DF3331B变压器不接地侧后备保护装置技术说明书.docx
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DF3331B变压器不接地侧后备保护装置技术说明书
DF3331B
变压器不接地侧后备保护装置
技
术
说
明
书
烟台东方电子信息产业股份有限公司
2001年8月
目录
1概述1
1.1适用范围1
1.2功能特点1
1.2.1装置功能1
1.2.2装置特点1
1.3环境条件2
2技术参数3
2.1额定参数3
2.2定值范围及技术指标3
2.2.1工作电源3
2.2.2电流电压精确工作范围3
2.2.3定值范围3
2.2.4定值误差3
2.2.5相间功率方向元件3
2.2.6温度影响3
2.2.7触点容量4
2.2.8绝缘性能4
2.2.9冲击电压4
2.2.10抗电磁干扰性能4
2.2.11功率消耗5
2.2.12重量5
3工作原理6
3.1主要元件构成原理6
3.1.1保护启动元件6
3.1.2复压闭锁(方向)过流保护6
3.1.3母线充电保护8
3.1.4零序过流保护8
3.1.5零序过压告警8
3.1.6过负荷保护9
3.1.7复合电压出口功能9
3.1.8PT断线告警9
3.1.9CT异常告警10
3.1.10装置故障检测10
3.2硬件配置10
3.2.1交流插件10
3.2.2CPU插件10
3.2.3出口插件11
3.2.4电源插件11
3.2.5面板11
4使用说明12
4.1安装接线说明12
4.2软压板12
4.3定值整定12
4.3.1保护配置12
4.3.2保护定值13
4.3.3保护方式控制字KG1整定说明14
4.3.4保护方式字整定说明14
4.3.5定值整定原则15
4.4人机对话16
4.4.1开入量16
4.4.2开出传动16
4.4.3液晶界面16
4.5调试说明17
4.5.1通电前检查17
4.5.2装置通电检查17
4.5.3模拟短路试验17
4.6运行维护18
4.6.1装置的投运18
4.6.2装置的运行18
4.6.3保护动作信号及报告18
4.6.4其它注意事项19
5订货须知20
5.1产品型号、名称、规格20
5.2技术要求20
5.3订货数量20
5.4收货单位及收货人20
附图
01/10封面
02/10DF3331B变压器不接地侧后备保护装置正视后视图
03/10DF3331B变压器不接地侧后备保护装置安装开孔和外形尺寸图
04/10DF3331B变压器不接地侧后备保护装置内部插件联系图
05/10DF3331B变压器不接地侧后备保护装置内部原理展开图一
06/10DF3331B变压器不接地侧后备保护装置内部原理展开图二
07/10DF3331B变压器不接地侧后备保护装置交流插件原理图
08/10DF3331B变压器不接地侧后备保护装置出口插件原理图
09/10DF3331B变压器不接地侧后备保护装置电源插件图
10/10DF3331B变压器不接地侧后备保护装置端子图
1概述
1.1适用范围
DF3331B变压器不接地侧后备保护装置(以下简称装置),适用于两圈和三圈变压器,作为变压器不接地侧的后备保护装置。
1.2功能特点
1.2.1装置功能
本装置功能齐全使用灵活,出口方式可方便选择,可实现以下功能
a)保护功能
1)六段式复压闭锁(方向)过流保护(六段六时限)
2)母线充电保护(一段一时限)
3)二段式零序过流保护(二段二时限,其中第二段可以选择告警和跳闸)
4)零序过压告警(一段一时限)
5)过负荷保护(过负荷告警、启动风冷、闭锁有载调压,各一段一时限)
b)辅助功能
1)复合电压出口功能
2)PT断线告警
3)CT异常告警
4)具有一次100周波的故障录波功能,可以连续录波八次
c)通讯功能
1)一个标准的RS485接口,通讯媒介可采用光纤或屏蔽电缆,通讯速率为9600BPS,通讯规约采用国际标准的IEC60870-5-103规约
2)一个可选的FDKBUS接口,采用插卡方式,通讯媒介可采用屏蔽电缆,通讯速率为187.5K~1MBPS,通讯规约采用FNP(FieldbusNetworkProtocol)规约
3)一个可选的光纤FDKBUS环网接口,采用插卡方式,可实现基于FDKBUS的光纤单环和光纤冗余双环通讯方式,通讯速率为187.5K~1MBPS,通讯规约采用FNP规约
4)一个可选的以太网络接口,采用插卡方式,通讯媒介可采用光纤或屏蔽电缆,通讯速率为10MBPS,通讯规约建立在国际标准的TCP/IP协议之上
1.2.2装置特点
1)采用先进的工业级芯片,装置的MCU均采用MOTOROLA的32位MCU芯片,硬
件系统具有高的抗干扰能力及工作可靠性
2)采用14位A/D采集芯片,提高了数据采集的分辨率和测量精度
3)主要芯片采用表面贴装技术
4)装置电气隔离和屏蔽按国际标准电磁兼容设计
5)采用的保护原理成熟可靠,并且已经有丰富的现场运行经验
6)保护功能相对独立,本间隔所完成的保护和测控功能决不依赖通讯网
7)装置通讯接口采用插卡式,可以满足不同类型的变电站对通讯网络的要求
8)采用大屏幕液晶显示,汉化菜单操作,使用方便
9)可采用光纤冗余自愈双环网结构,极大提高了系统通讯的可靠性
10)具有与GPS的IRIG-B格式对时功能
11)装置结构采用嵌入式结构,可以集中组屏,也可以就地安装
1.3环境条件
1)环境温度:
-25~+55℃,24小时内平均温度不超过+35℃
2)贮存温度:
-25~+70℃,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
3)相对湿度:
不超过85%
4)大气压力:
80~110kPa
5)工作位置:
偏离基准位置不超过5°
6)使用地点不允许有爆炸危险的介质,周围介质中不应含有腐蚀金属和破坏绝缘的气体及导电介质,不允许充满水蒸汽及有较严重的霉菌存在
7)使用地点应具有防御雨、雪、风、沙、灰的设施
2技术参数
2.1额定参数
1)直流电压:
220V或110V
2)交流电压:
57V,100V
3)交流电流:
5A或1A
4)频率:
50Hz
2.2定值范围及技术指标
2.2.1工作电源
直流电源电压220V或110V,允许偏差-20%~+20%。
2.2.2电流电压精确工作范围
1)电流:
0.2In~20In
2)相电压:
2V~150V
3)线电压:
2V~150V
4)开口三角电压:
2V~260V
2.2.3定值范围
1)电流定值范围:
0.2In~20In
2)电压定值范围:
2V~100V
3)零序电压定值范围:
2V~200V
4)过负荷电流定值范围:
0.2In~2In
5)保护时间定值范围:
0.1~10s
6)过负荷时间定值范围:
0.1~80s
2.2.4定值误差
1)电流定值误差:
<3
2)电压定值误差:
<3
3)时间定值误差:
1s以下<15ms,1s以上<1.5%
2.2.5相间功率方向元件
1)90°接线,按相启动
2)最大灵敏角:
-30°/-45°,误差5°
3)动作区:
1705°
4)最小动作电压:
在最大灵敏角下,不大于0.5V
5)最小动作电流:
在最大灵敏角下,不大于0.5A
6)最小动作功率:
在最大灵敏角下,不大于0.5VA
7)电压记忆特性:
当最大线电压<2V时,采用电压记忆,消除出口三相短路
方向死区
2.2.6温度影响
装置在-25~+55℃温度下动作值因温度变化而引起的变差不大于±3%。
2.2.7触点容量
出口跳闸触点最大导通电流:
直流220V8A
输出信号触点:
直流220V最大导通电流1A断开电流0.2A
2.2.8绝缘性能
1)绝缘电阻
装置绝缘电阻满足表2-1所示要求。
表2-1装置绝缘电阻试验
试验部位
绝缘电阻>100兆欧
交流电压回路对地
用开路电压1000V摇表测
交流电流回路对地
交流电流和交流电压回路之间
交流回路和直流回路之间
直流电源回路对地
用开路电压500V摇表测
开入回路对地
开出触点对地
开入回路和开出触点之间
2)介质强度
装置能承受表2-2所示的工频耐压试验,一分钟无击穿或闪络现象。
表2-2装置工频耐压试验
试验部位
耐压水平(工频,一分钟)
交流电压回路对地
2000V
交流电流回路对地
2000V
交流电流和交流电压回路之间
2000V
直流电源回路对地
1500V
交流回路和直流回路之间
2000V
开入回路对地
500V
开出触点对地
500V
开入回路和开出触点之间
500V
2.2.9冲击电压
装置能承受表2-3所示的标准雷电波冲击试验。
表2-3装置标准雷电波冲击试验
试验部位
冲击电压
交流电压回路对地
5000V
交流电流回路对地
5000V
直流电源回路对地
5000V
开入回路对地
1000V
开出触点对地
1000V
2.2.10抗电磁干扰性能
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的衰减振荡波脉冲干扰试验。
2)静电放电测试
能承受IEC1000-4-2标准Ⅳ级,试验电压接触放电8kV,空气放电15kV。
3)辐射电磁场干扰测试
能承受IEC1000-4-3标准Ⅲ级,干扰场强10V/m的辐射电磁场干扰试验。
4)快速瞬变干扰测试
能承受IEC1000-4-4标准Ⅳ级,试验电压共模4kV,2.5kHz。
2.2.11功率消耗
1)直流电压回路:
在额定电压下,正常工作时<15W,动作时<25W
2)交流电压回路:
<1.0VA/相(Un=57V)
3)交流电流回路:
<1.0VA/相(In=5A),<0.5VA/相(In=1A)
2.2.12重量
装置的总重量不大于12kg。
3工作原理
3.1主要元件构成原理
3.1.1保护启动元件
本装置配有两类启动元件:
相电流突变量启动元件和辅助启动元件。
相电流突变量启动定值为IQD,在所有保护配置全部退出的情况下,相电流突变量启动也退出。
辅助启动采用多种电气量(相电流、零序电流)的有效值作为启动量,与相应的保护定值比较判别。
两个条件只要满足一个,保护启动进入故障处理程序。
启动后启动继电器动作,开放保护出口跳闸24V正电源。
保护启动元件逻辑框图如图3-1所示。
图3-1保护启动元件逻辑框图
3.1.2复压闭锁(方向)过流保护
本装置配有六段六时限的复压闭锁(方向)过流保护,每段都有独立的电流定值、时间定值和方式定值。
通过方式定值的整定,每段过流保护可以选择是否经复压元件闭锁、是否经方向元件闭锁以及方向元件的指向,而且可以选择出口一到出口五的任意组合作为跳闸出口。
复压闭锁(方向)过流I段保护逻辑框图见图3-2所示,其它各段过流保护逻辑框图和过流I段保护相同。
1)复压闭锁元件
复压闭锁(方向)过流保护的复压闭锁元件,由本侧复压闭锁和外部接入的复压开入闭锁或门构成。
外部接入的复压开入闭锁方式配合复合电压出口功能,可实现各侧复合电压的并联方式。
其中,本侧复压元件由三个低电压元件(线电压)和负序电压元件或门构成。
另外,通过KG1.D2可选择是否投入外部接入的复压开入闭锁,通过KG1.D3可选择是否投入本侧复压闭锁。
图3-2复压闭锁(方向)过流1段保护逻辑框图
2)相间功率方向元件
复压闭锁(方向)过流保护的相间功率方向元件采用90接线按相启动方式,灵敏角为-30/-45可选。
为消除出口处三相短路方向死区方向元件带记忆功能。
三个相间功率方向元件如表3-1所示。
表3-1相间功率方向元件
相间功率方向元件
I
U
A
Ia
Ubc
B
Ib
Uca
C
Ic
Uab
对于相间功率方向元件,其动作特性如图3-3所示:
图3-3相间功率方向元件的动作特性(灵敏角α=-30°或-45°)
3)PT断线对保护的影响
通过整定控制字KG1.D1,在PT断线期间,经方向或复压闭锁的过流保护可以选择是退出过流保护,还是退出方向闭锁和本侧复压闭锁。
当过流保护不经复压闭锁和方向闭锁时,PT断线对它无影响。
当“本侧PT退出”时,过流保护退出本侧复压闭锁和方向闭锁,如果外部接入的复压开入闭锁投入的话,此时,复压闭锁仅由外部接入的复压开入闭锁构成。
(对于“本侧PT退出”,具体参见3.1.8PT断线告警)
3.1.3母线充电保护
这是一种限时电流速断保护,在母线充电时短时投入。
一段一时限,可独立投退。
在检测到“母充开入”从0变至1时,短时开放母充保护,母充投入时间TTR一到,即自动退出母充保护。
可选择出口一到出口五的任意组合作为跳闸出口。
母线充电保护逻辑框图如图3-4所示。
图3-4母线充电保护逻辑框图
3.1.4零序过流保护
本装置配有二段二时限的零序过流保护,作为变压器中性点经大电阻接地运行方式下的接地保护。
各时限均可独立投退。
一段和二段都可以选择跳闸出口,通过各个时限的控制定值的整定,可以选择出口一、出口二、出口三、出口四、出口五中的任意出口组合作为跳闸出口。
另外,二段保护可以通过控制定值的整定,选择异常告警出口。
零序电流元件中的零序电流取自接入装置的(3I0,3I0’)。
零序过流保护原理框图如图3-5所示。
图3-5零序过流保护原理框图
3.1.5零序过压告警
本装置配有一段一时限零序过压告警保护,作为变压器中性点不接地或经大电阻接地运行方式下的接地保护。
电压量用装置3U0,3U0’的输入量。
零序过压告警保护逻辑框图如图3-6所示。
图3-6零序过压告警逻辑框图
3.1.6过负荷保护
本装置配有过负荷保护,包括有过负荷告警、启动风冷、闭锁有载调压,各一段一时限。
每个时限都可独立投退。
采用最大相电流进行判别。
过负荷告警触点为常开触点。
启动风冷、过负荷闭锁有载调压的触点,根据现场需要,可以通过装置型号的触点方式的代号,选择常开触点或常闭触点,具体说明参见5.1产品型号、名称、规格。
过负荷保护逻辑框图如图3-7所示。
图3-7过负荷保护逻辑框图
3.1.7复合电压出口功能
为实现各侧复合电压并联的方式,本装置配有复合电压出口功能。
复合电压出口功能有独立的低电压和负序电压定值,当复合电压满足条件,装置接通两对复压出口触点,并异常告警。
装置判出PT断线后,闭锁复合电压出口功能。
当“本侧PT退出”时,也闭锁复合电压出口功能。
复合电压出口功能逻辑框图如图3-8所示。
图3-8复合电压出口功能逻辑框图
3.1.8PT断线告警
PT断线判据如下:
1)任一线电压小于70V,且任一相电流大于0.04In;
2)负序电压大于6V;
满足上述任一条件延时9s报PT断线,并异常告警。
待电压恢复正常,告警自动消失。
通过整定控制字KG1.D1,在PT断线期间,经方向或复压闭锁的过流保护可以选择是退出过流保护,还是退出方向闭锁和本侧复压闭锁。
当过流保护不经复压闭锁和方向闭锁时,PT断线对它无影响。
PT断线期间,闭锁复合电压出口功能。
当本侧PT检修或旁代时未引入旁路电压时,为保证该侧后备保护的正确动作,需投入“本侧PT退出”压板,此时相关后备保护功能有如下变化:
1)经方向或复压闭锁的过流保护退出本侧复压闭锁及方向闭锁,此时,复压闭锁仅由外部接入的复压开入闭锁构成;
2)PT断线检测功能解除;
3)本侧的复合电压出口功能解除。
3.1.9CT异常告警
CT异常告警判据如下:
三相电流不平衡(Izc>IBP)经9s报CT异常,并异常告警。
待电流恢复正常,告警自动消失。
3.1.10装置故障检测
装置有完善的故障检测功能,当检测出有异常情况时,装置告警并同时生成报告,在液晶显示并将告警信息通过通讯网络上传。
根据故障的严重程度,可分为装置故障告警和异常告警两种,具体说明如下:
1)装置故障:
压板出错,RAM定值出错,内部RAM故障,外部RAM故障,程序ROM故障,EEPROM定值出错,开出常通故障,开出常断故障,EEPROM系数1出错,RAM系数1出错,AD变换超时故障,此时装置故障告警,并闭锁保护出口,保护功能退出,应尽快检查解决问题。
2)异常告警:
EEPROM系数2异常,RAM系数2异常,PT断线,CT异常,复合电压出口,零序过压告警,零序过流告警。
此时装置异常告警,保护功能没有退出,应分析检查解决问题。
3.2硬件配置
装置采用6U、1/219"机箱,内部插件的方式。
主要由交流插件、CPU插件、出口插件、电源插件、面板构成。
3.2.1交流插件
本插件额定电流有5A和1A两种,可供选择。
系统二次侧的交流电压和电流,经本插件的隔离互感器隔离变换后,将信号以电压量的形式接入CPU插件上。
在CPU插件上电压信号经RC低通滤波器接入A/D转换芯片。
CPU通过控制A/D转换芯片对输入信号进行等间隔采样。
采样数据经CPU处理后,组成各种保护功能的出口判据,最终完成保护功能。
本装置的交流插件可转换的交流量有三相电压Ua、Ub、Uc和开口三角电压3U0;三相电流Ia、Ib、Ic和零序电流3I0。
3.2.2CPU插件
本插件所用CPU为高集成度32位工业控制用芯片,片外逻辑均通过I/O芯片隔离和CPU连接,抗干扰能力强。
本插件采用14位A/D转换芯片,最大可有14路模拟量输入通道。
本插件有8路24V开关量输入回路,开入量均经光耦隔离后接入CPU。
本插件有最大13路开关量输出回路,用于驱动出口跳闸继电器和告警继电器。
开出量按其电源受控情况分为两类:
一类是电源经本装置故障继电器常闭触点闭锁的,用于驱动出口及其信号继电器,其中用于出口跳闸的还经启动触点闭锁,可防止CPU故障时继电器误出口跳闸。
另一类是24V电源不经闭锁的,用于驱动装置故障继电器。
本插件上有一个标准RS485通讯接口。
该接口通讯媒介可以采用屏蔽电缆或光纤(需外加光纤转换卡),通讯规约采用IEC60870-5-103。
3.2.3出口插件
本插件上设有启动继电器,用来闭锁跳闸继电器的24V电源。
保护动作后,由本插件的跳闸继电器跳开相应的断路器,并分别给出信号触点同时点亮面板上保护动作指示灯。
检测到装置故障时,由本插件的装置故障继电器(1ZGJ,2ZJG)的常开触点发出装置故障触点信号,并点亮面板上的装置故障指示灯;继电器的常闭触点断开保护出口的24V电源回路,闭锁保护出口。
3.2.4电源插件
本插件按额定电压输入有220V和110V两种规格可供选择。
本插件输入电压为交直流两用。
直流输入经逆变后输出装置所需四组直流电压:
1)+5V:
为CPU及其外围芯片提供工作电源
2)12V:
为模拟输入回路运放及A/D芯片提供工作电源
3)开出24V:
为开出回路提供电源
4)开入24V:
为开入回路提供电源
四组电压均不共地,且采用同机壳不相连的浮地方式。
本插件上有一个网络控制卡接口,通过选择不同的控制卡可实现FDKBUS网络、光纤双环自愈网、以太网等网络方式;通讯媒介可以采用光纤或屏蔽电缆。
3.2.5面板
本装置的面板上有6个指示灯,1个信号复归按钮,1个计算机维护口,1个8×16液晶显示屏和1个薄膜键盘。
面板上6个指示灯,反映装置的运行状态及异常指示具体内容见表3-2:
表3-2指示灯状态说明
指示灯
指示灯的状态
状态说明
电源(绿灯)
发平光
电源正常
灯不亮
异常
运行(绿灯)
1s的周期闪烁
装置在运行态
运行灯不亮
装置在调试态
0.4s的周期闪烁
保护启动,程序在故障处理中
保护动作(红灯)
发平光
保护动作
灯不亮
没有保护动作
过负荷(红灯)
发平光
过负荷
灯不亮
没有过负荷
异常告警(红灯)
发平光
有异常告警事件
灯不亮
没有异常告警事件
装置故障(红灯)
发平光
装置故障
灯不亮
装置正常
装置面板信号复位按钮,可以复归“保护动作”指示灯。
通过面板上的维护口,可使用笔记本电脑对装置进行维护。
通过液晶和键盘可实现基本的人机对话功能。
4使用说明
4.1安装接线说明
本装置适用于两圈和三圈变压器,作为变压器的后备保护。
装置实用接线如图4-1所示。
图4-1装置典型接线示意图
4.2软压板
通过软压板的投退,可实现某一类保护功能的投退,本装置软压板如表4-1所示。
表4-1软压板表
序号
软压板
投退选择
1
过流保护
投/退
2
母充保护
投/退
3
零序过流保护
投/退
4
零序过压告警
投/退
5
过负荷保护
投/退
4.3定值整定
根据现场需要及功能的不同,装置的定值分为保护配置和保护定值。
其中,保护配置主要是保护功能的投退,而保护定值则包含了保护功能的相关定值。
4.3.1保护配置
表4-2保护配置表
序号
保护配置
投退选择
1
过流1段
投/退
2
过流2段
投/退
3
过流3段
投/退
4
过流4段
投/退
5
过流5段
投/退
6
过流6段
投/退
7
母充保护
投/退
8
零流1段
投/退
9
零流2段
投/退
10
零序过压告警
投/退
11
过负荷告警
投/退
12
启动风冷
投/退
13
过载闭锁调压
投/退
14
复合电压出口
投/退
15
PT断线检测
投/退
16
CT异常检测
投/退
4.3.2保护定值
表4-3保护定值表
序号
定值符号
定值名称
整定范围
整定步长
1
IQD
突变量启动电流
0.2In~2In
0.01A
2
IL1
过流1段电流
0.2In~20In
0.01A
3
TL1
过流1段时间
0.1~10s
0.01s
4
KL1
过流1段方式字
00~FF
1
5
IL2
过流2段电流
0.1In~20In
0.01A
6
TL2
过流2段时间
0.1~10s
0.01s
7
KL2
过流2段方式字
00~FF
1
8
IL3
过流3段电流
0.1In~20In
0.01A
9
TL3
过流3段时间
0.1~10s
0.01s
10
KL3
过流3段方式字
00~FF
1
11
IL4
过流4段电流
0.1In~20In
0.01A
12
TL4
过流4段时间
0.1~10s
0.01s
13
KL4
过流4段方式字
00~
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- DF3331B 变压器 接地 侧后 保护装置 技术 说明书