SBK-960说明书.doc

SBK-960 微机型线路监控保护装置 第 25 页 1. 概述SBK-960G型线路监控保护装置(以下简称装置)是河南思达电力技术公司研制的新一代高性能微机保护产品，集保护、监测、控制、录波、自动重合闸、通信于一体，适用于35kV、10kV、6kV进出线，本装置为双CPU结构，主CPU主要为三段式相间距离保护；辅助CPU以线路保护作为后备保护。本装置既可分散安装在开关柜上，也可集中安装在控制室中。本装置有以下主要特点：l 集保护、测量、监控为一体，功能齐全，设计合理，最大限度的满足客户要求。l 一次成形、全封闭、一体化4U钢结构机箱，使装置具有更高的抗高温、低温、潮湿、振动、有害气体、灰尘和强电磁干扰的能力。l 采用SMT表面贴装生产工艺，使得装置工艺性更好，可靠性更高。l 标准化、模块化硬件设计，易维护、易升级，尤其是单元化端子出线，使结构更清晰，接线更简单。l 高精度的AD转换，加上科学的算法，保证了动作快速、准确和可靠。l 高清晰度的汉字液晶显示、键盘式输入，操作更灵活，使用更方便。l 能存贮多套定值，并可在线查询、修改，使运行方式更灵活。l 具备事件顺序记录、故障录波功能，使故障分析更直观、准确。l 开关操作、定值修改设有授权密码，有效的防止误操作，进一步提高了系统的安全性和可靠性。l 开关量使用+220V电压输入，既解决遥信（断路器位置）误报问题，又简化了现场接线。l 保护CT和测量CT独立接入，既提高保护可靠性，又提高测量精度。采用三相测量和保护l 操作箱采用防跳设计，提高了可靠性。l 另配有远传接口，便于与其它系统互联，或快捷实现无人值班。l 完备的自检功能，故障定位更加准确、迅速。l 完善的电磁兼容设计，大大提高了装置抗电磁干扰能力。l 宽温度范围，装置适用于分散安装。2. 主要技术数据2.1 额定数据2.1.1 额定交流数据a交流额定电流： In5A或1A；b交流额定电压： Ua1003 (相电压)；c线路抽取电压： Ux1003 (相电压)；d频率：F50Hz。2.1.2 额定直流数据 直流电压：U_220V或110V（1520）（订货时需说明）。2.1.3 功率消耗a直流回路：不大于30W；b交流电流回路：不大于0.5VA相；c交流电压回路：不大于0.5VA相。2.1.4 交流回路过载能力a交流电流回路： 2In正常工作，20In持续1S；b交流电压回路： 1.2Un正常工作。2.2 技术数据2.2.1 整定范围及整定误差（主CPU）a 距离保护阻抗整定范围 (In=5A )； 阻抗特性电阻分量定值：0.3100，误差不超过5； 相间距离电抗分量定值：0.3100，误差不超过5；b. 整组动作时间相间距离I段(0.7倍整定值):不大于30ms；2.2.2 整定范围及整定误差（辅助CPU）a电流元件：0100A，连续可调，在（0.220）In范围内误差不超过3；b电压元件：0150V，连续可调， 在2090V范围内误差不超过3；c时间元件：020s，在01s范围内误差不超过30ms；在110s范围内误差不超过3；d频率元件：45Hz55Hz，在4555 Hz范围内误差不超过0.1Hz；e方向元件：灵敏角0160，连续可调。动作区范围150170；f低周滑差闭锁：110Hz/s，误差不超过0.5Hz/s；g带检同期、检无压及检无流三相一次重合闸；h延时时间整定范围：0.55s，误差不超过3；i无压电压整定范围：030V，误差不超过5，恢复时间20s；j同期电压差整定范围：050V，误差不超过3；kPT变比：，按实际一次侧额定电压值整定（单位：kV）；lCT变比：，按实际一次侧额定电流值整定（单位：A）；m测量精度：Ia，Ic，P，Q均为0.5。2.3 通信接口带隔离的RS485物理接口，可采用双绞线作为传输介质。2.4 遥信输入装置有16路遥信可供用户接入，装置本身遥信有合位、跳位、控制回路断线。2.5 绝缘性能2.5.1 绝缘电阻装置的各带电的导电电路 （网络线除外）分别对地（即外壳或外露的非电金属元件）之间，用开路电压为500V的测试仪器测定其绝缘电阻应不小于100M。2.5.2 介质强度装置的各带电的导电电路 （网络线除外）分别对地（即外壳或外露的非电金属元件）之间，应能承受2kV（有效值）、50Hz的交流试验电压，历时1min，而无击穿或闪络现象。装置的各带电的导电电路 （网络线除外）分别对地（即外壳或外露的非电金属元件）之间，应能承受500V（有效值）、50Hz的交流试验电压，历时1min，而无击穿或闪络现象。2.5.3 冲击电压装置的各输入、输出带电的导电端子（网络线除外）对地（即外壳或外露的非电金属零件）之间，交流回路 和直流回路 之间，交流电流回路 和交流电压回路 之间，应能承受冲击电压波形为标准雷电波，幅值为5kV的试验电压，此后无绝缘损坏。2 6 抗干扰性能2.6.1 脉冲干扰试验能承受频率为1MHz及100kHz电压幅值共模2500V，差模1000V的衰减震荡波脉冲干扰试验。2.6.2 静电放电测试能承受IEC255-22-2第4.1条规定的严酷等级为级的静电放电干扰。2.6.3 辐射电磁场干扰测试能承受IEC255-22-3第4.11条规定的严酷等级为级的辐射电磁场干扰。2.6.4 快速瞬变干扰测试能承受IEC255-22-4第4.1条规定的严酷等级为级（4KV10%）的快速瞬变干扰。2.7 机械性能符合 GB11287-89 继电器、继电保护装置的振动(正弦)试验标准。 GBT14537-93 继电器、继电保护装置的冲击、碰撞试验标准。2.8 环境条件2.8.1 环境温度工作温度为-10+70，24h之内的平均温度不得超过35。贮存温度为-25+70，在极限值下不施加激励量，不出现不可逆变化，温度恢复后，装置应能正常工作。2.8.2 大气压力 大气压力： 80110kPa（海拔高度2km以下）。2.8.3 相对湿度最湿月的月平均相对湿度为90%，同时该月的月平均最低气温为25，且表面无凝露。月最高温度为70时，平均最大相对湿度不超过50%。 Page: 5）2.9 触点性能2.9.1 输出触点长期容许接通电流为8A。3. 结构装置采用一次成形、全封闭、一体化4U/8结构机箱，装置的安装方式为嵌入式，接线为后接线方式。装置的开孔尺寸示意于下图，装置的面板布置图、端子定义图及插件位置图见附图1、9、2。 图3.1 安装开孔尺寸图4. 硬件说明装置在机箱中共有八块电路板，分别为：电源板、PTCT板2块、通用I/O板、辅助I/O板、CPU板2块和LCD显示板，硬件框图见附图3。4.1 电源板（原理图见附图4）将直流220V(或110V)变换为+5V、15V、+24V几组电压，其中+5V用于CPU板；15V用于A/D转换各芯片；+24V用于所有开入量开出量及驱动24V继电器。4.2 PT/CT板（原理图见附图5）主要功能是将一次设备（PT，CT）的电压量、电流量变换为适应于微处理器采样用的电压信号。本装置共装有4个电压变换器，7个电流变换器。4.3 通用I/O板和辅助I/O板（原理图见附图6）主要由控制回路继电器和开入开出继电器等组成。4.4 CPU板（原理图见附图7）CPU板为装置的核心部件，由16位单片机、程序存贮器、数据存贮器、信号输出电路、开关量输入脉冲量输入电路、模拟量输入电路、开关量输出电路、通信接口电路等组成。4.5 显示板（原理图见附图8）显示板主要由LCD显示器、工作状态指示灯、键盘组成，完成工作状态指示、定值设定及查询、键盘操作等功能。5. 装置功能说明5.1 三段式相间距离保护（主CPU）三段式相间距离保护是本装置中的主要保护元件，它由在软件中设置的电流突变量启动元件、过负荷启动元件、故障处理程序构成。5.1.1 启动元件电流保护判別元件在电流突变量差值启动元件I或过负荷启动元件I动作后才投入判别。因此，必须保证启动元件动作的准确和可靠。电流启动元件动作判据为： IIset； I Iset； 其中：I为两个周波的电流瞬时值差值 Iset定值一般选为0.1In Iset过负荷元件定值一般选为1.05In此元件动作门限可整定，动作准确、灵敏、具有抗共模干扰能力。5.1.2阻抗动作特性本装置采用四边形动作特性，阻抗计算为直接计算法： Z =（用于相间故障）； 在重合于故障和手合故障时，阻抗动作特性在原四边形特性的基础上加一个小矩形特性，以保证可靠加速切除出口故障，动作特性见图示。当输入输入阻抗值大于整定值后，判别元件动作。距离、段可加PT断线闭锁。动作判据为：动作区为下图多边形。图中Rl为电阻大分量定值，X为各段相间电抗定值；计算阻抗在多边形内；T Tset时保护动作。 式中：Rl，X、Tset分别为各段距离及时间的整定值。定值整定时，三段相间距离和三段接地距离共用同一个电阻定值，每一段的电抗定值均可独立整定，相间和接地距离II、III段的时间定值独立整定，I段保护可经控制字选择带固定150ms延时出口或瞬时出口,以满足不同现场的要求。偏移特性的Xp，Rp的取值如下如Xset1，则取Xp= 0.5Rp=minRset/4，8*Xp。正序故障分量方向元件保证阻抗元件的方向性，避免出口故障时电压死区的情况。阻抗III段不经该方向元件控制。5.2 三段式电流保护（辅助CPU）三段式电流保护是本装置中的主要保护元件，它由在软件中设置的电流突变量启动元件、过负荷启动元件、故障处理程序和瞬时动作判別及两段定时限过流判别元件构成。5.2.1 启动元件电流保护判別元件在电流突变量差值启动元件I或过负荷启动元件I动作后才投入判别。因此，必须保证启动元件动作的准确和可靠。电流启动元件动作判据为： IIset； I Iset； 其中：I为两个周波的电流瞬时值差值 Iset定值一般选为0.1In Iset过负荷元件定值一般选为1.05In此元件动作门限可整定，动作准确、灵敏、具有抗共模干扰能力。5.2.2 判别元件当输入电流中任一相幅值大于整定值后，判别元件动作。速断可加低电压闭锁、PT断线闭锁及方向闭锁；过流、段可加方向闭锁及加时限和低压闭锁、PT断线闭锁。动作判据为： I Iset T Tset式中：Iset、Tset分别为各段电流及时间的整定值。其中速断为了躲开线路避雷器的放电时间，本装置设置了一固定小延时，延时时间为50ms。5.2.3 方向闭锁元件速断及两段式过流保护的每一段都可独立用控制字选择是否经方向闭锁。本装置方向元件采用90接线方式，动作区160最小灵敏角度为-45。为防止线路近距离故障时，由于电压很低造成方向元件死区，方向元件所取电压为记忆故障前电压。5.2.4 低电压闭锁元件速断保护可用控制字选择是否经低电压闭锁。低电压元件在三个线电压中的任一个低于电压定值时，开放被闭锁保护。PT断线闭锁电压整定值与低电压定值同用一个定值，不另设定。5.3 低频减载（辅助CPU）装置根据母线相电压Ua测量频率，低频率减载由频率监视、低电压闭锁、低电流闭锁、df/dt闭锁，出口允许和动作出口等环节构成。当45Hzf55Hz时，装置认为测量回路正常，而当f55Hz或f45Hz时，则判断频率测量回路异常，此时闭锁出口。当VVset时，进行低电压闭锁，当IIset时，进行低电流闭锁，当（df/dt）（df/dt）set时，进行df/dt闭锁。以上三种闭锁方式可以用控制字选用。当ff set0.1Hz时，进入出口允许状态。在出口允许状态下，若满足：ff set且TT set，就动作出口，出口继电器动作后200ms自动返回，但有关信号则继续保持。5.4 三段式零序电流保护（辅助CPU）当零序电流大于整定值并经过整定时间后保护动作，动作于跳闸或信号可由用户选择。动作判据如下： 3I0 3I0 set T T set零序三段均可由控制字选择投退方向闭锁。对于110KV线路，可采用零序三段保护。5.5 三相一次重合闸（辅助CPU）5.5.1 重合闸动作时间整定范围：0.120秒，级差0.01秒。5.5.2 重合闸恢复时间：20秒1秒。5.5.3 无压检定电压整定范围：030V。5.5.4 检同期同期电压差整定范围：050V。5.5.5 重合闸装置设有重合闸加速及手合加速过电流保护功能。5.5.6 无电流元件闭锁值按大于线路电容电流或最大负荷电流整定。5.6 反时限过流保护（辅助CPU）动作电流与时间满足图5.2所示的曲线图。图5.2 t=K （I/Iset） -1其中：K-热容系数Iset-反时限启动电流；tmin-为最小时间。6. 监控部分6.1 事件顺序记录当各类保护动作或监视的其它状态发生变化时，装置将自动记录事件发生的时间及动作值，事件顺序记录可通过面板进行查询。6.2 故障录波装置将对所输入的各个值进行连续采样，采样值存放于RAM中。当录波条件满足时，将保留启动前4个周波的数据，且继续采样并存放180个周波的数据。7. 使用说明7.1 装置的应用场合本装置适用于35kV以下等级的小电流接地系统输电线路保护，装置具有保护、测量、通信、控制功能，可直接控制断路器分、合，满足电力系统“四遥”功能。7.2 定值整定（主CPU）序号定值名称整定范围1距离0.5100.02距离0.5100.03距离0.5100.04电阻小分量Rs0.52.05电阻大分量Rl0.550.06突变量启动电流0.550A7过负荷电流0.550A89101112控制字各位定义：（KW1为16位二进制数）KW1：D0 D8 D1 D9 D2 PT断线闭锁距离D10 D3 PT断线闭锁距离D11 D4 D12 D5 距离投入D13 D6 距离投入D14 D7 距离投入D15 7.3 定值整定（辅助CPU）序号定值名称整定范围1速断电流1.0100.0A2过流1.0100.0A3过流1.0100.0A4反时限动作电流1.0100.0A5速断闭锁电压10.0150.0V6过流闭锁电压10.0150.0V7过流闭锁电压10.0150.0V8突变量启动电流0.550A9过负荷电流0.550A10低周频率45.0Hz50.0Hz11低电压闭锁10.0150.0V12低电流闭锁05.0A13滑差闭锁1.010.0Hzs14重合闸检无压10.0150.0V15重合闸检同期10.0150.0V16时间定值0.110.0S17零序1.0100.0A18零序1.0100.0A19零序1.0100.0A注：零序、是为大电流接地系统（110kV馈线）配置的接地零序保护。控制字各位定义：（KW1，KW2，KW3为16位二进制数）KW1：D0 低周投入D8 过流出口永跳D1 零序出口永跳D9 过流带方向D2 零序带方向D10 过流出口永跳D3 零序出口永跳D11 过流带方向D4 零序带方向D12 速断出口永跳D5 零序出口永跳D13 D6 D14 速断带方向D7 零序带方向D15 速断经电压闭锁KW2：D0 突变量启动录波D8 PT断线闭锁速断D1 断路器合录波D9 加速零序D2 断路器分录波D10 加速零序D3 过流经电压闭锁D11 加速过流D4 过流经电压闭锁D12 加速过流D5 PT断线闭锁过流D13 重合闸检同期D6 PT断线闭锁过流D14 重合闸检无压D7 反时限保护投入D15 重合闸投入KW3：D0 零序投入D8 D1 零序投入 D9 D2 零序投入 D10 D3 D11 D4 D12 D5 D13 D6 D14 D7 D15 7.4 人机界面（主CPU）7.4.1 键盘操作说明本装置可通过面板上的键盘进行参数据设定、开关操作、事件查询和信号复归等操作。装置的面板布置参见附图1，各按键的作用如下：a“”“”“”“”用于改变光标位置，从而选择所需的操作项目；b“”“”用于改变光标处的数字（增或减）或控制字（Y或N）；c“取消”“确认”用于取消或确认所进行的操作。7.4.2 主菜单装置上电后，运行灯闪烁。按面板上的任意键进入主菜单，此时液晶出现背光。主菜单：光标停留在“参数设定”位置，通过“”“”键可以选取操作项（下同），按确认键进入下级菜单。7.4.3 参数设定进入参数设定后，光标停留在“定值查询”位置：定值固化a定值查询距离 启动元件参数 控制字 查询定值可通过“”“”“”“”键进行选择，确认键完成翻页，操作过程方便、清晰。b定值修改定值修改界面同定值查询，进入修改界面后，光标会停留在数字位置，由“”“”“”“”“”“”键进行数字整定，控制字投入通过“”“”键来选择“Y”或者“N”，“Y”表示投入，“N”表示退出。c定值投入定值投入首先要正确输入密码，密码采用4位，同于定值整定方法，由“”“”“”“”“”“”键操作进行，密码正确确认后出现下界面：定值号 定值固化按确认键继续取消操作按取消键光标停留在定值号选项上，定值号由05，共6组定值，一旦定值号选定后，出现下界面，光标停留在数字位置上。投入定值号： 0000 按确认键继续取消操作按取消键使用“”、“”键输入数字，确认定值号后，按确认键，此时本套定值投入运行，定值查询、修改、固化均是对应此套定值。密码输入错误时，出现下界面： 密码失败请重输入密码d修改密码输入密码： 0000 密码确认按确认键取消操作按取消键正确输入密码后，进入下一界面设定密码： 0000 密码确认按确认键取消操作按取消键此时可设定本装置的密码，一经确认，此密码将会有效。密码输入错误时，出现下界面： 密码失败请重输入密码7.4.4 开关操作操作此相返回主程序。7.4.5 事件查询a有事件时，液晶上将显示事件类型、动作值大小，并且最终记录一共发生事件的个数；b无事件时，将提示“无事件” 。7.4.6 信号复归信号复归将会清除事件区事件、信号灯，将保护复归。7.4.7 其它说明a距离、电流、时间、密码可通过“+” 、“”按位修改，“”至“9”将不能继续加，“”至“0”将不能继续减；b控制字的修改通过“”或“”键；c距离、电流、时间保留两位小数；d操作确认用确认键，并进入下级界面；e操作取消用取消键，并退至上级界面；f装置在2分钟内没有按键操作，将自动取消液晶背光，并返回模拟量显示切换界面；7.5 定值说明和整定建议（主CPU）7.5.1 控制字控制字为软开关，选“N”为此项功能退出，选“Y”为此项功能投入。7.5.2 突变量启动定值IQD该定值应保证在最小方式下故障相电流应有足够灵敏度，考虑到装置没有零序启动元件，一般建议IQD整定在0.1In。7.5.3 过负荷元件IJW定值为发生静态破坏电流元件，按躲开最大负荷电流整定。7.5.4 无电流元件IWI该定值为发出跳闸命令后，判故障是否切除；判断路器是否已合上，以便程序进入后加速状态，开始电流的计算。整定建议：a. 按躲开本线路电容电流计算；b. 最小方式下本线路末端故障应有足够的灵敏度。7.6 人机界面（辅助CPU）7.6.1 键盘操作说明本装置可通过面板上的键盘进行参数据设定、开关操作、事件查询和信号复归等操作。装置的面板布置参见附图1，各按键的作用如下：a“”“”“”“”用于改变光标位置，从而选择所需的操作项目；b“”“”用于改变光标处的数字（增或减）或控制字（Y或N）；c“取消”“确认”用于取消或确认所进行的操作。7.6.2 主菜单装置上电后，运行灯闪烁，电压和电流、有功、无功切换显示。按面板上的任意键进入主菜单，此时液晶出现背光。主菜单：光标停留在“参数设定”位置，通过“”“”键可以选取操作项（下同），按确认键进入下级菜单。7.6.3 参数设定进入参数设定后，光标停留在“定值查询”位置：a定值查询过流 零序低周 重合闸变比 启动元件控制字1 控制字2查询定值可通过“”“”“”“”键进行选择，确认键完成翻页，操作过程方便、清晰。b定值修改定值修改界面同定值查询，进入修改界面后，光标会停留在数字位置，由“”“”“”“”“”“”键进行数字整定，控制字投入通过“”“”键来选择“Y”或者“N”，“Y”表示投入，“N”表示退出。c定值投入定值投入首先要正确输入密码，密码采用4位，同于定值整定方法，由“”“”“”“”“”“”键操作进行，密码正确确认后出现下界面：定值号 定值固化按确认键继续取消操作按取消键光标停留在定值号选项上，定值号由05，共6组定值，一旦定值号选定后，出现下界面，光标停留在数字位置上。投入定值号： 0000 按确认键继续取消操作按取消键使用“”、“”键输入数字，确认定值号后，按确认键，此时本套定值投入运行，定值查询、修改、固化均是对应此套定值。密码输入错误时，出现下界面： 密码失败请重输入密码d修改密码输入密码： 0000 密码确认按确认键取消操作按取消键正确输入密码后，进入下一界面设定密码： 0000 密码确认按确认键取消操作按取消键此时可设定本装置的密码，一经确认，此密码将会有效。密码输入错误时，出现下界面： 密码失败请重输入密码7.6.4 开关操作主菜单上选定开关操作，确认执行后出现下界面。 开入查询 开关操作取消操作按取消键a开入查询 0 1 2 3 4 5 6 70 0 0 0 0 0 0 08 9 A B C D E F0 0 0 0 0 0 0 00F对应16个开入号， “1”表示合状态，“0”表示分状态。 b开关操作选定开关操作，确定执行后出现下界面：输入密码： 0000 密码确认按确认键取消操作按取消键正确输入密码后，进入分、合操作界面：合闸 分闸确认操作按确认键光标停留在合闸状态，由“”“”键进行选择合闸或者分闸。7.6.5 事件查询a有事件时，液晶上将显示事件类型、动作值大小，并且最终记录一共发生事件的个数；b无事件时，将提示“无事件” 。7.6.6 信号复归信号复归将会清除事件区事件、信号灯，将保护复归。7.6.7 其它说明a电压、电流、时间、密码可通过“+” 、“”按位修改，“”至“9”将不能继续加，“”至“0”将不能继续减；b控制字的修改通过“”或“”键；c电流、时间保留两位小数，电压保留一位小数；d操作确认用确认键，并进入下级界面；e操作取消用取消键，并退至上级界面；f装置在2分钟内没有按键操作，将自动取消液晶背光，并返回模拟量显示切换界面；7.7 定值说明和整定建议（辅助CPU）7.7.1 控制字控制字为软开关，选“N”为此项功能退出，选“Y”为此项功能投入。7.7.2 突变量启动定值IQD该定值应保证在最小方式下故障相电流应有足够灵敏度，考虑到装置没有零序启动元件，一般建议IQD整定在0.1In。7.7.3 过负荷元件IJW定值为发生静态破坏电流元件，按躲开最大负荷电流整定。7.7.4 无电流元件IWI该定值为发出跳闸命令后，判故障是否切除；判断路器是否已合上，以便程序进入后加速状态，开始电流的计算。整定建议：a. 按躲开本线路电容电流计算；b. 最小方式下本线路末端故障应有足够的灵敏度。7.7.5 重合闸同期电压差CHJ同期电压差定值（相电流有效值）检同期按20计算。 V=2Unsin20=068Un ， 取70%Un=40V7.7.6 检线路无压定值UL25Un=14V7.7.7 重合闸延时TCHZ三相重合时间整定不大于10s，不小于0.3s。 8. 安装调试说明8.1 装置通电前检查8.1.1 检查装置的型号及各电气量参数是否与订货一