寸如图4-2所示。图4-2 装置机箱安装尺寸4.2 装置插件介绍4.2.1 插件配置装置的插件配置如图4-3所示。其中：1#为交流插件，2#为CPU插件，3#为扩展插件或空插件，4#为操作插件，5#为稳压电源插件。图4-3 装置插件配置4.2.2 交流插件本插件将系统电压互感器、电流互感器二次侧信号变换成保护装置所需的弱电信号，同时起隔离和抗干扰作用。图4-4 交流插件端子定义图HK-1为A相模拟量输入端子。其中HK-1-1、HK-1-2、HK-1-3分别为Ua、Ia、CIa的极性端，HK-1-4为A相模拟量公共端；HK-2为B相模拟量输入端子。其中HK-2-1、HK-2-2、HK-2-3分别为Ub、Ib、CIb的极性端，HK-2-4为B相模拟量公共端；HK-3为C相模拟量输入端子。其中HK-3-1、HK-3-2、HK-3-3分别为Uc、Ic、CIc的极性端，HK-3-4为C相模拟量公共端。HK-4为不平衡模拟量输入端子。其中HK-4-1、HK-4-2分别为Ubphc、Ibph的极性端，HK-4-4为不平衡模拟量公共端。4.2.3 扩展插件图4-5 扩展插件端子图4.2.4 操作插件本插件作为断路器的操作回路及电源监视回路，适用于35 kV及以下电压等级系统。除完成断路器跳合闸操作并正确反映分合情况外，还设有防止断路器跳跃的防跳回路。401为KM；402为跳位监视输入端子；403为其它保护合闸入口；404、406分别接断路器合闸线圈、断路器跳闸线圈；405为合位监视；408接-KM (-220V或-110V)；图4-6 信号插件端子图4.2.5 CPU插件CPU插件是在分析和借鉴了国内外同类产品基础上，从技术和开发手段的先进性，软硬件资源的通用性，系统的可靠性等方面出发，开发研制的PowerPC型保护插件。作为基本的软硬件平台，在单块PCB板上完成数据采集、I/O、保护及控制功能等。4.2.6 稳压电源插件 图4-11 稳压电源插件端子定义 本插件为直流逆变电源插件。直流220 V或110 V电压输入经抗干扰滤波回路后，利用逆变原理输出本装置需要的三组直流电压，即5 V、15 V及24 V。电源插件具有失电告警功能。501为+24V。502为-24V。512513为失电告警接点，保护正常运行时此接点断开，保护装置失电后，接点闭合。用于对保护装置工作电源的监视。514为装置工作电源正极性端， 515为装置工作电源负极性端，该装置可外接220V或110V直流工作电源。516为装置屏蔽地，应将此接点直接连到接地铜排。4.3 装置端子图4.4 装置网络信息配置本装置用到的GOOSE输入信息通过网络交换。GOOSE输入信息表如下：GOOSE输入信息表序号名称备注1联切电容器12联切电容器23联切电容器34联切电容器45联切电容器55 BIUC-821定值清单及整定说明装置可存储32套定值，对应的定值区号为031。整定时，未使用的保护功能应退出压板，使用的保护功能投入压板，并对相关的控制字、电流、电压及时限定值进行整定。BIUC-821定值范围见表5-5：5.1 投退控制字表5-1投退控制字定义序号名称代号说明1保护投退控制字TTKZ每位对应一个控制,每位的定义参见表5-2表5-2保护投退控制字位定义位序号定值名称定值范围说明备注0过流段投010：退出 1：投入投退1过流段投010：退出 1：投入投退2过流段投010：退出 1：投入投退3反时限过流投010：退出 1：投入投退4过电压投010：退出 1：投入投退5低电压投010：退出 1：投入投退6不平衡电压投010：退出 1：投入投退7不平衡电流投010：退出 1：投入投退8零序过流投010：退出 1：投入投退9非电量1跳闸010：退出 1：投入投退10非电量2跳闸010：退出 1：投入投退11非电量3跳闸010：退出 1：投入投退12非电量4跳闸13闭锁投切投010：退出 1：投入投退14TV异常投010：退出 1：投入投退注1、 弹簧未储能告警固定投入，不设投退控制。5.2 功能控制字表5-3功能控制字序号名称代号说明1保护功能控制字GNKZ每位对应一个控制,每位的定义参见表5-4表5-4 功能控制字位定义位序号名称代号范围步长说明0控制回路检测投KZHLTR0111/0：投入/退出1过电压跳闸GYTZ0111/0：投入/退出2低压有流闭锁投DYYL0111/0：投入/退出3零序过流跳闸FDL1TZ0111/0：投入/退出5.2.1 保护定值表5-5 保护定值（In为5A）序号名称代号范围步长备注1过流段定值Idz10.1In20In0