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PRS 778 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 2 10 220kV 版 深圳南瑞科技有限公司 二 六年六月 PRS 778 微机变压器成套保护装置 技 术 说 明 书 Ver 2 10 220kV 版 编写 郝后堂 江卫良 审核 于 霞 李延新 批准 徐成斌 深圳南瑞科技有限公司 二 六年六月 本说明书为PRS 778装置用于220kV系统时的标准版本技术说明书 适用于PRS 778软件 PRS 778TY2 V2 10及以上版本 说明 PRS 778装置应用于220kV系统时的标准版本软件编号在 778 后增加 TY2 PRS 778TY2版软件分类如下 序号 软件版本 备 注 1 PRS 778TY2A 适用于 220kV 三卷变保护 低压侧为单分支 2 PRS 778TY2B 适用于 220kV 三卷变保护 低压侧为双分支 本说明书由深圳南瑞科技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 请注意核对实际产品与说明书的版本是否相符 更多产品信息 请访问互联网 业务联系电话 0755 83429900 801 805 808 505 传真 0755 83401634 83869105 技术支持电话 0755 83429900 682 686 传真 0755 83429900 664 工程服务电话 0755 83429900 910 83869106 传真 0755 83401634 83429900 908 PRS 778 微机变压器成套保护装置 深圳南瑞科技有限公司 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 4 2 技术参数 5 2 1 机械及环境参数 5 2 2 额定电气参数 5 2 3 主要技术指标 5 2 4 通讯接口 6 3 保护接线 7 3 1 TA 接线原则及其平衡 7 3 2 差流计算公式 7 4 保护原理 9 4 1 启动元件 9 4 2 差动速断 9 4 3 比率差动保护 9 4 4 采样值差动保护 11 4 5 差动保护的其他相关元件 13 4 6 复合电压闭锁方向过流保护 14 4 7 零序方向过流保护 中性点接地保护 15 4 8 间隙零序保护 中性点不接地保护 17 4 9 过负荷保护 18 4 10 充电保护 18 4 11 TV 断线判别元件 18 4 12 TA 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 24 6 1 PRS 778TY2A 低压侧单分支 定值清单及整定说明 24 6 2 PRS 778TY2B 低压侧双分支 定值清单及整定说明 32 PRS 778 微机变压器成套保护装置 II 深圳南瑞科技有限公司 7 硬件说明 41 7 1 装置整体结构 硬件原理图 41 7 2 动作出口 42 7 3 输入开关量 43 7 4 信号接点 44 7 5 装置接线与安装 45 8 订货须知 46 8 1 基本订货参数 46 8 2 装置软件编号定义 46 8 3 装置软件版本列表 47 附录 A 装置使用 48 A 1 面板布置与显示 48 A 2 菜单界面操作说明 50 附录 B 装置调试与投运 64 B 1 调试资料准备 64 B 2 通电前检查 64 B 3 上电检查 64 B 4 整机调试 64 B 5 装置投入运行操作步骤 65 B 6 注意事项 65 附录 C 装置通讯说明 IEC60870 5 103 规约 67 C 1 定值和交流量 67 C 2 保护动作事件 67 C 3 自检信息 70 C 4 保护开关量和启动信息 71 C 5 故障录波实际通道序号表 ACC 72 附录 D 差动保护整定计算 73 D 1 比率差动 73 D 2 差动速断 76 附录 E 后备保护整定计算 77 E 1 复压闭锁过流 77 E 2 变压器接地运行后备保护 78 E 3 变压器不接地运行后备保护 79 E 4 阻抗保护 80 PRS 778 微机变压器成套保护装置 深圳南瑞科技有限公司 III 附图 1 装置背视图 82 附图 2 装置开入开出端子排接线图 PRS 778TY2A 83 附图 3 装置开入开出端子排接线图 PRS 778TY2B 84 附图 4 装置交流端子接线图 PRS 778TY2A 85 附图 5 装置交流端子接线图 PRS 778TY2B 86 附图 6 装置正面布置及安装开孔图 87 PRS 778 微机变压器成套保护装置 深圳南瑞科技有限公司 第 1 页 1 装置概述 1 1 应用范围 PRS 778 微机变压器成套保护装置适用于 500kV 及以下各种电压等级的变压器 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 TA 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 1 2 保护配置 PRS 778 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 各项 段 保护出口均可由整定控制字来选择 适用于各种跳闸方式 表 1 1 PRS 778TY2 保护配置 保护元件 配置方式 备 注 差动速断保护 比率差动保护 采样值差动保护 差流越限告警 只发信 TA 断线告警及闭锁 可选择是否闭锁比率差动 主保护 TA 饱和闭锁 闭锁比率差动 过流保护 3 段 I 段 2 时限 II 段 2 时限 III 段 1 时限 I II 段可经复压和方向闭锁 零序过流保护 3 段 I 段 2 时限 II 段 2 时限 III 段 2 时限 I II 段可经方向 谐波和零压闭 锁 零序过压保护 1 段 2 时限 间隙过流保护 1 段 2 时限 零序过压 间隙过流可经 或 方 式出口 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 TV 断线告警 高压侧 后备 TA 断线告警 中压侧 后备 过流保护 2 段 I 段 2 时限 II 段 2 时限 III 段 1 时限 I II 段可经复压和方向闭锁 PRS 778 微机变压器成套保护装置 第 2 页 深圳南瑞科技有限公司 零序过流保护 3 段 I 段 2 时限 II 段 2 时限 III 段 2 时限 I II 段可经方向 谐波和零压闭 锁 零序过压保护 1 段 2 时限 间隙过流保护 1 段 2 时限 零序过压 间隙过流可经 或 方 式出口 充电保护 1 段 1 时限 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 TV 断线告警 TA 断线告警 过流保护 2 段 I 段 2 时限 II 段 2 时限 III 段 1 时限 I II 段可经复压和方向闭锁 充电保护 1 段 1 时限 过负荷告警 1 段 1 时限 TV 断线告警 低压侧 后备 双分支 TA 断线告警 1 3 典型应用配置 装置考虑了500kV 220kV各种 包括自耦 变压器保护的最大配置要求 图1 1为PRS 778TY2B 在三卷变中的典型应用配置 其具体接线方式应参考实际应用 PRS 778 微机变压器成套保护装置 深圳南瑞科技有限公司 第 3 页 1 1 2 2 TA3 TV1 TV2 TV3 差动速断 比率差动 采样值差动 复压 方向 过流 间隙过流 间隙过流 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TA和第二套装置完成 第二套保护功能 3 内的选项可投退 4 复合电压元件可取各侧复合电压 II母 I母 复压 方向 过流 1 2 II母 I母 220kV 中压侧 复压 方向 过流 零序 方向 过流 零序 方向 过流 零序过压 零序过压 TA1 TA2 1 2 TA4 TV4 复压 方向 过流 低压侧 图 1 1 PRS 778TY2B 在三卷变中的典型应用配置 PRS 778 微机变压器成套保护装置 第 4 页 深圳南瑞科技有限公司 1 4 主要性能特点 高性能的数字滤波算法 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 独立的启动元件 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 变压器差动各侧电流的自动平衡补偿 变压器各侧 TA 二次电流相位由软件自动调整 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 完善的稳态差动保护配置 完善的稳态差动保护配置 本装置稳态差动保护由差动电流速断保护和比率差动保护组成 比率 差动动作特性采用三折线 励磁涌流闭锁判据采用本公司独创的二次谐波复合制动原理或波形识 别原理 独特的采样值差动 独特的采样值差动 采样值差动本身具备识别励磁涌流和外部故障 TA 饱和的能力 不需要另外 附加励磁涌流制动判据 同时其数据窗为小于一个周波的短窗 故可以实现大多数变压器内部故 障的快速切除 完备的完备的 TA 断线 短路闭锁与报警功能 断线 短路闭锁与报警功能 采用可靠的 TA 断线和短路闭锁功能 保证装置在 TA 断线 短路及交流采样回路故障时不误动 先进的先进的 TA 饱和闭锁技术 饱和闭锁技术 采用可靠的 TA 饱和闭锁功能 可有效防止在 TA 深度饱和时差动保护 误动 灵活完善的后备保护 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 完善的事故分析功能 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 装置操作记录 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 对保护的主要动作逻辑行为有详细的记录 能动态再现保护动作流程 完美的人机界面 完美的人机界面 正常时液晶可显示时间 变压器的主接线及差流大小等 键盘操作简单 采用 菜单方式 仅有八个按键 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 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 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 PRS 778 微机变压器成套保护装置 深圳南瑞科技有限公司 第 5 页 2 技术参数 2 1 机械及环境参数 机箱结构尺寸 482 6mm 265 9mm 283mm 宽 高 深 正常工作温度 5 40 极限工作温度 10 55 贮存及运输 25 70 相对湿度 45 75 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 功耗 交流电压回路 Un 100V 每相不大于 0 5VA 交流电流回路 In 5A 每相不大于 1VA In 1A 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 15ms 2 倍整定值 比率差动 30ms 2 倍整定值 采样值差动 25ms 2 倍整定值 3 PRS 778 微机变压器成套保护装置 第 6 页 深圳南瑞科技有限公司 2 3 2 定值精度 电流定值误差 5 电压定值误差 5 阻抗定值误差 5 时间定值误差 1 整定值 40ms 装置定值整定范围和步长见定值表 2 3 3 输出接点容量 装置出口和信号接点单接点最大允许接通功率为 150W 或 1250VA 最大允许长期接通电流 5A 多副接点并联时接通功率和电流可以适当提高 两种方式下接点均不允许断弧 2 3 4 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 5 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 1996 级 浪涌 冲击 抗扰度性能符合 GB T17626 5 1999 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 2001 级 2 3 6 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 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 PRS 778 微机变压器成套保护装置 深圳南瑞科技有限公司 第 7 页 3 保护接线 3 1 TA 接线原则及其平衡 为了简化现场接线 改善 相电流 涌流制动特性 本装置要求变压器各侧 TA 均按 形接线 并要求各侧 TA 均按相同极性接入 都以母线侧为极性端 参见第 1 章应用配置图 装置内部对变 压器 形侧的电流进行相位校正 其效果与将 TA 按 形接线完全相同 TA 二次侧电流的 Y 转换示意图如下所示 11 点钟接线 1 点钟接线 Iab Ia Ib Ibc Ib Ic Ica Ic Ia Iac Ia Ic Iba Ib Ia Icb Ic Ib 11 点钟接线 1 点钟接线 另外 装置还对变压器各侧 TA 变比不一致进行调整 即每侧设置一个 TA 变比调整系数 装置 采集的电流量乘以该系数即为 TA 变比调整后得到的量 装置只需要将变压器相关参数输入 参见 定值表 就可以自动得到各侧 TA 调节系数 无需外接辅助 TA 与使用硬件回路调整相比 可靠性 更高 3 2 差流计算公式 装置显示和计算的差流和制动电流如下表 3 1 高 中 低压侧分别以下标 H M 和 L 表示 表 3 1 三相差流和制动电流计算公式 接线方式 差 动 电 流 制 动 电 流 Y Y Y 12 12 12 Ida IHab IMab ILab Idb IHbc IMbc ILbc Idc IHca IMca ILca Ira IHab IMab ILab 2 Irb IHbc IMbc ILbc 2 Irc IHca IMca ILca 2 Y Y 12 12 11 Ida IHab IMab ILa Idb IHbc IMbc ILb Idc IHca IMca ILc Ira IHab IMab ILa 2 Irb IHbc IMbc ILb 2 Irc IHca IMca ILc 2 Y 12 11 11 Ida IHab IMa ILa Idb IHbc IMb ILb Idc IHca IMc ILc Ira IHab IMa ILa 2 Irb IHbc IMb ILb 2 Irc IHca IMc ILc 2 Y Y 12 12 1 Ida IHac IMac ILa Idb IHba IMba ILb Idc IHcb IMcb ILc Ira IHac IMac ILa 2 Irb IHba IMba ILb 2 Irc IHcb IMcb ILc 2 Y 12 1 1 Ida IHac IMa ILa Idb IHba IMb ILb Idc IHcb IMc ILc Ira IHac IMa ILa 2 Irb IHba IMb ILb 2 Irc IHcb IMc ILc 2 30 Ia Ib Ic Ia Ib Ic Ia IbIc 30 Ia Ic Ib Ib Ia Ia Ic IbIc PRS 778 微机变压器成套保护装置 第 8 页 深圳南瑞科技有限公司 Y Y 12 12 Ida IHab ILab Idb IHbc ILbc Idc IHca ILca Ira IHab ILab 2 Irb IHbc ILbc 2 Irc IHca ILca 2 Y 12 11 Ida IHab ILa Idb IHbc ILb Idc IHca ILc Ira IHab ILa 2 Irb IHbc ILb 2 Irc IHca ILc 2 Y 12 1 Ida IHac ILa Idb IHba ILb Idc IHcb ILc Ira IHac ILa 2 Irb IHba ILb 2 Irc IHcb ILc 2 注意 由于 注意 由于 Y 转换的原因 转换的原因 Y 侧电流变换为两相电流之差 放大了侧电流变换为两相电流之差 放大了3倍 侧电流通倍 侧电流通 过平衡系数的补偿也放大了过平衡系数的补偿也放大了3倍 使得差动电流和制动电流都放大了倍 使得差动电流和制动电流都放大了3倍 因此 在定值整定计倍 因此 在定值整定计 算时 所有的差动电流和制动电流定值都应乘以算时 所有的差动电流和制动电流定值都应乘以3 详细说明参见 附录 详细说明参见 附录 D 差动保护整定计算 差动保护整定计算 PRS 778 微机变压器成套保护装置 深圳南瑞科技有限公司 第 9 页 4 保护原理 4 1 启动元件 PRS 778 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 max Ida Idb Idc 比率差动启动电流定值 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 零序电压启动元件 零序电压 零序电压启动定值 间隙电流启动元件 间隙电流 间隙电流启动定值 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 注 零序电流 为外接零序电流 零序电压 为开口三角零序电压 相电流启动定值 为相应侧所有相电流过流元件定值的最小值 零序电压启动定值 为相应侧零序电压元件定值 间隙电流启动定值 为相应侧间隙电流元件定值 4 2 差动速断 任一相差流大于整定值 cdsd I 差动速断电流定值 时 该保护瞬时动作切除变压器 动作逻辑 及动作特性分别见图 4 1 和图 4 3 cdsd I定值按躲过最大励磁涌流整定 返回系数取 0 95 作为差动 保护范围内严重故障的保护 TA 断线不闭锁该保护 差动硬压板投入 差动速断跳闸 差动速断元件动作 差动速断软压板投入 差动启动元件 图 4 1 差动速断逻辑框图 4 3 比率差动保护 比率差动保护的动作逻辑如图 4 2 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 3 图 4 3 中 d I为差动电流 r I为制动电流 cdqd I为 比率差动启动电流定值 cdsd I为 差动 PRS 778 微机变压器成套保护装置 第 10 页 深圳南瑞科技有限公司 速断电流定值 1 k 2 k 3 k为比率差动 比率制动系数定值 1r I 2r I为比率特性 拐点制动电 流定值 比率差动启动电流定值 cdqd I用以躲过变压器正常运行时的不平衡电流 返回系数取 0 9 TA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 差动硬压板投入 比率差动软压板投入 TA断线闭锁元件 差动启动元件 图 4 2 比率差动逻辑框图 Ir Id Icdqd Icdsd 动作区 Ir1 速断区 k2 Ir2 k1 k3 制动区 图 4 3 稳态量差动保护动作特性 4 3 1 动作方程 比率差动保护的动作方程如下 21112223 211112 11 rrcdqdrrrrrd rrrcdqdrrrd rrcdqdrd IIIIkIIkIIkI IIIIIkIIkI IIIIkI 4 1 式中 d I为差动电流 n i id II 1 r I为制动电流 n i ir II 1 2 1 1 I n I 分别为变压器各侧 电流 1 k 2 k 3 k为比率斜率 321 kkk 1r I 2r I为拐点制动电流 21rr II 比率差动 制动系数 1 k和 3 k由装置内取固定值 分别取1 0 1 k 75 0 3 k 2 k可由用户整定 拐点电流由 装置内取固定值 分别取 er II3 1 er II3 6 2 PRS 778 微机变压器成套保护装置 深圳南瑞科技有限公司 第 11 页 4 3 2 励磁涌流闭锁原理 装置的励磁涌流闭锁方式有以下两种 用户可由定值 涌流闭锁方式控制字 来选择使用 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 3 2 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 stxbnd IKI 122 4 2 式中 nd I2为每相差动电流中的二次谐波 st I1为对应相差动电流的基波 xb K2为二次谐波制动系 数 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 见表 3 1 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 TA 也按 形接入 故当差流二次谐波未能制动时 可进一步用两 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 4 3 2 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 2 2 T i ibT i i IIKII 4 3 式中 i I 为差流导数前半波某一点的数值 2 T i I 为后半波对应点的数值 b k为波形不对称系数 4 4 采样值差动保护 采样值差动是微机保护特有的一种差动保护 它将传统的向量转变为各采样点 瞬时值 的比 率差动 并依靠多点重复判断来保证可靠性 采样值差动保护的逻辑图如图 4 4 所示 PRS 778 微机变压器成套保护装置 第 12 页 深圳南瑞科技有限公司 图 4 4 采样值差动逻辑框图 采样值差动保护的设置主要是为一般的非轻微变压器内部故障提供一个 速动段 其定值远低 于差动速断定值 且数据窗小于一个周波 有助于消除二次谐波判据带来的长延时影响 它可快速 切除绝大多数非轻微的变压器相间 接地故障 其动作方程为 rd icdqdd iki Ii 4 4 式中 d i为采样值差动电流 n l ld ii 1 r i为采样值制动电流 n l lr ii 1 2 1 1 i n i分别 为变压器各侧电流的瞬时采样值 icdqd I为采样值差动启动电流 装置内固定 取为 n I0 1 k为 采样值差动比率制动系数 装置内固定 取为 0 6 ir id Iicdqd 动作区 制动区 k 图 4 5 采样值差动保护动作特性 采样值差动保护具有很强的躲涌流能力 因此不需要再附加涌流闭锁判据 采样值差动判据的 返回条件是稳态差流小于 比率差动启动电流定值 cdqd I 由于采样值差动反映的是时变的瞬时值 且由多点重复判断来保证可靠性 所以其有效动作值 有一个下限值和上限值 二者之间有些工况能动 有些工况不能动 称为模糊区 在本装置中模糊 区为 icdqdicdqd II848 1 414 1 模糊比为3065 1 PRS 778 微机变压器成套保护装置 深圳南瑞科技有限公司 第 13 页 4 5 差动保护的其他相关元件 4 5 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 当任一相差 流大于 比率差动启动电流定值 cdqd I 的时间超过 10 秒种时发出差流越限告警信号 该元件对 差动保护无任何影响 但差动保护动作时闭锁该元件发信 4 5 2 TA 断线告警及闭锁差动保护 不考虑一侧三相 TA 断线及多侧 TA 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 TA 断线还是故障 如果是 TA 断线 再具体识别断线相 TA 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 TA 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 TA 断线返回条件 是本侧无负序电流 即本侧负序电流小于 TA 断线负序电流门槛 内部固定值 TA 断线闭锁差动按下面原则处理 1 TA 断线闭锁差动控制字 整定为 1 时 表示 TA 断线或短路始终闭锁比率差动保护 2 TA 断线闭锁差动控制字 整定为 0 时 表示 TA 断线或短路不闭锁比率差动保护 需要说明的是 TA 断线闭锁功能主要是为了防止 TA 断线而引起差动保护误动 它遵循以下几 点原则 一是不考虑一侧三相 TA 断线以及多侧 TA 断线和故障同时发生 二是故障与 TA 断线同时 发生允许差动保护跳闸 三是先 TA 断线后发生故障闭锁相关保护 四是先发生故障后 TA 断线保护 应出口跳闸 4 5 3 TA 饱和闭锁 为防止在区外故障时 由于 TA 饱和原因造成差动保护发生误动 装置有 TA 饱和检测元件判别 TA 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 n i i n i i II 11 4 5 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 TA 饱和时上式都 不成立 实际上若差流是由于 TA 饱和产生 差流都是在 TA 饱和一段时间后产生 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 若饱和则闭锁相关保护 PRS 778 微机变压器成套保护装置 第 14 页 深圳南瑞科技有限公司 4 6 复合电压闭锁方向过流保护 装置设有复压闭锁方向过流保护来作为变压器各侧相间故障的后备保护 各段过流保护可分别 通过整定控制字来选择是否经过复压闭锁 是否经过方向闭锁 方向的指向 以及是否投入 各段 保护出口均可由整定控制字来选择 适用于各种跳闸方式 复压闭锁过流保护在各侧的配置情况为 高压侧 I II 段各 2 时限 III 段 1 时限 其中 I II 段都可经复压和方向闭锁 中压侧 I II 段各 2 时限 III 段 1 时限 其中 I II 段都可经复压和方向闭锁 低压侧 I II 段各 2 时限 III 段 1 时限 其中 I II 段都可经复压和方向闭锁 1 过流元件 过流保护动作方程为 set II 4 6 式中 I 为三相电流 set I为动作电流整定值 2 复压闭锁元件 复压闭锁元件为 set set UU UU 22 4 7 式中 U 为三个线电压中的最小值 set U为低电压整定值 U2为负序电压 set U2为负序电压整定值 3 方向元件 装置的方向元件的算法采用 90 接线 三相方向元件 DA DB DC 输入的交流量 Ir 和 Ur 见 下表 接入装置的 TA 正极性端应在母线侧 参见第 1 章应用配置图 当 过流 X 段方向指向 整定为 0 时 表示本段方向指向本侧母线 为 1 时 表示本段 方向指向变压器 方向指向变压器时 方向元件的最大灵敏角为 45 电压超前电流为正 其正方向动作方程 为 00 90arg90 r j r e U eI R 其中 为 45 Re 表示取向量的实部 为了消除保护安装处附件三相短路的电压死区 方向元件带记忆 4 逻辑图 参照前述的配置说明 装置各侧的复合电压闭锁方向过流保护的逻辑如图 4 6 所示 图中未标 明段数和时限数 图中逻辑对各段各时限保护普遍适用 根据配置情况 相应的判断及投退定值取 为各段各时限的具体值 DA DB DC Ir IA IB IC Ur UBC UCA UAB PRS 778 微机变压器成套保护装置 深圳南瑞科技有限公司 第 15 页 t 本侧复压开放 低电压元件 负序电压元件 其它侧复压开放 过流经其它侧复压闭锁投入 复合电压元件 过流保护经复压闭锁投入 过流元件 过流保护硬压板投入 过流保护软压板投入 过流保护启动元件 1 复压闭锁方向过流保护跳闸 1 复合电压元件 1 本侧TV检修硬压板投入 相间方向判别满足 TV断线闭锁保护投退原则 相间方向元件 TV断线元件 相间方向元件 过流保护经方向闭锁投入 1 1 1 本侧TV检修硬压板投入 TV断线闭锁保护投退原则 TV断线元件 1 1 本侧过流经复压闭锁投入 图 4 6 复合电压闭锁方向过流保护逻辑框图 5 其它说明 复合电压元件可通过控制字由装置内部引入各侧电压经 或 门起动 TV 断线对复压元件和方向元件的影响 当装置判断出 TV 断线或异常时 可根据整定选择决定此时本侧方向元件是否开放 若定 值 TV 断线闭锁保护投退原则 整定为 1 时 认为本侧方向元件不满足条件 若整定为 0 时 认为本侧方向元件满足条件 这样方向过流保护就变为纯过流保护 当装置判断出 TV 断线或异常时 可根据整定选择决定此时本侧复合电压元件是否开放 若 定值 TV 断线闭锁保护投退原则 整定为 1 时 认为本侧复合电压元件不满足条件 但本 侧过流保护可经其它侧复合电压闭锁 在过流保护经其它侧复压闭锁投入的情况下 若整定为 0 时 表示本侧复合电压元件满足要求 这样复合电压闭锁过流保护就变为纯过流保护 装置判断出 TV 断线或异常后 本侧复合电压元件不会启动其它侧复压过流元件 本侧 TV 检修对复压元件和方向元件的影响 各侧均设有 本侧 TV 检修 硬压板 当本侧 TV 检修或旁路代路未切换 TV 时 为了保证 本侧复合电压闭锁方向过流的正确性 需投入 本侧 TV 检修 硬压板 当该压板投入后 对 复压元件和方向元件的影响同 TV 断线时的处理原则相同 PRS 778 微机变压器成套保护装置 第 16 页 深圳南瑞科技有限公司 4 7 零序方向过流保护 中性点接地保护 作为变压器中性点接地后备保护 装置设有零序方向过流保护 各段零序过流保护可分别通过 整定控制字来选择是否经方向闭锁 方向指向 以及是否投入 各段保护出口均可由整定控制字来 选择 适用于各种跳闸方式 零序过流保护在各侧的配置情况为 高压侧 I II III 段各 2 时限 其中 I II 段可经方向 谐波和零序电压闭锁 中压侧 I II III 段各 2 时限 其中 I II 段可经方向 谐波和零序电压闭锁 低压侧 无 装置零序过流元件所用零序电流为外接零序电流 所用 TA 取自变压器中性点 TA 1 方向元件 装置零序方向元件所采用的零序电流 零序电压均为自产零序电流和自产零序电压 所用 TA 取自外附 TA 其正极性端在母线侧 当 零序过流 X 段方向指向 整定为 0 时 表示本段方向指向本侧母线 为 1 时 表示 本段方向指向变压器 零序功率方向根据零序电流与零序电压的夹角确定 方向指向变压器时 方向灵敏角为 90 方向指向系统时 方向灵敏角为 90 2 其它说明 TA 断线或异常对零序方向过流保护的影响 TA 断线或异常时方向元件不满足条件 TV 断线或异常对零序方向过流保护的影响 TV 断线或异常时方向元件不满足条件 本侧 TV 检修对零序方向过流保护的影响 本侧 TV 检修时需投入 本侧 TV 检修 硬压板 此时方向元件不满足条件 二次谐波闭锁 为防止变压器和应涌流对零序过流保护的影响 装置设有谐波闭锁措施 当零序电流里二 次谐波含量超过一定比例时 内部固定二次谐波含量为基波的 10 闭锁零序过流保护 装置各段零序过流元件分别设有 零序过流 X 段经谐波闭锁 控制字来控制是否经谐波闭 锁 该控制字整定为 1 时 表示本段零序过流经谐波闭锁 整定为 0 时 表示本段零序 过流不经谐波闭锁 零序谐波闭锁所用电流固定为外接零序电流 PRS 778 微机变压器成套保护装置 深圳南瑞科技有限公司 第 17 页 零序电压闭锁 装置设有 零序过流 X 段经零压闭锁 控制字来控制零序过流各段是否经零序电压闭锁 当 零序过流 X 段经零压闭锁 整定为 1 时 表示本段零序过流经过零序电压闭锁 零序电压闭锁所用零序电压固定为自产零序电压 3 逻辑图 零序 方向 过流保护的逻辑图如图 4 7 所示 t TV断线元件 零序 方向 过流保护跳闸 零序过流保护软压板投入 零序过流保护硬压板投入 零序过流保护启动元件 零序方向判别满足 本侧TV检修硬压板投入 零序过流经方向闭锁投入 1 零序过流元件 1 TA断线元件 零序方向元件 零序方向元件 零序过流经谐波闭锁投入 1 谐波元件 零序过流经零压闭锁投入 1 零序电压元件 图 4 7 零序 方向 过流保护逻辑框图 4 8 间隙零序保护 中性点不接地保护 装置在高压侧和中压侧均设有零序过压和间隙过流保护 零序过压和间隙过流保护各设 1 段 2 时限 其动作时限可分别整定 可通过软件控制字分别整 定投退 保护出口可由跳闸控制字来选择 适用于各种跳闸方式 零序过压元件所用零序电压取自本侧开口三角零序电压 间隙零序过流元件所用的零序电流取 自本侧间隙零序 TA 考虑到在间隙击穿过程中 零序过压和间隙电流可能交替出现 装置设有 间隙保护方式 控 制字 当 间隙保护方式 控制字整定为 1 时 零序过压元件和间隙过流元件动作后相互保持 此时间隙保护的动作时间整定值和跳闸控制字整定值均以间隙过流保护的整定值为准 若 间隙保 护方式 控制字整定为 0 则零序过压元件和间隙过流元件相互独立 分别取各自的时间和跳闸 控制字整定值 PRS 778 微机变压器成套保护装置 第 18 页 深圳南瑞科技有限公司 4 9 过负荷保护 装置设有过负荷告警 过负荷启动风冷和过负荷闭锁有载调压功能 各段电流定值 时限可整 定 过负荷告警 过负荷启动风冷和闭锁有载调压可分别由控制字整定投退 过负荷保护在各侧的配置情况为 高压侧 过负荷告警 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 中压侧 过负荷告警 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 低压侧 过负荷告警 4 10 充电保护 装置在中 低压侧设有充电保护 充电保护由外部的充电保护硬压板控制 其保护逻辑图见图 4 8 当充电保护软压板和硬压板同 时投入 且时间达到 4 小时 报充电保护开入告警 图 4 8 充电保护逻辑框图 4 11 TV 断线判别元件 装置在各侧均设有 TV 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 10 秒报 TV 断线 告警信号 1 相电压小于 30V 且任一相电流大于 0 04In 2 负序电压大于 8V 且任一相电流大于 0 04In 当某侧 TV 检修压板投入时 则该侧 TV 断线判别功能自动解除 4 12 TA 断线判别元件 装置在各侧均设有 TA 断线告警元件 为防止 TA 断线或异常而引起零序过流保护的误动 装置中配有 TA 断线判别元件 判据为 TA TA UU II 00 00 3 3 4 9 式中 TA I0 和 TA U0分别为 TA 断线判别的零序电流和零序电压内部门槛值 若以上判据满足 8 秒即判为 TA 断线 PRS 778 微机变压器成套保护装置 深圳南瑞科技有限公司 第 19 页 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 在保护动作的同时起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 1 信号灯和操作小孔 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 保护起动记录 装置 上位机 128 3 动作录波记录 装置 上位机 16 4 起动录波记录 装置 上位机 16 5 手动录波记录 装置 上位机 16 6 自检记录 装置 上位机 128 7 闭锁记录 装置 128 8 开入变位记录 装置 上位机 128 在 预设 菜单中 可清除 9 保护投退记录 装置 128 10 装置运行记录 装置 128 11 装置操作记录 管理板 FLASH 装置 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 装置的保护动作事件记录的 具体记录和显示内容如下 a 动作时刻 b 动作事件的名称 c 动作或返回情况 d 故障发生的相别 供参考 e 动作时间 即从起动到动作的时间 f 故障序号 PRS 778 微机变压器成套保护装置 第 20 页 深圳南瑞科技有限公司 g 测量值 h 保护元件所在的板号 另外 显示内容中还包括该动作事件记录是否被 复归 状态 当保护动作已返回且有复归操 作时 才能复归相应的动作记录 表 5 2 保护动作信息表 序号 动作内容 显示参数 启动录波 1 差动速断动作 2 比率差动动作 3 采样值差动动作 是 4 差流越限告警 5 零序差流越限告警 故障相 差电流值 否 6 TA 断线告警 故障相 相电流值 否 7 TV 断线告警 故障相 相电压值 否 8 过流 I 段 1 时限动作 9 过流 I 段 2 时限动作 10 过流 II 段 1 时限动作 11 过流 II 段 2 时限动作 12 过流 III 段 1 时限动作 故障相 相电流值 是 13 零序过流 I 段 1 时限动作 14 零序过流 I 段 2 时限动作 15 零序过流 II 段 1 时限动作 16 零序过流 II 段 2 时限动作 17 零序过流 III 段 1 时限动作 18 零序过流 III 段 2 时限动作 零序电流 是 19 过负荷告警 20 过负荷启动风冷动作 21 过负荷闭锁有载调压动作 相电流值 否 22 间隙过流零序过压 1 时限动作 23 间隙过流零序过压 2 时限动作 间隙电流和零序电压 是 24 间隙过流 1 时限动作 25 间隙过流 2 时限动作 间隙电流 是 26 零序过压 1 时限动作 27 零序过压 2 时限动作 零序电压 是 28 充电保护动作 相电流值 是 5 2 2 保护起动记录 本装置保存各保护起动元件的起动记录 供分析保护动作行为和系统故障情况时使用 装置在 任一起动元件动作时 均记录由年至毫秒的当前时刻 所有返回条件返回后 一次起动记录结束 故障启动记录的具体记录和显示内容如下 a 保护起动时刻 b 保护起动元件的名称 c 故障序号 d 保护起动元件所在的板号 PRS 778 微机变压器成套保护装置 深圳南瑞科技有限公司 第 21 页 表 5 3 启动信息表 序号 动作内容 1 差流启动 2 零差启动 3 采样值差流启动 4 相电流启动 5 相电流突变量启动 6 零序电流启动 7 零序电压启动 8 间隙电流启动 9 复合电压启动 10 过负荷启动风冷 5 2 3 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