PMC687A电流差动保护装置说明书V120112.docx
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PMC687A电流差动保护装置说明书V120112
PMC-687A电流差动保护装置
操作使用说明书
(V1.2版)
深圳市中电电力技术有限公司
2009年11月27日(修订)
警告
使用或维护装置前请认真阅读本说明书,对于因不遵守说明书技术条件所引起的故障,厂家将不承担质量保证责任。
本说明书版权属深圳市中电电力技术有限公司所有,未经书面许可,不得复制,传播或使用本文件及其内容。
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由于不可能完全消除差错,所以我们不能保证完全的一致。
本手册中的数据将定期审核,并在下一版的文件中做必要的修改,欢迎提出修改建议。
以后版本中的变动不再另行通知。
目录
1装置简介1
1.1概述1
1.2产品特点1
1.3基本功能1
1.4产品使用2
2技术指标2
2.1工作环境条件2
2.2额定参数2
2.3精度及误差2
2.4遥信分辨率3
2.5过载能力3
2.6继电器输出3
2.7开关量输入3
2.8电气绝缘性能3
2.9机械性能3
2.10电磁兼容性能4
3功能说明4
3.1差动保护功能4
3.1.1电流幅值调整4
3.1.2电流相位校正4
3.1.3差动电流和制动电流的计算5
3.1.4变压器运行状态判断5
3.1.5差动保护起动6
3.1.6差动速断保护6
3.1.7比率制动差动保护6
3.1.8TA断线监视10
3.1.9差流越限报警10
3.1.10五次谐波越限报警11
3.2电流保护功能11
3.2.1速断保护11
3.2.2限时速断保护12
3.2.3定时限过流保护12
3.2.4反时限过流保护12
3.2.5过负荷保护13
3.3遥信功能13
3.4遥控功能13
3.5通讯功能13
3.6事件记录13
3.7故障录波14
4操作使用说明15
4.1按键操作15
4.2信号指示灯15
4.3显示结构16
4.4页面说明17
4.4.1参数设置17
4.4.2装置维护19
4.5定值清单20
5安装调试说明23
5.1安装23
5.1.1装置安装图23
5.1.2背板端子布置24
5.1.3端子排总体布置24
5.1.4交流及模拟量输入端子的分配24
5.1.5工作电源24
5.1.6接地线的连接25
5.1.7通信接线25
5.2开出继电器25
5.3开关量输入25
5.4通电试验25
5.5模拟试验25
5.6装置故障分析26
6接线原理图27
7售后服务承诺28
7.1质量保证28
7.2装置升级28
7.3质保范围28
1装置简介
1.1概述
PMC-687A电流差动保护装置(以下简称PMC-687A或装置)是在消化吸收国内外先进技术的基础上设计开发的,采用了高端配置:
高性能32位嵌入式单片机、高精度AD采样、大液晶人机界面、支持软件在线升级,具有高可靠性的继电保护功能、完备的遥控与出口输出功能,可以实现220kV及以下电压等级的双绕组变压器、电抗器、发电机、大型电动机以及其它双端电气设备的差动保护和电流保护功能。
1.2产品特点
•差动保护电流幅值和相位自动补偿;
•差动速断保护快速切除变压器内部严重故障;
•比率制动差动保护采用2段斜率的动作曲线,能有效区分区内、区外故障并正确动作;
•带有二次谐波制动和五次谐波制动的比率差动保护,能有效防止励磁涌流和过励磁造成的误动;
•差流越限及五次谐波越限报警能及时反应TA二次回路和变压器不正常运行状态;
•大容量(1024条)高分辨率的事件记录,掉电不丢失;
•长时间故障录波;
•保护出口配置灵活,出口继电器OUT1~OUT4经起动继电器闭锁;
•显示中文化,界面友善,操作简便;
•具有完善的自检功能及事件报告;
•具有RS-485、以太网通讯接口,支持MODBUS、103协议;
•支持软件在线升级。
1.3基本功能
PMC-687A
详细说明
输入和输出
H侧三相电流输入(IAH、IBH、ICH)
L侧三相电流输入(IAL、IBL、ICL)
十路开关量输入(IN1~IN10)
六个继电器输出(OUT1~OUT4、遥合、遥分)
保护配置
差动速断保护、比率制动差动保护、差流越限报警、五次谐波越限报警、TA断线监视、电流速断保护、限时速断保护、定时限过流保护、反时限过流保护、过负荷保护。
故障录波
故障录波记录长度为25个周波,可以记录最近发生的16次扰动(保护起动或动作)时的H/L侧电流波形及开关量状态,这些数据保留在非易失性存储器中(掉电不丢失)。
事件记录
装置保存的事件记录总量为1024个,其中包括遥信事件、保护事件、装置维护事件及装置自检事件。
通讯方式
可提供2路485或者2路以太网通讯口通讯,支持双口同时工作。
1.4产品使用
a)适用于两圈变压器、大型电动机、小型发电机和电抗器的保护
b)装置可就地分散安装或组屏集中安装
2技术指标
2.1工作环境条件
a)环境温度:
-25℃~+70℃
b)大气压力:
80kPa~110kPa
c)相对湿度:
5%~95%(产品内部不凝露,不结冰)
2.2额定参数
a)装置工作电源
•直流:
额定220V,110V,电压允许偏差-20%~+20%
•交流:
额定220V,电压允许偏差-20%~+20%
b)额定相电流:
5A或1A
c)额定频率:
50Hz
d)功耗
•交流电流回路:
5A配置,不大于1VA/相;1A配置,不大于0.5VA/相
•工作电源回路:
不大于8W
2.3精度及误差
a)保护定值误差
•电流定值误差:
<±3%或50mA(5A额定)
<±3%或10mA(1A额定)
•延时定值误差:
<±3%或45ms
•速断保护动作时间:
<45ms
b)测量精度误差
•电流误差:
±0.5%(0.10In~1.2In)
•相位误差:
±2°
2.4遥信分辨率
遥信分辨率为1ms。
2.5过载能力
交流电流回路:
2倍额定电流,连续工作;10倍额定电流,允许10s;40倍额定电流,允许1s。
2.6继电器输出
a)接通容量:
5A连续;30A,0.2s
b)动作时间:
<10ms
c)返回时间:
<5ms
d)分断能力:
直流,阻性50W,感性30W(L/R=0.04s);交流,1250VA,最大5A
2.7开关量输入
激励电源:
外部直流220V/110V。
2.8电气绝缘性能
a)介质强度
符合GB/T14598.3-1993规定;工频电压2kV,时间1分钟。
b)绝缘电阻
符合GB/T14598.3-1993的规定;1000V兆欧表测试,绝缘电阻值不小于100MΩ。
c)冲击电压
符合GB/T14598.3-1993规定;承受1.2/50μs峰值为5kV的标准雷电波的冲击。
2.9机械性能
a)振动
•振动响应:
符合GB/T11287-2000标准规定,严酷等级为1级;
•振动耐久性:
符合GB/T11287-2000标准规定,严酷等级为1级。
b)冲击
•冲击响应:
符合GB/T14537-1993标准规定,严酷等级为1级;
•冲击耐久性:
符合GB/T14537-1993标准规定,严酷等级为1级。
c)碰撞:
符合GB/T14537-1993标准规定,严酷等级为1级。
2.10电磁兼容性能
a)振荡波干扰:
符合GB/T14598.13-2008(IEC60255-22-1:
2007)规定,严酷等级为Ⅲ级。
b)静电放电干扰:
符合GB/T14598.14-1998(IEC60255-22-2:
1996)规定,严酷等级为Ⅳ级。
c)射频电磁场辐射干扰:
符合GB/T14598.9-2002(IEC60255-22-3:
2000)规定,满足10V/m最严酷等级。
d)电快速瞬变脉冲群干扰:
符合GB/T14598.10-2007(IEC60255-22-4:
2002)规定,严酷等级为IV级。
e)浪涌干扰:
符合GB/T14598.18-2007(IEC60255-22-5:
2002)规定,严酷等级为Ⅳ级。
f)射频传导干扰:
符合GB/T14598.17-2005(IEC60255-22-6:
2001)规定,严酷等级为Ⅲ级。
g)工频磁场干扰:
符合GB/T17626.81998(IEC61000-4-8:
1993)规定,严酷等级为Ⅳ级。
h)工频抗扰度:
符合GB/T14598.19-2007(IEC60255-22-7:
2003)规定,严酷等级为A级。
i)电磁发射限值:
符合GB/T14598.16-2002(IEC60255-25:
2000)规定。
3功能说明
3.1差动保护功能
PMC-687A用于变压器保护时需要进行电流幅值调整和相位校正(装置自动完成),且定义母线流向变压器为电流正方向(电动机、发电机、电抗器的电流正方向类同),推荐装置H侧接变压器高压侧二次电流,装置L侧接变压器低压侧二次电流。
本装置用于电动机、发电机或电抗器的保护时不需要进行电流相位校正,此时“系统参数”中“接线形式”应当整定为“其他”,并且两侧电流基准值需要手动整定。
3.1.1电流幅值调整
由于变压器两侧的额定电流不同,所采用的TA变比也不同,因此需要根据变压器参数,包括变压器额定容量S(单位:
kVA)、两侧额定电压UH、UL(单位:
kV)、两侧TA变比nTAH、nTAL,来计算基准电流并进行幅值调整。
PMC-687A自动根据设置的变压器“系统参数”计算并显示两侧电流基准值IeH、IeL:
H侧:
L侧:
两侧电流除以电流基准值,即完成电流幅值调整。
注意:
当“接线形式”整定为“其他”时,两侧电流基准值需手动整定。
3.1.2电流相位校正
PMC-687A支持的变压器接线形式包括Y/Δ-11、Y/Δ-1、Y/Y,并根据“接线形式”自动采用相应的调整矩阵进行相位校正。
目前只支持TA为星形接线,二次电流直接接入本装置,以母线指向变压器为正方向。
电流的基波、二次谐波、五次谐波均做幅值调整和相位校正。
调整矩阵如下:
1.变压器接线形式:
Y/Δ-11
H侧:
L侧:
2.变压器接线形式:
Y/Δ-1
H侧:
L侧:
3.变压器接线形式:
Y/Y
H侧:
L侧:
注意:
当“接线形式”整定为“其他”时,装置不进行相位校正。
3.1.3差动电流和制动电流的计算
差动电流与制动电流的计算都是在电流幅值调整和相位校正的基础上进行,在进行电流幅值调整以及相位校正后,PMC-687A采用如下公式计算差动电流与制动电流:
差动电流:
制动电流:
3.1.4变压器运行状态判断
当变压器任意一侧的三相最小电流大于负荷电流(0.04倍的装置额定电流)时,延时2s后则判为变压器进入运行状态,不满足上述判据时展宽1s后判为变压器退出运行。
变压器运行状态判断逻辑如下:
说明:
IHmin:
H侧三相最小电流
ILmin:
L侧三相最小电流
In:
装置额定电流(5A或1A)
3.1.5差动保护起动
PMC-687A采用如下差动起动判据:
说明:
maxIop:
三相最大差动电流
Iop.min:
比率差动启动定值
差动起动元件动作后开放起动继电器。
3.1.6差动速断保护
为快速切除保护区内严重短路故障,PMC-687A配有差动速断保护。
差动速断保护定值应躲过变压器励磁涌流和外部短路故障时的最大不平衡电流。
当任意一相差动电流大于差动速断整定值时,差动速断保护瞬时动作,动作后点亮“跳闸”指示灯,其保护逻辑图如下:
说明:
maxIop:
三相最大差动电流
3.1.7比率制动差动保护
比率制动差动保护的动作电流是随着制动电流按比率增大,这样既能保证外部短路不误动,又能保证内部短路有较高的灵敏度。
比率制动差动保护特性采用三段式折线:
图中:
Iop.min为比率差动起动定值,Iop.up为差动速断动作定值,折线k1固定过原点,折线k2的拐点固定为5。
比率差动保护按相判别,任意一相满足条件时保护动作,单相比率差动元件逻辑图如下:
说明:
Iop.min:
比率差动起动定值
Iop:
差动电流Ires:
制动电流
k1:
制动斜率1k2:
制动斜率2
装置通过电流信号中的二次和五次谐波分量来区分由内部故障和由励磁涌流以及过励磁引起的差动电流。
变压器带负载运行后,自动将二次谐波制动比降低0.05,以增强抗励磁涌流及和应涌流的能力。
二次谐波制动可选择按相闭锁或交叉闭锁(按相闭锁:
只闭锁本相的比率差动元件,交叉闭锁:
三相比率差动元件均闭锁),五次谐波制动将闭锁三相比率差动元件。
二次谐波制动元件与五次谐波制动元件逻辑如下:
说明:
Ioph2:
差流中二次谐波分量kh2:
二次谐波制动比
Ioph5:
差流中五次谐波分量kh5:
五次谐波制动比
为防止区外故障电流互感器饱和与区外故障切除时,差动保护发生误动,装置还具有制动扩展功能,使保护延时150ms动作。
制动扩展元件逻辑图如下:
比率制动差动保护经二次谐波制动(可投退)、五次谐波制动(可投退)、TA断线判别(可投退)后出口,保护动作后点亮“跳闸”指示灯,保护逻辑图如下:
注意:
1.当“接线形式”定值整定为“其他”时,不调整二次谐波制动比,并自动退出制动扩展功能。
2.TA断线闭锁差动投入且TA断线监视投入时,TA断线闭锁差动才有效,TA断线闭锁差动只闭锁比率差动保护,不闭锁差动速断保护。
3.1.8TA断线监视
PMC-687A具有TA断线监视功能。
判断到TA断线故障后,延时0.5s发告警信号,并根据控制字判据决定是否闭锁比率差动保护。
若投入了“TA断线闭锁差动”功能,当任意一侧TA单相或两相断线时可以将比率差动可靠闭锁。
TA断线点亮“报警”指示灯。
TA断线逻辑图如下:
说明:
maxIH:
H侧最大电流minIH:
H侧最小电流
maxIL:
L侧最大电流minIL:
L侧最小电流
In:
装置额定电流(5A或1A)
注意:
“TA断线闭锁差动”投入且“TA断线”投入时,TA断线闭锁差动才有效。
3.1.9差流越限报警
当三相差动电流中任意一相大于差流越限定值并达到整定延时后,保护动作,动作后点亮“报警”指示灯。
差流越限报警逻辑图如下:
说明:
maxIop:
三相最大差动电流
3.1.10五次谐波越限报警
当三相差动电流中任意一相的五次谐波含量大于五次谐波越限定值并达到整定延时后,保护动作,动作后点亮“报警”指示灯。
五次谐波越限报警逻辑图如下:
说明:
Ioph5.A:
A相差流中五次谐波分量
kh5’:
五次谐波报警比率
3.2电流保护功能
PMC-687A具有速断、限时速断、定时限过电流、反时限过电流、过负荷等电流保护功能。
H侧与L侧保护原理相同,只是动作电流的选取不同,为便于表述仅以H侧电流保护说明保护原理。
3.2.1速断保护
当H侧三相电流中任意一相大于电流速断定值时,保护动作,动作后点亮“跳闸”指示灯。
速断保护逻辑图如下:
说明:
maxIH:
H侧最大电流
3.2.2限时速断保护
当H侧三相电流中任意一相大于限时速断整定值并达到整定延时后,保护动作,动作后点亮“跳闸”指示灯。
限时速断保护逻辑图如下:
3.2.3定时限过流保护
当H侧三相电流中任意一相大于定时限过流定值并达到整定延时后,保护动作,动作后点亮“跳闸”指示灯。
定时限过流保护逻辑图如下:
3.2.4反时限过流保护
反时限过流保护的动作时限与被保护对象故障电流的大小有关,故障电流越大,动作时限越短;反之,故障电流越小,动作时限越长。
保护动作后点亮“跳闸”指示灯。
装置反时限过流保护动作方程采用IECC级曲线:
曲线名称
计算公式
曲线名称
计算公式
标准反时限:
C1
t=tp*
强反时限:
C2
t=tp*
极端反时限:
C3
t=tp*
长反时限:
C4
t=tp*
短时反时限:
C5
t=tp*
--
--
式中,M=I/Ip,tp为时间系数,Ip为电流定值,I为故障电流,t为跳闸时间。
3.2.5过负荷保护
当H侧三相电流中任意一相超过过负荷电流整定值并达到整定延时后,保护动作。
当保护设置为“报警”时,保护动作点亮“报警”指示灯;设置为“跳闸”时,保护动作点亮“跳闸”指示灯。
过负荷保护逻辑图如下:
3.3遥信功能
PMC-687A共采集10个开关量,所有开关量输入IN1~IN10均可由用户自定义,遥信分辨率为1ms。
3.4遥控功能
遥控由起动继电器、遥分继电器、遥合继电器联合执行。
当装置接收到上位机遥控命令后,回复返校信号,当上位机收到装置的返校信号后,再次下发控制命令时,装置的遥分继电器(或遥合继电器)才能动作。
由于装置在硬件和软件上均考虑了多重防误动措施,遥控具有非常高的可靠性。
3.5通讯功能
PMC-687A配置2路通信接口,可选485通讯方式或者以太网通讯方式,装置可以接入各种电力监控网络中,实现遥测、遥信、遥控以及事件记录和故障录波数据的远传。
装置支持Modbus、103通信规约。
3.6事件记录
PMC-687A保存的事件记录总量为1024个,其中包括遥信事件、保护事件、装置维护事件、装置自检事件,所有记录均为最新数据,自动刷新。
事件记录包括事件类型、事件发生时间、事件特征量。
a)遥信变位记录
PMC-687A采集10个开关量输入信号,当任意一个开关量发生信号变位(即接点由合→分或由分→合时,均产生一个遥信变位记录),装置记录发生的时间和开关量变位信息。
b)保护事件记录
保护事件记录的信息有:
保护动作的类型(差动速断、比率差动、限时速断等)、保护动作特征值(三相差动电流或三相电流)、保护动作时间(年月日时分秒毫秒)。
对最新发生的保护动作事件,还可以通过查看故障录波的波形记录,相互验证,供事故分析用。
c)装置维护记录
运行维护人员修改装置的参数后,装置将自动记录这一事件,记录包含操作的内容和操作的时间,这些记录不能被修改,掉电不丢失,与保护定值、保护事件记录、故障录波一起作为事故分析的依据。
装置维护记录包含如下内容:
•更改定值
•更改系统参数
•更改密码
•更改时间
•更改校准系数
•更改通信配置
•数据清除
•远方遥控操作
•远方复归操作
•远方更改定值
•装置上/断电
•更改基准值
d)装置自检报告
PMC-687A上电后,定时对装置进行自检。
如检测到装置元器件严重故障时,保护退出运行并输出报警信号。
装置失电也会输出报警信号。
自检内容为:
•装置CPU及硬件系统
•装置AD及采样系统
•数据存储
•装置通信系统
•装置定值及定值保存系统
•装置内部工作电源系统
•装置开关量输入和输出系统
3.7故障录波
保护起动或动作均可以起动故障录波,记录故障电流波形及开关量状态。
录波数据带上日期和时间标志后存入装置专用的存储器,可以通过监控计算机读取和显示故障波形。
每次故障录的长度为25个周波,装置可记录最近发生的16次故障的波形,这些数据保留在非易失性存储器中,通信支持故障录波数据召唤。
故障录波记录扰动前5个周波,扰动后20个周波的数据,模拟量记录密度为每周波12点。
4操作使用说明
PMC-687A采用128×64点阵液晶显示,人机界面实现了菜单化,操作方便简捷。
4.1按键操作
装置共设6个按键,在每个菜单页面都有相应的操作提示。
“▲”键:
向上选择菜单或加1;
“▼”键:
向下选择菜单或减1;
“◄”键:
向左翻页或光标左移;
“►”键:
向右翻页或光标右移;
“确认”:
确认当前选择或激活参数修改;
“退出”:
退回上一级菜单、取消当前操作或参数修改;
“确认”+“退出”:
两键同时按则为复归。
4.2信号指示灯
装置共设3个信号指示灯:
“运行”:
闪烁表示装置工作正常,不闪表示装置故障;
“跳闸”:
红灯亮表示作用于跳闸的保护动作;
“报警”:
黄灯常亮表示装置自检故障或作用于报警的保护动作;黄灯闪烁表示装置进入整定状态,此时将闭锁所有保护。
注意:
“跳闸”与“报警”灯需要人为复归才会熄灭,复归“跳闸”和“报警”灯时,需同时按下“确认”和“退出”两键。
4.3显示结构
4.4页面说明
PMC-687A上电后即开始自检并显示装置相关信息,自检通过后进入默认显示页面。
默认页面显示三相差动电流(IopA,IopB,IopC),在其他页面10分钟内无操作,系统会自动跳转到此页面。
默认页面下按“确认”键进入主菜单,主菜单共6项:
数据查询、定值查询、事件记录、参数设置、装置维护、装置信息;可以按“▲”、“▼”、“◄”、“►”键选择菜单,选中的菜单反白显示,按“确认”键进入下一级菜单;通过主菜单用户可以查看测量数据、保护定值、事件记录与装置信息;并且可以进行保护定值整定和装置维护。
在参数设置和装置维护时只要用户密码输入正确,装置报警继电器会输出脉宽为时1s的报警信号,且“报警”指示灯闪烁,退出后报警灯恢复正常。
默认页面
主菜单页面
装置显示画面左上方的“
”闪烁表示正在通讯,“
”表示有新的保护事件发生。
装置的显示页面采用人性化设计,操作方便简捷,此处仅对“参数设置”和“装置维护”页面做详细说明。
4.4.1参数设置
参数设置页面可以对系统参数、保护定值、出口展宽、通讯参数、装置时间、装置密码进行修改。
参数设置需要密码。
在对系统参数、保护定值、出口展宽整定时(验证密码通过后),装置自动闭锁保护。
参数设置时,只有在确认存储页面选择“是”存储后,修改的参数才会生效,否则修改无效。
参数设置
参数设置
在对系统参数、保护定值、出口展宽整定时,请注意在整定完毕后一定要退出相关画面,否则保护无法立刻投入(无人操作10分钟后,页面自动跳到默认页面,保护才会投入)。
a)修改状态与非修改状态
每种设置页面都分为两种状态:
非修改状态和修改状态。
在非修改状态可以通过“▲”“▼”键选择需要修改的选项,此时显示的是大光标状态,按“确认”键后进入修改状态(大光标变成小光标)。
此时按“▲”“▼”键进行值大小和选项的修改,按“◄”“►”可以对修改位(个位、十位等)进行选择。
修改完成后按“确认”键确认修改,同时回到非修改状态,按“退出”键取消修改,同时也回到非修改状态。
b)系统参数设置
在系统参数设置页面下,可以修改主变容量、接线形式、H/L侧电压及H/L侧TA变比;当“接线形式”整定为“
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- PMC687A 电流 差动 保护装置 说明书 V120112