PSL 601U602U系列智能站说明书V100I.docx
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PSL601U602U系列智能站说明书V100I
国电南自
Q/GDNZ.JB011-2011
PSL601U/602U系列
线路保护装置(智能站)
说 明 书
国电南京自动化股份有限公司
GUODIANNANJINGAUTOMATIONCO.,LTD
安全声明
为保证安全、正确、高效地使用装置,请务必阅读以下重要信息:
1.装置的安装调试应由专业人员进行;
2.装置上电使用前请仔细阅读说明书。
应遵照国家和电力行业相关规程,并参照说明书对装置进行操作、调整和测试。
如有随机材料,相关部分以资料为准;
3.装置上电前,应明确连线与正确示图相一致;
4.装置应该可靠接地;
5.装置施加的额定操作电压应该与铭牌上标记的一致;
6.严禁无防护措施触摸电子器件,严禁带电插拔模件;
7.接触装置端子,要防止电触击;
8.如要拆装装置,必须保证断开所有地外部端子连接,或者切除所有输入激励量。
否则,触及装置内部的带电部分,将可能造成人身伤害;
9.对装置进行测试时,应使用可靠的测试仪;
10.装置的运行参数和保护定值同样重要,应准确设定才能保证装置功能的正常运行;
11.改变当前保护定值组将不可避免地要改变装置的运行状况,在改变前应谨慎,并按规程作校验;
12.装置操作密码为:
99。
版本声明
●本说明书适用于智能数字化站的PSL601U、PSL602U系列保护。
保护的设计标准引用了国网公司Q/GDW161-2007《线路保护及辅助装置标准化设计规范》,并全面支持Q/GDW441-2010《智能变电站继电保护技术规范》等规范。
●本说明书包含技术内容介绍和现场调试大纲。
●本说明书适用于PSL601U、PSL602U系列线路保护装置V2.20I及以上版本保护软件。
产品说明书版本修改记录表
10
9
8
7
6
5
4
V1.00I
智能站装置说明书
V2.20I
2011/5
3
V2.10
国网版装置系列化
V2.10G
2010/3
2
V2.00
PSL601U(602U)线路保护装置国网标准版本说明书
V2.00
2008/9
1
V1.00
PSL600U系列线路保护装置说明书初稿。
V1.00
2007/9
序号
说明书版本号
修改摘要
软件版本号
修改日期
*技术支持:
电话(025)51183086
传真(025)51183077
*本说明书可能会被修改,请注意核对实际产品与说明书是否相符
*2011年6月第1版第1次印刷
*国电南自技术部监制
目录
1概述1
1.1适用范围1
1.2保护配置及型号1
1.3性能特点2
2技术性能及指标1
2.1额定电气参数1
2.2主要技术性能及指标1
2.3绝缘和耐湿热性能3
2.4电磁兼容性能3
2.5机械性能4
2.6环境大气条件4
3保护原理说明5
3.1保护启动和整组复归5
3.2选相元件5
3.3振荡闭锁开放元件6
3.4纵联保护7
3.5快速距离保护13
3.6距离保护14
3.7零序保护17
3.8PT断线保护18
3.9非全相和单相运行保护18
3.10合闸于故障线路保护19
3.11保护跳闸逻辑19
3.12重合闸19
3.13光纤通道及通信接口说明22
3.14正常运行程序24
3.15信息记录分析及与变电站自动化系统配合25
4测控功能26
4.1交流采集计算26
4.2遥信开入采集27
4.3遥控开出28
4.4同期功能28
4.5联闭锁功能28
5硬件结构说明30
5.1面板端子和安装结构30
5.2整体结构说明33
5.3各模件说明35
6整定值说明44
6.1PSL601U/602U-I(XX)型保护定值及控制字清单44
6.2PSL602UM-I(XX)型保护定值及控制字清单45
6.4测控定值46
6.5定值整定说明49
6.6软压板说明52
7装置调试大纲54
7.1装置检查54
7.2采样精度及开关量(开入、开出)检查54
7.3保护定值校验54
7.4其它58
8装置信息表59
8.1保护事件信息一览表59
8.2测控输入输出列表信息62
9订货须知65
1概述
1.1适用范围
PSL601U、PSL602U系列线路保护装置(智能站)可用作智能化变电站220kV及以上电压等级输电线路的主、后备保护。
装置支持电子式互感器IEC61850-9-2和常规互感器接入方式,支持GOOSE跳闸方式;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。
1.2保护配置及型号
PSL601U是以纵联方向保护为全线速动保护,PSL602U是以纵联距离保护为全线速动保护,纵联保护以接点方式连接载波通道,也可以配置光纤接口以2048kbit/s速率连接专用光纤通道或复用光纤通道。
除纵联保护外,装置均设有三段式相间、接地距离保护,零序电流方向保护。
保护装置分相跳闸出口,具有自动重合闸功能,可实现单相重合闸、三相重合闸、禁止重合闸和停用重合闸功能。
测控可以作为选配功能,由一个单独CPU完成,具有交流采集、开入采集、开出控制、同期检测、间隔联闭锁、谐波监视等功能。
PSL601U、PSL602U系列线路保护(智能站)型号命名规则如表1.1,具体各型号功能配置见表1.2:
表1.1PSL601U、602U系列线路保护(智能站)型号命名规则
系列型号
子型号功能码
分型号编码
PSL601U
PSL602U
空:
基本型
—
I:
智能数字化产品
M:
光纤纵联保护
G:
传统采样GOOSE跳闸
R:
带测控功能
注:
根据不同要求,子型号功能码可以一位,也可多位组合,示意如下:
PSL602U□-□□□
R:
带测控功能/空:
无特殊功能
G:
传统采样/空:
数字采样
I:
智能数字化/空:
无特殊功能
M:
光纤纵联保护/空:
无特殊功能
表1.2PSL601U、602U系列线路保护(智能站)功能配置型号表
型号
主保护配置
其他功能配置
备注
PSL601U-I
纵联方向保护
快速距离、
三段式相间距离、
三段式接地距离、
两段定时限零序、
反时限零序、
自动重合闸
基本型,电子式互感器采样,GOOSE跳闸
PSL601U-IG
基本型,传统互感器采样,GOOSE跳闸
PSL601U-IR
基本型,电子式互感器采样,GOOSE跳闸,带测控功能
PSL602U-I
纵联距离保护
基本型,电子式互感器采样,GOOSE跳闸
PSL602U-IG
基本型,传统互感器采样,GOOSE跳闸
PSL602U-IR
基本型,电子式互感器采样,GOOSE跳闸,带测控功能
PSL602UM-I
光纤纵联保护,电子式互感器采样,GOOSE跳闸
PSL602UM-IG
光纤纵联保护,传统互感器采样,GOOSE跳闸
PSL602UM-IR
光纤纵联保护,电子式互感器采样,GOOSE跳闸,带测控功能
*智能化变电站中推荐使用光纤作为纵联保护通道。
1.3性能特点
(1)装置支持电子式互感器和常规互感器,支持新一代变电站通讯标准IEC61850;
(2)可实现保护测控一体化功能
(3)动作速度快,线路近处故障动作时间小于10ms,线路70%处故障典型动作时间达到15ms,线路远处故障全线速动时间小于25ms;
(4)纵联保护功率倒向逻辑,采用了反方向元件动作才增加功率倒向延时的方法,延时停闭锁信号(或发允许信号),可有效防止区外故障切除时功率倒向引起保护的误动。
这种功率倒向判断方法的优点:
a)即使断路器速度很快,纵联保护也不会在功率倒向情况下误动作;b)系统扰动后再发生故障等没有发生功率倒向的情况下,不会增加纵联保护的动作延时;
(5)纵联保护能够用于弱电源线路。
采用允许式时,自适应判断是否为弱电源,线路两端均自动投入弱馈功能;采用闭锁式时,只能在线路一端由控制字投入弱馈功能;
(6)装置采用了32位高性能的CPU及操作系统、内部高速总线、智能I/O,硬件和软件均采用模块化设计,灵活可配置,具有通用、易于扩展、易于维护的特点;
(7)装置采用双重化设计,可以有效保证装置动作的可靠性;
(8)采用透明化设计思想,保护内部元件在系统故障时的动作过程可以全息再现,便于分析保护的动作过程,超大彩色触摸屏操作界面,全汉化显示,图形化、表格化打印输出;
(9)强大的故障录波功能,256MB的快速闪存可以保存最多500次事件、128次的故障录波报告(实际可存储的事件录波数量需根据录波文件大小而定),具有与COMTRADE兼容的故障录波;
(10)灵活的通信接口方式,最多可同时配置两个RS-485和三个以太网通信接口。
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。
2技术性能及指标
2.1额定电气参数
序号
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%~115%)额定直流电压
2
交流电压
V(额定电压Un)
3
交流电流
5A或1A(额定电流In,订货请注明)
4
额定频率
50Hz(或60Hz时订货请注明)
5
同期电压
100V或
V(有重合闸时使用,保护自适应)
6
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16s;
50倍额定电流,允许1s;
交流电压回路
1.2倍额定电压,连续工作;
1.4倍额定电压,允许10s;
7
功率消耗
直流回路
正常时,不大于40W;
跳闸时,不大于50W;
交流电压回路
不大于0.5VA/相(额定电压时)
交流电流回路
不大于0.5VA/相(In=5A时)
不大于0.3VA/相(In=1A时)
8
状态量电平
通信接口模件的输入状态量电平
24V
GPS对时脉冲输入电平
24V
开入模件输入状态量电平
24V
2.2主要技术性能及指标
2.2.1主要技术指标
序号
名称
主要技术指标
1
采样回路精确工作范围
相电压:
0.2V~70V
同期电压:
0.3V~120V
电流:
0.04In~40In
2
模拟量测量精度
误差:
不超过±5%。
3
保护方向元件
能量方向元件:
最小动作时间5ms
距离方向元件:
最小动作时间10ms
零序方向元件:
最小动作时间10ms。
4
整组动作时间
快速距离:
近处3ms~10ms
距离I段(0.7倍整定值)动作时间:
小于20ms,典型值不大于15ms
纵联保护:
全线速动时间不大于25ms
5
启动元件
电流突变量启动元件:
整定范围0.05A~2.5A
零序电流辅助启动元件:
整定范围0.05A~2.5A
6
暂态超越
不超过5%
7
最小整定阻抗(不包括因装置外部原因造成的误差)
最小整定二次侧阻抗值为0.01Ω
8
测距误差(不包括因装置外部原因造成的误差)
金属性故障时,不超过±2%
9
自动重合闸
检同期元件角度误差:
不超过±3度
2.2.2测控主要技术指标
序号
名称
技术指标
1
采样回路精确工作范围
电压:
0.2V~120V
电流:
0.002In~2In
2
电流电压精度
不超过0.2%
3
功率精度
不超过0.5%
4
频率精度
±0.01Hz
5
SOE分辨率
≤1ms
6
遥信传输延时
≤1s
7
遥控响应时间
≤1s
8
遥测传输延时
≤3s
2.2.3光纤接口参数
⑴保护用接口参数
序号
名称
接口参数
1
光纤种类
单模,波长1310nm
单模,波长1550nm
2
光发射管
激光二极管(LD)
激光二极管(LD)
3
光纤接口
FC-PC
FC-PC
4
发送功率
-3~-10dBm
≥-1dBm
光接收器
PinDiode
PinDiode
5
接收灵敏功率
≤-36dBm
≤-36dBm
6
传输距离
专用光纤≤50km
工程需要可到100km
7
光接收器饱和光功率
>-3dBm
>-3dBm
注:
当采用专用光纤通道传输时,在传输距离大于50km,接收功率不够时(接收裕度小于3~10dB),需在订货时注明,按特殊工程处理,配用1550nm激光器件。
⑵站控层通讯用接口参数(MMS)
序号
名称
接口参数
1
光纤种类
多模,波长850nm
2
光纤接口
LC
3
发送功率
-23~-14dbm
4
接收灵敏功率
≤-33dBm
5
传输距离
≤1.5km
6
光接收器饱和光功率
>-14dBm
⑶过程层通讯用接口参数
序号
名称
接口参数
1
光纤种类
多模,波长850nm
2
光纤接口
LC
3
发送功率
-23~-14dbm
4
接收灵敏功率
≤-33dBm
5
传输距离
≤1.5km
6
光接收器饱和光功率
>-14dBm
2.2.4通信接口
序号
名称
接口类型
1
打印机接口(不可更改)
RS-232
2
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)
3
两个可以同时工作的串行通信口
RS-485/RS422
2.3绝缘和耐湿热性能
序号
绝缘试验项目
试验结果
1
绝缘电阻
在正常试验大气条件下,装置的外引带电部分(通信接口回路除外)和外露非带电金属部分及外壳之间,以及电气上无联系的各回路之间,用开路电压为直流1000V的兆欧表测量其绝缘电阻值,不小于50MΩ;通信接口回路对地,用开路电压为直流500V的兆欧表测量其绝缘电阻值,不小于100MΩ。
2
介质强度
在正常试验大气条件下,装置能承受频率为50Hz,电压2000V(通信回路输入端子为500V)历时1min的工频耐压试验而无击穿闪络及元件损坏现象。
试验过程中,任一被试回路施加电压时其余回路等电位互联接地。
3
冲击电压
在正常试验大气条件下,装置的直流输入回路、交流输入回路、输出触点等各回路对地,以及电气上无联系的各回路之间,能承受1.2/50s的标准雷电波的短时冲击电压试验。
当额定绝缘电压大于60V时,开路试验电压为5kV;当额定绝缘电压不大于60V时,开路试验电压1kV。
4
耐湿热性能
装置能承受GB/T2423.3-2006规定的恒定湿热试验。
试验温度+40℃±2℃、相对湿度(93±3)%,试验时间为48h,在试验结束前2h内,用开路电压为直流500V的兆欧表,测量各外引带电回路部分对外露非带电金属部分及外壳之间、以及电气上无联系的各回路之间的绝缘电阻不小于1.5MΩ。
2.4电磁兼容性能
序号
电磁兼容试验项目
试验结果
1
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
2
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Ⅲ级试验
3
快速瞬变脉冲群抗扰度
能承受GB/T14598.10-2007中规定的快速瞬变抗扰度A级试验
4
浪涌(冲击)抗扰度
能承受GB/T17626.5-2008中规定的浪涌(冲击)抗扰度Ⅲ级试验
5
射频场感应的传导骚扰抗扰度
能承受GB/T17626.6-2008中规定的射频场感应的传导骚扰抗扰度Ⅲ级试验
6
工频磁场抗扰度
能承受GB/T17626.8-2006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/T14598.13-2006中规定的1MHz和100kHz脉冲群抗扰度Ⅲ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/T14598.16-2007中规定的电磁发射限制值
2.5机械性能
序号
名称
机械性能
1
机箱结构尺寸
482.6mm×177mm×291mm;19英寸后插式标准机箱;安装形式:
可直接上架;
2
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I级的振动耐久能力试验
3
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I级的冲击耐久试验
4
碰撞
装置能承受GB/T14537-1993中4.3规定的严酷等级为I级的碰撞试验
2.6环境大气条件
序号
名称
环境参数
1
正常工作大气条件
环境温度:
-10℃~+45℃(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;
2
正常试验大气条件
环境温度:
+15℃~+35℃;
相对湿度:
45%~75%;
大气压力:
86kPa~106kPa;
3
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-40℃~+70℃,相对湿度不大于85%,在不施加任何激励量的条件下,不出现不可逆变化。
3保护原理说明
3.1保护启动和整组复归
保护启动元件用于启动故障处理功能和开放保护出口继电器,因此要求启动元件在任何运行工况下发生故障都能可靠启动。
一旦启动元件动作后,要在故障平息后,保护整组复归时才能返回。
当采用电子式互感器接入,合并器采用双采样方式时,两路采样数据一路用于启动,另一路用于保护。
3.1.1启动元件
保护以电流突变量启动元件为主,同时有零序电流启动元件、静稳破坏检测启动元件。
(1)电流突变量启动元件
判据为:
或者
其中:
为AB,BC,CA三种相别,T为20ms;
,为相间电流瞬时值的突变量;
,为零序电流瞬时值的突变量;
为电流突变量启动定值。
、
分别为相间电流、零序电流突变量浮动门槛。
电流突变量启动元件能够能自适应于正常运行和振荡期间的不平衡分量,因此既有很高的灵敏度而又不会频繁误启动。
当任一电流突变量连续三次大于启动门槛时,保护启动。
(2)零序电流启动元件
为了防止远距离故障或经大电阻故障时电流突变量启动元件灵敏度不够而设置。
该元件在零序电流有效值大于零序电流启动定值并持续30ms后动作。
(3)静稳破坏检测元件
为了检测系统正常运行状态下发生静态稳定破坏而引起的系统振荡而设置。
该元件判据为:
BC相间阻抗在具有全阻抗特性的阻抗辅助元件内持续30ms或Ia>1.2In,并且U1Cosφ小于0.5倍的额定电压。
当PT断线或者振荡闭锁功能退出时,该检测元件自动退出。
3.1.2整组复归
当保护启动后,如果所有的故障测量元件都返回,延时5s整组复归。
此种情况一般为区内或区外故障时保护启动后,故障被成功切除后保护迅速复归。
当区内故障保护跳闸后,若故障电流长期无法消失,则保护在永跳后延时5s报永跳失败事件,并强制整组复归。
当保护启动后,如果故障测量元件一直不返回,则满足以下任一条件后保护强制整组复归:
(1)零序电流大于零序电流启动值超过10s,报CT不平衡事件,并整组复归,闭锁零序电流启动;
(2)A相电流大于静稳破坏电流值超过10s,报过负荷告警事件,并整组复归;
(3)任一回路的测量阻抗落在最末一段阻抗的全阻抗范围内超过30s,报过负荷告警事件,若测量阻抗元件长期不返回,保护在1分钟后强行整组复归。
3.2选相元件
保护装置采用突变量选相元件和序分量选相元件相结合的选相方案。
为了保证弱电源侧选相的灵敏度,突变量选相元件采用电流电压复合选相的原理。
在故障初始阶段投入突变量选相元件,以后采用稳态的序分量选相元件。
两种选相元件的原理如下:
3.2.1电压电流复合突变量选相元件
令
其中
、
为相间回路电压、电流的突变量;Z为阻抗系数,其值根据距离保护或者纵联方向(距离)保护中的阻抗元件的整定值自动调整。
设
、
分别为
、
、
中的最大值和最小值。
选相方法如下:
(1)当
时判定为单相故障,否则为多相故障。
(2)单相故障时,若
,判定为A相故障;若
,判定为B相故障;若
,判定为C相故障。
(3)多相故障时,若
时判定为相间故障,其中突变量最大的一个相间回路即为故障回路,如
选中BC相间故障;若
判为三相故障。
3.2.2电流序分量选相元件
序分量选相元件根据零序电流和负序电流之间不同的相位关系确定三个选相分区:
-60 图3.2.1序分量分区选相 1)若分区落入A区则可以确定为A相接地故障,或者BC相接地故障; 2)若分区落入B区则可以确定为B相接地故障,或者CA相接地故障; 3)若分区落入C区则可以确定为C相接地故障,或者AB相接地故障。 确定故障选相分区后,利用对应回路的阻抗比较来区分单相故障和相间接地故障。 以分区落入A区为例进行说明,若Zbc落入辅助段阻抗范围且满足Zbc<1.25Za时判为BC相间接地故障,否则判为A相接地故障。 3.3振荡闭锁开放元件 在电流突变量启动元件启动150ms内,距离保护和纵联距离保护短时开放。 在突变量启动150ms后或者零序电流辅助启动、静稳破坏启动后,保护程序进入振荡闭锁。 在振荡闭锁期间,纵联距离和距离Ⅰ、Ⅱ段要在振荡闭锁开放元件动作后才投入。 对于不可能出现系统振荡的线路,可由控制字退出振荡闭锁的功能,以提高保护的动作速度。 本装置的振荡闭锁开放元件采用了序分量法和振荡轨迹半径检测法,任何一种动作时就开放纵联距离和距离Ⅰ、Ⅱ段保护。 前一种方法只能开放不对称故障,在线路非全相运行时退出;最后一种方法则在全相和非全相运行时都投入。 各种方法原理和判据说明如下: 1)序分量法 当 时开放距离保护。 该方法是根据不对称故障时产生的零序和负序分量来开放保护。 为可靠系数,以确保振荡时发生区外故障时不会误开放。 2)振荡轨迹半径检测法
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