DN210无源保护装置技术说明书德能电力.docx

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DN210无源保护装置技术说明书德能电力

DN210数字式无源保护装置

技术使用说明书V1.00

长沙市德能电力设备有限公司

1概述

DN210系统是一个能执行保护功能的全范围数字保护装置。

根据模式也可以带就地控制、远方控制、电气参数测量、自动化等功能，满足当前和未来对变电和配电站自动化、控制及保护的需要。

本设备用于环网系统柜，集成于断路器和熔断器保护柜中使用，对配电变压器、总线、线路等进行保护。

相对于传统系统，本系列为集成式开关柜设计，带来以下优点:

·避免电子设备使用额外的控制箱

·在安装开关柜时可减少中间连接环节，只需连接高压电缆

·消除二次接线及安装错误，缩短装配时间

·允许工厂安装、调整和测试整个保护设备，在安装前每个单元进行一次完整的单元检查；在交货之前可对集成于开关柜中的设备进行最后的系统试验

·同一模式宽范围对功率等级实现保护

1.1功能特点概述

所有DN210系统使用的保护装置，均具有一个微处理器用来处理来自电流互感器的信号。

这些微处理器经过去除瞬态变量的影响来处理电流测量值同时计算执行保护功能必须的量值。

另外，确定来自设备参数瞬态值的电气测量参数有效值。

保护装置配备有系统就地显示、设置和操作按键，以及远方控制通讯端口。

用户界面友好设计，菜单使用直观。

保护装置使用具有高变比的电流传感元件测量电流。

该系统配备事件记录器用来储存保护功能执行的最后一次的脱扣信息。

另外，操作的全部次数以及各种系统设置也被记录。

地址、菜单驱动界面提供了各相电流、零序电流的瞬时测量值，以及参数设置、脱扣原因等。

这些值也可通过通讯端口访问。

1.2系统部分

DN210系统包括以下部分:

电子继电器，电流互感器，供电用电路和电源（依据模式〉和脱扣装置（包括单稳态脱扣装置和双稳态脱扣装置）。

1.2.1保护装置

保护装置配备一个显示器和一个键盘，用来修改和显示保护、测量和控制设置。

本保护装置按键设有密码，保证设置一旦确定就不被进一步改变，除非密码被解开。

脱扣连同脱扣原因，故障电流，脱扣时间及事件发生的日期和时间一同记录在显示器上。

当设备由外部电源或自供电源互感器供电时，电源指示灯点亮。

在这种情况下，系统准备执行保护功能。

假如指示灯没点亮，只有系统设置可显示和/或修改。

电子设备背面RS-485接口用于远方控制。

所有型号的标准通讯协议为MODBUS，但其他协议也可实现。

1.2.2电流互感器

电流互感器为高压上使用的电流互感器，具有保护和供电功能，用户可以根据互感器的型号在保护装置中设定与之对应的变比。

1.2.3供电和试验回路

电源回路处理来自供电用电流互感器的信号，并把该信号转变成DC信号以便安全地给设备供电。

当一次电流在5A到630A范围内时，互感器能持续给电路提供电源。

另外，当发生至20kA的短路时，回路装备有从互感器吸收超出能量的保护功能。

装置具有110V或220V交流输入电压，因此回路能直接连接到变电站的低压柜上以提供输入。

同时它也具有保护跳闸回路，以及用以在维护和检查操作时注入电流进行功能试验的连接端子。

1.2.4脱扣装置

设备提供两种脱扣模式：

1.双稳态脱扣装置是电子机械式动作装置，该装置置于断路器和隔离开关操作机构中。

仅需较低的操作能量就能脱扣。

该能量以12V的振幅、3Oms的脉冲形式供给。

在故障的情况下这些脉冲以100ms的间隔重复以确保断路器分闸。

2.单稳态脱扣装置，此时装置出口提供24V电压，脱扣发出的能量足以断开隔离开关的操作机构。

1.3结构与安装

装置采用整面板形式，美观大方。

面板上包括汉化液晶显示器、电源指示灯、操作键盘等。

安装本装置时，无需其它任何配件，大大简化组屏及现场施工。

机箱结构及屏面开孔尺寸图如图1-2、图1-3：

图1-2装置外形尺寸图图1-3屏面开孔尺寸图

1.4装置背部端子图

图1-4装置背部端子图

2技术参数

2.1装置额定参数

◆输入电源

a）直流：

24V、48V，允许偏差-30%～+30%；

b）交流：

220V或110V（订货注明），允许偏差-20%～+20%；

c）自供：

>5A（双稳态线圈）、>15A（单稳态线圈）

d）负载：

<1VA

◆额定交流数据

a）交流电流5A或1A（订货注明）

b）额定频率50Hz

◆功率消耗

交流电流回路：

当In=5A时，每相不大于1.0VA；

当In=1A时，每相不大于0.5VA；

◆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10s；

40倍额定电流1s；

◆接点容量

a）信号回路接点：

载流5A断弧0.3A（时间常数L／R为5±0.75ms）

b）出口回路接点：

载流10A断弧0.5A（时间常数L／R为5±0.75ms）

2.2装置主要技术性能

◆电流采样回路精确工作范围：

0.04In～20In

◆绝缘性能

a）绝缘电阻：

装置的带电部分和非带电部分及外壳之间以及电气上无联系的各电路之间用开路电压500V的兆欧表测量其绝缘电阻值，正常试验大气条件下，各等级的各回路绝缘电阻不小于100MΩ。

b）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。

c）冲击电压：

在正常试验大气条件下，装置的电源输入回路、交流输入回路、输出触点回路对地，以及回路之间，能承受1.2/50µs的标准雷电波的短时冲击电压试验，开路试验电压5kV。

d）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+40℃、最大湿度95％，试验时间为48小时，每一周期历时24h的交变湿热试验，在试验结束前2小时内根据a）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、电气上不联系的各回路之间的绝缘电阻不小于1.5MΩ，介质耐压强度不低于b）规定的介质强度试验电压幅值的75％。

◆电磁兼容性

a）脉冲群干扰

装置能承受GB/T14598.13-1998规定的干扰试验，试验频率为100kHz和1MHz，试验严酷等级为

级，即试验电压为共模2.5kV，差模1kV的衰减振荡波。

b）静电放电干扰

装置能承受GB/T14598.14-1998规定的严酷等级为

级，即接触放电试验电压为8kV，允许偏差为5%，空气放电试验电压为15kV，允许偏差为5%的静电放电干扰试验。

c）辐射电磁场干扰

装置能承受GB/T14598.9-2002规定的严酷等级为III级，即试验场强电压为10V/m的辐射电磁场干拢试验。

d）快速瞬变干扰

装置能承受GB/T14598.10-2007规定的严酷等级为

级，即试验电压为4kV，允许偏差为±10%的快速瞬变干扰。

e）浪涌（冲击）抗扰度试验

装置能承受IEC60255-22-5:

2002规定的严酷等级为

级，即试验电压为共模4kV，差模2kV的浪涌（冲击）干扰。

f）射频场感应的传导骚扰抗扰度试验

装置能承受GB/T14598.17-2005规定的严酷等级为III级，即开路试验电平为10V（e.m.f）的电压。

g）工频磁场抗扰度试验

装置能承受IEC60255-22-7:

2003规定的严酷等级为A级，即试验电压为共模300V，差模150V的工频干扰。

h）射频传导抗扰度试验

装置的射频传导抗扰度符合GB/T14598.16-2002规定的传导发射限值

i）电磁发射试验

装置的电磁发射符合GB/T14598.16-2002规定的辐射发射限值要求。

◆机械性能

a）振动（正弦）

装置能承受GB/T11287-2000中3.2.1规定的I级振动响应能力试验。

装置能承受GB/T11287-2000中3.2.2规定的I级振动耐久能力试验。

b）冲击

装置能承受GB/T14537-1993中4.2.1规定的I级冲击响应试验。

装置能承受GB/T14537-1993中4.2.2规定的I级冲击耐久试验。

c）碰撞

装置能承受GB/T14537-1993中4.3规定的I级碰撞试验。

3保护功能

DN210数字式无源保护装置配置的主要保护有：

三段过电流保护（其中电流Ⅲ段为反时限保护）、三段过电流保护（其中零序电流Ⅲ段为反时限保护）、过温保护等。

3.1主要技术指标

3.1.1电流Ⅰ段保护

a）电流Ⅰ段元件整定范围：

1.0A～100.0A，级差0.1A；误差不超过±5%；

b）时间元件整定范围：

0.00s～20.00s；级差0.01s；误差不超过±1%或±40ms；

3.1.2电流Ⅱ段保护

a）电流Ⅱ段元件整定范围：

1.0A～100.0A，级差0.1A；误差不超过±5%；

b）时间元件整定范围：

0.10s～20.00s；级差0.01s；误差不超过±1%或±40ms；

3.1.3电流Ⅲ段保护

a）电流Ⅲ段类型整定范围：

1～3；

b）电流基准元件整定范围：

1.0A～20.0A，级差0.1A；误差不超过±5%；

c）电流Ⅲ段系数整定范围：

0.05～1.60，级差0.01；

d）延时误差不超过±5%或±40ms；

3.1.4零序Ⅰ段保护

a）电流元件整定范围：

0.1A～10.0A，级差0.1A；误差不超过±5%；

b）时间元件整定范围：

0.10s～20.00s；级差0.01s；误差不超过±1%或±40ms；

3.1.5零序Ⅱ段保护

a）电流元件整定范围：

0.1A～10.0A，级差0.1A；误差不超过±5%；

b）时间元件整定范围：

0.10s～20.00s；级差0.01s；误差不超过±1%或±40ms；

3.1.6零序Ⅲ段保护

a）零序Ⅲ段类型整定范围：

1～3；

b）基准电流整定范围：

1.0A～20.0A，级差0.1A；误差不超过±5%；

c）零序Ⅲ段系数整定范围：

0.05～1.60，级差0.01；

d）延时误差不超过±5%或±40ms；

3.1.7测量准确度

电流测量范围：

0A～6A，误差不超过±0.5%；

3.2保护原理

3.2.1电流定时限保护

电流Ⅰ段和电流Ⅱ段保护为电流定时限保护。

装置实时计算并进行过流判别。

当保护处于投入状态，A、B、C相中任何一相电流幅值大于整定值，相应定时器启动，若持续到整定时限则动作出口。

若在整定时限内电流返回即终止定时器。

装置中各段设置了可以独立整定的电流定值和延时时间。

以下条件都满足则保护动作：

（1）Imax>Inset

（2）T>Tnset

式中：

Imax为保护电流Ia、Ib、Ic中最大值，Inset为过流整定值（n=1、2），Tnset为过电流延时定值（n=1、2）。

3.2.2电流反时限保护

电流Ⅲ段保护为电流反时限保护，其动作时限与被保护设备电流大小自然配合，通过参数设置确定相应的动作曲线，以便实现全线保护配合。

反时限特性解析式分为三类，即一般反时限、非常反时限、极端反时限，本装置中由电流Ⅲ段类型整定（1：

一般反时限；2：

非常反时限；3：

极端反时限）。

各反时限特性公式如下：

电流Ⅲ段类型1

电流Ⅲ段类型2

电流Ⅲ段类型3

一般反时限

非常反时限

极端反时限

其中：

K为电流Ⅲ段系数，范围是（0.05~1.60）；Ip为电流Ⅲ段基准值；I为故障电流；t（s）为电流Ⅲ段动作延时。

3.2.3零序（接地）定时限保护

灵敏接地故障保护是过电流保护的一种特妹形式。

它主要用于具有中性点绝缘或补偿的电力系统，系统中相接地故障电流值取决于系统电缆的电容和故障发生点。

零序Ⅰ段和零序Ⅱ段保护为零序定时限保护。

装置实时计算并进行零序过流判别。

当保护处于投入状态，零序电流幅值大于整定值，相应定时器启动，若持续到整定时限则动作出口。

若在整定时限内零序电流返回即终止定时器。

装置中各段设置了可以独立整定的零序定值和延时时间。

以下条件都满足则保护动作：

（1）I0>I0set

（2）T>T0set

式中：

I0为零序电流，I0set为零序电流定值，T0set为零序延时定值。

3.2.4零序（接地）反时限保护

零序Ⅲ段保护为零序电流反时限保护，其动作时限与被保护设备零序电流大小自然配合，通过参数设置确定相应的动作曲线，以便实现全线保护配合。

反时限特性解析式分为三类，即一般反时限、非常反时限、极端反时限，本装置中由零序Ⅲ段类型整定（1：

一般反时限；2：

非常反时限；3：

极端反时限）。

各反时限特性公式如下：

零序Ⅲ段类型1

零序Ⅲ段类型2

零序Ⅲ段类型3

一般反时限

非常反时限

极端反时限

其中：

K0为零序Ⅲ段系数，范围是（0.05~1.60）；I0p为零序Ⅲ段基准值；I0为故障零序电流；t0（s）为零序Ⅲ段动作延时。

3.2.5过温保护（外部脱扣）

装置具有一个数字式无源接点输入以跳闸断路器。

当过温保护处于投入状态，无源接点接通时，过温保护动作，断路器脱扣。

此项功能主要用在变压器的过热保护。

3.3定值及整定说明

3.3.1定值

序号

定值名称

范围

级差

单位

备注

1

控制字一

0000～FFFF

1

无

备用

2

控制字二

0000～FFFF

1

无

备用

3

CT变比

1～600

1

无

一次CT变比

4

电流Ⅰ段定值

1.0～100.0

0.1

A

按相电流整定

5

电流Ⅰ段延时

0.00～20.00

0.01

s

6

电流Ⅱ段定值

1.0～100.0

0.1

A

7

电流Ⅱ段延时

0.10～20.00

0.01

s

8

电流Ⅲ段类型

1～3

1

无

9

电流Ⅲ段基准

1.0～20.0

0.1

A

10

电流Ⅲ段系数

0.05～1.60

0.01

无

11

零序Ⅰ段定值

0.1～10.0

0.1

A

12

零序Ⅰ段延时

0.00～20.00

0.01

s

13

零序Ⅱ段定值

0.1～10.0

0.1

A

14

零序Ⅱ段延时

0.10～20.00

0.01

s

15

零序Ⅲ段类型

1～3

1

无

16

零序Ⅲ段基准

0.1～5.0

0.1

A

17

零序Ⅲ段系数

0.05～1.60

0.01

无

3.3.2

3.3.3控制字：

备用

3.3.4压板

序号

名称

序号

名称

1

电流Ⅰ段保护

5

零序Ⅱ段保护

2

电流Ⅱ段保护

6

零序Ⅲ段保护

3

电流Ⅲ段保护

7

过温保护

4

零序Ⅰ段保护

3.4DN210信息一览表

3.4.1测量信息

3.4.1.1保护测量参数表

测点号

测点名称

上传系数

测点号

测点名称

上传系数

1

A相保护电流Ia

0.01

3

C相保护电流Ic

0.01

2

B相保护电流Ib

0.01

4

零序电流3I0

0.001

3.4.1.2专用测量参数表

测点号

测点名称

上传系数

测点号

测点名称

上传系数

01

A相测量电流Ia

0.01

03

C相测量电流Ic

0.01

02

B相保护电流Ib

0.01

04

零序电流3I0

0.001

3.4.2遥信、事件信息序号

信息序号

遥信量名称

信息序号

备注

1

遥信1（过温信号）

5

电流Ⅲ段

2

遥信2（备用）

6

零序Ⅰ段

3

电流Ⅰ段

7

零序Ⅱ段

4

电流Ⅱ段

8

零序Ⅲ段

3.5背部端子定义图

3.6方案图

3.6.1方案一

3.6.2方案二

3.6.3方案三

3.6.4方案四

4DN210装置使用说明

本装置安全操作密码：

88

4.1面板布置与显示

4.1.1

面板布置

装置面板如右图所示，面板上包括①液晶显示器；②信号灯；③键盘操作按钮。

4.1.2键盘

键盘操作包括装置状态、采样测量信息查询，定值、参数修改，采样校准，装置保护复归等功能。

共有如下7个按钮：

确认键：

确认当前修改或执行当前选择，或进入下一级菜单；

取消键：

退出某项菜单返回上一级菜单项，或取消某项操作；

▲键：

光标上移一行或上翻一页；

▼键：

光标下移一行或下翻一页；；

＋键：

数值增加；

－键：

数值减小；

复归键：

装置保护复归。

4.1.3信号灯：

电源（红）：

指示主电源有电；

4.1.4循环显示说明

装置在没有电源或非操作情况下（超过一分钟没有操作，将关闭显示），否则，循环显示装置的采样信息和装置版本信息。

4.2液晶界面操作说明

4.2.1主菜单

装置在采样显示界面按确认或取消键进入主菜单。

在主菜单界面按▲、▼键移动光标选择操作项，按确认键进入。

4.2.2交流采样

显示交流采样（包括保护量和测量量）内容：

电流幅值和相角，包括保护电流（Ia、Ib、Ic），零序电流（3I0）等；

4.2.3遥信状态

显示11位遥信状态，分别对应遥信、事件信息序号表中的前11个遥信信息

4.2.4事件记录

显示事件序号，事件类型，动作值，动作时间。

动作时间格式：

年月日时:

分:

秒.毫秒。

一屏显示2条信息。

4.2.5时间设置

从主菜单进入后显示时间，按确认键后出现输入密码画面，密码确认正确后进入此时间修改界面。

这时按▲、▼键可移动光标；按＋、－键修改时间；按确认键更新时间；按取消键放弃修改。

4.2.6定值设置

从主菜单进入定值查询画面，按▲、▼键画面上下翻动，可查看各个定值；按确认键后出现输入密码画面，密码确认正确后进入此时间修改界面。

这时▲、▼键可移动光标；按＋、－键修改相应的值；按确认键更新定值（光标指向控制字除外）；按取消键放弃修改。

注意：

光标指向控制字时，按确认键不更新定值，而是进入控制字投退设置画面。

设置方式同定值修改，但此时修改的值确认后，回到定值画面，但并没有更新控制字值，新修改的控制字值只有在前叙定值画面且光标处于非控制字时按确认键才和其他定值一起更新。

4.2.7压板设置

设置保护压板投退，方式同定值修改。

4.2.8装置设置

设置通信地址号、波特率、通信协议，告警（及遥控）出口时间等，方式同定值修改。

4.2.9装置信息

查看装置型号、名称、版本信息。