KLD9311GD 光伏并网点保护测控装置说明.docx

KLD9311GD 光伏并网点保护测控装置说明.docx

《KLD9311GD 光伏并网点保护测控装置说明.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《KLD9311GD 光伏并网点保护测控装置说明.docx（96页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

KLD9311GD光伏并网点保护测控装置说明

KLD-9311GD分布式光伏并网点

保护测控装置说明书

（V1.3）

（石家庄科林电气股份有限公司）

1概述

1.1装置功能及适用范围

KLD-9311G应用于分布式光伏发电环境，实现分布式光伏发电信息的采集和运行控制。

该装置不仅集成了保护、测控等功能，还具备规约转换、远动功能。

装置通过RS485/RS232采集现场不同厂家逆变器信息，以及各类表计的信息，并统一整理经无线或光纤方式上送至调度主站，使主站端实时监测逆变器工作状态及光伏电站的运行状态。

KLD-9311G的保护功能包括：

1）三段过流保护；2）电流闭锁电压速断保护；3）三段零流保护；4）两段逆功率保护；5）低频减载；6）低压保护；7）过压保护；8）防孤岛保护；9）冷负荷保护；10）过负荷保护；11）快速母线保护；12）母线充电保护；13）反时限过流保护；14）过频保护；15）非电量保护；16）三相四次重合闸（检无压、同期、不检）；17）后加速保护；18）检有压禁止合闸。

KLD-9311G的测控功能包括：

遥测、遥信、手动合闸检无压/检同期、硬件加密的遥控。

1.2外形尺寸和安装尺寸（单位：

毫米）

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：

1）工作环境温度：

-10℃～＋55℃；

2）相对湿度：

最湿月的月平均最大相对湿度为95％，同时该月的月平均最低温度为25℃且表面无凝露；

3）大气压力：

70kPa～106kPa；

4）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规定的交流电压为2KV（强电回路）或1KV（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规定。

2.2.3冲击电压

装置能承受GB/T14598.3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规定的Ⅳ级（接触放电8KV）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

装置符合国标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的以下规定：

1）电流回路：

在2倍额定电流下连续工作，10倍额定电流下允许10s，40倍额定电流下允许1s；

2）电压回路：

在1.2倍额定电压下连续工作，1.4倍额定电压下允许10s。

2.7功率消耗

装置的功率消耗符合DL/T478的以下规定：

1）电源回路：

正常工作时，不大于10W；

2）电流回路：

当In=5A时，不大于1VA/相；当In=1A时，不大于0.5VA/相；

3）电压回路：

在额定电压下不大于0.5VA/相。

2.8输出接点容量

在电压不大于220V、电流不大于1A、时间常数L/R为5ms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5A。

3.保护原理

3.1保护程序结构

保护程序结构框图如图3.1.1所示。

主程序按照一定的采样频率接受采样中断进入采样程序。

在采样程序中进行模拟量采集与滤波；开关量采集；启动元件计算和判断，并根据启动元件是否动作进入正常运行程序或故障处理程序。

正常运行程序中进行遥测量计算、采样值零漂调整、重合闸充电、通讯处理、时钟校准、装置自检、线路运行状态监测。

其中线路运行状态监测包括断路器位置监测、PT断线监测、控制回路断线监测等，同时发出相应的告警信号。

故障处理程序中进行各种保护元件的计算和判断、跳闸逻辑判断、故障报告存储和故障录波，同时发出相应的故障信号。

3.2启动元件

启动元件用于启动故障处理程序。

当启动元件启动后装置开始对各个保护元件进行判断处理。

3.2.1稳态量启动元件

稳态量启动元件包括：

1）、电流启动元件

当A、B、C三相中任何一相电流大于“电流启动定值”时，启动元件启动并展宽7S。

电流启动定值的整定一般为躲开过负荷电流但低于过流定值。

2）、零流启动元件

当零序电流大于“零流启动定值”时，启动元件启动并展宽7S。

3）、低压启动定值

为防止PT断线造成低压启动元件误动，该启动元件的判断与低电压保护类似。

当开关在合位、三相电压均低于“低压启动定值”且低压保护元件的有流闭锁元件开放保护时，启动元件动作并展宽7S。

4）、过压启动元件

当开关在合位且A、B、C三相电压中任何一相电压大于“过压启动定值”时，启动元件启动并展宽7S。

3.2.2突变量启动元件

1）、电流突变量启动元件

当A、B、C三相任意一相电流的突变量连续3次超过启动定值，启动元件动作，并展宽7s。

2）、零流突变量启动元件

当零序电流的突变量连续3次超过启动定值，启动元件动作，并展宽7s。

各突变量定值应保证在最小运行方式下故障有足够的灵敏度，一般建议设定在0.2倍额定值。

3.3软件说明

3.3.1三段式可经低电压闭锁的定时限方向过流保护

本装置设三段定时限过流保护，各段电流定值、时间定值可独立整定，分别设置整定控制字控制这三段保护的投退。

三段均带有方向闭锁，且各段均有独立的控制字投退，过流方向元件采用90度接线方式，方向元件带有记忆功能以消除近处三相短路时方向元件的死区。

方向元件动作区为ArgI/U（-3090）；低电压闭锁过流保护，各段均有独立的控制字投退，本侧电压任一线电压低于定值均开放过流保护；PT断线设有开放/闭锁保护投退控制字。

这三段定时限过流可分别投退是否启动后加速。

根据系统需要，可以选择“过流三段永跳”投入，来闭锁重合闸。

3.3.2电流闭锁电压速断保护

电压速断保护，电流闭锁定值及电压速断定值、时间定值可独立整定，当A、B、C三相中任何一线电压小于电压速断定值，且A、B、C三相中任何一相电流大于电流闭锁定值时，启动相应定时器，若持续时间到整定时限，且该保护处于投入状态则出口动作，若在整定时限内电压返回方终止定时器。

电压速断保护可投退是否启动后加速。

3.3.3反时限过流保护

当A、B、C三相中任何一相电流大于反时限的整定值时，相应定时器启动，若持续时间到整定时限，且该保护处于投入状态则出口动作，若在整定时限内电流返回方终止定时器。

反时限过电流保护按照I.E.C提供的四种反时限电流保护曲线的规定进行整定，下列标准特性方程可由用户自由选择。

一般反时限：

（1）

非常反时限：

（2）

极端反时限：

（3）

长时反时限：

（4）

Ip为启动电流，tp为时间常数。

I为输入的故障电流值，启动电流值和时间常数均可以由用户自由设定。

3.3.4过负荷保护

当A、B、C三相中任何一相电流大于过负荷的整定值时，相应定时器启动，若持续时间到整定时限，且该保护处于投入状态则出口动作，若在整定时限内电流返回方终止定时器。

过负荷保护的动作方式分为报警、跳闸，可以由用户自由设定。

3.3.5三段方向零流保护

本装置设三段定时限零流保护，各段电流定值、时间定值可独立整定，分别设置整定控制字控制这三段保护的投退。

三段都带有方向闭锁，各段都有独立的控制字投退，零流与零压极性正接，方向元件动作区为ArgI/U（30,190）；（电流超前电压为正），当零序电流大于零流保护的整定值时，相应定时器启动，若持续时间到整定时限，且该保护处于投入状态则出口动作，若在整定时限内电流返回方终止定时器。

其中零流III段保护的动作方式分为报警、跳闸，可以由用户自由设定。

3.3.6重合闸

三相四次重合闸功能用户可以自由投退，一旦投入，则按照设定的方式工作。

a）重合闸次数：

0--4次可设，0为退出。

b）重合闸间隔：

每次重合闸的间隔均可以设为不同时间，范围：

0.20--60.00秒。

c）重合启动条件：

开关在合位15秒充电完成，保护动作或不对应启动（可单独投入或退出）。

d）不对应重合闸：

可以解决开关偷跳的问题。

e）重合闸闭锁：

手动或遥控跳闸，闭锁重合闸；开入量、控制回路闭锁重合闸，过负荷动作、低频动作、过频动作、快速母线动作、母线充电动作、非电量动作、逆功率动作、冷负荷动作、过压动作、欠压动作闭锁重合闸。

如果装置不带控制回路的话，遥控分闸、手动分闸需要放电接点接到闭锁重合遥信上。

3.3.7后加速保护

保护动作后，当重合于永久故障时，保护加速跳闸。

手合或遥合故障线路时，手合遥合加速跳闸。

3.3.8低频减载保护

频率在45—55赫兹时进入低频判断程序，当频率小于低频减载的整定值时，相应定时器启动，若持续时间到整定时限，且该保护处于投入状态则出口动作，若在整定时限内频率返回到整定值+0.1赫兹时终止定时器。

可单独投退滑差闭锁、低电压闭锁、无流闭锁。

3.3.9过频保护

频率在45—55赫兹时进入过频判断程序，当频率大于过频的整定值时，相应定时器启动，若持续时间到整定时限，且该保护处于投入状态则出口动作，若在整定时限内频率返回到整定值-0.1赫兹时终止定时器。

3.3.10过压保护

当A、B、C三相中任一线电压高于过压定值时，相应定时器启动，若持续到整定时限，且保护处于投入状态，开关在合位则跳闸动作，若在整定时间内返回，则终止定时器。

3.3.11低压保护

当A、B、C三相线电压均小于低电压定值时，相应定时器启动，若持续到整定时限，且保护处于投入状态，开关在合位则跳闸动作，若再整定时间内返回，则终止定时器。

低电压保护经整定控制字选择是否经电流闭锁，以防止PT断线造成低电压保护误动。

3.3.12防孤岛保护

当A、B、C三相中任一相电压三次谐波含有率高于防孤岛设定值时，相应定时器启动，若持续到整定时限，且保护处于投入状态，则跳闸动作，若在整定时间内返回，则终止定时器。

3.3.13快速母线保护

当A、B、C三相中任一相保护电流大于快速母线定值，相应定时器启动，若持续到整定时限，且保护处于投入状态，无启动信号，则跳闸动作，若在整定时间内返回，则终止定时器。

启动信号区分母线故障还是线路故障，启动信号从各馈线采入。

3.3.14母线充电保护

开关在跳位大于25秒，合闸启动母线充电作用时间计数器，在母线充电作用时间内，如果有故障启动，若持续到整定时限，且保护处于投入状态，则跳闸动作，若在整定时间内返回，则终止定时器。

母线充电作用时间外，充电保护自动退出。

3.3.15逆功率保护

逆功率保护是为了防止线路向母线反送电，当负功率大于整定值时，启动相关定时器，若持续到整定时限，且保护处于投入状态，则跳闸动作，若在整定时间内返回，则终止定时器。

3.3.16冷负荷保护

冷负荷保护为带负荷启动设置的一种保护，合上开关启动冷负荷作用时间计数器，在冷负荷作用时间内，如果有故障，若持续到整定时限，且保护处于投入状态，冷负荷保护动作，冷负荷作用时间外，冷负荷保护自动退出。

为了躲开冷负荷电流引起保护误动作，故在冷负荷作用时间内或启动过程中，闭锁其他所有的保护，等冷负荷自动退出后，其他保护自动恢复保护功能。

3.3.17非电量保护

本装置设有两个非电量保护，非电量1保护与遥信9、公用一个开关量输入；非电量2保护与遥信10公用一个开关量输入，用于保护联跳功能。

a）非电量1保护：

当装置检测到非电量1信号，启动相应定时器，若持续到整定时限，且非电量1保护投入，启动跳闸出口，若在整定时间内返回，则终止定时器。

b）非电量2保护：

当装置检测到非电量2信号，启动相应定时器，若持续到整定时限，且非电量2保护投入，启动跳闸出口，若在整定时间内返回，则终止定时器。

3.3.18检有压闭锁合闸

检有压闭锁合闸操作应用于分布式光伏时，检测到逆变器有压后，闭锁合闸。

设有检有压控制字。

检有压方式为检母线电压时：

当检有压闭锁合闸控制字投入，三相电压中的任意一相大于有压定值，且开关在分位，则装置闭锁合闸（闭锁遥合、重合闸、不对应重合），若电压返回，则装置解除闭锁合闸。

检有压方式为检抽取电压时：

当检有压闭锁合闸控制字投入，抽取电压大于有压定值，且开关在分位，则装置闭锁合闸（闭锁遥合、重合闸、不对应重合），若电压返回，则装置解除闭锁合闸。

当装置带控制回路时，该出口的节点串接于手动合闸回路中，实现手动合闸时，检有压禁止合闸。

对于遥控合闸操作，当满足有压闭锁合闸时，闭锁遥控合闸，不会发出遥控合闸命令。

同时重合闸，不对应重合闸也闭锁。

当装置不带控制回路时，闭锁遥合，重合闸，不对应重合。

3.3.19PT断线

PT断线判据如下：

a）正序电压U1小于0.3Un伏，且任一相电流大于0.06In；

b）负序电压大于0.08Un伏；

满足上述任一条件后延时10秒报PT断线告警信号，待电压恢复保护也自动恢复正常，报PT断线告警解除信号。

在断线期间，根据整定控制字选择是退出经方向或低电压闭锁的各种保护还是暂时取消方向和低电压闭锁。

其中Un为100V或380V，In为1A或5A。

3.3.20控制回路断线检测

控制回路断线检测元件的投退有相应的投退控制字控制。

该元件的判据为：

TWJ和HWJ均不动作。

如果以上条件满足，且确认15s后，报“控制回路断线告警”；如果以上条件返回，立即报“控制回路断线告警解除”。

3.3.21手动、遥控合闸、重合闸检同期功能

遥控合闸、重合闸检测方式有检同期与检无压、不检三种方式可选，如果是检同期方式则必须满足以下两个条件：

1）对侧有压（电压大于0.7倍额定电压）；

2）本侧电压（Uab）与对侧电压（Vs）的角差小于相角差定值；

本侧断路器才能正常合闸操作。

检无压方式：

如果对侧无压（电压小于0.3倍额定电压），则允许合闸，如果对侧有压则自动转为检同期方式。

手动检同期时：

需要接入检同期遥信输入YX6,并且将同期出口串接在合闸回路中，来实现手动检同期功能。

3.3.22开关拒动检测

当装置发出跳闸命令（故障）或收到分闸（手分、遥分）命令后，如果3S内未检测到开关正常变位，则认为开关拒动，此时置“控制回路释放”故障遥信,并且“跳闸回路释放”出口短时闭合以释放跳闸回路。

当装置发出合闸命令（重合、不对应重合、备投）或收到合闸命令（手合、遥合）后，如果3S内未检测到开关正常变位，则认为开关拒动，此时置“控制回路释放”故障遥信,并且“合闸回路释放”出口短时闭合以释放合闸回路。

当装置不带控制回路时，此时开关位置通过YX1采集，YX13定义为合后位输入。

YX13从无到有认为收到合闸命令，YX13从有到无认为收到分闸命令。

当装置带控制回路时，YX1/YX13可做普通遥信输入。

3.3.23装置告警

当CPU检测到装置本身硬件故障时，发出装置异常信号，闭锁整套保护。

硬件故障包括：

RAM、EPROM、定值出错。

当CPU检测到下列故障时，发出预告总信号：

a）过负荷告警；b）零流III告警；c）控制回路断线；d）PT断线；e）开关拒动。

当CPU检测到下列故障时，发出事故总信号：

a）三段定时限过流保护；b）电压速断保护；c）三段零流保护；d）反时限保护；e）过负荷跳闸；f）重合闸；g）低频减载保护；h）过频保护；i）后加速；j）快速母线保护；k）母线充电保护；l）过压保护；m）低压保护；n）冷负荷保护；o）两段逆功率保护。

4.测控功能

4.1遥测功能

装置采集计算的遥测量包括：

1）相电压有效值Ua、Ub、Uc；

2）线电压有效值Uab、Ubc、Uca；

3）测量电流有效值CIa、CIb、CIc；

4）保护电流有效值BIa、BIb、BIc；

5）分相有功功率（PaPbPc）和总有功功率P；

6）分相无功功率（QaQbQc）和总无功功率Q；

7）分相功率因数（COSaCOSbCOSc）和三相功率因数COS；

8）本侧频率F、对侧频率F_Vs；

9）对侧抽取电压有效值Vs；

10）零序电流有效值I0；

11）零序电压有效值U0；

12）各个模拟输入量与Ua的夹角；

13）测量电压Ua、Ub、Uc的2-5次谐波含有率；

14）测量电流CIa、CIb、CIc的2-5次谐波含有率；

15）测量电压Ua、Ub、Uc的谐波畸变率；

16）测量电压CIa、CIb、CIc的谐波畸变率；

17）测量负序电压MU2；

18）测量正序电压MU1；

19）测量零序电压MU0；

20）测量三相电压不平衡度εU2、εU0；

21）测量负序电流MI2；

22）测量正序电流MI1；

23）测量零序电流MI0；

24）测量三相电流不平衡度εI2、εI0；

4.2遥信功能

装置的遥信包括：

1）16路遥信开入量采集；2）告警遥信；3）故障遥信。

装置内部存储最新产生的32条SOE，遥信分辨率小于2ms。

4.3遥控功能

本装置遥控采用硬件加密，提高调度主站远方遥控的安全性。

装置具有遥控功能，可以对4条线路进行遥控（遥控合闸和遥控分闸）。

其中，通过第1路遥控量进行遥控合闸时，装置要根据“重合闸方式”控制字进行无压/同期检测，只有无压/同期条件满足时，才执行遥合命令。

4.4手动合闸检无压/检同期功能

当开入量YX6置位时，装置要根据“重合闸方式”控制字进行无压/同期检测，如果无压/同期条件满足，无压/同期检测元件动作出口；如果无压/同期条件不满足，无压/同期检测元件返回。

该出口的节点被串接于手动合闸回路中时，就可以实现手动合闸检无压/检同期功能。

5装置自检

装置在上电启动和运行过程中，定时进行硬件自检，包括ADC、RAM、EEPROM、ROM等，还包括开关量输入/输出回路、模拟量输入回路以及电源电压的在线检测。

如果有异常状态发生，则闭锁保护元件，通过遥信报警。

6装置配置

6.1装置出口配置

装置具有11个可配置的通用出口，每个出口按顺序编号为：

B1、B2、B3、B4、B5、B6、B7、B8、B9、B10、B11。

每个出口可以通过各自的“出口类型控制字”来选择各自的类型，出口类型共分6种，包括：

1）故障跳闸出口；

2）故障遥信出口；

3）故障告警出口；

4）遥控出口；

5）故障启动出口；

6）遥信重动出口；

可以根据每个出口的类型，为其配置一个或多个元件。

6.1.1故障跳闸出口

当配置的保护元件动作时，故障跳闸出口闭合；当配置的保护元件返回时，故障跳闸出口打开。

故障跳闸出口上可以配置的元件包括：

过流I段、过流II段、过流III段、电压速断、零流I段、零流II段、零流III段、反时限、重合闸、不对应重合、过负荷、快速母线、母线充电、低频减载、非电量1、非电量2、逆功率I段、逆功率II段、低压保护、过压保护、冷负荷、过频保护、防孤岛。

6.1.2故障遥信出口

当配置的保护元件动作时，故障信号出口闭合；当配置的保护元件返回且装置进行信号复归后时，故障信号出口打开。

故障信号出口上可以配置的元件包括：

过流I段、过流II段、过流III段、电压速断、过负荷、反时限、快速母线、母线充电、零流I段、零流II段、零流III段、低频减载、低压保护、过压保护、冷负荷、控制回路释放、逆功率I段、逆功率II段、非电量1、非电量2、过频保护、不对应重合、重合闸、后加速、防孤岛。

6.1.3故障告警出口

当配置的告警检测元件动作时，告警信号出口闭合；当配置的告警检测元件返回时，告警信号出口打开。

告警信号出口上可以配置的元件包括：

过负荷、零序III段、控回断线、PT断线、重合同期、合闸回路释放、跳闸回路释放、有压禁止合闸、合后位。

6.1.4遥控出口

遥控动作出口上可以配置的元件包括：

断路器遥合、断路器遥分、2路遥合、2路遥分、3路遥合、3路遥分、4路遥合、4路遥分。

6.1.5故障启动出口

当配置的保护元件启动时，故障启动信号出口闭合；当配置的保护元件返回时，故障启动信号出口打开。

故障启动信号出口上可以配置的元件包括：

过流I段、过流II段、过流III段、电压速断、零流I段、零流II段、零流III段、反时限、重合闸、不对应重合、过负荷、快速母线、母线充电、低频减载、非电量1、非电量2、逆功率I段、逆功率II段、低压保护、过压保护、冷负荷、过频保护、防孤岛。

6.1.6遥信重动出口

当配置的开入量遥信置位时，开入量遥信重动出口闭合；当配置的开入量遥信复位时，开入量遥信重动出口打开。

开入量遥信重动出口可配置的元件包括：

Yx1、Yx2、Yx3、Yx4、Yx5、Yx6、Yx7、Yx8、Yx9、Yx10、Yx11、Yx12、Yx13、Yx14、Yx15、Yx16、跳闸回路导通、合闸回路导通、合闸动作、分闸动作。

6.2功能硬压板配置

装置具有功能硬压板配置功能，功能硬压板如果“不启用”，功能的“投入/退出”只受功能软压板的控制，即功能软压板投入，功能投入。

普通遥信位如果配置成功能硬压板。

则功能的“投入/退出”同时受功能软压板和硬压板的控制，只有功能的软压板和硬压板同时投入的话，功能才处于投入状态；否则功能处于退出状态。

当配置的开入量遥信置位时，相应功能硬压板投入；当配置的开入量遥信复位时，相应功能硬压板退出。

功能硬压板配置的元件包括：

1）过流I段硬压板遥信位

2）过流II段硬压板遥信位

3）过流III段硬压板遥信位

4）电压速断硬压板遥信位

5）零序I段硬压板遥信位

6）零序II段硬压板遥信位

7）零序III段硬压板遥信位

8）逆功率I段硬压板遥信位

9）逆功率II段硬压板遥信位

10）低频硬压板遥信位

11）低压硬压板遥信位

12）过压硬压板遥信位

13）冷负荷硬压板遥信位

14）过负荷硬压板遥信位

15）快速母线硬压板遥信

16）母线充电硬压板遥信位

17）反时限硬压板遥信位

18）过频硬压板遥信位

19）重合闸硬压板遥信位

20）PT断线硬压板遥信位

21）控回断线硬压板遥信位

22）防孤岛硬压板遥信位

23）有压闭锁合闸硬压板遥信位

7GPS卫星对时功能

装置具有GPS卫星对时功能，能够接收RS485电平方式的标准IRIG-B格式直流偏置时间码。

其时间信号从通讯插件的端子103、104引入。

8通讯

装置有多个通讯接口分别为：

一个RS-485通讯口、一个CAN通讯口、两个10/100M以太网通讯口、一个RS-232通讯口。

其中RS-232通讯口是用于设备维护的专用通讯口，位于前面板上，其它通讯口位于通讯插件上。

8.1通讯口说明

1）RS-485通讯口