10kV继电保护技术方案及说明.docx

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10kV继电保护技术方案及说明

10KV开关柜继电保护技术应答书

1适用范围

本应答书为对明珠线二期工程10kV开关柜继电保护部分的响应，适用于降压变电所10kV进线、10kV出线、10kV母联及配电变压器。

2环境条件

2.1

环境温度：

-10C～+40C

2.2

相对湿度：

日平均值不大于95%；月平均值不大于90%（25C）有凝露的情况发生

2.3

饱和蒸气压：

日平均值不大于2.2×10-3Mpa

月平均值不大于1.8×10-3Mpa

2.4

海拔高度：

≤1000m

2.5

地震烈度：

7度

3采用标准

本继电保护装置的制造、试验和验收除了满足技术规格书的要求外，还符合如下标准：

3.1

《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》

（GB50062-92）

3.2

《微机线路保护装置通用技术条件》

（GB/T15145-94）

3.3

《继电器及继电保护装置基本试验方法》

（GB7261）

3.4

《静态继电器及保护装置的电气干扰试验》

（GB6162）

3.5

《线路继电保护产品动态模拟技术条件》

（SD286）

3.6

《电气继电器》

（IEC255）

3.7

《微机型防止电气误操作装置适用技术条件》

（DL/T486-2000）

3.8

《地下铁道设计规范》

（GB50157-92）

4主要继电保护产品REF543性能及参数

4.1应用

REF54馈线终端设计用于中压网络的保护，控制，测量和监视，其可与不同的开关柜一道使用，包括单母线，双母线及双重配置系统，保护功能也支持不同的网络类型，如中性点不接地网络，谐振接地网络及部分接地网络。

RE54馈线终端功能特性基于专用的保护，控制，测量，运行状况监视及通信功能库，每个库包括某些特定功能块的组合，如保护功能块。

同使用传统的单个产品相比，组合库经济效益更好。

专用库与继电器配置（IEC1131标准）一起使得REF54馈线终端较易适用各种不同应用。

借助于MMI图形显示，馈线终端内的控制功能就地指示隔离刀闸或断路器的状态。

而且，馈线终端可允许将来自断路器及隔离刀闸的状态信息转送到远方控制系统，可控对象如断路器可通过远方控制系统断开，合上。

状态信息和控制信号通过串行总线传送，也可通过馈线终端面板上的按钮进行就地控制。

馈线终端设计用于短路及接地故障的选择性保护REF54馈线保护包含过电流及接地故障功能，可用于强接地，电阻接地或谐振接地网络馈线的短路，时限过流及接地故障保护，带有接地故障功能及方向接地故障功能的相同类型馈线终端可用于中性点不接地网络的过电流及接地故障保护，当需要时可使用自动重合闸功能进行自动重合闸，可进行多达五个连续的自动重合闸周期。

REF54终端测量三相电流及三个相间电压，中性点电流，残余电压，频率及功率因素。

从测量的电流，电压计算出有功，无功功率，可基于所测量的功率计算出电能，测量值可用与一次值成比例的值进行就地，远方显示。

除了保护，测量，控制及运行状况监视功能外，馈线终端也提供大量的可编程PLC功能，使变电站自动化所需的多个自动化顺序逻辑功能集成到一个装置中。

数据通信特性包括与高层设备通信的SPA总线或LON总线，并且LON通信与PLC功能组合在一起减少了馈线终端之间的硬接线要求。

4.2特点

·馈线终端用于中压网络的保护、控制、测量和监视

·新的应用领域，如电能质量测量、保护、电容器保护、控制和电动机的保护、同期检测、频率保护等

·通过传统的测量湖肝气或电流电压传感器来进行电流电压测量

·具有液晶显示器的就地人机接口

·通过特殊保护功能库对保护、控制、测量监视和通讯的功能进行扩展

·基本保护功能包括：

带或无方向的过流和接地故障保护、零序电压、过电压低电压保护、断路器失灵保护以及自动重合闸

·控制功能包括6个控制对象的就地控制和远方控制，控制对象状态显示以及在每个间隔层和变电站层的联锁

·测量包括相电流、相间和相对地电压、零序电流和零序电压、频率、功率因数、谐波、有功功率和无功功率、电能等

·状态监视包括断路器状态监视、跳闸回路监视和馈线终端装置内部自检

·用于温度测量的RTD/模拟量模块，电压/电流测量和毫安量输出

·通讯包括二个通讯接口：

一个用于与PC机就地通讯，另一个通过变电站通讯系统用于远方通讯

·REF54是ABB配电自动化系统和ABB一体化概念的产品之一

4.3主要技术参数

4.3.1电流保护

定时限电流整定范围：

014In

级差005In

定时限电流延时整定范围：

05s

级差005s

定时限零序电流整定范围：

012In

级差001In

定时限零序电流延时整定范围：

05s

级差005s

定时限电流速断元件电流整定范围：

0.520In

级差02In

定时限电流速断元件延时整定范围：

05s

级差002s

定时限零序电流速断整定范围：

0520In

级差02In

定时限零序电流速断延时整定范围：

05s

级差005s

反时限特性曲线动作时间与电流的平方成反比，提供曲线的计算公式。

过负荷保护：

采用分段延时，整定范围：

60~9999s

4.3.2电压保护

过电压整定范围：

2200V

级差1V

低电压整定范围：

2100V

级差1V

过电压整定时间范围：

00450s

级差001s

低电压整定时间范围：

00450s

级差001s

4.3.3绝缘性能

（1）绝缘电阻

在正常试验大气条件下，装置的带电部分和非带电金属部分及外壳之间，以及电气上无联系的各电路之间，根据被试回路额定电压等级，分别用开路电压250V或500V的兆欧表（Ui<60V时用250V兆欧表，Ui60V时用500V兆欧表），测量其绝缘电阻值，大于10M。

（2）介质强度

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、输出触点回路对地，以及回路之间，能承受频率为50Hz，2kV历时1min的工频耐压试验而无击穿闪络及元器件损坏现象。

（回路额定电压Ui<60V时，试验电压为500V）。

4.3.4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、输出触点回路对地，以及回路之间，能承受12/50s的标准雷电波的短时冲击电压试验，开路试验电压5kv，装置无绝缘损坏。

4.3.5耐湿热性能

装置能承受GB7261第21章规定的湿热试验。

最高试验温度+40C，最大湿度95%，试验时间为2d，每一周期历时24h的交变湿热试验，在试验结束前2h内，根据本标书技术规定的要求，测量各导电电路对外露非带电金属部分及外壳之间、电气上无联系的各回路之间的绝缘电阻值大于15M，介质强度不低于3.4.3

（2）条规定的介质强度试验电压幅值的75%。

4.3.6振动

装置能承受GB7261第163条规定的严酷等级为1级的振动耐久能力试验。

试验后，无紧固件松动脱落及结构件损坏。

4.3.7冲击

装置能承受GB7261第175条规定的严酷等级为1级的冲击耐久能力试验。

试验后，无紧固件松动脱落及结构件损坏。

4.3.8碰撞

装置能承受GB7261第18章规定的严酷等级为1级的碰撞试验。

试验后，无紧固件松动脱落及结构件损坏。

4.3.9抗干扰性能

（1）脉冲群干扰

装置能承受IEC60255221中规定的1MHz脉冲群干扰试验和GB616285规定的100kHz脉冲群干扰试验。

试验严酷等级为III级，试验电压为共模2500V，差模1000V的衰减振荡波，装置无误动或拒动现象。

试验时给被试继电器预先施加直流电源。

（2）静电放电干扰

装置能承受IEC60255222中规定的严酷等级为III级，即接触放电试验电压为6kV允许偏差5%，空气放电试验电压为8kV允许偏差5%的静电放电干扰试验。

（3）辐射电磁场干扰

装置能承受GB/T1459891995中规定的严酷等级为III级的辐射电磁场干扰试验，即试验场强为10V/m。

（4）快速瞬变干扰

装置能承受GB/T14598101995中规定的严酷等级为III级的快速瞬变干扰试验，即试验电压为2Kv，允许偏差10%。

4.3.10连续通电

装置完成调试后，出厂前进行不少于100h连续通电试验。

各项参数和性能符合本标书要求。

连续通电试验的被试装置只施加直流电源，必要时可施加其它激励量进行功能检测。

表1：

激励输入

额定频率

50.0/60.0HZ

电流输入

额定电流

0.2A/1A/5A

热稳定

连续

0.5A/4A/20A

1秒

20A/100A/500A

耐动态电流，半波值

50A/250A/1250A

输入阻抗

<750mW/<1000mW/<20mW

电压输入

额定电压

100V/110V/115V/120V

（参数化）

耐压水平，连续

2xUn（24V）

额定电压时负载

<0.5VA

传感器输入，最多

8个

电压范围RMS

±9.4V

电压范围峰值

±12V

输入阻抗

>4.7MW

输入电容

<1nF

表2：

辅助电源

型号

PS1/240V

（REF543，

REF543）

PS2/240V

（仅REF545）

Ps1/48

（REF541,

REF543）

PS2/48V

（仅REF545）

输入电压，交流

110/120/220/24V

-

输入电压，直流

110/125/220V

24/48/60V

工作范围

交流额定值的ac85...110%,

直流额定值的dc80...120%

直流额定值的dc80...120%

静止/工作负载

~20/~40W

直流辅助电源波纹系数

最大值为直流值的12%

辅助直流电压无复归中断时间

<50ms,110V

<100ms,200V

内部温度过高指示

+78°C（+75...83°C）

表3：

开关量输入

工作范围

18...265Vdc

（24/48/60/110/220Vdc）

泄漏电流

-2...25mA

功率损耗/输入

<0.8W

脉冲计数（特定开关量输入）频率范围

0...100Hz

表4：

信号输出

额定电压

250Vac/dc

连续载流能力

5A

0.5s接通能力

10A

3s接通能力

8A

在直流电压48/110/220V，控制回

路时间常数L/R<40ms

1A/0.25A/0.15A

表5：

功率输出

额定电压

250Vac/dc

连续载流能力

5A

0.5s接通能力

30A

3s接通能力

15A

在直流电压48/110/220V，控制回

路时间常数L/R<40ms

5A/3A/1A

最小接点负载

100mA,24V交流/直流

（2.4VA）

HSPO（高速功率输出）

比普通功率输出（PO）

快5ms

TCS（跳闸回路监视）

控制电压范围

20...265V交流/直流

经监视回路的泄漏电流

约1.5mA（0.99...1.72mA）

接点最小跨越电压

20V交流/直流（15...20V）

表6：

环境条件

指定运行温度范围

-10...+55°C

运输和贮藏温度范围

-40...+70°C

保护等级

前侧嵌入式安装

IP54

后侧，连接端子

注意！

背侧保护盖（附件）可用作机箱背侧的保护及屏蔽

IP20

干热试验

参照IEC68-2-2（BS2011：

2.1B部分）

干冷试验

参照IEC68-2-1（BS2011：

2.1A部分）

潮热循环试验

参照IEC68-2-30（BS2011：

2.1Db部分）

相对湿度=95%,温度=20°...55°C

贮藏温度试验

参照IEC68-2-48

表7：

标准试验

绝缘试验

绝缘材料试验

（IEC60-2：

BS932：

部分2和

IEC255-5：

BS5992：

部分3）

试验电压

2kV,50Hz,1分钟

脉冲电压试验

（IEC255-5）

试验电压

5kV单向脉冲,波形1.2ms,电源能量

0.5J

绝缘电阻测量

（IEC255-5）

绝缘电阻

>100MW,500V

直流

机械试验

振动试验（正弦振动）

IEC255-21-1，I级

冲撞试验

IEC255-21-2，I级

表：

8电磁兼容试验

电磁兼容试验满足普通标准EN50082-2所规定的要求

1MHZ脉冲干扰试验

III级（IEC255-22-1）

共模

2.5KV

差模

1.0KV

静电放电，

III级（IEC6100-4-2）

导体放电

6KV

空气放电

8KV

射频试验

以共模方式直接引入

（IEC6100-4-6）

10V（rms）,

f=150kHz...80MHz

以调幅方式辐射

（IEC6100-4-3）

10V/m（rms）

f=80...1000MHz

以脉冲调制方式辐射

（ENV50204）

10V/mf=90MHz

用手提式发射机辐射

（IEC255-22-3,方法C）

f=77.2MHz,P=6W

f=172.25MHz,P=5w

快速瞬变干扰试验

（IEC255-22-4和

IEC61000-4-4）

交流/直流输入口

4kV

信号接点

2kV

抗浪涌试验

（IEC61000-4-5）

电源,,交流/直流输

入口

4kV共模

2kV差模

I/O输入口

4kV共模

1kV差模

电磁辐射试验（EN55011

和EN50081-2）

经导体RF发射（所有

端子）

EN55011,A级

以射频RF发射

EN55011,级

CE认可

遵从EMC指定89/336/EEC和LV指定

73/23EEC

表9：

数据通讯

背面接口，连接器

X3.3

RS485连接

LON或SPA数据总线,可选

为在电器上进行隔离使用光纤接口模块RER103

传输速率

SPA数据总线：

4800/9600/19200bps

LON数据总线：

78kbps/1.2Mbps

背面接口，连接器

X3.2

不用，为将来使用所预留

面板

RS232光连接

数据码

ASCII

数据传输速率

4800,9600或9200bps可选

串行通信电缆

1MKC9500011

串口通信参数

数据位数

7

停止位数

1

奇偶校验

偶数

波特率

9.6kbps（缺省）

通信规约

SPA总线规约

LON总线规约

表10：

通用部分

工具箱

CAP501

CAP505

事件记录

所有事件都以高级文本格式进行记录：

在记录信息文本中记录的原因，时间，日期。

用可选择的语言，最多记录100个事件量

数据记录

记录起动值

保护功能

详见功能块说明，CD-ROM（1MRS750889-MCD）

控制功能

详见功能块说明，CD-ROM（1MRS750889-MCD）

状态监视功能

详见功能块说明，CD-ROM（1MRS750889-MCD）

测量功能

详见功能块说明，CD-ROM（1MRS750889-MCD）

自检

RAM

ROM

EEPROM

所有模拟参考电压

对I/O和MMI进行程序自动测试

输出接点状态监视（所有接点）

机械尺寸

宽：

223.7mm（1/219”箱架）

高，框架：

265.9mm（6U）

高，箱子：

255.8mm

深：

235mm（带保护后盖245.1，可选）

装置重

约8kg

5技术要求响应

51保护配置

10kV继电保护装置采用微机综合保护测控单元，用以实现保护、监视、控制、测量、通信等功能，适用于降压变电所10kV进线、10kV出线、10kV母联及配电变压器。

保护功能使发生故障的一次设备从供电系统中退出运行，以最大限度的减少对一次设备的损坏，降低对供电系统安全供电的影响；控制、监控功能适合现场运行人员就地监控及操作，并可实现变电所无人值班，适应全所自动化及电力监控的需要；测量功能具有测量值当地显示及远方传送功能，能显示正常及故障状态测量值；通信功能用于远方随时监测装置的运行状态、调用数据、改变定值及远方操作等。

微机综合保护测控单元还配有与一次设备接口、所内监控系统接口、所内直流系统接口的硬件设备及编程软件。

微机综合保护测控单元作为变电所综合自动化的组成部分，与变电所综合自动化系统的功能接口及分工方案在后面提到。

微机综合保护测控单元的主要技术指标为：

（1）额定值：

交流电流：

1A

交流电压：

100V

频率：

50Hz0.5Hz

直流电源电压：

220V，允许偏差20%~+10%纹波系数不大于5%

（2）功耗

交流电流回路：

In=1A时，每相不大于05VA

交流电压回路：

额定电压时，每相不大于1VA

直流电源回路：

正常工作时，不大于50W

保护动作时，不大于80W

（3）过载能力

交流电流回路：

3倍额定电流，连续工作

10倍额定电流，持续10秒

50倍额定电流，持续1秒

交流电压回路：

11倍额定电压，连续工作

直流电源回路：

80110额定电压，连续工作

具体配置见下表1。

表110kV系统保护测量配置表

被保护单元名称

保护配置及自动装置

测量与计量

CT二次线圈

备注

10kV进线柜

过电流、零序电流、电流选跳

进线电流

1组

保护整定值2组

10kV出线柜

过电流、零序电流、电流选跳

出线电流

1组

保护整定值2组

10kV母联柜

过电流

母线电流

1组

保护整定值1组

过电压、欠电压

母线电压

配电变压器

电流速断、过电流、变压器重过负荷、轻过负荷、零序电流、变压器内部保护（超温、过热）

电流、电压、有功电度、有功功率

1组

保护整定值1组

10kV馈线

过电流、零序电流

馈线电流

1组

保护整定值1组

5.2本保护装置满足总要求，如下：

装置采用微机综合保护测控单元，并采用多CPU结构方式，以实现保护、监视、控制、测量、通信等功能。

5.21满足可靠性、选择性、灵敏性和速动性要求。

5.22微机综合保护测控单元及辅助继电器设置在相应的开关柜的低压室内。

5.23适应电力牵引负荷变化剧烈、频繁的特点。

输入均采取隔离措施，实现高抗干扰性。

5.24具有开机自检和连续在线自检功能，装置中任一元件损坏，不会造成保护误动作，且能发出装置异常信号，故障标志达到模块级。

5.25具有可靠的硬件闭锁功能，以保证在任何情况下不误动，只有在发生故障，保护装置启动时才允许开放跳闸回路。

5.26具有自复位电路，发生“死机”现象能通过复位电路恢复正常工作。

在进行抗高频干扰试验时，不允许自复位电路工作。

同时在装置内部运行Watchdog软件，能有效防止装置死机现象。

5.27配置电源设备，在外部电源故障或失电时，装置的设定参数及状态数据、实时时钟信号及其他主要动作信号不会丢失，并能在外部电源恢复时，恢复其正常功能，重新正确显示并输出。

5.2.8配置逆变电源设备，保证装置内部各单元模块的正常工作。

5.29具有数据存储及故障录波功能。

5.210触点：

卖方提供保护装置的出口跳闸接点及信号接点数量，出口跳闸接点满足接通DC220V510A、断开DC220V4A、长期接通DC220V5A。

进出线电流保护带有两对快速动作接点，且快速动作接点动作值及时间可调。

5.2.11配置时钟元件，并与变电所综合自动化系统实现自动对时。

5.2.12主要保护的采样速率不少于32点/周波。

5.2.13输入输出均具有过压、过流保护措施。

5.2.14控制输出采用继电器接点方式。

5.2.15输入\输出具有用户自定义编程特性。

5.2.16具有当地\远方和运行\试验操作转换功能。

5.2.17保护和控制采用不同的出口继电器。

5.2.18具有保护选择功能，每一种保护均可单独投入切除。

5.2.19具有回路隔离功能，当试验运行时，该保护退出运行。

5.2.20保证多CPU间的协调性，保证保护、监视、控制、测量、通信等各功能的可靠实现。

5.2.21继电器完整的硬件配置指标详见继电器产品手册。

5.3本保护满足微机综合保护测控单元主要功能要求，具体如下：

微机综合保护测控单元不仅是保护装置，而且是变电所综合自动化的重要组成部分。

5.3.1电流保护及检电压功能：

（1）电流保护：

电流保护具有独立的电流速断、限时电流速断、定时限过电流、零序保护及反时限功能。

定时限过电流保护和反时限过电流保护可同时使用。

适不同的运行方式的2组整定值，可通过当地或远方进行切换。

当地或远方切换的模式选择在当地进行。

在当地/远方均可退出电流保护运行或闭锁电流保护的出口。

当地或远方闭锁的模式选择在当地进行。

所有CT二次回路都设置短路装置，防止试验时CT开路。

（2）检电压功能：

具有宽范围的过电压、低电压动作范围。

5.3.2信息采集及控制功能

（1）接受当地或远方控制命令，结合已储存的开关位置信号，进行逻辑判断，通过输出继电器发出开关的“合”“分”闸命令。

当地或远方控制方式选择在当地进行。

（2）采集和显示开关设备的位置信号、所有与开关柜有关的事故、预告信号等。

（3）对电流、电压等电气量采用直接交流采样，通过所内通信网络传送到站控主控单元。

（4）可实现开关间的连锁、联动、闭锁的功能。

（5）可编程输入/输出：

装置具有可编程的光隔输入、继电器输出，开关量输入不少于28路，开关量输出不少于20路，并且输入/输出可扩展。

设计阶段输入、输出口数量的扩展包含在投标总价中。

外部引至装置内的无源接点经光电隔离，且该输入可由用户定义。

开关量输出可由用户分配（保护自检的严重告警接点可除外）。

继电器输出可以按自保持和自动复归设置。

（6）断路器防跳闭锁功能。

5.3.3当地和远方的通信功能：

用于站内自动化配网系统，装置至少有两个独立和同时工作的标准通信接口。

一个用于连接当地PC机（如RS232），实现各种调试功能，对保护进行就地访问、编程等；另一个设有标准光纤以太网通信接口用于与所内通信网络通信，以实现保护信息的传送、远方的控制、监视测量等远动功能。

通信规约采用国际标准规约，并向用户完全开放，可通过通信规约对SOE进行读取。

提供多种国际通用通信规约，供用选择。

5.3.4进出线保护选跳功能：

通过双冗余光纤通信网之间的直接的数字通信实现继电器之间的选跳功能。

最远的装置选跳h时间不大于100ms.保护通信网络独立配置，用于传输相邻所间的保护信息、开关量信息等。

所间网络利用独立的通信设备光纤以太网方式或本保护装置数字通讯卡、双输入输出冗余光纤口传输开关量、继电器间允许和闭锁信