pst671u数字式变压器技术说明书数字化主变保护装置Word文档下载推荐.docx

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A.3保护跳闸节点图58

1概述

1.1适用范围

PST671U系列数字式变压器保护装置是以差动保护、后备保护和非电量保护为基本配置的成套变

压器保护装置，适用于1000kV,750kV、500kV、330kV、220kV、110kV电压等级大型电力变压器。

PST671U系列数字式变压器保护装置是新一代全面支持数字化变电站的保护装置。

装置支持电力

行业通信标准DL/T667-1999（IEC60870-5-103）和新一代变电站通信标准IEC61850。

本技术说明书主要针对220kV电压等级的变压器保护。

1.2保护配置

单装置可实现全套变压器电气量保护，各保护功能由软件实现。

装置包括多种原理的差动保护，

并含有全套后备保护功能模块库，可根据需要灵活配置，功能调整方便。

1.纵联差动保护

差动速断保护；

稳态比率差动保护；

故障量差动保护。

2.后备保护

复压闭锁（方向）过流保护；

零序（方向）过流保护；

过负荷告警

TA、TV断线告警。

1.3性能特点

1高性能硬件

速度大于200MIPS的32位CPU系统；

采样速率为每周波96点（可为144点）的16位的模数转换系统。

2高可靠性

在单层机箱内可采用双CPU板同时工作，实现双套电气量保护与门保护出口。

即实现双AD

采样、双CPU并行逻辑判断处理，出口回路实行双CPU出口互锁，即双CPU同时动作，保护

才出口跳闸。

3支持数字化变电站

PST671U应用了“PS61850数字化变电站软件平台”，全面支持IEC61850标准。

装置中内嵌有SCL解析器，可以根据配置动态生成IEC61850模型。

IEC61850可实现传统变电站自动化

系统的各种“四遥”和保护信息传输，在不影响常规的保护及测控功能的前提下，在模型自描述体系的支撑下可达到和国内外其它厂商方便的互操作。

同时，IEC61850也为系统带来了灵

活性、实时性等功能和性能上的提升。

PST671U装置支持的IEC61850功能有：

支持TP链接的所有服务器侧MMS服务

PST671U装置支持所有IEC61850的MMS服务器侧的通讯服务模型的所有必选项服务（包括GOOSE服务所涉及的访问GOCB控制块的MMS服务）。

支持GOOSE组播（依工程要求选配）

在PST671U装置中，可使用GOOSE服务实现数据传输，实现间隔间数据共享或过程层

实时数据传输。

支持变电站对时

PST671U装置可以支持IEC61850-8-1规定的SNTP网络校时服务。

4强电磁兼容性

装置采用背插式和特殊的屏蔽措施，装置能承受GB/T17626-1998等级为5级的工频磁场抗扰

度试验、5级的阻尼振荡磁场抗扰度试验、4级的静电放电抗扰度试验、4级的电快速瞬变脉

冲群抗扰度试验、4级的振荡波抗扰度试验3级的射频电磁场辐射抗扰度试验、4级的浪涌（冲

击）抗扰度试验、3级的射频场感应的传导骚扰抗扰度试验。

5逻辑图编程设计

各保护功能模块化设计，各类工程配置不同的逻辑图，即可实现各种保护配置。

6保护装置采用多种差动原理判别变压器是否发生区内故障

a•故障量差动：

不受负荷电流大小的影响，滤取故障特征量，进行差动判断，保护动作快速，

动作灵敏性高；

b•二次谐波制动：

传统的二次谐波闭锁，能够防止空投时励磁涌流误动；

c•波形分析制动：

实现分相制动，能够准确的识别区内故障和励磁涌流。

7丰富、实用的界面设计

接口显示器采用真彩液晶，操作方式采用高可靠性的触摸屏，便于用户调试；

界面可随时显示各侧电流、电压及其相位，差流情况和压板状态等运行相关量。

8完善的事件记录和故障录波功能

记录所有电流电压量故障时的波形，同时显示差动保护记录的差流，谐波等相关量以及电流、

电压向量图等。

9强大的通信功能

保护具有三个以太网接口，两个通信串口RS485，—个RS232打印接口。

通信规约采用

IEC60870-5-103规约或IEC61850规约。

10支持多种GPS对时

对时输入接口可提供空接点、有源24V及RS485三种模式的选择，支持GPS秒对时，GPS分

对时和IRIG—B格式时间码对时。

2技术性能及指标

2.1额定电气参数

名称

额定电气参数

1

直流电源

220V或110V（订货请注明），允许工作范围：

（80%〜110%）额定直流电压

2

交流电压

--交流电压：

额定数字量为：

2D41H。

3

交流电流

--交流电流：

额定测量数字量为：

额定保护数字量为：

01CFH。

2.2主要技术性能及指标

2.2.1主要技术指标

序号

主要技术指标

相电压：

0.2V

〜200V

采样回路精确工作范围

3U0电压：

〜600V

电流：

0.04ln

〜40ln

模拟量测量精度

误差：

不超过土

5%

差动保护整组动作时间

差动速断：

w20ms（1.5lop）

比例差动、分差、

低压侧小区差动：

w30ms（1.5lop）

4

后备保护动作时间

动作时间误差：

w

30ms

2.2.2光纤接口参数

⑴光纤通讯接口参数（光纤以太网）

接口参数

光纤种类

多模，波长1310nm

光纤接口

ST

发送功率

-23〜-14dbm

接收灵敏功率

w-33dBm

5

传输距离

W1.5km

6

光接收器饱和光功率

>

-14dBm

⑵采样及GOOS接口参数

单模，多模可选

ST,SC可选

⑶对时接口参数

多模可选

223通信接口

序

接口类型

打印机接口（不可更改）

RS-232

三个可同时工作的以太网接口（或光纤以太网）

RJ-45（或LC光纤接口）

两个可以同时工作的串行通信口

RS-485/RS422

2.4电磁兼容性能

电磁兼容试验项目

试验结果

静电放电抗扰度

能承受GB/T14598.14-1998中规定的静电放电抗干扰IV级试验

辐射电磁场抗扰度

能承受GB/T14598.9-2002中规定的辐射电磁场干扰度山级试验

快速瞬变脉冲群抗扰度

能承受GB/T14598.10-1996中规定的快速瞬变抗扰度A级试验

浪涌（冲击）抗扰度

能承受GB/T17626.5-1998中规定的浪涌（冲击）抗扰度山级试验

射频场感应的传导骚扰抗扰度

能承受GB/T17626.6-1998中规定的射频场感应的传导骚扰抗扰度山级试验

工频磁场抗扰度

能承受GB/T17626.8-1998中规定的工频磁场抗扰度V级试验

7

脉冲磁场抗扰度

能承受GB/T17626.9-1998中规定的脉冲磁场抗扰度V级试验

8

阻尼振荡磁场抗扰度

能承受GB/T17626.10-1998中规定的阻尼振荡磁场抗扰度V级试验

9

1MHz脉冲群抗扰度

能承受GB/T14598.13-1998中规定的1MHz和100kHz脉冲群抗扰度山级

（共模2.5kV、差模2kV）试验，施加干扰期间，装置无误动或拒动现象。

10

电磁发射限值

能符合GB/T14598.16-2002中规定的电磁发射限制值

2.5机械性能

机械性能

机箱结构尺寸

482.6mmx177mrrK291mm嵌入式安装；

振动

装置能承受GB/T11287-2000中3.2.1规定的严酷等级为I级的振动响应能力试验；

3.2.2规定的严酷等级为1级的振动耐久能力试验

冲击

装置能承受GB/T14537-1993中4.2.1规定的严酷等级为I级的冲击响应试验；

4.2.2

规定的严酷等级为1级的冲击耐久试验

碰撞

装置能承受GB/T14537-1993中4.3规定的严酷等级为1级的碰撞试验

2.6环境大气条件

环境参数

正常工作大气条件

环境温度：

-10'

C〜+45C（室内使用）；

相对湿度：

5%~95%（产品内部既不凝露，也不结冰）;

大气压力：

66kPa〜110kPa；

正常试验大气条件

+15C〜+35C；

45%〜75%

86kPa〜106kPa；

贮存及运输的极限大

气环境

装置贮存、运输允许的环境条件为-40C〜+70C，相对湿度不大于85%在

不施加任何激励量的条件下，不岀现不可逆变化。

3保护原理说明

装置在运行状态下主程序按固定运算周期进行计算，正常采样采集电流、电压量、开关量。

根据电流、电压、开关量是否满足起动条件决定程序是进入故障计算，还是正常运行。

在故障计算中进行差动及后备保护的判别。

3.1保护启动

保护程序采用检测扰动的方式决定是进入故障处理还是进行正常的运行，自检等工作。

只有当装

置启动后，相应的保护元件才会开放。

各启动元件的原理如下。

3.1.1差流启动元件

差电流启动元件的判据为：

|id|>

Iqd；

其中：

id为差动电流，Iqd为差流启动门槛；

当任一相差动电流大于启动门坎时，保护启动；

适用保护：

纵差保护，分侧差动，分相差动，低压侧小区差动。

3.1.2差流突变量启动元件

差流突变量启动元件判据：

I[id（k）-id（k-2n）]|Rqd;

id（k）为当前差动瞬时值，id（k-2n）为当前采样点前推二周波对应的差动采样瞬时值，Iqd为差流

突变量启动门槛；

连续三点满足条件时，保护启动；

3.1.3相电流突变增量启动

利用系统扰动时，相电流会发生突变的变化特征使保护进入故障处理程序。

启动量：

所有电流量。

启动条件：

相应侧的突变增量|[i（k）-i（k-2n）]|>

iqd。

i（k）为当前点瞬时值，i（k-2n）为当前采样点前推二周波对应的采样瞬时值，Iqd为相电流突变量

启动门槛；

连续三次满足条件时，保护启动；

阻抗保护、复压（方向）过流保护、过流保护、零序（方向）过流保护、公共绕组零

序过流。

3.1.4自产零序电流启动

针对变压器接地故障，也为防止转换性故障，多条线路相继故障及小匝间故障等情况下，相电流

突变量启动可能失去重新启动能力。

接地系统三相电流量。

零序电流大于相应侧的零序电流启动值。

3.1.5开关量启动

指定的开关量。

指定的开关量的开关量被置“1”。

，及联切等。

失灵（接受母线保护失灵接点跳主变三侧）

3.2差动保护

电力变压器在运行时，由于联接组别和变比不同，各侧电流大小及相位也不同。

需通过数字方法

对TA联接和变比进行补偿。

消除电流大小和相位差异。

3.2.1纵差保护

纵差保护是指由变压器各侧外附CT构成的差动保护，该保护能反映变压器各侧的各种类型故障。

纵差保护应注意空载合闸时励磁涌流对变压器差动保护引起的误动，以及过励磁工况下变压器差

动保护动作的行为。

以下以Y0/Y/△-11变压器为例来说明纵差差流的计算。

变压器各侧二次额定电流：

高压侧额定电流：

Inh=~~S;

n.h、3*Uh*na.h

中压侧额定电流：

Is

n.m3*Um*na.m；

1s

低压侧额定电流：

n.l「、3*U|*na.|；

式中：

S――变压器高中压侧容量；

TA为全Y接线；

Uh、Um、Ui――变压器高、中、低压侧铭牌电压；

na.h、na.m、na.i变压器咼、中、低压侧TA变比。

本装置各侧电流均折

由于各侧电压等级和TA变比的不同，计算差流时需要对各侧电流进行折算,

算至高压侧。

变压器纵差各侧平衡系数，和各侧的电压等级及TA变比都有关，如下：

高压侧平衡系数:

Kh

In.h

中压侧平衡系数:

Km

In.h

In.m

低压侧平衡系数:

Ki

T7T

变压器各侧电流互感器采用星形接线，二次电流直接接入本装置。

电流互感器各侧的极性都以母

对于Y侧:

对于d-11侧:

差动电流:

n

n.

Ida=

为Idai

；

Idb=

JIdbi

Idc=

見Idci

i二

i=1

制动电流:

3.2.1.1差动速断保护

当任一相差动电流大于差动速断整定值时瞬时动作跳开变压器各侧开关。

差动速断保护不经任何闭锁条件直接出口。

图3.2.1差动速断保护逻辑图

321.2稳态量比率差动

稳态比例差动保护采用经傅氏变换后得到的电流有效值进行差流计算，用来区分差流是由于内部故障还是外部故障引起。

比例制动曲线为3折段，采用了如下动作方程：

1.1d-1opmin，11si；

2.1d-1opmin1r_1sik1，1si—1r1s2；

3.Id-Iopmin'

1s^_1sik1Ir_Is2”k2，1r一丨s2。

r

图3.2.2稳态比率差动制动曲线

Id---差动电流，Ir-一制动电流，Jpmin---最小动作电流；

Is1—制动电流拐点1（取0.8Ie），Is2-制动电流拐点2（取3Ie）；

k1---斜率1（取0.5），k2--斜率2（取0.7）；

Ie---基准侧额定电流（即高压侧）

稳态比率差动保护经过TA断线判别（可选择）、励磁涌流判别、TA饱和判别和轻微过激磁判别闭

锁后出口。

闭锁条件：

TA断线判别（可选择）、励磁涌流判别、TA饱和判别和轻微过激磁闭锁。

△表示故障增量△Ii=Ii—IiL；

下标L

3.2.1.3故障分量比率差动保护

故障分量电流是由从故障后电流中减去负荷分量而得到，用

表示正常负荷分量，取一段时间前（两个周波）的计算值。

在故障分量差动中，

制动电流心h=送A|i/2；

1.纠dAA|op.min,

△Idi

图324故障量差动制动曲线

厶|r.0__差动动作拐点，L|op.min__故障分量差动最小动作电流。

与传统比率差动相比，忽略变压器各侧负荷电流之后，故障分量原理与传统原理的差动电流相同，

主要不同表现在制动量上，发生内部轻微故障（如单相高阻抗接地或小匝间短路）时，这时制动电流主要由负荷电流IiL决定，从而使传统差动保护中制动量大而降低了灵敏度。

发生外部故障时，制动电流主要取决于△Ir，因此故障分量与传统原理的制动电流相当，不会引起误动。

故障分量比率差动保护经过TA断线判别（可选择）、励磁涌流判别、TA饱和判别和轻微过激磁判

别闭锁后出口。

TA断线判别（可选择）、励磁涌流判别、TA饱和判别和轻微过激磁闭锁。

322励磁涌流判据

变压器在空投或区外故障切除电压恢复过程中，变压器内部会产生励磁涌流，装置需配备涌流判据，本装置配置的涌流判据包括二次谐波制动判据和波形分析制动判据。

1.二次谐波制动判据

二次谐波制动是利用变压器励磁涌流时波形含有丰富的二次谐波这一波形特征来鉴别励磁涌流的。

计算三相差流中的最大二次谐波与最大基波的比值。

其中ida,idb,idc――为a,b,c三相差流二次谐波含量;

Ida,|db,|dc――为A,B,C三相差流;

K2.set

二次谐波制动比定值。

2•波形分析制动判据

故障时，差流基本上是工频正弦波，而励磁涌流时，有大量的谐波分量存在，波形发生畸变，间

断，不对称。

具体方法为将微分后的差流波形的前半周和后半周进行对称性比较。

对于励磁涌流有1/4

周波以上的点不满足对称性，这样可以区分故障和涌流。

波形对称制动为分相制动。

波形分析制动判据：

差流启动半个周波后，开始计算，判断半个周波中（24个点）波形的不对称点数；

不对称公式：

id（i）+id（i—兀）

—fset；

id（i）-id（i-巧

id（i）为滤直后的采样点差动电流，id（i-二）为滤直后的前半周波的采样点差动电流，fset为不对

称度门槛，当半个周波中波形的不对称点数大于某门槛点数，则判为励磁涌流。

3.2.3TA饱和判据

为防止在变压器区外故障等状态下TA的暂态与稳态饱和所引起的稳态比率差动保护误动作，装

置中有抗TA饱和判据。

根据饱和时差流的特征来进行区内外TA饱和的判别。

区外故障时，饱和CT在一次电流过零点

附近CT会退出饱和，也存在一定时间能够正确传变一次电流。

在CT能够正确传变期间，区外故障

时保护是检测不到差流的，即检测到的差流是不连续的。

根据检测的差流不连续点数来识别区内外饱和，即当连续检测到的无差流点数大于某固定门槛点数时，认为区外故障引起的TA饱和。

为提高抗

TA饱和判据的可靠性，增加谐波判据，利用二次电流中的二次和三次谐波的含量来判别TA是否饱和,

若二次谐波或三次谐波的含量大于某一门槛时，则认为TA饱和。

具体判据如下：

1-n-nset;

2.-K2.set或pK3.set;

冷I

其中n为检测到的连续无差流点数，nset为无差流点数门槛。

I2,I3为电流中的二次和三次谐波,

I©

为电流中的基波，K2.set,K3.set为某一比例常数。

1opmin提咼至1.2Ie，斜率ki提咼至0.7，采

当以上2个条件都满足时，判为区外饱和，闭锁差动保护。

当条件2满足时，装置自动将比例差动最小动作电流用单折线咼值制动曲线，这样处理后可以保证差动保护的可靠性。

由于TA饱和判据的引入，区外故障引起的TA饱和不会造成误动，而在区内故障TA饱和时能

可靠正确动作。

324TA断线判据

差动电流大于1.2倍的额定电流时，TA断线不闭锁保护。

差流启动3个周波后或两侧有零序电流

时，不判TA断线。

每侧具体判据，必须同时满足以下条件：

1.三相最小电流<

0.6倍本侧额定电流。

2.本侧310>

0.15倍本侧额定电流。

3.异常相相电压无突降、3U0<

40V、最小相电流<

0.6倍最大相电流、该相差流<

0.12基准侧额定电

流。

4.异常相无流并且电流突降。

TA断线闭锁差动可由控制字投退。

3.3后备保护

3.3.1复合电压闭锁过流保护

复合电压闭锁过流保护作为外部相间短路和变压器内部相间短路的后备保护。

采用复合电压闭锁防止误动。

延时跳开变压器各侧断路器。

1）过流元件

电流取自本侧TA。

动作判据为：

（la>

lL.set）或（lb>

lL.set）或（lc>

lL.set）。

其中la、lb、Ic为三相电流，lL.set为过流定值。

2）复合电压元件

复合电压指相间低电压或负序电压。

其动作判据为（Uab<

ULL.set）或（Ubc<

ULL.set）或（Uca<

ULL.set）或（U2>

U2.set）。

Uab、Ubc、Uca为线电压，ULL.set为低电压定值；

U2为负序电压，U2.set为负序电压定值。

变压器各侧的复压过流保护均经复合电压闭锁。

使用几侧复压的“或”逻辑作为开放条件。

TV断线对复合电压元件影响：

当判断出本侧

TV异常时，本侧复压元件不会满足条件，本侧复合

电压过流保护经其它侧复合电压开放。

图3.3.1一侧复压逻辑框图

图332高、中、低三侧复压

图3.3.3复合电压过流保护（以A相过流为例）逻辑框图

332零序方向过流保护

方向元件所采用的零序电流、零序电压采用各侧自产零序电流、零序电压。

1、零序过流元件

选自产零序3I0=1a+Ib+Ic，其动作判据为：

3I0>

lOL.set。

其中为la、lb、Ic三相电流，IOL.set为零序过流定值。

2、方向元件

当方向指向指向母线（系统）时，灵敏角90°

。

其动作特性见图3.3.9

▲3U0

3I0

方向指向母线（系统）

图3.3.4零序方向元件动作特性

PT断线时，方向元件退出。

333零序过流保护

对于自耦变压器的高、中压侧零序过流保护采用本侧自产零序电流，其他变压器采用中性点零序电流。

图3.3.6零序过流保护