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BT2000-FCD型型 微机发电机差动保护装置 技技 术术 说说 明明 Ver 1.0 西安博泰电力自动化工程有限公司 二五年八月 BT2000FCD型微机发电机差动保护装置 2 第一章 概 述 BT2000-FCD型微机发电机差动保护装置作为新一代数字式发电机主保护装置,主要适用于50MW以下中小容量的发电机组,与BT2000-FDJ发电机保护装置一起共同完成发电机组的成套保护,控制,远动通信,故障录波,事件记录等功能.根据用户的方案要求,单元可灵活配置,该装置既可单独成套供货,亦可与BT-2000型系统其他装置及监控系统一起组成发电厂综合自动化系统. 该装置具有以下特点: 可记录保护动作前3个周波,故障后5个周波,跳闸前8个周波的电压电流波形,通过CANBUS总线传至后台机或录波显示及打印单元打印或显示. 可记录最新的16条SOE. 可显示保护电量参数的幅值及相位,便于用户检查接线. 提供一路CANBUS接口和一路232接口,支持与变电站综合自动化系统相关单元通信. CANBUS波特率为33333 BPS,报文具有优先级,可主动上发报警,大大提高了故障响应时间. 软硬件均采用标准化模块设计,适用于各种配置要求,能方便的实现用户不同要求的保护组合,硬件通用性好,互换性强. 人机界面采用12864全汉化大屏幕液晶显示器,界面友好直观,按键操作简单,使用方便. 就地及远方定值整定功能(定值,时限独立整定); 实时显示运行参数及保护定值功能; SOE显示. 双层印制电路板布线技术及SMT表面贴装工艺,抗干扰能力强. 体积小的全密封装置,安装方便,外形美观,内部结构紧凑合理. 第二章 工作原理 本装置集远动通信,保护,控制,故障录波,事件记录为一体,采用交流采样技术,采样频率为1200HZ,保护电量的基波及谐波通过数字滤波,用差分和付氏算法求得,在全汉化大屏幕液晶显示器上显示,同时做出保护逻辑判断,驱动或闭锁单元上的出口继电器,该算法有利于消除模拟通道的零漂,具有较高的可靠性.为保证开关拒动时使继电器不致损坏,单元设有可靠的自保持回路,同时还具有完善的防跳回路及断路器控制电路. 第三章 主要技术参数 3.1额定参数 交流电流:5A; 交流电压: 100V,100/3V; 频率:50Hz; 直流电压输入: 220V. 3.2 功耗 交流电流回路每相不大于0.5VA; 交流电压回路每相不大于0.5VA; 直流电源回路: 当正常工作时,不大于15W; BT2000FCD型微机发电机差动保护装置 3 当保护动作时,不大于20W. 3.3 保护动作特性指标 各保护元件的固有动作时间不大于50ms(在1.2倍的整定值下测试). 3.4主要技术指标 纵差保护(比率差动保护) a,纵差保护最小动作电流整定范围:1.060.0A,级差0. 1A; b,纵差保护整定误差不超过3%; c,制动(最小制动电流)整定范围:2.060.0A,级差0. 1A; d,比率系数整定范围: 0.200.80, 级差0.01; e,平衡系数整定范围: 0.302.50,级差0.01; f,在2倍动作电流整定值下,动作时间不大于50ms. 负序过流保护 a,负序过流保护整定范围:0.3A20A,级差0.01A; b,负序过流保护整定值误差不超过3%; c,负序过流保护整定时间:0.130S,级差0.1S; d,在1.2倍整定值下负序过流保护动作时间整定误差不超过(1%整定值+50ms). 负序过负荷报警 a,负序过负荷报警整定范围:0.3A20A,级差0.01A; b,负序过负荷报警整定值误差不超过3%; c,负序过负荷报警整定时间:0.199S,级差0.1S; d,在1.2倍整定值下负序过负荷报警时间整定误差不超过(1%整定值+50ms). 转子一点接地保护 a,转子一点接地保护整定时间:1.020S,级差0.1S; d,转子一点接地保护可作用于跳闸,也可作用于报警; d,转子一点接地保护时间整定误差不超过(1%整定值+50ms). 横差保护 a,横差保护整定范围:0.2A10A,级差0.01A; b,横差保护整定值误差不超过3%; c,横差保护整定时间1:010S,级差0.1S; d,横差保护整定时间2:0.110S,级差0.1S; e,在1.2倍整定值下横差保护动作时间整定误差不超过(1%整定值 +50ms). 3.5采样回路电流精确工作范围 保护电流输入范围: 080A(如用户有特殊要求可达到100A). 3.6绝缘性能 绝缘电阻 各带电导电回路分别对非带电金属部分及外壳之间,无电气联系的各带电导电回路之间,用开路电压为500V的兆欧表测定其绝缘电阻值不小于100M . 介质强度 各带电导电回路分别对非带电金属部分及外壳之间,无电气联系的各带电导电回路之间,能承受交流50HZ,电压2KV(有效值),历时1min的工频耐压试验而无绝缘击穿闪络及元器件损坏现象. 3.7 冲击电压 各输入输出端子分别对地,交流回路与直流回路之间,交流电压回路和交流电流回路之间,能承受幅值为5KV的标准雷电波短时冲击电压试验,装置无绝缘损坏. BT2000FCD型微机发电机差动保护装置 4 3.8 抗电气干扰能力 能承受频率为1MHZ及100KHz衰减振荡波脉冲干扰检验,严酷等级为III级的静电放电干扰检验,严酷等级为III级的辐射电磁场干扰检验,严酷等级为级的快速瞬变干扰检验. 3.9 机械性能 工作条件:能承受严酷等级为I级的振动耐久响应,冲击耐久响应检验. 运输条件:能承受严酷等级为I级的振动耐久,冲击耐久及碰撞检验. 3.10 环境条件 环境温度 a,工作:545; b,贮运:2055,在极限值下不施加激励量,装置不出现不可逆变化,温度恢复后,装置应能正常工作. 环境湿度:45%75%,最湿月的月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. 大气压力:86kPa106kPa. 周围环境: 装置的使用地点应无爆炸危险,无腐蚀性气体及导电尘埃,无严重霉菌,无剧烈振动源,不允许有超过发电厂变电站范围内可能遇到的电磁场存在.有防御雨,雪,风,沙,尘埃及防静电措施. 3.11 外形及开孔尺寸 单元外形尺寸:285mm150mm70mm. 安装开孔尺寸:(长)267mm(宽)147mm. 第四章 装置硬件原理 装置的硬件原理结构图如下图所示: IA1*IA1IB1*IB1IC1*IC1IA2*IA2IB2*IB2IC2*IC2TEST低通运放限幅A/DRAMROM外部开关量光耦锁存器通讯总线CANBUS接口CPU液晶键盘大规模EPLD光耦驱动器出口继电器发电机差动保护单元硬件原理框图耦光I0c*I0c第五章 保护配置及原理 BT2000-FCD型数字式发电机差动保护装置保护功能配置逻辑图如下: BT2000FCD型微机发电机差动保护装置 5 CT断线判据动作A相差动元件动作B相差动元件动作C相差动元件动作投/退&+I0Ctt横联差动+I2负序过流转子一点接地(跳闸投入)保护出口灭磁停机发电机差动保护单元逻辑框图负序过负荷I2t+报警转子一点接地(跳闸退出)比率差动保护 作为发电机内部相间短路主保护.用比率制动躲过外部故障,用基波量作为保护动作量,并配有CT断线检测功能,在CT断线时瞬时闭锁差动保护,并同时发告警信号.CT断线闭锁差动保护可根据需要整定选择.当任一相差动电流大于整定值时,差动保护动作.返回系数大于0.95,动作时间小于40ms.其动作判据为: IdIdset2+Kr(Izd-Izd0) 其中:Id为差动电流,Kr为比率系数,Idset2为差动启动门槛,Izd为制动电流,Izd0为制动整定值. 该保护可根据整定同时动作于灭磁和或停机出口. a,动作值计算 设I1为机端电流,I2为中性点电流,用付氏算法可求得 差动电流Id=|I1-I2| 制动电流Izd=I1+I2/2 原理上,正常运行时,Id=0,区内故障时,Id=If. b,定值计算 (i) 平衡系数可在运行过程中通过查看差动电流显示值在线修改,使差动电流为零,达到最佳平衡效果. (ii),比率差动保护 差动定值应大于发电机差动回路的不平衡电流. Idset2=Kk*Izd0*Ibp/Ik 比率系数 Kr=Kk*(Ibp/Ik) 一般取0.250.8 注:Kk可靠系数; Ik短路电流;Ibp不平衡电流; CT断线报警及闭锁 三相电流同时满足下列条件认为是CT断线,发出CT断线报警信号. A,B,C三相中任一相电流为零; 其余两相电流不变. 注:当最大相电流小于0.4A或大于6A时,不进行CT断线判断. 可通过定值整定选择CT断线是否闭锁比率差动保护. 负序过流保护 负序过流保护主要反应发电机转子表层的过负荷,以保护由于定子中流过负序电流时对BT2000FCD型微机发电机差动保护装置 6 转子的损害.根据发电机中型点侧的A,B,C三相电流算出负序电流,将运算得出的结果与定值比较,如大于定值则延时动作于出口.返回系数大于0.95.其动作判据为: |I2|Idset TTset 式中:I2为负序电流动作值,Idset为负序电流整定值,Tset为整定时限. 负序过流保护的动作电流按与相邻元件后备保护配合的条件整定. 该保护可根据整定同时动作于灭磁和或停机出口. 负序过负荷报警 负序过负荷报警主要反应发电机转子表层的过负荷.根据发电机中型点侧的A,B,C三相电流算出负序电流,将运算得出的结果与定值比较,如大于定值则延时报警.返回系数大于0.95.其动作判据为: |I2|Idset TTset 式中:I2为负序电流动作值,Idset为负序电流整定值,Tset为整定时限. 负序过负荷报警的动作电流按躲过发电机长期允许的负序电流的条件整定. 转子一点接地保护(励磁回路一点接地保护) 接大地叠加交流电压一点接地保护接地信号转子一点接地保护采用叠加交流电压原理,针对中小发电机组,接线简单,没有死区,整个励磁绕组上任一点接点的灵敏度基本上接近.为防止保护在励磁绕组瞬时性接地和转子绕组暂态过程中的误动作,增设了时间元件延时动作于跳闸或信号. 该保护可根据整定同时动作于灭磁和或停机出口. 横差保护(单元件零序电流横差保护) 当发电机一相定子绕组具有两个并联支路时,一般装设反应发电机匝间绕组短路的横联差动保护.将发电机两个并联支路的零序差流与定值比较,如大于定值则延时动作于出口.返回系数大于0.95.其动作判据为: |I0c|Idset TTset 式中:I0c为两个并联支路的零序差流动作值,Idset为负序电流整定值,Tset为整定时限. 为了防止在励磁回路发生偶然性两点接地时引起的横差保护误动作,在励磁回路发生一点接地后,装置自动将横差保护切换到带时限(横差延时2)动作于跳闸.横差延时2可由用户整定. 该保护可根据整定同时动作于灭磁和或停机出口. BT2000FCD型微机发电机差动保护装置 7 第六章 液晶显示说明及操作方法 在面板左上部是12864全汉化大屏幕液晶显示器,根据不同的工况和按键显示各种信息.装置刚上电或复位后,液晶显示屏将自动显示主画面即数据查询画面: 显示画面(1): 按键显示画面(2): 注 : 8个遥信量YX1(断路器的分合状态): 1表示断路器合,0表示断路器分;YX2(控制回路状态):1表示控制回路断线,0表示正常;YX3(开关远方/就地):1表示就地,0表示远方;YX4,YX5, YX6,YX7,YX8由用户从端子排引入.其中IA,IB,IC为机端侧电流,Ia,Ib,Ic为中性点侧电流. 按键显示画面(3): 按键显示画面(4): 差动 IAc=0.0A 电流 IBc=0.0A ICc=0.0A 制动 IAz=0.0A 电流 IBz=0.0A ICz=0.0A 01-01 04:03:14 IA=0.0A IB=0.0A 保护 IC=0.0A 电流 Ia=0.0A Ib=0.0A Ic=0.0A 1 2 3 4 5 6 7 8 遥信 IA=0.0 IB=0.0 电流 IC=0.0 角度 Ia=0.0 Ib=0.0 Ic=0.0 0 1 1 0 0 0 0 0 负序 电流 I2=0.0A 零序 I0c=0.0A 差流 BT2000FCD型微机发电机差动保护装置 8 按显示键,在显示画面将光标定位到报警查询,按查询键显示报警查询画面(该画面共保存16条最新的故障记录信息): 依次显示报警时间:月-日 时:分:秒:毫秒;故障种类(如果是保护动作,将显示保护类型和动作值);最后显示页数. 按显示键,在显示画面将光标定位到时间设定,按查询键显示时间设定画面: 按显示键,在显示画面将光标定位到定值设定,按查询键显示定值设定画面: 按键显示画面(1): 按键显示画面(2): 01-01 00:00:01:500 控制回路断线 第01页 年:01 时:01 月:01 分:00 日:01 秒:46 纵差保护 :退 纵差保护灭磁:退 纵差保护停机:退 CT断线 :退 纵差定值:5.0A 制动定值:2.0A 平衡系数:0.5 比率系数:0.20 BT2000FCD型微机发电机差动保护装置 9 按键显示画面(3): 按键显示画面(4): 按键显示画面(5): 按键显示画面(6): 负序过流保护:退 负序过流灭磁:退 负序过流停机:退 负序过流定值:1.0A 负序过流延时:0.1S 负序过负荷报警:退 负序过负荷定值:1.0A 负序过负荷延时:5.0S 转子一点接地:退 转子接地跳闸:退 转子接地延时:2.0S BT2000FCD型微机发电机差动保护装置 10 按键显示画面(7): 按键显示画面(8): 按键显示画面(9): 注: 通讯地址指总线上通讯地址号. 转子接地灭磁:退 转子接地停机:退 横差保护 :退 横差保护灭磁:退 横差保护停机:退 横差定值 :1.0A 横差延时1:0.0S 横差延时2:0.1S 通讯地址 :2 BT2000FCD型微机发电机差动保护装置 11 第七章 安装方法 装置是以嵌入方式安装在开关柜仪表室内,同传统的开关柜上的仪表安装方法相同.如果是改造原来的开关柜,建议要换原开关柜仪表门,嵌入装置即可.另建议在装置和仪表门间垫12mm橡胶板,以减少震动.开关柜内其它元件仍按原来的安装方法.原有的电磁式继电器,仪表均可省去不再安装.安装完毕后按变压器端子排说明将相关开关柜上的CT,PT电缆及信号线直接接入装置即可,通信线只有两根. 安装完毕后,可按原来开关柜上的仪表调试方法进行调试,也可参照以下调试大纲进行检查和调试. 第八章 检查及调试 8.1 检查 装置在出厂前已经过严格的检查,调试和测试,合格后方可出厂.但为防止在运输过程中损坏,装置在投入使用前应进行检查.检查分为通电前检查和通电检查. 8.2 装置通电前的检查 a) 检查装置的型号,各电量参数是否与订货一致; b) 检查运输过程中是否有机械及电气上的损坏,并作妥善处理.装置外 壳,标牌及后端子应无划伤,碰伤,污损等情况 c) 面板应平整; d) 通电前应测试两直流输入端子是否短路; e) 用万用表检查CT二次回路不开路; 8.3 装置通电检查 在通电检查时应注意:调试检查前,退出所有保护出口压板. 8.3.1 整机通电检查 检查正确后,按端子排要求接好线,连接好相关的电缆,接通装置电源开关,检查装置 整机是否正常运行,正常运行状态应表现为: 装置面板上的液晶显示器自动进入主画面,画面底部时钟正常走动; 所有指示灯均灭. 将面板上远方就地转换开关打到就地位置,试验手跳手合,则 相应的信号指示灯亮,液晶显示报警画面正确. 8.3.2 刻度校正 按相序接好各侧三相电流线,同时施加交流高,低压侧相电流5A,观察面板上液晶显示画面:各相差动电流值应为10A(检查定值画面:平衡系数为1),如准确即可,如不准确,用户可分别单独施加交流高压侧相电流5A,调整各相电流对应的电位器,将液晶显示的差动电流值Iac,Ibc,Icc均校为5.00A,然后将电流线换接到低压电流端子Ia*,Ia,Ib*,Ib,Ic*,Ic,可单独施加交流低压侧相电流5A,调整各相电流对应的电位器,将液晶显示的高压侧电流值IA,IB,IC也均校为5.00A.校准后,固封电位器. 8.3.3 测试通讯 按端子图接好通讯线,单元端子CANH,CANL分别与总控单元端子CANH,CANL对接,检查定值画面通讯地址与总控单元一致,观察通讯灯TX,RX是否正常. 8.3.4 遥信测试 用一根短导线的一端接YXD,另一端分别接触单元端子YX5,YX6,YX7,YX8,通过液晶显示主画面观察相应遥信位置0,1变化是否正确. 8.3.5 保护元件性能测试 BT2000FCD