NS 921说明书

1、NS 921电容器保护测控装置说 明 书V1.10南京电力自动化设备总厂南京南自科技发展有限公司2005年6月本说明书可能会被修改，请注意最新版本资料南自科技电网事业部监制第一部分技术说明书目 录1 装置概述12 装置特点13 主要功能23.1 保护功能配置23.2 数据采集功能23.3 事件记录23.4 控制功能23.5 操作箱功能33.6 通信功能34 主要技术条件44.1 额定参数44.2 保护参数44.3 测量精度54.4 绝缘性能54.5 机械性能54.6 气候条件64.7 电磁兼容65 硬件说明75.1 机箱结构75.2 交流模件75.3 CPU模件75.4 信号出口模件75.5

2、电源模件75.6 显示面板86 保护功能96.1 相间过流保护96.2 零序过流保护96.3 过电压保护96.4 低电压保护106.5 不平衡电压保护106.6 不平衡电流保护106.7 三相差流及三相差压方式107 测量、控制以及事件记录功能117.1 测量功能117.2 控制功能117.3 事件记录功能117.4 故障录波117.5 打印设置12·主要功能·主要技术条件··装置概述·装置特点·1 装置概述NS 921型数字式电容器保护测控装置是在消化吸收国内外同类产品先进经验的基础上研制的基于DSP（数字信号处理器）技术的新一代保

3、护测控产品。装置适用于110KV及以下电压等级的电容器保护、测量及控制。既可以分散在开关柜就地安装，也可以集中组屏安装。完善、周到的软硬件设计使装置在恶劣环境下可以长期、可靠运行；现场总线技术以及标准通信传输规约的使用，提高了自动化系统通讯的可靠性、快速性和通用性；人性化的界面设计，完善的自诊断功能，使得操作更方便、维护更简单。2 装置特点u 双处理器结构及高速的保护计算处理器采用双处理器结构，分担保护测控和人机界面功能。采用32位高性能DSP芯片（硬件乘法器、大容量快速闪存、并行结构及多级流水线技术），提供了高速的数据处理能力，保证了实时高性能算法的实现，提高了装置的可靠性和整体性能。u 快

4、速、高精度采样采用新型的高精度采样芯片，并采用频率自动跟踪技术，保证了很高的采样精度和保护测量计算精度。u 电能质量监测功能采用FFT等算法，实时计算分析电流、电压的215次谐波。u 强大的通讯功能传输速率可达1Mb/s，系统响应速度快，标准的通讯规约满足自动化系统的需要。u 完整的操作箱功能断路器跳、合闸电流自适应。u 高可靠的电磁兼容设计标准背插式工业机箱，电路板采用表面贴装技术以及多层板工艺，选用快速瞬变电压抑制器件，使装置具有很强的电磁兼容能力。7·主要功能·3 主要功能3.1保护功能配置n 两段式相间过流保护n 两段式零序过流保护n 电流反时限保护n 零序反时限保

5、护n 过电压保护n 低电压保护n 不平衡保护（差压或差流）n 小电流接地选线3.2 数据采集功能n 实时采集电流、电压、有功、无功、功率因数、频率n 16路遥信量n 谐波测量n 故障录波n 电度采集3.3 事件记录n 保护事件n 告警事件n 遥信变位事件n 操作记录事件3.4 控制功能n 就地/远方分闸、合闸控制n 远方定值修改n 远方保护投/退3.5 操作箱功能n 跳位、合位指示n 可靠的自保持及防跳设计n 跳、合闸电流自动适应n 控制回路断线告警3.6 通信功能n CAN总线n RS485总线3.7 故障录波功能·主要技术条件·4 主要技术条件4.1 额定参数4.1.1

6、 直流电源额定电压： 220V或110V（订货说明）允许偏差： 2015纹波系数： 5 功 耗： 15W4.1.2 交流参数交流电压： 100V交流电流： 5A或1A（订货说明）频率： 50HZ交流电流功耗： 0.5VA/相 （额定电流5A）0.1VA/相 （额定电流1A）交流电压功耗： 0.1VA/相交流电流过载能力： 2倍额定电流连续工作20倍额定电流连续工作10秒40倍额定电流连续工作1秒交流电压过载能力： 1.2倍额定电压连续工作4.2 保护参数4.2.1 电流元件动作电流 ： 0.120In 级差： 0.01A误差 ： 34.2.2 电压元件动作电压： 0.5120V级差： 0.1V

7、误差： 34.2.3 零序电流跳闸电流： 0.120In级差： 0.01A误差： 34.2.4 整组动作时间（包括继电器固有时间）1.2倍整定值：30ms4.3 测量精度电流、电压：0.2级有功、无功：0.5级4.4 绝缘性能4.4.1 绝缘电阻装置的带电部分和非带电部分及外壳之间，以及电气上无联系的各电路之间，用开路电压500V的兆欧表测量其绝缘电阻值，均大于100M。4.4.2 介质强度在正常试验大气条件下，装置能承受频率为50Hz，历时1min的工频耐压试验而无击穿闪络及元器件损坏现象，试验电压2kV。4.4.3 冲击电压在正常试验大气条件下，装置的直流电源输入回路、交流输入回路、输出触

8、点回路对地以及回路之间，应能承受1.2/50s的标准雷电波的短时冲击电压试验，开路试验电压5KV，装置应无绝缘损坏。4.5 机械性能4.5.1 振动技术条件：装置能承受严酷等级为级的振动耐久能力试验。4.5.2 冲击技术条件：装置能承受严酷等级为级的冲击耐久能力试验。4.5.3 碰撞技术条件：装置能承受严酷等级为级的冲击耐久能力试验。4.6 气候条件4.6.1 环境温度工作温度： 2055存储温度： 25704.6.2 相对湿度：95，无凝露4.6.3 大气压力：70106 KPa4.7 电磁兼容4.7.1 静电放电抗干扰度通过GB/T 14598.141998标准、静电放电抗干扰4级试验。4

9、.7.2 电快速瞬变脉冲群抗扰度通过GB/T 14598.101996标准、电快速瞬变脉冲群抗扰度3级试验。4.7.3 浪涌（冲击）抗扰度通过GB/T 17626.51999标准、浪涌（冲击）抗扰度3级试验。4.7.4 脉冲群抗扰度通过GB/T 14598.131998标准、脉冲群抗扰度3级试验。·硬件说明·5 硬件说明5.1 机箱结构装置采用标准6U机箱结构，由交流模件、CPU模件、信号出口模件、电源模件、显示面板组成。5.2 交流模件交流模件包括电流输入回路和电压输入回路。电流输入回路由电流互感器和滤波电路组成，电压输入回路由电压互感器和滤波回路组成。交流模件将系统二次

10、侧的电流和电压变换为装置可以使用的模拟量，提供给CPU模件。同时交流输入回路还具有很强的屏蔽和滤波功能，可以隔离和抑制系统中可能出现的干扰信号。5.3 CPU模件CPU模件是装置的核心部分，模件内包括两个独立的CPU，分别完成人机界面管理和保护测控功能。其中保护测控功能是以高速DSP芯片为核心，配合高速存储器、大规模逻辑电路和高精度采样芯片，保证了装置的可靠性和先进性。插件采用多层印制板及表面贴装工艺，提高了装置的稳定性及抗电磁干扰能力。5.4 信号出口模件信号出口模件由信号继电器、出口继电器及断路器操作回路组成，对外提供信号空接点、跳闸空接点，以及对应断路器的分合闸防跳回路和位置信号。其中操

11、作回路采用分合闸电流自适应设计，简化了设计和调试工作，进一步提高了装置可靠性。5.5 电源模件电源模件提供装置的工作电源。为提高数字信号处理回路的可靠性，装置通讯回路工作电源由单独的带隔离的DC/DC模块供给。此外该模件还包括八路遥信量回路，为提高遥信回路的抗干扰能力，遥信采用强电输入（220V或110V），完善、周到的设计可防止直流接地引起的遥信状态变位。5.6 显示面板显示面板包括液晶屏、键盘以及压板和操作把手。其中液晶显示为全中文菜单，空闲状态时显示屏背光可以自动关闭。面板上提供有跳闸压板和合闸压板，远方/就地位置切换开关以及分合闸把手，操作方便可靠。跳闸压板和合闸压板是保护动作和遥控操

12、作出口回路的压板，正常运行时必须在投入的位置，否则保护动作跳闸、遥控操作时不能正确出口。此压板与收动操作回路没有关系，不管压板在“投入”还是“退出”位置，都可以进行手动分合闸操作。“远方/就地”切换开关是就地操作和远方遥控操作的选择开关，在就地位时只能就地分合闸操作，在远方时可以进行遥控分合闸操作，同时切断就地操作回路；“远方/就地”切换开关不影响后台对装置上装和下载定值等其它操作。13·测量、控制以及事件记录功能·6 保护功能6.1 相间过流保护工巧匠 本装置设有二段式定时限特性保护以及独立的反时限特性过流保护，用于切除电容器组与断路器之间连线的故障。反时限特性可选择一般

13、反时限、非常反时限、极端反时限（依据IEC225-4标准）。一般反时限:非常反时限:极端反时限:其中TP 为时间常数，IP为启动电流。注意：在反时限保护中只有故障电流大于1.1倍的Ip时保护才启动。6.2 零序过流保护零序过流保护是针对大电流接地系统或小电阻接地系统而设计的。本装置配置二段式定时限特性保护以及独立的零序反时限过流保护。6.3 过电压保护过电压保护是为了防止电容器长期承受1.1Un以上的电压而损坏，且切除电容器可降低母线电压。过电压保护中加有断路器合位判据。过电压保护可取母线电压或电容器本身电压。6.4 低电压保护当母线因系统故障而失去电源，但电容器端电压尚未放电到0.1Un以下

14、时，如果进线重合又使母线带电，可能使电容器承受高电压而损坏。因而应装设失压保护，在母线失压时切除电容器组。为防止电压互感器回路断线引起误动作，本保护加设了电流闭锁，即当任一相电流大于闭锁电流定值时闭锁本保护出口。保护反应Uab、Ubc、Uca中的最大电压，整定电压一般可取0.5Un，整定延时应小于进线重合闸或备用电源自动投入的动作延时。为防止电容器未投运时失压保护误动作，加设了断路器位置闭锁（只有断路器在合闸位置时保护才启动）。6.5 不平衡电压保护不平衡电压保护用作切除电容器组内部故障。6.6 不平衡电流保护不平衡电流保护用作切除电容器组内部故障。6.7 三相差流及三相差压方式采用三相差流方

15、式时装置型号为NS922,采用三相差压方式时装置型号为NS923。7 测量、控制以及事件记录功能7.1 测量功能7.1.1 交流量装置可实时采集电压、电流、有功功率、无功功率、频率及功率因数。另外装置还可以测量显示装置内部的数字、模拟回路的±5V电源电压。7.1.2 状态量装置设有八路外部开关量接口，用于保护投退、刀闸等开关量的采集；装置还设有八路内部状态量的采集，用于操作回路如开关跳合位、手分、手合、远方/就地等信号的采集。7.2 控制功能装置可接收遥控命令实行开关的远方分、合控制。还可通过面板上设置的专用按钮对开关进行手动分合操作。保护定值的修改、保护功能的投退均可由远方控制。7

16、.3 事件记录功能装置的“历史记录”可记录保护动作事件、告警事件、遥信变位事件以及操作记录。保护动作事件记录保护动作时间，作用于跳闸的保护类型（过流、低频减载等）、以及故障时的短路电流、电压值。告警事件记录PT断线、CT断线、过负荷等系统告警以及装置自检出错告警如定值出错、ROM出错、RAM出错等。遥信变位记录遥信量的变位。操作记录用于对定值的修改、遥控命令以及面板上进行的分、合闸操作等进行记录，操作记录不可删除。7.4 故障录波本装置故障录波功能，记录的模拟量为Ia、Ib、Ic、Ua、Ub、Uc、Ibp、Ubp、I0，记录的状态量为开关位置、保护跳闸命令。7.5 打印设置本装置对外提供一个打

17、印接口RS485（403、404），用于打印事件记录或保护定值。在使用打印机时必须将控制字中电度表功能退出，同时还另需一个485/232转换器接入打印机端口。下面举例说明在使用LQ300K打印机的配置：序号设 置 项 目设 置1字符表PC4372连续纸页长根据实际使用的纸张定3跳过页缝有效或无效4切纸自动归位有效或无效5图形打印方向双方向6自动换行无效7接口自动切换（切换时间10S）8波特率4800 bps9奇偶校验无10数据位长8比特位11ETX/ACK方式无效12状态应答无效第二部分使用说明书目 录1 装置面板说明11.1 指示灯11.2 键盘12 菜单操作说明22.1 菜单使用说明22.

18、2 保护信息32.3 测量信息32.4历史记录42.5 系统设置43 事件信息一览表73.1 保护动作事件一览表73.2 保护告警事件一览表73.3 数值型定值一览表83.4 控制型定值一览表93.5 遥测量信息一览表93.6 遥信量信息一览表104 定值整定原则114.1 过电流保护114.2 不平衡电流保护114.3 零序过流保护114.4 过电压保护114.5 低电压保护125 接线说明135.1 电源插件 X1、X2135.2 交流插件 X3145.3 CPU插件 X4145.4 出口插件 X5、X6156 附图166.1面板示意图166.2安装尺寸图176.3背板示意图186.4逻辑

19、方框图196.5典型工程图22 ·装置面板说明·1 装置面板说明1.1 指示灯装置面板上有指示灯，其中“运行”和“跳位”灯为绿色，其它为红色，它们的具体意义见表2.1所示。指示灯意 义运行正常运行时，每秒闪烁一次告警事故总告警信号动作保护动作信号故障装置故障跳位断路器跳位（绿灯）合位断路器合位（红灯）表2.1 面板指示灯意义1.2 键盘装置面板上键盘按键的具体意义见表2.2所示。键 盘意 义方向键，上移一行（或一屏）方向键，下移一行（或一屏）方向键，左移一列（或一屏）方向键，右移一列（或一屏）确认（）确认当前操作取消（Q）取消当前操作并返回上一级菜单复归信号复归加1（或选择

20、控制型定值）减1（或选择控制型定值）表2.2 面板键盘意义26·菜单操作说明·2 菜单操作说明2.1 菜单使用说明本保护装置采用树状中文菜单，通过对树状菜单的访问可以完成电量显示、参数设定、信息读取等。菜单结构如图2.1所示。图2.1 菜单结构2.2 保护信息图2.2 保护信息第一行显示的是装置的型号及版本号；第二行显示的是保护投入/退出、起动元件的启动/返回；如果保护和重合闸处于启动状态则显示启动，否则为空。第四行为告警栏，显示告警信息。有多项告警信息时显示下翻图标并可用“”键查看。2.3 测量信息2.3.1 模拟量进入该菜单可以看到如下的信息：1）电压：Ua，Ub，Uc

21、（相电压）；Uab，Ubc，Uca（线电压）2）电流：MIa，MIb，MIc（测量）；Ia，Ib，Ic（保护）3）频率：（f）4）功率：（P，Q，COS）2.3.2开关量遥信量显示的是16路遥信量的当前状态。当表示遥信量状态的图标变黑时，表明有信号输入。2.3.3 谐波量 显示三相电流（Ia，Ib，Ic）和三相电压（Ua，Ub，Uc）的直流分量、基波以及215次谐波量。2.4历史记录2.4.1 保护事件保护事件包括该事件编号、动作时间、动作类型以及短路电流电压值。显示画面如图2.3所示。图2.3 保护事件菜单第一行显示的是当前事件序号以及总的事件数；按或键可以顺序显示事件记录，序号越小表明记录

22、越新。按“”键可显示短路电流、电压；第二、三行显示的是保护动作时间；第四行显示的是保护动作类型，如果翻看的是最后一个记录，则在删除标记区显示可删除图标，按确认后装置提示输入口令，如口令正确则删除现有所有记录。2.4.2 告警事件告警事件反映的是装置以及系统的异常信息。2.4.3 开关变位开关变位记录16路开入量的变化情况，包括变化的开入量名称、时间以及当前状态。2.4.4 操作记录操作记录对遥控命令、手动操作、定值修改等进行记录。操作记录不可删除。2.5 系统设置系统设置是指对装置各类参数的设置，须输入正确口令，如果口令错误，虽然也可进入下级菜单，但只可查看参数，而无权修改。2.5.1 保护定

23、值定值显示画面如图2.4所示。图2.4 数值型定值第一行显示的是要修改的定值项； 第二行显示的是整定值；第三行显示的是定值整定范围；第四行显示的是该定值项名称；整定步骤：1 输入定值序号，完成后按确认键；第二、三、四行则显示该定值项相应的内容。2 按键光标移动到第二行；此时有两种类型的操作：如果要修改定值，用、键输入具体的数据，整定值必须在允许的整定范围内。完成后，按确认键光标跳到第一行，此时可输入新的定值序号；如果要选择下一项定值，按 键；如果要选择上一项定值，按键。3 重复步骤1、2可完成所有定值项的整定。4 按取消键，装置提示是否要固化，按确认键固化，按取消键退出。如果固化正确则返回上级

24、菜单，并将“定值修改”信息存入操作记录，同时点亮告警灯；如果定值内容不在整定范围内或固化失败则显示出错信息。2.5.2 控制型定值（软压板）整定步骤同上。2.5.3 通道系数如果装置的显示值与实际值偏差较大时，可以微调相应通道的系数使测量值更准确。装置出厂前，每路通道都经过精确调整，一般不需用户修改。如要修改，通道系数务必保证在0.951.05范围内。2.5.4 时间修改装置在正常运行时由监控系统集中对时，能够保证足够的时钟精度。时间修改界面如图2.5所示。图2.5 时间修改第二行显示的是年、月、日，00年代表2000年；第三行显示的是时、分、秒；按确认键出现修改光标，修改完成后，再按确认键，

25、新的时间开始计时。如果输入的时间不合理，装置将不予接受。·事件信息一览表·3 事件信息一览表3.1 保护动作事件一览表序号事件名称1电流I段动作2电流II段动作3电流反时限动作4零序I段动作5零序II段动作6零序反时限动作7过电压动作8低电压动作9不平衡电流动作10不平衡电压动作3.2 保护告警事件一览表序号告警名称1备用2备用3控制回路断线4过负荷告警5接地告警6跳闸失败7重合闸失败8定值出错9过热告警10熔断器告警11开关偷跳12AD出错13监控选线失败3.3 数值型定值一览表序 号定 值 名 称整 定 范 围1电流段电流定值0.1In-19In2电流段时间定值0-10

26、S3电流段电流定值0.1In-19In4电流段时间定值0-10S5电流反时限基准电流值0.1In-19In6电流反时限时间常数值0.1-207零序电流段定值0.1In-19In8零序电流段时间0-10.0S9零序电流段定值0.1In-19In10零序电流段时间0-10.00S11零序反时限基准电流值0.1In-19In12零序反时限时间常数值0.1-2013过压保护定值10.0V-100.0V14过压保护时间0-10.0S15低压保护定值10.0-100.0V16电流闭锁定值0.1In-19In17低压保护时间0-10.0S18不平衡电流定值0.1In-19In19不平衡电流时间0-10.00

27、S20不平衡电压定值0.5-100.0V21不平衡电压时间0-10.00S22控制回路断线时间010.00S23电流门限值0.016A24电压门限值1120V25保护单元地址0-9926保护单元口令0000-99993.4 控制型定值一览表序 号定 值 名 称整 定 范 围1电流段保护投入/退出2电流段保护投入/退出3电流反时限保护投入/退出4电流反时限特性一般/非常/极端5零序段保护投入/退出6零序段保护投入/退出7零序反时限保护投入/退出8零序反时限特性一般/非常/极端9过电压保护投入/退出10低电压保护投入/退出11低电压经电流闭锁投入/退出12不平衡电流保护投入/退出13不平衡电压保护

28、投入/退出14不平衡接线方式三相/单相15控制回路断线投入/退出16PT接线型式星形/三角17电度表投入/退出18液晶自动关投入/退出3.5 遥测量信息一览表序 号遥测量名称满量程值1Ia6A2Ib6A3Ic6A4Ua120V5Ub120V6Uc120V7Uab120V8Ubc120V9Uca120V10f55Hz11P3×120×6瓦12Q3×120×6 乏13Cos1.003.6 遥信量信息一览表序 号遥信量名称说明1开入1装置X212开入2装置X223开入3装置X234开入4装置X245开入5装置X256开入6装置X267开入7装置X278弹簧未储

29、能装置X289跳闸位置装置X66（合闸出口，至合圈）10合闸位置装置X65（跳闸出口，至跳圈）11手动分闸/其它保护跳闸装置X64（手动分闸入口）12未使用未使用13手动合闸装置X61（手动合闸）14开关就地操作装置面板远方/就地位置采集15压力降低闭锁分闸装置X511、1216压力降低闭锁合闸装置X512、13·定值整定原则·4 定值整定原则4.1 过电流保护过流段动作电流按躲过电容器充电电流计算，时限一般整定0.2s。Idz.1=KIeC式中 K为倍数，取45倍；IeC为电容器组额定电流；过流动作电流按躲过电容器组额定电流整定，时限一般整定0.30.5s。Idz.2=K

30、1 K2IeC式中 K1为可靠系数，取1.25；K2为谐波系数，取1.21.25；IeC为电容器组额定电流；反时限过流电流定值与过流动作电流相同，时间定值按照两倍反时限动作电流动作时间为1s计算求得。4.2 不平衡电流保护不平衡电流保护动作电流按下式整定，即Ibp=15%IeC式中IeC为一组电容器的额定电流时限一般整定0.150.2s。4.3 零序过流保护零序过流保护的动作电流按20A整定（一次值），动作时间整定为0.5s左右。4.4 过电压保护电容器组只能允许在1.1倍额定电压下长期运行，当供电母线稳态电压升高时，过电压保护应动作切除电容器。4.5 低电压保护低电压保护动作值按下式整定，即

31、Udz=KUe式中 K为系统正常运行时可能出现的最低电压系数，一般取0.5；低电压保护动作时限应小于供电电源重合闸的最短时限。·接线说明·5 接线说明5.1 电源插件 X1、X2序 号端子号功 能 说 明备 注X11101装置电源DC220+（DC110+） 支持AC220V电源，极性任接 2102装置电源DC220（DC110）3103接地端子直接与接地铜排相连4104装置工作电源消失告警端子5105装置工作电源消失告警端子6106备用端子7107备用端子8108备用端子9109备用端子10110备用端子X21201外部开入量输入端子1 本装置开入电源 为DC220+（DC110+）2202外部开入量输入端子23203外部开入量输入端子34204外部开入量输入端子45205外部开入量输入端子56206外部开入量输入端子67207外部开入量输入端子78208弹簧未储能开入端子9209开入公共端，此处必须接入DC220(DC110)10210备用端子11211备用端子12212备用端子13213备用端子14214备用端子15215备用端子16216备用端子5.2 交流插件 X3序 号端子号功 能 说 明备 注X31301A相保护电流首端 2302A相保护电流尾端 3303B相保护电流首端 4304B相保护电流尾端 5305C相保