贵州大学李璧舟微机继电保护说明书.docx
- 文档编号:29070050
- 上传时间:2023-07-20
- 格式:DOCX
- 页数:29
- 大小:450.46KB
贵州大学李璧舟微机继电保护说明书.docx
《贵州大学李璧舟微机继电保护说明书.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《贵州大学李璧舟微机继电保护说明书.docx(29页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
贵州大学李璧舟微机继电保护说明书
《微机继电保护课程作业》
作业题目:
微机线路及逆功率综合保护
测控装置保护原理说明书
学院:
电气工程学院__
专业:
电气工程及其自动化
班级:
电自114
学号:
1108040140
学生姓名:
李璧舟
指导教师:
汤亚芳
2014年12月15日
目录
1.保护装置主要功能简介.........................................2
2.保护装置主要技术参数.........................................3
2.1机械及环境参数.............................................3
2.2额定电气参数...............................................3
2.3主要技术指标...............................................3
3.保护装置的硬件构成及特点.....................................6
4.保护装置的软件成成及特点.....................................7
5.各保护功能模块介绍..........................................10
5.1低压方向闭锁三段式电流保护..................................10
5.2过负荷保护...............................................13
5.3三相一次重合闸、后加速.....................................13
5.4低频减载.................................................14
5.5低电压..................................................15
5.6两段零序过流保护(Ⅰ段I0、Ⅱ段I0)..........................16
5.7零序过压保护..............................................16
5.8逆功率保护...............................................17
5.9非电量保护...............................................17
5.10TV监测..................................................18
5.11TA监测..................................................19
5.12控制回路断线告警.........................................20
6.参考文献....................................................20
1.保护装置主要功能简介
1.1保护功能齐备:
各型号保护功能齐备,并可按照用户要求进行定制。
1.2逻辑功能:
各保护功能和继电器出口具有逻辑组态功能,可按用户要求进行设定,可设保护动作信号量输出功能;开关量可通过设定实现非电量保护功能;开关量可实现闭锁保护功能。
1.3测量功能:
高精度测量电流、电压、有功功率、无功功率、功率因数、频率、零序电流、计算电度。
1.4高度集成:
集保护、测量、控制、监测、通讯、录波、事件记录等多种功能于一体。
1.5友好人机界面:
超大屏幕图形液晶显示,蓝色背光,动态显示一次系统图、实时波形图、故障录波图、各种电气参数及保护信息。
中文菜单提示,操作快捷方便。
1.6强大的通讯功能:
采用两路RS485/RS422、以太网RJ45电口(或光口)以及第3路RS485/RS422接口(或CAN总线接口,注意该口与4~20mA输出不可同时兼得);通讯协议支持IEC8705-103、modbusRTU、modbusTCP、XD-BUS等;通讯参数可设。
各功能单元可与主控计算机(或通信管理机)进行通讯,实现信息的远方传送和交换,可实现遥测、遥信、遥控、保护定值设定及查询、装置工作状态、SOE事件记录、录波数据等传输功能。
1.7多路状态监测及逻辑定义功能:
有多达16路开入量,开入量可由用户定义,解决了用户需监测多个开入量问题,不需再配其他装置。
1.8强大自检功能:
具备软、硬件实时自检与报警功能。
1.9在线编程功能(ISP):
提供一个在线编程通讯接口,可自由下载各种保护软件模块、一次系统图,无须拆卸装置。
1.10SOE事件记录:
在线记录事件量达256条,先进先出(FIFO)动态刷新,带有时间标记,掉电不丢失。
1.11故障录波功能:
可将故障前、故障中、故障后的电流、电压、断路器状态和保护信息完整真实记录下来,记录长度100个周波,为用户进行故障分析提供依据。
1.12故障自动推画面功能:
当保护动作或者有告警信息时,装置自动弹出画面。
高亮度显示动作或者告警的保护。
1.13GPS校时功能:
提供时钟同步接口,接收GPS校时信号。
1.14外形美观大方:
前面板采用ABS材料,机箱采用薄钢(铁)板,结构紧凑、抗震动及电磁兼容性能更强。
2.保护装置主要技术参数
2.1机械及环境参数
2.1.1工作环境:
指标名称
单位
指标
备注
海拔高度
m
<2000
GB6162
环境温度
℃
-10~55
GB6162
相对湿度
%
50~95
GB6162
大气压
kPa
86~106
GB6162
2.1.2贮存、运输极限环境温度:
装置的贮存、运输及安装允许的环境温度为-25~+70℃。
2.1.3机械性能:
振动响应、振动耐久、冲击响应、冲击耐久、碰撞:
严酷等级为1级。
2.2额定电气参数
2.2.1额定数据:
电源
交流电压
交流电流
频率
220V,110V
57.7V(相电压),100V(线电压)
5A,1A
50±5Hz
2.2.2功耗:
回路
交流电流回路
交流电压回路
电源回路
功耗
<0.5VA/相(额定1A)
<1VA/相(额定5A)
<1VA/相
正常<15W
跳闸<20W
2.3主要技术指标
2.3.1实时性:
内容
开关动作分辨率
数据采集
通讯
画面刷新
调画面时间
接口报
警时间
上位机到下位机命令
参数
<2ms
模拟量
≤1s
波特率300~19200
(默认4800bps)
≤1s
≤1s
≤1s
≤1s
2.3.2电源:
类型
电压
波形
频率
功耗
纹波
波形失真
直流
100V~250V
直流
<20W
<5%
交流
85V~265V
交流
50±5Hz
<20W
<5%
2.3.3过载能力:
内容
2倍的额定电流
10倍的额定电流
40倍的额定电流
电流回路
连续工作
允许10s
允许1s
2.3.4测量准确度:
内容
条件
准确度
电流
0.1In~1.2In
<±0.2%
电压
0.2Un~1.2Un
<±0.2%
功率
<±0.5%
频率
45~55Hz
<±0.02Hz
2.3.5定值误差:
内容
参数
电流及电压定值误差
<±3%整定值
频率定值误差
<±0.02Hz
时间定值误差
<35ms或整定时间±15ms
2.3.6绝缘试验:
绝缘试验符合国标:
GB/T14598.3-2006的规定
冲击电压试验符合国标:
GB/T14598.3-2006的规定
2.3.7介质强度:
对象
频率
时间
试验电压有效值
信号回路
50Hz
1min
2kV
交流回路
50Hz
1min
2kV
电源回路
50Hz
1min
1kV
2.3.8电磁兼容:
试验项目
严酷等级
符合标准
震荡波抗扰度试验
级
GB/T14598.13
静电放电抗扰度试验
级
GB/T14598.14
射频电磁场辐射抗扰度试验
级
GB/T14598.9
电快速瞬变脉冲群抗扰度试验
A级
GB/T14598.10
浪涌抗扰度试验
级
GB/T14598.18
射频场感应的传导骚扰抗扰度试验
级
GB/T14598.17
工频抗扰度试验
A级
GB/T14598.19
传导发射限值试验
GB/T14598.16
辐射发射限值试验
GB/T14598.16
2.3.9出口继电器参数:
内容
型号
接点容量
分、合闸出口继电器
ST2-DC12V
允许长期通过电流8A
切断电流:
0.3ADC220V
分、合闸保持继电器
ST2-DC1.5V
信号继电器1~4、告警继电器
DSP2a-DC12V
允许长期通过电流5A
切断电流:
0.3ADC220V
3.保护装置的硬件构成及特点
3.1硬件构成
组成装置的插件主要有:
电源插件、交流采样插件、继电器插件、主控板插件、通讯板插件、液晶控制及显示面板。
各部件独立插接安装,散热好,抗干扰能力强,便于更换维护。
硬件
组成框图
3.2硬件说明及特点
主控板插件由基于ARM9内核32位的闪存微控制器、CPLD、专用高精度A/D采样器件、光电隔离输入输出接口、定值存储器、跳合闸逻辑电路、低通滤波器、高精度运算放大器、电流限幅保护、模拟通道接口、硬件看门狗、光电隔离通信接口等组成。
电源板插件采用小型开关电源,交直流两用,工作电压范围大、效率高。
交流采样插件采用小型精密电流电压互感器对电流电压等模拟量采样。
继电器板插件由分、合继电器,保持继电器,信号继电器组成。
本装置的继电器板分两种:
一种具有防跳功能,装置内部有防跳继电器,可取代老式微机保护所用的外部防跳操作箱,并予留有外接分合闸及就地/遥控切换功能;另一种不带有防跳继电器,以满足目前很多自带防跳功能的断路器使用。
液晶模块采用(320×240)超大屏幕液晶显示器,蓝色背光、全汉化显示,可显示一次系统图、测量数据、保护信息、故障波形等。
采用液晶低功耗运行方式,延长了LCD使用寿命。
面板按键的设计简洁明了便于操作;信号灯采用LED发光器件,使用寿命长,并且每个LED各表示一个工作状况,使用户对装置及系统的运行情况一目了然。
4.保护装置的软件构成及特点
4.1软件说明及特点
要实现对保护装置的电参数的测量与监视,就必须实时地收集与处理电量,开关量状态等参数。
由于装置对测量的精确性,保护动作的可靠性、迅速性、安全性都有很高的要求,为了测量达到一定精度,就必须在测量点数上保证一定密度;为了使保护动作安全可靠,就要求保护的算法必须做到完整可靠,这样又会减慢装置的响应速度。
因此,在单片机上实现多种功能,软件的设计必须对实现功能占用MCU时间的分配上,作到有主有次,既要保证功能的完整性,又要保证实时性。
本装置采用实时多任务的调度方法,完成采样、A/D转换、显示、保护等功能。
对实时性要求很高的任务,采用中断方式实现,对一般任务用任务调度实现.
软件的整体结构如下:
初始化:
初始化各种变量,常量,中断等。
任务调度:
进行任务的调度算法和任务的调度。
通讯中断:
进行通讯的发送和接收。
采样中断:
进行A/D转换和有效值,基波值的计算。
定时中断:
时钟定时累加。
保护任务:
最高级任务,完成电流保护,电压保护的判断,保护定时的累加。
显示任务:
最低级任务,完成LCD的显示和LED的显示。
测量任务:
完成测量计算的功能。
4.2主程序软件流程框图
初始化过程
任务调度
通讯中断
采样中断
定时器中断
5.各保护功能模块介绍
5.1低压方向闭锁三段式电流保护
5.1.1保护原理及动作条件:
基本原理:
当电流超过定值,达到延时时间后,保护动作出口。
这三段保护每段有独立的低压闭锁、方向闭锁设置位;每段均可以通过电流曲线选择定时限或者反时限;其中I段电流保护还有充电功能。
具体描述如下:
投入“低压闭锁”:
当线路发生短路故障时,母线电压会剧烈下降,利用这一特性,来实现电压元件对过流元件的闭锁。
各相电流仅受如下表所示的相应的电压控制。
电流I
IA
IB
IC
闭锁电压U
Uab或Uca
Uab或Ubc
Ubc或Uca
动作条件:
以A相为例:
当A相保护电流大于定值Idz,Uab或Uca电压低于低压定值ULdz时保护动作。
B、C相同理。
投入“方向闭锁”:
本单元的方向元件采用90°接线,按相起动,各相电流仅受下表相应电压的控制。
电流I
IA
IB
IC
电压U
Ubc
Uca
Uab
功率PI
PIa
PIb
PIc
为方便测试,在“测量数据”的“基本数据”中增加PIa、PIb、PIc显示,只有当PI>0.5时过流元件才会动作。
其中PI=I×U×COS(φ-30°),φ为I和U夹角。
方向元件最大灵敏角为-30°,下图中阴影区为动作区域:
TV断线闭锁低压和方向功能:
当“保护定值显示”的“TV监测”和“TV监测闭锁”同时投入,TV断线时三段电流保护的方向和低压功能退出;TV断线后恢复正常,方向和低压功能也随之恢复正常。
如只要TV断线告警,而不闭锁方向和低压功能,则“TV监测”投上就可以了。
投入“充电功能”(仅I段电流保护拥有):
当“I段电流”保护及“I充电功能”保护同时投入时,则在合闸(检测到断路器位置合)后“I充电时间”Tchd内I段电流保护起作用,装置的“一次系统图”上“I段闭锁”字样变为“I段开放”;在Tchd后I段电流保护自动退出,“一次系统图”上显示“I段闭锁”。
通过电流曲线选择定时限和反时限:
“低压闭锁”、“方向闭锁”、“充电功能”只在电流曲线为“定时限”时起作用。
每段保护都可以通过“电流曲线”来选择定时限或者4种反时限。
各反时限公式如下(公式中的I为实际所加的电流、Is对应定值中的“电流定值”、k对应定值中的“电流时间”、t为当实际所加电流为I时对应的反时限的动作时间):
IEC标准反时限:
IEC非常反时限:
IEC极端反时限:
UK长反时限:
动作条件:
根据通入电流I大小不同,相应的动作时间t也不同,电流越大动作时间越短。
不同的反时限公式,相应的动作曲线不同。
投入“反时延时”(该功能只在“电流曲线”为反时限时起作用):
当“电流曲线”为反时限时,断路器闭合Tys时间后反时限保护自动投入。
如装置所带负载为电动机,则可将Tys时间设定为电动机的启动时间,以免在电动机启动时装置告警。
如不需要启动延时功能,可退出“反时延时”功能。
5.1.2保护动作逻辑图:
当电流曲线选择定时限时:
注:
①图中Idz为每段电流保护整定值、ULdz为每段低压闭锁定值、T为每段保护动作时间、Tchd为充电时间;低压闭锁、方向闭锁、电流保护的投退对应每段保护相应的投退。
②低压闭锁、方向闭锁、电流保护、充电功能、TV监测闭锁投入时,输入状态为“1”;TV断线动作,输入状态为“1”。
③最下方的充电保护逻辑只适用于I段电流保护,其他逻辑三段电流保护相同。
当电流曲线选择反时限时:
注:
①图中Idz为每段电流保护整定值、Tys为每段保护反时延时时间;反时延时、电流保护的投退对应每段保护相应的投退。
②反时延时、电流保护投入时,输入状态为“1”。
③图中“t”为三相保护电流的最大值对应的反时限的动作时间,该动作时间的标准值可根据反时限公式计算得到。
5.2过负荷保护
5.2.1动作条件:
保护压板投入,当保护电流IA、IB、IC中任一相电流大于设定的电流定值Idz4,经Tdz4后跳闸。
5.2.2保护动作逻辑图:
5.3三相一次重合闸、后加速
5.3.1动作条件:
当装置检测到断路器已合闸,且重合闸保护在投入位置时,经5s后装置处于重合允许状态,在装置的“一次系统图”上会显示“重合闸允许”字样。
当装置判断是三段电流保护动作后,经“重合闸延时”Tch后重合,重合闸闭锁。
软件模拟重合闸放电过程。
当重合于永久性故障时,装置设有后加速保护可加速段跳闸,以防止事故扩大,之后不再重合。
后加速保护只在重合闸动作后的一段时间(即“后加速开放”时间Tjskf)内有效;当重合闸动作后,后加速开放时间Tjskf到了后“后加速”保护自动退出。
对于后加速还可以设置手合后加速功能。
当投上“手合后加速”时,按面板合闸按键后,后加速开放时间Tjskf内,后加速保护有效。
5.3.2重合闸保护动作逻辑图:
5.3.3后加速保护动作逻辑图:
5.4低频减载
5.4.1动作条件:
本装置可测量引入电压的频率,以实现本线路的低频减载。
低频减载投入,断路器在合位,系统频率正常时,开放低频减载保护。
当f(Ua)≤Fdz时,经延时Tf后低频减载动作。
为了防止TV断线、线路接地引起低频保护动作,本保护可设低压闭锁、无流闭锁、滑差闭锁。
“Hz低压闭锁”投入,当Uab电压低于“Hz低压定值”ULf时闭锁低频减载保护;
“Hz无流闭锁”投入,当三相保护电流均低于“Hz无流定值”If时闭锁低频减载保护;
“Hz滑差闭锁”投入,当滑差大于“Hz滑差定值”Ft时闭锁低频减载保护。
5.4.2保护动作逻辑图:
5.5低电压
5.5.1动作条件:
断路器在合闸状态时,当三个线电压Uab、Ubc、Uca同时低于低电压整定值ULdz,经延时TL后低电压动作。
为了防止TV断线导致低电压动作,本保护增加了无流闭锁功能。
当“低压无流”投入,三相测量电流和三相保护电流任一个大于“电流定值”Idy时,闭锁低电压保护。
5.5.2保护动作逻辑图:
5.6两段零序过流保护(Ⅰ段I0、Ⅱ段I0)
5.6.1动作条件:
零序电流保护投入时,当I0大于整定值,经整定时间后零序电流保护动作。
投入“I0方向”
为方便测试,在“测量数据”的“基本数据”中增加PI0的显示。
当PI0<0.05时闭锁零序过流保护。
PI0=I0×U0×COS(φ-90°),φ为I0和U0夹角。
方向元件最大灵敏角为-90°,下图中阴影区为动作区域:
5.6.2保护动作逻辑图:
注:
图中I0dz为每段零序电流保护整定值、T0为每段零序电流保护的动作时间、PI0为零序方向功率;IO方向、零序保护的投退对应每段保护相应的投退。
保护投入为“1”。
5.7零序过压保护
5.7.1动作条件:
保护压板投入,当零序电压大于设定的“U0电压定值”U0dz,经“U0电压时间”TUo后跳闸。
5.7.2保护动作逻辑图:
5.8逆功率保护(Ⅰ段、Ⅱ段)
该保护装置装在送电侧,TA接线采用电流流出母线方式。
当电流从母线流出时,功率为正;当电流流入母线时方向为负,逆功率保护动作。
功率的计算方法为:
当线路的TA为3CT时,采用3表法测量功率:
P=Ua×Ia×cosΦ1+Ub×Ib×cosΦ1+Uc×Ic×cosΦ1式中,Φ1为电压Ual超前电流Ial的角度。
当线路的TA为2CT时,采用2表法测量功率:
P=Uab×Ia×cosΦ1+Ubc×IC×cosΦ2式中,Φ1为电压Uab超前电流Ia的角度;Φ2为电压Ubc超前电流Ic的角度。
线路TA的选择方式在菜单“96.功率测量方式”下选择。
5.8.1动作条件:
保护压板投入当功率为负值,并且负功率的绝对值大于定值Pzd达到设定延时Tngl时间后,逆功率保护动作。
5.8.2保护动作逻辑图:
5.9非电量保护
5.9.1动作条件:
当非电量保护投入,开入告警接点闭合动作于告警;开入故障跳闸接点闭合动作于瞬时跳闸。
5.9.2保护动作逻辑图:
5.10TV监测
5.10.1动作条件:
如果母线电压为三相四线时,TV监测包括母线电压相序的判断和TV断线的判断。
相序的判据是:
TV监测投入,当负序电压U2大于28V,并且负序电压U2大于4倍的正序电压U1,经过延时时间TdxU,装置报电压回路相序错。
断线的判据是:
TV监测投入,在装置检测到负序电压U2大于10V且最小线电压小于70V时,经过延时时间TdxU判TV断线;当监测到Uab+Ubc+Uca(标量和)小于50V且断路器在合位、或者保护电流最大值大于0.3A、或者测量电流最大值大于0.05A时,经过延时时间TdxU判TV三相断线。
如果母线电压为三相三线时,本装置只进行TV断线的判断。
断线的判据是:
TV监测投入,在装置检测到最大线电压和最小线电压之差大于28V且最小线电压小于70V时,经过延时时间TdxU判TV断线;当监测到Uab+Ubc+Uca(标量和)小于50V且断路器在合位、或者副边保护电流最大值大于0.3A、或者测量电流最大值大于0.05A时,经过延时时间TdxU判TV三相断线。
5.10.2保护动作逻辑图:
TV断线的逻辑图(三相四线时的TV相序错逻辑和TV断线逻辑):
三相三线时TV断线逻辑图:
TV三相断线的逻辑图(三相四线和三相三线):
5.11TA监测
5.11.1使用到的电流判据:
保护电流Ip判据:
当保护电流量程为100A时,IP=0.2A;当保护电流量程为24A时,IP=0.1A。
测量电流Im判据:
当测量电流量程为6A时,Im=0.05A;当测量电流量程为1.2A时,Im=0.01A。
5.11.2动作条件:
保护电流TA监测判据是:
TA监测投入,三相保护电流最小值大于IP,最大值小于6A,保护电流的正序电流PI1小于IP同时负序电流PI2要大于IP,经过延时时间TdxI,装置报保护TA相序错告警;负序电流PI2大于IP且至少有一相电流低于IP同时三相保护电流的最大值小于6A,经过延时时间TdxI,装置报保护TA断线告警。
测量电流TA监测判据是:
TA监测投入,三相测量电流最小值大于Im,最大值小于6A,测量电流的正序电流I1小于Im同时负序电流I2要大于Im,经过延时时间TdxI,装置报测量TA相序错告警;负序电流I2大于Im且至少有一相电流低于Im同时三相测量电流的最大值小于6A,经过延时时间TdxI,装置报测量TA断线告警。
当TA接线形式为2CT时:
TA监测不包括相序判断。
5.11.3TA断线逻辑图:
下图为保护电流的逻辑图,图中:
Ip为保护电流判据、PI1为保护电流的正序电流、PI2为保护电流的负序电流、TdxI为TA监测整定时间。
测量电流TA断线的逻辑图同保护电流TA监测的逻辑图。
仅仅将Ip更换为测量电流判据Im、PI1更换为测
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 贵州 大学 李璧舟 微机 保护 说明书
![提示](https://static.bdocx.com/images/bang_tan.gif)