GE串补控制保护介绍

1、GE Transmission SystemsGE 串联补偿保护和控制介绍串联补偿保护和控制介绍1控制控制 & 保护系统介绍保护系统介绍介绍人：王治波介绍人：王治波邮箱：邮箱：电话：电话E Transmission SystemsGE 串联补偿保护和控制介绍串联补偿保护和控制介绍2Series CapacitorVaristorBypass BreakerLineLineMOV串联电容器组示意图串联电容器组示意图Series CapacitorVaristorBypass BreakerLineLineCurrent LimitingReactor &

2、Damping CircuitMOVTriggered Air GapGE Transmission SystemsGE 串联补偿保护和控制介绍串联补偿保护和控制介绍3数据流示意图 GE Transmission SystemsGE 串联补偿保护和控制介绍串联补偿保护和控制介绍4Platform Circuit GE Transmission SystemsGE 串联补偿保护和控制介绍串联补偿保护和控制介绍5Current TransformerConnectionsFor theAnalog ChannelsGE Transmission SystemsGE 串联补偿保护和控制介绍串联补偿保

3、护和控制介绍6CT 框架电流监视模块 GE Transmission SystemsGE 串联补偿保护和控制介绍串联补偿保护和控制介绍7电流监视模块电流监视模块平台数据链路GE Transmission SystemsGE 串联补偿保护和控制介绍串联补偿保护和控制介绍8平台光纤接口模块 (PFOI) 特性 每一个电流互感器有一个低电阻的负担 (0.5 到 2 ohms) 每一个通道电流量转换为数字信号, 11 位 + 标志位 通过光纤将数据传到地面 每一个通道每156 s 更新一次 （128 点 / 周波）GE Transmission SystemsGE 串联补偿保护和控制介绍串联补偿保护和

4、控制介绍9地面保护控制设备地面保护控制设备 电源模块和监视 控制压板 HMI 人机对话接口 激光数据模块 (LDM) 地面光纤接口模块 (GFOI) 可编程控制器 (PLC) 数字录波器 (DFR)GE Transmission SystemsGE 串联补偿保护和控制介绍串联补偿保护和控制介绍10激光数据模块GE Transmission SystemsGE 串联补偿保护和控制介绍串联补偿保护和控制介绍11PLC 和 GFOIGE Transmission SystemsGE 串联补偿保护和控制介绍串联补偿保护和控制介绍12控制初始化 地面光纤接口 (GFOI) 程序在固件中，用户无法修改 C

5、PU 软件存储在 Flash中 所有的软件加载和运行在上电时自动完成GE Transmission SystemsGE 串联补偿保护和控制介绍串联补偿保护和控制介绍13GFOI 程序 快速执行 内嵌在固件中 计算电流有效值 计算避雷器能量, 检测故障 检测光纤信号正确GE Transmission SystemsGE 串联补偿保护和控制介绍串联补偿保护和控制介绍14 Read DataPerformLogicOutput DataManagement,Error CheckPLCContactsDecisionsStart 156 mData to PLCsDataFiber Optics&a

6、mp; DFR (if present)Compute rms andaverage Current.Detect VaristorEnergy and Current.Issue fast Bypass Signals.GE Transmission SystemsGE 串联补偿保护和控制介绍串联补偿保护和控制介绍15PLC 程序 梯形图逻辑 一个巡检周期 25 ms 执行相对较慢的保护功能 延时过电流 MOV 温度冷却 传送有关参数给 GFOI 做计算 等等. 可使用 LM90 软件进入程序GE Transmission SystemsGE 串联补偿保护和控制介绍串联补偿保护和控制介绍16

7、PLC Program FlowRead DataPerformLogicOutput DataManagementDigitizeddata to andfrom GFOIContactsDecisions (25 ms)Start 25 msData to HMI AnnunciatorGE Transmission SystemsGE 串联补偿保护和控制介绍串联补偿保护和控制介绍17系统故障时的保护行为 线路外部故障 通常只有非线性电阻片(MOV)导通 如果故障清除时间过长，间隙放电 间隙放电时，由保护动作合旁路断路器息弧 线路内部故障 超过 VAP 动作定值，间隙 (GAP) 导通 或

8、者接受到线路保护动作信号，且线路电流和电容器电压满足一定条件，可以使间隙导通 当地面PLC 检测到间隙电流且超过一定时间，合旁路断路器 自动投入电容器组 (根据定值设定) 以单相/三相，带电前/带电后模式GE Transmission SystemsGE 串联补偿保护和控制介绍串联补偿保护和控制介绍18保护行为方式 间隙被击穿 自动的, 由 VAP 触发 可由线路保护动作信号通过平台 GTT 板触发 由旁路断路器或线路断路器清除 旁路开关合闸 发出线路开关分闸命令 永久闭锁 (Lock out) 旁路开关永久合闸 只能由现场人工复位 表明严重的设备问题 自动重投 闭锁投入GE Transmis

9、sion SystemsGE 串联补偿保护和控制介绍串联补偿保护和控制介绍19设备操作 旁路开关和旁路刀闸控制 自动隔离顺序 自动投入顺序 PLC 通过对状态量的监视对不正确的操作进行闭锁 保护动作合旁路开关 自动重投采用单相/三相，带电前/带电后模式GE Transmission SystemsGE 串联补偿保护和控制介绍串联补偿保护和控制介绍20线路失压旁路 * 1 p.u. is equal to 58 V rms at the secondary of the CVT and approximately 288 kV L-N voltage. GE Transmission Syste

10、msGE 串联补偿保护和控制介绍串联补偿保护和控制介绍21单相模式自动重投 下列保护可以发出单相合闸命令: 线路失压旁路 线路保护动作旁路 间隙导通旁路 MOV 高电流旁路 MOV 高能量 II 段 下列保护发三相合闸： MOV 高能量 I 段旁路 MOV 高温度旁路 电容器延时过流保护旁路GE Transmission SystemsGE 串联补偿保护和控制介绍串联补偿保护和控制介绍22 三相模式自动重投工作于下列保护 线路从失压到带电时 线路保护旁路 间隙导通旁路 MOV 高电流旁路 MOV 高能量 I 段旁路 MOV 高能量 II 段旁路 MOV 极高温度 电容器极高延时过电流保护 重投

11、在充电前或充电后充电后模式充电前模式三相模式自动重投GE Transmission SystemsGE 串联补偿保护和控制介绍串联补偿保护和控制介绍23自动重投条件自动重投为投入MOD 在工作状态自动隔离/投入没有在进行中旁路开关没有在就地模式充电后模式充电后延时0.5 S 无故障/充电前模式旁路后延时0.5 S.无重投闭锁信号无自动重投等待条件GE Transmission SystemsGE 串联补偿保护和控制介绍串联补偿保护和控制介绍24 自动重投等待条件 (Pending) 有闭锁投入条件，如电容器过高电流或MOV高温度旁路时 线路电流大于 1.35 倍额定电流 充电后模式下线路失压

12、自动重投终止条件 (Automatic reinsertion aborted) 通过 HMI 或 SCADA 系统手动打开旁路断路器. 自动重投 (43AR) 切换到退出模式. 永久闭锁继电器动作. 电容器组旁路刀闸和隔离刀闸不在投入位置. 旁路开关在就地操作模式. 自动隔离或投入在顺序进行中. 两相或三相故障GE Transmission SystemsGE 串联补偿保护和控制介绍串联补偿保护和控制介绍25系统故障时的保护功能系统故障时的保护功能 线路保护旁路线路保护旁路 MOV 高能量和高电流保护高能量和高电流保护 低线路电流时的间隙击穿低线路电流时的间隙击穿 间隙导通间隙导通 MOV

13、热保护热保护 电容器延时过电流电容器延时过电流GE Transmission SystemsGE 串联补偿保护和控制介绍串联补偿保护和控制介绍26一次串补设备异常时的保护功能一次串补设备异常时的保护功能 间隙导通失败间隙导通失败 间隙导通时间过长间隙导通时间过长 非线性电阻（非线性电阻（MOV) 异常异常 平台接地故障平台接地故障 电容器组不平衡电容器组不平衡 旁路开关三相不一致旁路开关三相不一致 旁路开关故障旁路开关故障 旁路开关合闸旁路开关合闸/分闸失败分闸失败GE Transmission SystemsGE 串联补偿保护和控制介绍串联补偿保护和控制介绍27 激光电源异常和中断激光电源异

14、常和中断 光纤通讯中断光纤通讯中断 地面电源中断地面电源中断 PLC 异常异常 地面光纤接口地面光纤接口 (GFOI) 异常异常 保护退出保护退出 环境温度探头异常环境温度探头异常 总告警总告警二次设备异常保护功能GE Transmission SystemsGE 串联补偿保护和控制介绍串联补偿保护和控制介绍28可控制的间隙击穿* 定值可进行整定 在 VAP 内手动调整 * Settings as installedLuoping-Baise, VAP Firing Settings*Mawo-Baise, VAP Firing Settings*GE Transmission Systems

15、GE 串联补偿保护和控制介绍串联补偿保护和控制介绍29火花间隙Varistor Analog & PulserPlasma Trigger CircuitGE Transmission SystemsGE 串联补偿保护和控制介绍串联补偿保护和控制介绍30MOV 高能量和高电流保护高能量和高电流保护 可控制的间隙击穿 MOV 高电流旁路 MOV 高能量旁路 积分运算中15s 的衰减时间，可计算1分钟内由于重合闸产生的两次吸收故障电流能量GE Transmission SystemsGE 串联补偿保护和控制介绍串联补偿保护和控制介绍31MOV 高电流旁路 旁路开关合闸 电流 14.0 kA

16、 (Luoping-Baise) 电流 12.5 kA (Mawo-Baise) 大于 1 ms 由 CT6 和 CT60 测量 可通过整定设定单相或三相合闸 告警信号: MOV 电流旁路GE Transmission SystemsGE 串联补偿保护和控制介绍串联补偿保护和控制介绍32MOV 高能量旁路 由保护系统计算能量 高能量 I 段 1 5s 的积分窗口，可计算1分钟内的故障累加的能量 42.5 MJ (Luoping-Baise) 51.6 MJ (Mawo-Baise) 发出三相合闸命令 告警事件 闭锁投入1分钟 高能量 II 段 - 20 ms 14.4 MJ (Luoping-

17、Baise) 15.0 MJ (Mawo-Baise) 单相或三相操作, 可整定 告警事件GE Transmission SystemsGE 串联补偿保护和控制介绍串联补偿保护和控制介绍33 接受到线路保护系统动作信号 线路电流 1.8 p.u. 由 CT20, CT21 获得线路电流，直接传到GTT板 监测瞬时间隙电压 按相操作低电流下的间隙导通 GE Transmission SystemsGE 串联补偿保护和控制介绍串联补偿保护和控制介绍34线路保护旁路 线路保护动作信号触发旁路断路器合闸，三相或单相模式可选 满足条件 旁路开关合闸 MOD 在投入位置 旁路开关不在就地控制状态 自动投入

18、/退出不在进行中GE Transmission SystemsGE 串联补偿保护和控制介绍串联补偿保护和控制介绍35间隙导通旁路 监测到间隙导通后合旁路断路器 间隙电流 500 A rms 间隙电流累加 2000 ampere-cycles 可发出单相或三相旁路开关合闸命令 告警事件 间隙导通记数器增加GE Transmission SystemsGE 串联补偿保护和控制介绍串联补偿保护和控制介绍36MOV 热保护热保护(Thermal Protection) MOV 能量由GFOI提供 根据MOV电流和相应的电压计算能量 温度增加值基于能量计算： LuoPing: 1.8 /MJ Mawo:

19、 1.43 /MJ 通过 PLC 内热模型计算 MOV 温度 环境温度环境温度 电容器电流值：计算正常运行时工频电压产生的电容器电流值：计算正常运行时工频电压产生的MOV上的热效应上的热效应 温升温升 温度超过定值时，发旁路断路器合闸命令 闭锁投入，直到温度降低到定值以下GE Transmission SystemsGE 串联补偿保护和控制介绍串联补偿保护和控制介绍37Varistor Thermal Characteristics and ThresholdsParameterLuoping-BaiseMawo-BaiseAlarmThreshold, C100100BypassThresh

20、old, C175175Block Insertion Threshold, C100100GE Transmission SystemsGE 串联补偿保护和控制介绍串联补偿保护和控制介绍38Varistor CoolingVaristor Cooling Curves40 Deg. C Ambient180, 170 and 160 Deg. C Starting Temperatures020406080100120140160180200050100150MinutesTemperature (Deg C)GE Transmission SystemsGE 串联补偿保护和控制介绍串联补偿

21、保护和控制介绍39电容器过电流保护 电容器电流可被监视 电容器过电流超过定值时合旁路开关 电容器过电流闭锁投入GE Transmission SystemsGE 串联补偿保护和控制介绍串联补偿保护和控制介绍40电容器过电流保护电容器过电流保护 电容器电流超过 1.1 pu 时，对电容器过电流进行计算 反时限特性加法器 告警时间为旁路时间的 25% 反时限加法器衰减率为3.33% 超过旁路定值下发旁路断路器合闸命令 旁路后，需要 22.5 分钟返回到告警值，然后才能允许重投 (闭锁重投).GE Transmission SystemsGE 串联补偿保护和控制介绍串联补偿保护和控制介绍41电容器延

22、时过电流保护Bank CurrentTime to AlarmTime to Bypass 1.10 pu2 hr.8 hr.= 1.35 pu7.5 min.30 min.= 1.50 pu2.5 min.10 min.= 1.80 pu2.5 sec.10 sec. 1.80 pu0.25 sec.1 sec.Values between points indicated can be interpolated using a log10 line.GE Transmission SystemsGE 串联补偿保护和控制介绍串联补偿保护和控制介绍42GE Transmission Syste

23、msGE 串联补偿保护和控制介绍串联补偿保护和控制介绍43间隙导通失败间隙导通失败 MOV 能量超过 1.25 倍的 VAP 导通门槛值 53.1 MJ 罗百 64.5 MJ 马百 旁路断路器合闸并且闭锁 ( Lockout ) 告警信息显示相应的故障相 （间隙导通失败旁路）GE Transmission SystemsGE 串联补偿保护和控制介绍串联补偿保护和控制介绍44间隙长时间导通间隙长时间导通 PLC 监测到间隙电流 3000 A rms (GAPSUBT), 且增加量大于 电流*周波 门槛值 2000 A-cycles 旁路断路器合闸且闭锁条件： 电流持续时间超过 400 ms 在

24、2 s （TGRC）中内超过 3 次（NGRC）导通 间隙长时间导通旁路 & 闭锁 防止间隙损坏GE Transmission SystemsGE 串联补偿保护和控制介绍串联补偿保护和控制介绍45MOV 故障保护故障保护 比较第 1 组和第 2 组 MOV 电流 （CT6 & CT60） 任一组 MOV 峰值电流大于 100 A (VFDBND) 并且超过 2 ms (VFSNUM) 时，保护系统监测到 MOV 分组的电流差超过 2:1 旁路断路器合闸且闭锁(Lockout)，告警信息显示故障相 有一组 MOV 故障时闭锁电容器组投入GE Transmission System

25、sGE 串联补偿保护和控制介绍串联补偿保护和控制介绍46平台故障平台故障 平台故障电流 200 A rms 反时限过电流特性，1000 A-cycle 门槛值，举例如下： 1200 A rms 故障电流，动作时间 1 cycle. 300 A rms 故障电流，动作时间 10 cycles. 旁路断路器合闸并且闭锁 控制系统发出告警信息，显示故障相GE Transmission SystemsGE 串联补偿保护和控制介绍串联补偿保护和控制介绍47电容器不平衡保护电容器不平衡保护 控制系统对两组已经平衡过的电容器组的电流差和相关的总的电容器电流进行监视 电容器不平衡电流通过 CT3 和 CT30

26、 差接测量 ( CAPUNI ) 总的电流通过 CT2 测量 ( CAPI ) PLC 对不平衡电流和总电流比值进行计算，得到不平衡率 ( CRAT_1 ) 电容器电流超过门槛值 ( UNM1 )，不平衡率超过低定值 ( UNA1 )，延时发出电容器不平衡告警信号 电容器电流超过门槛值 ( UNM1 )，不平衡率超过高定值 ( UNB )，延时合旁路开关并且闭锁电容器组 电容器不平衡电流超过定值 ( UABS ) 时，延时合旁路开关并且闭锁电容器组GE Transmission SystemsGE 串联补偿保护和控制介绍串联补偿保护和控制介绍48Luoping-BaiseSummary of

27、Protection Action for Capacitor UnbalanceProtectiveActionCapacitor Unbalance Ratio, %Number of shorted sectionsCap. Current 0.2 puTime Delay, SecondsAlarm0.10 41Bypass0.1251Mawo-BaiseSummary of Protection Action for Capacitor UnbalanceProtectiveActionCapacitor Unbalance Ratio, %Number of shorted sec

28、tionsCap. Current 0.2 pu Time Delay, SecondsAlarm0.10 31Bypass0.1441Absolute Bypass level: Unbalance current 7 A rms for 0.5 seconds continuouslyGE Transmission SystemsGE 串联补偿保护和控制介绍串联补偿保护和控制介绍49开关三相不一致开关三相不一致 检测断路器电流和断路器辅助触点 发出告警信号 任两相电流比值达到 2:1 超过 3 S 断路器电流 0.20 P.U. 或者断路器辅助状态接点不一致 旁路断路器旁路串补，告警并且永

29、久闭锁旁路断路器旁路串补，告警并且永久闭锁 短路器状态接点不一致和电流不平衡同时发生GE Transmission SystemsGE 串联补偿保护和控制介绍串联补偿保护和控制介绍50旁路断路器故障信号和保护措施旁路断路器故障信号和保护措施GE Transmission SystemsGE 串联补偿保护和控制介绍串联补偿保护和控制介绍51旁路断路器合闸失败 保护发出开关合闸命令超过 0.25 S (TBF)，但是 一相或者更多相开关状态接点仍然在分闸状态 或以下状态为真： 电容器电流超过 100 Arms 间隙导通 避雷器故障 平台接地故障 旁路开关合闸失败和永久闭锁 线路远方跳闸接点闭合并且

30、告警 保持接点闭合直到线路失电或者 超过 1 min. 或在后台监控系统上确认GE Transmission SystemsGE 串联补偿保护和控制介绍串联补偿保护和控制介绍52旁路断路器分闸失败 保护发出自动重投分闸开关命令超过 0.25 S (TBF)，但是 一相或者更多相开关状态接点仍然在合闸状态 或开关电流 ( CT2 ) 超过 250 Arms 旁路开关分闸失败和永久闭锁GE Transmission SystemsGE 串联补偿保护和控制介绍串联补偿保护和控制介绍53旁路开关状态接点不确定 常开接点和常闭接点不一致 超过2 S 开关辅助接点不确认告警GE Transmission

31、SystemsGE 串联补偿保护和控制介绍串联补偿保护和控制介绍54激光模块故障告警 激光电源功率降低或所有数据光纤信号都丢失: 激光故障告警 对于受到影响的系统保护退出 保护退出告警信号 故障相和故障系统由面板LED灯光显示GE Transmission SystemsGE 串联补偿保护和控制介绍串联补偿保护和控制介绍55光纤通讯故障光纤通讯故障 奇偶校验码检测错误 监测数据位和数据信号 检测到误码后转换到另一根光纤上 PLC 闭锁保护功能 保护退出告警 电容器组仍然在投入状态，由另外一套控制系统保护GE Transmission SystemsGE 串联补偿保护和控制介绍串联补偿保护和控制

32、介绍56地面控制电源供应地面控制电源供应 110 Vdc 和 24 Vdc 监视 如果分别小于 90 Vdc 或小于 20 Vdc, 发出 地面保护电源故障 & 保护退出告警 相关的保护退出 电容器组仍然投入，由另外一套系统保护GE Transmission SystemsGE 串联补偿保护和控制介绍串联补偿保护和控制介绍57PLC 故障故障上述这些问题都会导致保护退出 CPU 硬件故障 一般的硬件 可读取内存故障 程序故障 I/O 模块故障 检测不到 I/O 模块 巡检时间超过 200 ms PLC 电源故障GE Transmission SystemsGE 串联补偿保护和控制介绍串

33、联补偿保护和控制介绍58地面光纤接口模块故障 (GFOI) 地面光纤接口故障告警 & 保护退出： 背板通讯中断 地面光纤接口模块停止工作 地面光纤接口模块不在工作模式 GFOI 和 CPU 之间数据传输不同步GE Transmission SystemsGE 串联补偿保护和控制介绍串联补偿保护和控制介绍59PLC and GFOIGE Transmission SystemsGE 串联补偿保护和控制介绍串联补偿保护和控制介绍60以下情况保护自动退出光纤通讯故障 PLC 故障 地面保护系统电源故障激光故障当保护 A & B 都退出时，旁路串补都退出时，旁路串补进行试验时，一套保护

34、可以手动退出，电容器组仍在投入状态GE Transmission SystemsGE 串联补偿保护和控制介绍串联补偿保护和控制介绍61环境温度探头故障 指示温度在 -25 to 55 C 以外 发出环境温度探头故障告警 继续运行，使用 45 C 作为避雷器温度进行计算GE Transmission SystemsGE 串联补偿保护和控制介绍串联补偿保护和控制介绍62一般告警 电容器组检修状态 电容器组运行状态 电容器组旁路 GE Transmission SystemsGE 串联补偿保护和控制介绍串联补偿保护和控制介绍63闭锁投入 下面情况下电容器组闭锁投入： 严重电容器过电流 严重避雷器温度高GE Transmission SystemsGE 串联补偿保护和控制介绍串联补偿保护和控制介绍64旁路断路器 & 隔离开关操作 为防止对串联电容器切换设备的损坏： 旁路短路器和隔离开关必须按照一定的顺序操作 间隔闭锁逻辑GE Transmission SystemsGE 串联补偿保护和控制介绍串联补偿保护和控制介绍65电容器组退出操作顺序合旁路断路器合旁路 MOD打开出线侧的隔离开关 MOD A*打开变