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csc213光纤纵联差动保护测控装置说明书
目次
第一篇装置的技术说明1
1概述1
1.1适用范围1
1.2装置主要特点1
2技术条件3
2.1环境条件3
2.2电气绝缘性能3
2.3机械性能3
2.4电磁兼容性3
2.5安全性能4
2.6热性能(过载能力)4
2.7功率消耗4
2.8输出触点容量4
2.9装置主要技术参数5
3装置硬件7
3.1装置结构7
3.2装置功能组件概述7
3.3交流插件(AC)9
3.4保护CPU插件(CPU2)9
3.5测控CPU插件(CPU1)9
3.6逻辑插件(LOG)9
3.7开出插件(DO)9
3.8人机接口(MMI)9
3.9电源插件(POW)9
3.10插件布置10
4保护功能介绍11
4.1功能简介11
4.2公共启动元件12
4.3光纤电流纵差元件12
4.3.1主要原理及功能12
4.3.2电流差动保护装置与通信系统的连接方式13
4.3.3启动元件14
4.3.4动作特性14
4.3.5TA相关判别15
4.3.6压板15
4.3.7通信15
4.3.8辅助功能17
4.4过电流元件19
4.5低电压元件19
4.6零序过流元件20
4.7方向元件20
4.8小电流接地选线21
4.9反时限元件21
4.10加速元件22
4.11三相一次重合闸22
4.12慢速重合闸功能24
4.13分散式低周减载元件24
4.14分散式低压减载元件25
4.15过负荷元件26
4.16异常检测和判别26
4.16.1TA异常检测26
4.16.2TV断线检测(小电流接地系统判据)26
4.16.3线路抽取电压断线检测26
4.16.4控制回路断线检测27
4.16.5断路器位置检测27
4.16.6电流电压相序自检27
4.16.7装置自检27
4.17定值及整定说明27
4.17.1压板清单27
4.17.2定值清单及说明28
4.17.3控制字定义29
4.18装置端子图32
4.19线示意图33
4.20装置配置表及订货须知34
5测控功能36
5.1测量表计36
5.2断路器控制36
5.3运行方式控制36
5.4事故记录和分析36
5.4.1故障记录36
5.4.2录波记录37
5.4.3事件顺序记录(SOE)38
5.4.4操作记录38
5.5通信38
5.6诊断功能38
5.7EPPC®调试分析软件39
第二篇用户安装使用40
6开箱检查40
7安装调试40
7.1安装40
7.2通电前的检查40
7.3绝缘电阻测量40
7.4装置通电检查40
7.5采样精度检查41
7.6开入、开出校验41
7.7跳合闸电流保持试验41
7.8站内通讯检验41
7.9保护功能试验41
7.10相序检查41
8人机接口及其操作41
8.1装置正面布置图41
8.1.1LCD显示屏42
8.1.2四方键盘42
8.1.3LED指示灯43
8.1.4复归按钮43
8.1.5RS232调试端口43
8.2正常运行显示43
8.3装置菜单44
8.4菜单功能说明44
9运行及维护46
9.1装置投运46
9.2装置运行46
9.3运行注意事项47
9.4装置的维护47
9.5运行环境47
9.6常见故障及对策47
10运输、贮存49
11附图和附表50
11.1电源插件原理图50
11.2逻辑插件原理图51
11.3跳闸插件原理图52
第一篇装置的技术说明
1概述
CSC-213光纤纵联电流差动保护测控装置适用于110kV及以下电压等级的非直接接地系统或小电阻接地系统。
CSC-213是以光纤纵联差动保护为主保护,以电流电压保护为后备保护,同时具备三相重合闸的新一代数字式线路纵联差动保护测控装置,具备完善的保护、测量、控制与监视功能,可作为地铁交流联络线、不同网络之间的短联络线、重要负荷进线等重要环节的保护与测控一体化装置。
本装置采用了全新的设计理念,采用保护与测控通过不同类型MCU来完成的硬件构架:
保护插件采用DSP和MCU合一的32位单片机,高性能的硬件体系保证了装置对所有继电器进行并行实时计算,并保持了总线不出芯片的优点,有利于保护装置的高可靠性;测控插件采用CSC-200系列装置通用的软硬件平台,各种功能均按模块化设计,并同时配备有强大的诊断、调试工具。
装置具有高度的稳定性、灵活性、可维护性以及对不同现场情况的适应性。
1.1适用范围
适用于110kV及以下电压等级的非直接接地系统或经小电阻接地系统,对保护的配置选择性要求较高的场合,如短线路保护等场合。
CSC-213装置既可集中组屏也可在开关柜就地安装。
1.2装置主要特点
装置具有以下特点:
a)保护与测控通过不同类型mcu来完成的硬件构架:
保护插件采用DSP和MCU合一的32位单片机,高性能的硬件体系保证了装置对所有继电器进行并行实时计算,并保持了总线不出芯片的优点,有利于保护装置的高可靠性;测控插件采用嵌入式32位微处理器和16位数据采集系统,具备很强的数据处理能力;
b)电流差动信道可以配置两个光纤通信接口,可实现一主一备两个通道的通信方式,满足常规接线双通道切换的要求。
也可实现三端差动保护以满足“T”接线路全线速动保护要求。
c)两种通信方式可选:
专用光缆通信方式:
2Mbps速率数据接口传输。
复用通信方式:
2Mbps速率数据(E1)接口传输和64kbps速率数据(PCM)同向接口传输,两种方式可选。
d)具有虚拟测试功能,实现遥信自动对点、SOE事件自动触发、故障模拟、控制方案在线仿真;
e)提供基于以太网、485的通信接口,内部集成丰富的规约库,为用户提供完善的组网方案;
f)独立完善的软硬压板处理系统;
g)全面的设备运行信息和故障信息记录,为运行优化和事故分析提供充分的数据信息;
h)与保护CPU系统完全独立的高精度测量表计系统,可满足运行监视和远程自动抄表的要求;
i)完善的软硬件自检功能和免调节电路设计,安装调试更简单;
j)人机接口界面友好、操作简便,十一个指示灯实时指明装置运行状态,中文显示液晶一目了然;
k)支持网络对时和GPS脉冲对时,具备硬件时钟系统;
l)基于PC机的辅助分析软件,轻松完成保护控制逻辑定制、事故分析、虚拟测试等功能;
m)高标准电磁兼容性能,密闭机箱设计,满足装置下放安装的苛刻要求;
n)可集中组屏,也可分散安装在开关柜上或就地安装于户外开关场。
2技术条件
2.1环境条件
装置在以下环境条件下能正常工作:
a)工作环境温度:
-10℃~+55℃。
运输中短暂的贮存环境温度-25℃~+70℃,在此极限值下不施加激励量,装置不出现不可逆的变化,温度恢复后,装置应能正常工作;
b)相对湿度:
最湿月的月平均最大相对湿度为90%,同时该月的月平均最低温度为25℃且表面无凝露;
c)大气压力:
80kPa~110kPa;
d)使用场所不得有火灾、爆炸、腐蚀等危及装置安全的危险和超出本说明书规定的振动、冲击和碰撞。
2.2电气绝缘性能
2.2.1介质强度
装置能承受GB/T14598.3-1993(eqvIEC60255-5)规定的交流电压为2kV(强电回路)或500V(弱电回路)、频率为50Hz、历时1min的介质强度试验,而无击穿和闪络现象。
2.2.2绝缘电阻
用开路电压为500V的测试仪器测定装置的绝缘电阻值不小于100MΩ,符合IEC60255-5:
2000的规定
2.2.3冲击电压
装置能承受GB/T14598.3-1993(eqvIEC60255-5)规定的峰值为5kV(强电回路)或1kV(弱电回路)的标准雷电波的冲击电压试验。
2.3机械性能
2.3.1振动
装置能承受GB/T11287(idtIEC60255-21-1)规定的I级振动响应和振动耐受试验。
2.3.2冲击和碰撞
装置能承受GB/T14537(idtIEC60255-21-2)规定的I级冲击响应和冲击耐受试验,以及I级碰撞试验。
2.4电磁兼容性
2.4.1脉冲群干扰
装置能承受GB/T14598.13(eqvIEC60255-22-1)规定的1MHz和100kHz脉冲群干扰试验(第一半波电压幅值共模为2.5kV,差模为1kV)。
2.4.2静电放电干扰
装置能承受GB/T14598.14(idtIEC60255-22-2)规定的Ⅲ级(接触放电6kV)静电放电干扰试验。
2.4.3辐射电磁场干扰
装置能承受GB/T14598.9(idtIEC60255-22-3)规定的Ⅲ级(10V/m)的辐射电磁场干扰试验。
2.4.4快速瞬变干扰
装置能承受GB/T14598.10(idtIEC60255-22-4)规定的Ⅳ级(通信端口2kV,其它端口4kV)的快速瞬变干扰试验。
2.5安全性能
装置符合GB16836规定的外壳防护等级不低于IP20、安全类别为I类。
2.6热性能(过载能力)
装置的热性能(过载能力)符合DL/T478-2001的以下规定:
a)交流电流回路:
在2倍额定电流下连续工作,20倍额定电流下允许10s,40倍额定电流下允许2s;
b)交流电压回路:
Un=100/
V在2倍额定电压下连续工作,180V电压下允许2分钟;Un=100V在1.4倍额定电压下连续工作,180V电压下允许2分钟。
2.7功率消耗
装置的功率消耗符合DL/T478-2001的以下规定:
a)直流电源回路:
不大于25W;
b)交流电流回路:
当In=5A时,不大于0.3VA/相;当In=1A时,不大于0.1VA/相;
c)交流电压回路:
在额定电压下不大于0.3VA/相。
2.8输出触点容量
a)跳闸触点容量:
在电压不大于250V、电流不大于1A、时间常数L/R为(5±0.75)ms的直流有感负荷回路中,触点断开容量为50W,长期允许通过电流不大于5A;
b)其它触点容量:
在电压不大于250V、电流不大于0.5A、时间常数L/R为(5±0.75)ms的直流有感负荷回路中,触点断开容量为30W,长期允许通过电流不大于3A。
2.9装置主要技术参数
2.9.1额定参数
a)直流电压:
220V或110V(按订货要求);
b)交流电压:
100V或
V;
c)交流电流:
5A或1A(按订货要求);
d)频率:
50Hz。
2.9.2整定范围
a)差动整定值:
(0.1~20)In;
b)电流整定范围:
(0.1~20)In;
c)电压整定范围:
1.0~120.0V;
d)频率整定范围:
45.0~49.5Hz;
e)时间整定范围:
0.0~20.00S;
f)重合闸时间整定范围:
0.0~20.00S。
2.9.3动作值误差
a)差动动作值误差不超过±2.5%;
b)电流动作值误差不超过±2.5%;
c)电压动作值误差不超过±2.5%;
d)频率动作值误差不超过±0.02Hz;
e)频率变化率误差不超过±0.5Hz/s;
f)延时段动作值平均误差不超过±40ms或1.5%;
g)差动动作延时:
≤35ms(大于1.5倍定值);
h)事件记录分辨率:
≤1ms。
2.9.4测量表计精度
a)电流、电压:
0.2级;
b)功率、电度:
0.5级。
2.9.5通信端口规范
a)电RS485端口:
屏蔽双绞线接口;
b)电以太网端口:
UTP5双绞线、RJ45接口;
2.9.6精确工作范围
a)电压:
0.4V~120V;
b)电流:
(0.05~20)In;
c)频率:
40~50Hz。
2.9.7跳合闸电流
a)跳闸电流:
0.5~4A;
b)合闸电流:
0.5~4A。
2.9.8差动通讯端口规范
a)光纤类型:
单模;
b)光波长:
1310nm(1550nm可选);
c)光接收灵敏度:
-38dBm;
d)发送电平:
〉-10dBm;
e)光纤联接器类型:
SC型;
f)采用专用光缆时传送距离小于50km;
(若专用光缆时传送距离大于50km,请在订货时注明)。
3装置硬件
3.1装置结构
装置采用符合IEC60297-3标准的高度为4U、宽度为
19英寸的机箱,整体嵌入式安装,后接线,安装开孔尺寸见图3-1。
图3-1装置外形尺寸及安装开孔尺寸
3.2装置功能组件概述
装置继承了CSC-200系列装置功能模块化设计思想,实现了功能模块的标准化。
装置由交流插件、保护CPU插件、测控CPU插件、逻辑插件、出口插件、电源插件和人机接口组件构成,硬件结构图如图3-2。
图3-2硬件模块示意图
3.3交流插件(AC)
交流模块包含电压变换器和电流变换器,它们将TA、TV二次侧电流电压转换为数据采集系统可以处理的信号并起到电气隔离的作用。
测量用电流模拟量由专用测量CT输入,以保证有足够的精度;测量用电压与保护电压TV输入共用;零序电流用于零序过流保护或小电流接地选线功能,最好用专用零序电流互感器接入,若无专用零序电流互感器,在保证零序电流能满足小接地系统保护选择性要求前提下用三相电流之和即CT的中性线电流。
3.4保护CPU插件(CPU2)
保护CPU模块是本装置的保护功能模件,包含MCU和DSP合一总线不出芯片的CPU系统、保护用模拟量采集系统、开入开出管理系统、硬压板管理系统、事故报文的暂存系统和光纤通信接口系统。
采用多层印制板和表面贴装工艺制作,并采取了多种抗干扰隔离措施。
3.5测控CPU插件(CPU1)
测控CPU模块是本装置的管理模块,包含CPU系统、测量量采集系统、报文的数据库管理系统、实时硬时钟系统和人机接口管理系统。
采用多层印制板和表面贴装工艺制作,并采取了多种抗干扰隔离措施。
3.6逻辑插件(LOG)
逻辑模块提供保护跳合闸控制、遥控跳合闸控制、动作/告警信号输出等功能,并起到电气隔离的作用。
其中,所有重要出口只能在启动继电器开放以后才能执行,避免器件损坏所造成的误动。
3.7开出插件(DO)
跳闸模块提供断路器位置监视、手跳手合、跳合闸保持及防跳等功能。
其中跳合闸保持电流具有自适应特性,不需要更改回路的电气参数。
3.8人机接口(MMI)
MMI模块采用内部通讯方式与测控CPU模块进行数据交换,为用户提供对装置的本地操作接口,包括LCD显示屏、LED指示灯、操作按键以及RS232调试端口。
3.9电源插件(POW)
电源模块利用逆变原理将直流220V/110V输入转换为装置工作所需的四组直流电压,几组工作电压均不共地且采用浮地方式,起到电气隔离的作用。
为提高电源回路的抗干扰性能,模块在内部其直流输入和引出的外部24V电源回路中均装设抗干扰滤波器件。
模块还配备有完善的电源保护功能(欠压、过压、过流、过功率等)以防止电源故障造成装置损坏。
电源模块提供9路220V或110V强电开入,构成装置的主要开关量输入接口并提供可靠的电气隔离,避免为开关输入信号安装附加的220V或110V电平转换器件。
3.10插件布置
MMI模块安装在装置前面板内,其他插件由后面插拔,图3-3为装置插件布置图,该图指出了标准配置下的插件位置及排列顺序,工程应用中,插件布置图可能随着硬件配置的不同有所差异,具体情况请参照各装置背板端子图。
图3-3插件布置图
4保护功能介绍
CSC-213型光纤差动保护测控装置可适用于:
110kV及以下电压等级的中性点非直接接地系统或直接接地系统的线路保护及测控装置,可在开关柜就地安装。
4.1功能简介
装置具有如下保护功能:
a)分相电流差动保护、CT断线告警及闭锁差动保护、CT饱和检测、故障录波、TV断线告警;
b)三段式可经低电压闭锁的定时限过流保护(可经方向闭锁),其中Ⅲ段可整定为反时限段;
c)三段式定时限零序过流保护(可经方向闭锁),其中Ⅲ段可整定为反时限段;
d)小电流接地选线;
e)过负荷保护(跳闸或告警可选);
f)合闸加速保护(前加速、后加速和手合后加速);
g)低周减载保护;
h)低压解列功能;
i)三相一次重合闸(检同期、检无压或非同期);
j)保护信号远传远跳功能;
k)32组定值区;
l)软硬压板的管理功能;
m)故障录波。
装置具有如下测控功能:
a)9路开入遥信采集、装置遥信变位、事故遥信;
b)正常断路器遥控分合、小电流接地探测遥控分合;
c)Ua、Ub、Uc、Ia、Ic、P、Q、COSф、F等模拟量的遥测;
d)正向/反向有功电度,正向/反向无功电度;
e)事件SOE记录;
f)2路脉冲P、Q输入;
g)硬压板、功能遥信量的采集处理。
4.2公共启动元件
1)相电流启动元件
MAX{Ia,Ib,Ic}>MIN{Idz1,Idz2,Idz3,Ijs};
其中:
Ia、Ib、Ic分别是A、B、C相的电流;
Idz1、Idz2、Idz3分别是过流I、II、III段的电流定值。
Idz1、Idz2、Idz3分别是过流I、II、III段的电流定值;Ijs是过流加速段的电流定值。
2)零序电流启动元件
3I0>MIN{I0dz1,I0dz2,I0dz3,I0js};
其中:
3I0是零序电流;
I0dz1、I0dz2、I0dz3分别是零序过流I、II、III段的电流定值;I0js是零序加速段的电流定值
满足以上任一条件保护启动,进入故障处理程序。
4.3光纤电流纵差元件
4.3.1主要原理及功能
电流差动保护系统的构成见图4-1,图中M、N为两端均装设CSC-213光纤电流差动保护装置,保护与通信终端设备间采用光缆连接。
图4-1数字式电流差动保护系统构成示意图
电流差动保护主要功能有:
a)分相式电流差动保护;
b)具有TA断线闭锁功能,TA断线后闭锁差动保护功能;
c)具有TA饱和检测功能;
d)具有TA变比补偿功能,线路两侧(三侧)保护可以使用变比不同的TA;
e)具有2Mbps高速通信口,可采用专用通道(2Mbps)。
可复接G..703标准64kbps同向接口,也可复用2Mbps(E1)接口;
f)具有双通道冗余功能,两个通道可分别采用专用或复用64kbps或2Mbps任意组合;
g)经由保护的通信通道可传送“远跳”命令和“远传”命令;
h)保护间的数据通信采用32位CRC校验;
i)可应用于双端电源系统、弱电源系统和T接线。
4.3.2电流差动保护装置与通信系统的连接方式
连接方式有专用方式和复用方式两种。
1)专用方式:
连接方式见图4-2、图4-3。
图4-2双通道冗余方式
图4-3三端系统接线方式
2)复用方式:
连接方式见图4-4(以A通道为例)
图4-4复用连接方式示意图
4.3.3启动元件
采用公共启动元件。
对于弱电源系统,启动条件如下:
a)收到对侧启动信号;
b)某一相差流大于分相差动定值;
c)对应相间电压低于0.6倍相应电压额定值(注)。
如果弱电源侧无TV,不能提供电压量时,强电源侧保护可通过控制字选择“启动相互闭锁退出”功能,则强电源侧保护可不受对侧启动元件闭锁,而能快速跳闸。
注:
单相接地故障跳闸控制位投入时,也判别单相低电压。
单相故障跳闸控制位置0时,不判别单相低电压。
4.3.4动作特性
1)两端系统电流差动保护
分相差动的动作曲线见图4-5,动作方程如下:
ID>IH;
ID>0.6IB, 0<ID<3IH;
ID>0.8IB-IH, ID≥3IH。
上式中:
ID=│ÌM+ÌN│,IB=│ÌM-ÌN│,IH=max(IDZ,2.5ICap);
IDZ为“分相差动定值”,按大于2.5倍电容电流整定;
ICap为正常运行时实测电容电流。
图4-5差动保护的制动特性
2)三端系统电流差动保护
三端系统电流差动保护的配置与两端系统完全相同,只是差动电流和制动电流的计算方法不同:
ID=│ÌM+ÌN+ÌT│,为差动电流。
IB=│ÌM-(ÌN+ÌT)│,为制动电流。
式中假设M侧的电流模值为最大。
4.3.5TA相关判别
1)线路两端TA变比补偿
当线路两端TA变比不一样时,可根据整定的“TA变比补偿系数”,使两侧的电流一致。
TA一次额定电流的大的装置,补偿系数整定为1;其它装置的补偿系数整定为本侧TA一次额定电流除以一次额定电流的最大值。
2)TA异常检测
计算出正常两侧的差电流连续12s大于0.15In时报“长期有差流”,若同时断线相电流小于0.06In时判为TA断线。
TA断线后闭锁电流差动保护。
长期有差流与TA断线后保护逻辑相同。
3)TA饱和检测
采用模糊识别法对TA饱和进行检测,当判别出TA饱和后,根据饱和的严重程度自适应抬高制动系数。
4.3.6压板
电流差动保护只有在线路两侧(或三侧)保护装置差动压板均处于投入状态时才能动作,两侧压板互为闭锁。
装置能对此作出检测,若差动压板的状态不一致,会告警“差动压板不一致”。
装置压板模式设置为软压板模式时,差动保护用软压板投退;装置压板模式设置为软硬压板串联模式时,差动保护用软、硬压板投退;
4.3.7通信
电流差动保护正常工作的前提条件是两侧(三侧)装置通信的同步。
装置通信的同步包括两个方面:
采样同步和时钟同步。
4.3.7.1时钟同步
1)装置可采用的通信方式:
a)以2Mbps速率采用专用光纤通道。
b)以64kbps速率复接基群设备的G.703同向接口。
c)以2Mbps速率复接二次群设备的2Mbps(E1)接口。
2)通道控制字设置方法
a)采用专用光纤通道时,装置定值均应设为“内时钟”。
即数据发送采用装置的内部时钟,接收时钟从接收数据码流中提取。
b)在保护复用数字通信系统64kbpsPCM同向接口时,装置定值均应设为“外时钟”,即数据发送时钟和接收时钟均从接收数据码流中提取。
c)在保护复用数字通信系统(SDH和PDH)2Mbps(E1)接口时,装置定值均应设为“内时钟”。
电流差动保护复用数字通信系统时,必须保证数字通信系统(同步通信系统和准同步通信系统)为同步网,否则电流差动保护会因为复用数字通信系统两侧的时钟差异而产生定时的滑码现象。
3)通道配置
装置可选择单通道或双通道方式(订货时须注明)。
4.3.7.2采样同步
电流差动保护可以由控制位设置“主机方式”或“从机方式”,用于保护采样的同步。
采样同步原理见图4-6。
两侧的电流差动保护必须一侧设为主机方式,另一侧设为从机方式。
该设置与通道方式无关。
调整法方法:
设定主机保护装置的采样时刻作为基准,其余各侧的装置通过不断的调整,以使所有的保护装置的采样时刻一致。
从而达到满足差动保护的要求。
该方法优点在于采样同步后的差动保护算法处理较为简单,运算中与通道延迟参数Td无直接的关系。
在整个通信处理中,采样同步处理与电流数据的处理
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