top9720c1h变压器保护说明书.docx
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top9720c1h变压器保护说明书
TOP9720C-1H型变压器保护装置
技术说明书
珠海拓普智能仪器仪表有限公司
二○○三年
第一章概述………………………………………………………………1
第二章技术参数…………………………………………………………2
第三章装置结构…………………………………………………………4
第四章系统功能及配置…………………………………………………7
第五章人机界面操作说明………………………………………………12
第六章安装说明………………………………………………………19
第七章用户调试………………………………………………………20
第八章定值整定………………………………………………………22
附图一TOP9720C-1H型结构尺寸及安装开孔图
附图二TOP9720C-12H、13H原理接线图
附图三TOP9720C-12H、13H型端子图
第一章概述
一、装置简介
TOP9720C-1H型是在吸收国际先进技术基础上,针对一台主变压器设计开发的保护装置,能完成主变压器的差动主保护、本体保护和联网通信功能。
具备最优的性能价格比,结构简单、实用、功能强,运行安全可靠。
适用于110KV及以下电压等级的两圈或三圈变压器。
其中TOP9720C-12H适用于两圈变压器,TOP9720C-13H适用于三圈变压器。
TOP9720C-1H型装置与TOP9720C-2H型变压器后备保护测控装置和TOP9730-H型变压器非电量(温度、档位)测控配合可组成完善的变压器保护测控系统。
二、总体特点
●采用高性能单片机,大容量非易失性存储器,使装置功能更加强大。
●装置引入的差动保护CT接线可采用各侧星型接法,通过装置软件平衡各侧电流,补偿二次电流相位,使CT断线检测更为可靠准确。
●装置自带非电量(瓦斯、温度等)保护模快,无需专门的非电量保护装置。
●装置设有RS485/CAN通讯接口,可方便地与其它设备进行联网通信。
●具有完善的自检测功能。
●记录100次掉电不丢失事件记录。
●硬件实时时钟,不受装置掉电影响。
●装置机箱按抗振动、防尘密封设计,适合安装于开关柜等环境条件较为恶劣的现场
运行。
第二章技术参数
一、额定参数
●装置电源:
直流110V~340V或交流85~264V两用
●直流电压:
220V或110V(订货注明)
●交流电流:
5A或1A(订货注明)
●额定频率:
50HZ
二、主要技术性能
1、功耗:
●直流回路:
正常工作不大于20W,动作时不大于30W
●交流电流回路:
额定电流5A时,不大于1VA/相
额定电流1A时,不大于0.5VA/相
2、采样回路精确工作范围:
●保护电流:
0.5~100A
3、出口继电器接点容量:
240VAC、10A或30VDC、5A
4、精度:
●保护电流精度:
不超过±5%
●差动动作时间:
在1.5倍动作值下检测不大于30ms
●差速动作时间:
在1.5倍动作值下检测不大于25ms
三、绝缘性能
●绝缘电阻:
装置电源回路、交流回路、开出回路、开入回路、外壳相互之间用开路电压500V的兆欧表测量其绝缘电阻值,正常试验大气条件下,各回路绝缘电阻不小于100MΩ。
●介质强度:
在正常试验大气条件下,装置电源回路、交流回路、开出回路、外壳相互之间能承受频率50HZ,电压2KV,历时1分钟的工频耐压试验而无闪络击穿现象。
●冲击电压:
在正常试验大气条件下,装置电源回路、交流回路、开出回路、外壳相互之间能承受1.2/50µs的标准雷电波短时冲击电压试验,开路试验电压5KV。
●湿热性能:
耐湿热性能符合GB7261
四、抗电磁干扰性能
●群脉冲干扰:
装置承受试验电源频率为100KHZ和1MHZ,试验电压为共模2500V,差模1000V的衰减振荡波而不拒动、不误动。
●快速瞬变干扰:
装置能承受IEC255-22-4标准规定的快速瞬变干扰试验
●静电放电:
装置能承受IEC255-22-2标准规定的静电放电试验
●电磁场辐射:
装置能承受IEC255-22-3标准规定的辐射试验
五、机械性能
●振动:
装置能承受GB7261规定的严酷等级为I级的振动耐久能力试验
●冲击:
装置能承受GB7261规定的严酷等级为I级的冲击耐久能力试验
●碰撞:
装置能承受GB7261规定的严酷等级为I级的碰撞耐久能力试验
六、环境条件
●环境温度:
工作温度:
-20℃~+55℃,24小时内平均温度不超过35℃
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,装置能正常工作。
●相对湿度:
最湿月的月平均最大相对湿度为95%,同时该月的月平均最低
温度为25℃且表面无凝露。
最高温度为40℃时,平均最大相
对湿度不超过50%。
●大气压力:
86~106kPa(海拔高度2000m以下)
第三章装置结构
装置机箱采用全密封、防尘、抗振动的原则设计,以确保安装于条件较为恶劣的环境时仍具备高可靠性。
装置采用整面板形式,面板上包括汉化液晶/VFD显示器、操作按键、信号指示灯。
装置内部由CPU模块、交流模块、电源模块、本体保护模块、人机对话模块构成。
一、CPU模块
CPU模块原理简图如下:
开入量
信号、告警输出
出口
图3—1CPU模块原理示意图
CPU模块主要由以下几部分构成:
1、CPU系统
CPU系统由微处理器CPU、NVRAM、EPROM、串行E2PROM、CPLD等构成。
其中
事件记录数据存放在非易失性NVRAM中,大容量EPROM(128K)用于存放程序代码,各种整定值则存放于串行E2PROM。
大规模复杂可编程逻辑器件CPLD大幅度的减少印制线路板的面积和接插件,缩短连线。
四层板工艺使抗干扰性能大大增强。
2、数据采集系统
数据采集系统由滤波回路、多路模拟开关、A/D转换器组成。
由于A/D转换器件内部包
含了采样保持及同步电路,具有转换速度快、采样偏差小、功耗低及稳定性好等特点,故本装置采样回路无可调元件。
数据采集系统原理示意图如下:
......
......
图3—2数据采集系统原理示意图
3、开关量输入及输出
本装置共设有8路开入量,均为220V有源输入,依次为:
油温高、轻瓦斯、调压轻瓦斯、油位低、重瓦斯、调压重瓦斯、风冷消失、压力释放,其中前4路为预告信号,后4路为事故信号。
装置开出量分为两类,一类已直接连至本体保护板,即本体保护出口1、2、3、4接点;另一类通过装置B端子直接输出,如启动音响回路的事故音响接点、预告音响接点、差动出口1、2、3、4接点。
具体参照后页“附图”。
差动保护跳闸接点靠事故解除来返回,但不小于2S。
事故音响接点、预告音响接点其出口脉冲宽度为2S,即接点动作后2S返回。
所有动作于告警的事件将启动预告音响接点,如CT回路断线、差流越限、轻瓦斯等。
所有动作于跳闸的事件将启动事故音响接点,如差动速断、比率差动、重瓦斯等动作。
4、通信部分
按用户需求装置可选配RS485/CAN/RS232的通信方式,标准配置为RS485接口。
5、时钟回路部分
装置模块内设置了硬件实时时钟,不受装置掉电影响,采用的时钟芯片精度高。
二、交流模块
交流模块包括差动保护电流输入
保护电流变换器线性范围为:
0.30~100A;Ie=5A
0.10~20A;Ie=1A
交流模块接线原理参见“附图”。
三、电源模块
装置电源为进口高频开关电源,直流110V、220V或交流220V输入。
模块输出三组直
流电压,即+5V、+12V、-12V。
1、+5V为CPU等数字电路的工作电源
2、±12V为模拟电路工作电源
四、本体保护板
装置的本体保护板主要由快速重动继电器、光电隔离器件等组成。
本体跳闸输入接点(重瓦斯、调压重瓦斯、风冷消失、压力释放)经快速重动继电器扩展为4路无源本体跳闸干接点。
五、人机对话模块
本模块主要功能是显示CPU系统的输出信息,同时扫描面板上的按键状态并实时传送给CPU系统。
显示模块采用128×64点阵VFD或液晶,人机界面清晰易懂。
配置系列装置的通用按键操作方式,使得人机对话操作方便、简单。
同时考虑到低压保护等级的特点,在本模块还配置了丰富的灯光指示信息,使装置运行更为直观。
第四章系统功能及配置
TOP9720C-1H系列微机变压器保护装置主要由差动速断保护、比率差动保护、CT断线检测、本体保护等配置而成,适用于110KV及以下电压等级的两圈或三圈变压器。
功能型号对照表如下:
装型
置号
功能选项
两
圈
三
圈
差
动
速
断
比
率
差
动
二
次制
谐动
波
差
流
越
限
CT
断
线
本
体
保
护
遥
信
事
件
记
录
TOP9720C-12H
√
√
√
√
√
√
√
√
√
TOP9720C-13H
√
√
√
√
√
√
√
√
√
装置的保护功能包括:
●差动速断
●二次谐波制动比率差动(三段折线)
●差流越限
●CT断线检测及闭锁保护
每种保护及功能均设有可以投/退的软压板。
一、各侧电流相位及平衡补偿
TOP9720C-1H型变压器保护装置的各侧电流互感器二次均采用星形接线(也可选择按
常规方式接线),通过软件平衡各侧电流、补偿二次电流相位。
由于二次电流直接接入装置,从而简化了CT二次接线,增加电流回路可靠性。
1、主变各侧电流相位差补偿
由于变压器各侧电流互感器均采用星形接线,其接线产生的相位差由软件自动校正。
电流互感器各侧极性都以指向变压器为同极性端(见附图),两圈即为其中Y/Δ侧。
凡Y0/Y/Δ(或Y/Δ)接线方式,Y侧电流需校正相位。
对于Y/Δ-11接线,校正方法如下:
iA’=(iA-iB)/1.732
iB’=(iB-iC)/1.732
iC’=(iC-iA)/1.732
式中:
iA、iB、iC为Y侧CT二次电流,iA’、iB’、iC’为Y侧校正后的各相电流。
当各侧CT采用星形接法时,装置对常见几种变压器绕组方式如Y/Δ-11、Y/Δ-5、
Y/Δ-1、YO/Y/Δ-12-11、Y0/Δ/Δ-11等进行了相位校正(见定值表)。
若采用常规接线方式,可选择“无校正”。
2、主变各侧电流平衡补偿
各侧电流互感器二次电流平衡补偿由软件完成,中、低压侧平衡补偿均以高压侧二次电流不变为基准,平衡系数计算如下:
KPM=Ihe/Ime
KPL=Ihe/Ile
式中:
KPM为中压侧平衡系数;
KPL为低压侧平衡系数;
Ihe、Ime、Ile分别为变压器高、中、低压侧二次额定电流。
补偿时分别将中、低压侧各相电流与相应的平衡系数相乘。
上式同样适于双圈变压器。
差动电流与制动电流的有关运算均是在电流相位校正和平衡补偿后基础上进行。
二、保护功能及原理
1、保护起动
保护采用相电流突变量起动和辅助起动两种方式。
a)相电流突变起动方式
相电流突变采用周/周比较,其特点是不受负荷电流影响且快速灵敏同时具有较强的抗干扰能力,表达式为:
|i(k)-i(k-n)|-|i(k-n)-i(k-2n)|≥ε
其中:
n为每工频周期采样点,k为当前采样点。
当任一相电流突变量大于大于起动值,保护起动进入故障处理程序进行故障计算判别。
b)辅助起动方式
保护还采用每相差电流的有效值作为辅助起动判别量,以便在没有明显突变量的情况下保护能可靠起动。
2、差动速断保护
即当差动电流大于最大可能励磁涌流时立即出口跳闸,主要用于变压器严重故障时加速。
其判据为:
Id>ISD,其中ISD=Kr*Ie
式中,Ie为高压侧额定电流;Kr为相对于额定电流的励磁涌流倍数,可根据系统阻抗、
变压器和CT特性来整定,大约在6~12之间。
3、二次谐波制动比率差动
a)本装置按三段折线式比率制动特性要求,实现比率差动。
动作特性如图4-1,动作判据为:
Id>Icd当Ir≤Ir1;
Id>K1(Ir-Ir1)+Icd当Ir1<Ir≤Ir2;
Id>K2(Ir-Ir2)+K1(Ir2-Ir1)+Icd,当Ir>Ir2;
程序中依次按相判别,当满足以上任何一个条件时,比率差动动作。
式中:
Id—-差动电流;
Ir——制动电流;
Icd——差动保护门槛定值;
K1和K2——分别为第一段和第二段折线斜率,K1≤K2;
Ir1和Ir2——分别为第一和第二拐点制动电流,Ir1<Ir2;
对于双圈变保护:
Id=|ih+il|
Ir=1/2|ih-il|
对于三圈变保护:
Id=|ih+im+il|
Ir=max{|ih|+|im|+|il|}
式中ih、im、il分别为高、中、低压侧电流。
Id
动作区K2
IcdK1
OIr
Ir1Ir2
(图4-1)
b)励磁涌流闭锁原理
装置采用三相差动电流中二次谐波与基波的比值作为励磁涌流闭锁判据。
制动判据如下:
Id2>Kd2*Id
式中:
Id2——每相差动电流中的二次谐波;
Id——对应相差流基波;
Kd2——二次谐波制动比;
三相中任一满足制动,则闭锁三相比率差动保护。
4、差流越限告警
在正常情况下装置监视各相差电流是否异常,判据如下:
Id>Icl
T>Tzd
式中:
Icl为差流越限定值;
Tzd为差流越限延时定值
在任一相差流超过差流越限定值后且延时时间到,装置发告警信号,自动生成事件记录。
为了加强对CT回路的监视,CT二次断线时不闭锁差流越限。
5、CT二次断线检测
装置设有CT断线报警功能。
在正常情况下通过检查所有相别的电流中有一相无流,即判为该相CT断线。
若本侧三相均无流,则取消本侧CT断线判别。
在有电流突变时,判据如下:
①发生突变后的电流减小(而不是增大)
②本侧三相电流中有一相无流,且对侧三相电流均无变化
满足以上条件时判为CT二次回路一相断线。
在判为CT二次断线后,装置发出告警信号,并可选择闭锁或不闭锁比率差动保护。
6、非电量保护(本体保护)
变压器所有开关量本体保护均由主保护实现,无需额外的本体保护装置。
a)作用于跳闸的开关量输入
重瓦斯、调压重瓦斯、风冷消失、压力释放开关量输入本装置后,经重动继电器去跳各侧断路器,同时点亮“事故”灯,生成事件记录。
b)作用于信号的开关量输入
轻瓦斯、调压轻瓦斯、油温高、油位低等开关量输入本装置后,点亮“预告”灯,生成
事件记录告警。
三、其它功能
1、装置告警
当装置检测到下列故障时,发出运行异常信号并报警。
①硬件故障:
RAM、EPROM、定值出错、继电器状态不正确时,装置报警,并同时闭锁保护出口。
②CT二次回路断线
2、信号指示
装置向用户提供5个信号指示(见面板图),包括:
●通信——装置通信收发指示(可根据指示灯闪烁频率判断通信是否正常)
●备用——未作定义
●预告——预告信号
●事故——事故信号
●电源——装置电源指示
各定值整定方式及范围见【人机界面】和【定值一览表】。
3、遥信功能
装置提供用户8路220V有源开关量输入,依次为油温高、轻瓦斯、调压轻瓦斯、油位低、重瓦斯、调压重瓦斯、风冷消失、压力释放,其中前4路为预告信号,后4路为事故信号。
SOE分辨率<2ms,并可通过显示画面查看其当前状态。
4、事件记录功能
装置可记录NO.00至NO.99共100个带有精确到1ms的事件记录,其中显示NO.00为最
近一次事件记录。
总事件超出100个,则最早产生的事件记录将被新近产生的事件记录覆盖。
装置掉电后事件记录仍可保存。
事件记录主要内容有:
●保护动作类型及动作参数;
●装置告警情况;
●遥信变位(本体保护动作)
第五章人机界面操作说明
一、键盘说明
本装置设有八个键,说明如下:
【→】——使光标右移;当有带参数事件弹出时,按下此键,可查看事件记录动作参数。
【↑】――向上翻页键,修改参数时,每按下一次,参数加1。
【←】――使光标左移;当查看事件记录参数时,按下此键返回事件记录菜单。
【↓】――向下翻页键;修改参数时,每按下一次,参数减1。
【返回】――退出本级菜单;当有事件弹出时,按下此键,返回主菜单。
【确定】――在修改参数时,当修改完毕,按下此键,参数存入非易失存储器及串行E2PROM中;在主菜单时,选择相应项后,按下此键可进入相应子菜单。
【复归】――复归信号指示灯。
【暂停】——可暂停事件记录推画面功能。
二、显示菜单
本菜单采用层状方式,操作方便,说明如下。
装置若连续10分钟一直无键按下,将自动进入巡显。
超过屏保整定时间则熄屏进入屏幕保护。
屏保后按任意键激活显示。
1、主菜单
仪表上电时将显示主菜单,(若有事件记录则弹出事件记录画面)
主菜单
测量定值事件
开入开出时钟
校准巡显其他
在主菜单下,可以通过【←】【→】【↑】和【↓】键进行光标的移动;当光标停在所选功能上时,按下【确定】键进入相应的子菜单;按下【返回】键退回到主菜单。
2、测量画面
在测量画面,可以通过【←】【→】【↑】和【↓】键移动光标,按下【确认】键进入相应画面;按【返回】键回到主菜单。
进入测量画面可以查看高压侧电流、中压侧电流(若为三圈变)、低压侧电流、差动电流、制动电流。
【↑】【↓】键可以进行翻页查看,按【返回】键返回上面的主菜单。
其中高、中、低压侧电流均为实际输入电流(未进行相位和平衡补偿),差动电流和制动电流则为补偿后的电流值。
3、定值画面
进入定值画面,首先显示如下画面。
系统参数
整定显示
【←】【→】【↑】和【↓】键可以左右移动;整定功能可以修改有关定值参数;显示功能只能查看有关定值参数。
【确认】键可以选择相应功能;【返回】键可以返回主菜单。
进入整定功能时,显示如下画面:
系统整定
输入口令:
0000
【←】和【→】键进行光标移动【↑】和【↓】键进行数值修改;密码输入完毕按【确认】键,若口令正确,即可进入定值整定画面,否则出现如下画面:
系统整定
口令错误!
请重新输入!
按【返回】键回到输入口令界面,重新输入口令。
如果口令正确则进入修改定值菜单。
在整定画面,【←】和【→】键进行光标左移和右移,【↑】【↓】用来翻页和修改参数。
系统参数
地址:
0000
波特率:
9600
口令:
0000
【地址】与后台机进行通信时设定的设备编号,用于网络通信时本装置的识别。
该地址在同一个系统内不能重复,其设定范围为【1~9999】。
【波特率】波特率只可设定为【300、1200、2400、4800、9600、19200】中的一种。
【口令】本装置设置4位数口令,装置出厂时口令设定为【0000】。
保护定值参见说明书后面的【定值一览表】。
4、事件记录
事件记录NO.00
2000:
05:
01
20:
14:
15:
999
差动速断动作
按【↑】、【↓】键可以查看所有事件记录,按【返回】键返回主菜单。
当事件记录带有动作参数时,按【→】键可以查看事件动作参数,内容如下:
动作参数
A相差流:
020.30A
B相差流:
020.30A
C相差流:
020.30A
按【←】键返回事件记录画面。
5、开入菜单
显示外部8路遥信及内部8路开入量的分、合状态,按【↑】【↓】键翻页,按【返回】键返回主菜单。
其中外部8路遥信对应本体保护输入,内部8路开入保留。
6、开出测试菜单
开出测试用于测试出口继电器。
该功能一般仅在装置调试状态下使用,在装置正式投入运行后,不允许作开出测试。
在主菜单中选择【开出】按下【确认】键输入口令1,若口令不正确则回到初始值0000,输入正确口令按“确认”键则要求输入口令2,输入口令2,正确则进入第三个画面。
按【↑】【←】【→】及【↓】选择开出测试1或开出测试2,按【确认】键进入开出测试画面。
在以上3个画面按【返回】键则退回到主菜单。
按【←】【→】键移动光标到要测试的继电器,按【↑】【↓】键选择继电器【返回】或【启动】,选择好后按【确认】键,则继电器状态被送出;按【返回】键则退回到【开出测试】画面。
7、时钟菜单
进入时钟菜单,首先进入如下菜单:
时钟
整定显示
按【←】【→】【↑】【↓】键可移动光标;【确认】键选择相应功能;按【返回】键回到主菜单。
当进入整定画面时,即可调整时间:
时钟
2002:
05:
18
16:
32:
52
【←】【→】键移动光标;【↑】【↓】进行数值修改,按【确认】键修改成功后时间继续走动,按“【】返回”键返回到主菜单。
若只观察时间值,则可进入显示时间菜单。
8、通道校准菜单
通道校准
整定显示
【←】【↑】【→】【↓】键移动光标;【确认】键选择相应功能;【返回】键返回到主菜单。
(通道校准一般用于出厂整定)
进入整定时,显示如下画面
通道校准
输入口令:
0000
【←】【→】键移动光标;【↑】【↓】键进行数值修改;密码输入完毕后,按【确认】键,若口令正确,即可进入通道校准画面,否则出现如下画面:
通道校准
口令错误!
请重新输入!
按【返回】键可回到输入口令界面,重新输入口令,口令正确则进入,如下画面:
测量区包括三相测量电压、三相测量电流校准及三相功率、线电压补偿。
低压侧电流校准
KIA:
6.060005.00A
KIB:
6.045005.00A
KIC:
6.055005.00A
在本菜单的前一个数值为通道系数,后一数值为该通道的实时测量值。
【←】【→】【↑】【↓】进行光标移动,【↑】【↓】键进行数值修改,也进行翻页;按【确认】键存储修改后的系数值。
在通道校准的任一画面,按【返回】键回到进入通道校准时的画面。
9、巡显菜单
巡回显示实时各测量值,每隔10秒钟翻页,按【返回】键返回主菜单。
10、暂停事件推画面菜单
暂停事件推画面?
YESNO
在事件记录界面时,按下【暂停】按钮,可暂停事件推画面功能。
该功能主要用于有大量的事件记录产生时,可暂时停止事件记录的刷新,但有关事件记录的参数
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