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nsp40bv20备自投技术说明书
NSP40B(V2.0)备用电源自动投入装置技术说明书
1概述
NSP40B(V2.0)备用电源自动投入装置(以下简称装置),可应用于110kV及以下电压等级、不同主接线方式的备用电源自动投入,可组屏,也可在开关柜就地安装。
由于备用电源的一次接线形式种类繁多,如内桥、单母分段等等,但是对于每一种确定的一次接线方式,备用电源投入的判别逻辑又是相对简单的,所以装置采用了可编程逻辑的设计思想,确定了灵活的备投方式,除具有8种典型的备投逻辑外,还具有4种自行定义的备投逻辑以适应一些特殊逻辑需要。
2技术参数
2.1额定参数
●额定直流电压:
220V或110V,允许偏差-20%~+20%。
●额定交流数据
a)交流电压:
100V或220V
b)交流电流:
5A或1A
c)额定频率:
50Hz
●功率消耗
a)直流回路:
正常工作时不大于20W,装置动作时不大于25W。
b)交流电压回路:
每相不大于0.5VA
c)交流电流回路:
额定电流为5A时每相不大于1.0VA;额定电流为1A时每相不大于0.5VA。
●开关量输入电平为220V或110V;遥脉及GPS输入为24V。
2.2主要技术性能
2.2.1采样回路精确工作范围及误差
表1采样回路精确工作范围及误差
测量范围
精度†
电压
0.4V-120V/2V-380V
2%
电流
0.01A-10A
2%
†基准值为整定值。
2.2.2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10秒;
40倍额定电流,允许1秒;
交流电压回路:
1.2倍的额定电压,连续工作。
2.2.3接点容量
出口跳闸触点:
允许长期通过电流8A,切断电流0.3A(DC220V,V/R1ms),出口信号触点:
允许长期通过电流8A,切断电流0.3A(DC220V,V/R1ms)
2.2.4各类元件定值误差
电流元件定值误差:
<±5%
电压元件定值误差:
<3%
时间元件:
<±80ms
2.2.5整组动作时间(包括继电器固有时间)
固有动作时间:
误差不大于80ms
2.2.6遥信分辨率:
2ms
2.3绝缘性能
2.3.1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20M。
2.3.2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历时1分钟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。
2.3.3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。
2.3.4耐湿热性能
装置应能承受GB/T2423.9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2小时内根据2.3.1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1.5M。
介质耐压强度不低于2.3.2规定的介质强度试验电压幅值的75%。
2.4抗电磁干扰性能
2.4.1脉冲干扰
装置能承受GB/T14598.13-1998规定的干扰试验试验电源频率为100kHz和1MHz试验电压为共模2500V、差模1000V的衰减振荡波试验时给被试装置预先施加电源按GB/T14598.13第3.1.1的表所列临界条件叠加干扰试验电压装置不误动不拒动。
2.4.2快速瞬变干扰
装置能承受GB/T14598.10-1996标准规定的IV级快速瞬变脉冲群干扰试验。
2.4.3静电放电
装置能承受GB/T14598.14-1998标准规定的IV级空间放电15kV接触放电8kV静电放电试验。
2.4.4辐射电磁场干扰
装置应能承受GB/T14598.9-1995标准规定的严酷等级为III级的辐射电磁场干扰试验。
2.4.5浪涌
通过GB/T17626.51999标准规定的浪涌冲击抗扰度III级干扰试验。
2.5机械性能
2.5.1振动
装置能承受GB/T7261-2000《继电器及装置基本试验方法》中16.2.3规定的严酷等级为1级的振动响应试验;装置能承受GB/T7261-2000中16.2.3规定的严酷等级为1级的振动耐久试验。
2.5.2冲击
装置能承受GB/T7261-2000中17.4.1.1规定的严酷等级为1级的冲击响应试验;装置能承受GB/T7261-2000中17.5.1规定的严酷等级为1级的冲击耐久试验。
2.5.3碰撞
装置能承受GB/T7261-2000中18.4规定的严酷等级为1级的冲击碰撞试验。
2.6环境条件
●环境温度
工作温度:
-25℃+70℃
贮存温度:
-40℃+85℃
在极限值下不施加激励量,装置不出现不可逆的变化,温度恢复后,装置应能正常工作。
●相对湿度:
最湿月的月平均最大相对湿度为90%同时该月的月平均最低温度为25℃且表面无凝露最高温度为+40℃时,平均最大相对湿度不超过50%
●大气压力:
86kPa-106kPa、66kPa-110kPa。
3装置硬件
3.1机箱
装置采用标准1/319吋6U机箱。
前面板为整面板,包括汉化液晶显示器信号指示灯操作键盘等。
机箱采用背插式防尘抗振动的设计确保装置安装于条件恶劣的现场时仍具备高可靠性。
机箱结构尺寸如附图A3所示。
3.2交流插件
交流插件包括电压输入和电流输入两个部分。
不同型号的装置其电压和电流输入元件的数目不同。
3.3CPU插件
保护CPU为32位DSP芯片,可以实现每秒120兆次浮点运算,34Kx32位片内RAM存贮器;可扩展64Kx32位片外高速RAM存贮器;128Kx8位EPROM存贮器,存贮固化程序;512Kx8位带电保持NVRAM;8Kx8位串行EEPROM,存储定值安全可靠。
CPU模件原理示意图如图1所示。
保护系统采用的数据采集系统由高可靠性的16位精度的A/D转换器、多路开关及滤波回路组成。
A/D转换芯片具有转换速度快、采样偏差小、超小功耗及稳定性好等特点。
本装置的采样回路无可调整元件也不需要在现场作调整具备高度的可靠性。
图1保护CPU模件原理示意图
CPU插件采用了多层印制板及表面封装工艺,外观小巧、结构紧凑、大大提高装置的可靠性及抗电磁干扰能力。
3.4人机对话MMI插件
MMI模件是基于RABBITCPU开发的人机界面,可用于设备的人机交互
图2MMI与DSP模件通信联系框图
设备及通讯网关装置。
它提供240X128的宽温、黄绿底液晶(液晶背光可温度控制),可选彩色蓝底液晶;支持7个LED显示灯;一个隔离的RS232口作为维护口、一个隔离的RS422/RS485、一个隔离的RS485口、可选一个隔离的CAN接口(采用SJA1000CAN控制器)。
程序内存为256KB,数据内存为128KB;可选高达512KB数据内存和512KB程序内存,以及可选10M的以太网。
完成通信管理、键盘处理、液晶显示等等功能。
其中以太网络通信接口方式为RJ45插座。
RS485通信接口采用屏蔽双绞线。
插件上的显示窗口采用15行×8汉字的液晶显示器,人机界面清晰易懂。
配置以NSP7(V2.0)系列保护装置通用的键盘操作方式使得人机对话操作方便简单。
同时考虑到低压保护运行的特点,还配置了丰富的灯光指示信息使本装置的运行信息更为直观。
MMI与DSP模件通信联系框图如图2。
3.5继电器插件
继电器插件包括备投动作信号继电器及出口继电器,共有9付出口接点。
3.6电源插件
采用直流逆变电源,直流220V或110V输入经抗干扰滤波回路后,利用逆变原理输出本装置需要的四组直流电压,即5V、±12V和两组24V,三组电压均不共地,且采用浮地方式,同外壳不相连。
其中,+5V用于计算机系统的工作电源,±12V为数据采集系统电源,24V用于驱动继电器的电源,另一组24V为用于外部开入的电源。
此外,还提供了13路220V/110V的开关量输入及两路遥脉输入(复用为GPS)。
3.7装置系统联系图
装置系统联系图如图8所示。
4备投逻辑及整定说明
4.1备用电源自投一般性说明
本装置典型配置的八种BZT方式以及根据特殊工程可以自行定义的四种自定义BZT方式均遵循下面所述的各种基本原则。
4.1.1BZT充放电条件
为保证BZT的一次动作性,本装置设计了充电过程,备自投只有在充电完成后,才可能动作。
各充电条件均满足持续BZT充电时间15S后,备自投完成充
图3装置系统联系图
电;任一放电条件满足,BZT即放电:
BZT未启动时,只有再次充电后才可能再起动;已起动后,BZT动作过程立即终止。
每种BZT方式的起动逻辑,差别在于起动过程、起动条件及其延时,充放电条件都是相同的。
充电条件一般包括以下条件:
●BZT投入工作,且无放电条件;
●工作电源和备用电源均正常,即均符合有压条件;
●工作断路器在合位且处于合后,备用断路器在跳位。
放电条件一般包括以下条件:
●备用断路器合上,经相应遥信滤波时间放电;
●备用电源无压,经延时。
从逻辑上讲,备用电源不满足有压条件即说明其异常,但为防止母线PT一相或两相断线以及系统扰动,本装置采用备用电源无压后延时放电的方式。
该延时的定值整定见定值整定说明。
另外,工作电源不满足有压条件时,也经延时放电;
●手跳运行断路器(即其合后消失),经相应遥信滤波时间放电;
●外部闭锁信号。
4.1.2有压、无压和无流检查
母线有压是指母线的三个线电压均大于母线有压定值,母线无压是指母线的三个线电压均小于母线无压定值。
如此,BZT不必考虑母线PT是否一相或两相断线。
进线有压的定值单独整定。
明备用电源一般是接入一个相(线)电压,用以判断有压情况。
母线PT三相同时断线时为了防止备自投误动,一般采用检查母线进线无流的办法。
如果在某些特殊的场合,备自投无流检查定值无法整定,可将PT三相断线时联动的接点接入闭锁备自投回路。
对于备用进线PT断线的情况,由于装置接入的是单相(线)电压,无法判断,运行值班人员须及时处理,以防止工作电源失电时备自投将拒动。
无流检查取一相电流,进线无流的定值一般按照躲过最小负荷电流整定。
但是需要考虑,当无流检测取主变高压侧电流时,要求无流定值须大于空载电流,否则根据图5的逻辑图,装置会误报进线TWJ异常从而闭锁备投。
有压的返回系数为0.9;无压、无流的返回系数为1.1。
BZT有压、无压、无流判断逻辑图见图4。
图4BZT有压、无压、无流判断逻辑框图
4.1.3断路器位置和合闸后位置检查、断路器拒动检查
装置接入各有关断路器的位置接点,用于备投逻辑判断,根据定值和各断路器位置自动投入相应的备投方式。
装置引入1DL、2DL的常开接点和3DL的常开、常闭接点。
对于1DL在分位而Ix1〉无流定值,2DL在分位而Ix2〉无流定值,3DLTWJ和3DLHWJ总是一致则经10S延时发相应的断路器异常信号,并闭锁备投。
断路器位置异常判断逻辑图见图5。
装置引入各有关断路器的合闸后位置接点,用于人工跳开运行断路器时自动闭锁备投。
图5断路器位置异常判断逻辑框图
备投确认起动后,备投逻辑的继续取决于相关断路器的变位。
若备投发出跳合闸命令后,如经过断路器拒动检查时间(可整定值),该断路器位置未变位,装置则闭锁备投并报警:
断路器拒动。
此拒动标志可通过复归进行解除。
模拟备投试验时,断路器拒动检查时间可适当加长,以方便人工模拟切换断路器位置。
4.1.4BZT动作过程
BZT充电完成后,如果符合工作电源无压、无流、备用电源有压的条件,BZT即可起动。
BZT起动后,全部动作时间应在整组复归时间内(即BZT延时放电时间)完成,延时放电时间到后装置即整组复归。
BZT起动后,经备投动作时间延时,不管工作断路器是否跳开,装置均发跳工作断路器命令,并发出相应的跳闸报告,以此确保工作断路器可靠跳开。
跳闸脉冲(500ms)发出后,BZT检查工作断路器是否跳开,确认跳开,再发出合闸脉冲(1000ms),并发出相应的合闸报告。
4.1.5过负荷减载
BZT动作后,当备用电源容量不足时,应切除一部分次要负荷,以确保供电安全。
本装置的12种备投方式均可以通过控制字启动或退出过负荷减载功能。
若某方式BZT投入过负荷减载功能,则在该方式BZT合上备用断路器后,自动将过负荷减载功能投入一段可整定的延时,在此段时间内,电流未超过相应门槛,则1时限、2时限延时到后,过负荷减载功能自行退出。
考虑两个备用电源不同容量,装置分别对应设置两个电流门槛值、两套延时定值,在过负荷有效计时时间内,如果备用电源的电流超过相应的门槛值,并达到延时,则过负荷出口,过负荷有效计时时间到,过负荷功能自动退出。
过负荷共有两轮减载,每轮动作时间可任意整定。
过负荷减载的出口为脉冲(1000ms)。
过负荷电流的返回系数为0.95。
4.1.6PT断线检测
两段母线PT检查使用相同的判据,满足下列条件经10S延时报PT断线信号但不闭锁备投:
●三线电压均小于无压定值,同时相应母线进线电流大于无流定值;
●Umax(线电压)>1.25Umin(线电压);
PT断线判断逻辑图见图6
图6PT断线判断逻辑框图
4.1.7备投允许动作次数
备投装置可以通过定值整定选择备投只允许动作一次或允许动作多次。
当定值“备投动作后是否闭锁”整定为“闭锁时”,在备投动作后,必须通过下发备投复归报文或按面板复归按钮才能开放下一次备投;当整定为“不闭锁”时,在备投动作后,自动开放下一轮备投充电、动作逻辑。
4.2备用电源自投功能
4.2.1原理概述
装置引入两段母线电压,用于进行有压、无压判别及起动备用电源自投装置,每个进线开关各引入任一相电流,是为了防止PT全相断线后造成备自投装置误投,也是为了更好的确认进线开关已断开,如果需要自投后联切负荷,则利用进线该相电流判别是否超过过负荷定值,以实现联切负荷功能。
装置引入进线的单路线电压或相电压(任意相别)UX1及UX2,是为了在进线互投时判别备用进线电压是否合格(即备用电源是否正常)。
根据系统配置,可通过控制字决定是否引入进线电压。
装置引入1DL、2DL、3DL开关位置,作为系统运行方式判别以及自投准备和选择自投方式(即选择进线互投方式还是分段开关自投方式),装置还引入闭锁备自投开入量及各开关的合后位置和允许备自投开入量,以便在手跳进线开关时闭锁装置,以及在变压器后备保护、差动保护等动作时闭锁自投装置。
备投基本主接线形式见图7。
图7备投基本主接线形式
4.2.2备投方式1(II母暗备用分段备自投)
当两段母线分列运行时,装置选择桥开关自投方案。
正常运行时I母、II母分裂运行,,即1DL、2DL在合位,3DL在分位,当I母电压因故障或其他原因失压,1DL跳开,3DL合上,两段母线并列运行。
备投方式1的充放电及动作逻辑图见图8。
图8备投方式1的充放电及动作逻辑图
4.2.3备投方式2(I母暗备用分段备自投)
备投方式2的充放电及动作逻辑图见图9。
由于备投方式1和备投方式2是分段备投的两个过程,所以其充放电条件相同,仅是动作行为不一样。
图9备投方式2的充放电及动作逻辑图
4.2.4备投方式3(1#进线明备用备自投)
备投方式3为1#进线明备用备自投。
正常运行时,2#进线运行,1#进线备用,即2DL、3DL在合位,1DL在分位。
当2#进线电源因故障或其他原因被断开,1#进线备用电源应能自动投入。
其充放电及动作逻辑图见图10。
图10备投方式3的充放电及动作逻辑图
4.2.5备投方式4(1#进线明备用备自投,3DL偷跳)
备投方式4是备投方式3的一种特例情况,其充放电条件与备投方式3是一致的,充电完成以后,满足:
3DL偷跳时
I母有压,,I母无压,Ux1有压,3DL跳位,且无手分3DL信号,则备投方式3经延时合上1DL。
其充放电及动作逻辑图见图11。
图11备投方式4的充放电及动作逻辑图
4.2.6备投方式5(2#进线明备用备自投)
备投方式5为2#进线明备用备自投。
正常运行时,1#进线运行,2#进线备用,即1DL、3DL在合位,2DL在分位。
当1#进线电源因故障或其他原因被断开,2#进线备用电源应能自动投入。
其充放电及动作逻辑图见图12。
图12备投方式5的充放电及动作逻辑图
4.2.7备投方式6(2#进线明备用备自投,3DL偷跳)
备投方式6是备投方式5的一种特例情况,其充放电条件与备投方式5是一致的,充电完成以后,满足:
3DL偷跳时
母有压,,II母无压,Ux2有压,3DL跳位,且无手分3DL信号,则备投方式6经延时合上2DL。
其充放电及动作逻辑图见图13。
图13备投方式6的充放电及动作逻辑图
4.2.8备投方式7(1#进线明备用备自投,无母线PT,进线PT电压直接接入装置)
备投方式7与备投方式3的区别在于:
由于无母线PT,只有进线PT,两进线的各三相电压直接接入装置的I母输入电压和II母输入电压,从而造成动作过程的电压的判定与备投方式3不一样。
其充放电及动作逻辑图见图14。
图14备投方式7的充放电及动作逻辑图
4.2.8备投方式8(2#进线明备用备自投,无母线PT,进线PT电压直接接入装置)
备投方式8与备投方式5的区别在于:
由于无母线PT,只有进线PT,两进线的各三相电压直接接入装置的I母输入电压和II母输入电压,从而造成动作过程的电压的判定与备投方式5不一样。
其充放电及动作逻辑图见图15。
图15备投方式8的充放电及动作逻辑图
4.2.9备投方式A、B、C、D
备投方式A、B、C、D为四种自定义备投模式,鉴于工程维护统一化,不推荐使用。
这四种备投模式设计思路与前面八种备投方式是一致的,调用的是同一个函数,区别仅在于备投方式A、B、C、D需要定义充放电以及动作条件,而前面八种备投方式已根据各自方式将这些条件定义好。
对于所有的备投都遵循如图16的充放电及动作逻辑图。
图16备投方式总的充放电及动作逻辑图
5.系统参数及备投定值清单
5.1系统参数及整定说明
5.1.1系统参数
表2系统参数定值单
系统参数
参数范围
步长
1#进线CT一次额定值
50A-3000A
1A
2#进线CT一次额定值
50-3000A
1A
相CT二次额定值
5A/1A
/
母线PT一次额定值
0.1kV~250kV
0.1kV
母线PT二次额定值
100V/380V
/
进线PT一次额定值
0.1kV~250kV
0.1kV
进线PT二次额定值
100V/380V
/
RS485网投退
投/退
/
RS485网地址号
0-255
1
RS485网波特率
9600
/
RS232维护口投退
投/退
/
RS232维护口波特率
9600
/
CAN网投退
投/退
/
CAN网地址号
0-255
1
CAN网波特率
5k
/
ENTERNET网投退
投/退
/
IP地址
/
/
子网掩码
/
/
网关地址
/
/
保护软件版本号
只能查看,不能修改
/
保护软件校验码
只能查看,不能修改
/
用户密码
六个任意键的组合
/
遥信1去抖时间
30-32767
1ms
遥信2去抖时间
30-32767
1ms
遥信3去抖时间
30-32767
1ms
遥信4去抖时间
30-32767
1ms
遥信5去抖时间
30-32767
1ms
遥信6去抖时间
30-32767
1ms
遥信7去抖时间
30-32767
1ms
遥信8去抖时间
30-32767
1ms
遥信9去抖时间
30-32767
1ms
遥信10去抖时间
30-32767
1ms
遥信11去抖时间
30-32767
1ms
5.1.2系统参数整定说明
表2为系统参数定值表,下面是对其中的某些参数进行说明:
●“相CT二次额定值”:
相CT二次额定值可以进行5A或1A的选择,此参数的整定应与装置的CTPT板件相一致,并且此参数的整定直接影响备投无流判定和联切负荷判定,所以必须正确整定;
●“母线PT二次额定值”:
母线PT二次额定值可以进行100V或380V的选择,此参数的整定应与装置的CTPT板件相一致,并且此参数的整定直接影响备投母线有压无压判定,所以必须正确整定;须注意的是此处借用了的“母线PT二次额定值”的说法(可能欠妥),实际是针对连接到装置上的线电压额定值是100V还是380V;
●“进线PT二次额定值”:
进线PT二次额定值可以进行100V或380V的选择,此参数的整定应与装置的CTPT板件相一致,并且此参数的整定直接影响备投进线有压无压判定,所以必须正确整定;须注意的是此处借用了的“进线PT二次额定值”的说法(可能欠妥),实际是针对连接到装置上的电压额定值是100V还是380V;
●“遥信去抖时间”:
由于备投方式的充放电条件均是与遥信有关系的,尤其是瞬时放电时间与遥信滤波时间息息相关,所以各个遥信的去抖时间均可直接影响备投的瞬时放电时间,所以需瞬时放电的遥信的滤波时间必须小于备投的动作延时,所以11个遥信的去抖时间必须正确整定,默认的遥信去抖时间为50ms—100ms。
5.2备投定值及整定说明
5.2.1备投定值
表3备投定值单
备投定值
定值范围
步长
默认值
母线有压定值
0.40~--1.50Un1
0.01Un
0.70Un
母线无压定值
0.10--~1.00Un1
0.01Un
0.30Un
BZT无流定值
0.02In--~2.00In
0.01In
0.10In
1#进线有压定值
0.20~--1.50Un2
0.01Un
0.40Un
2#进线有压定值
0.20~--1.50Un2
0.01Un
0.40Un
备投动作后闭锁备投选择
闭锁/不闭锁
/
闭锁
断路器拒动检查时间
0.10s~--99.99s
0.01s
1.00S
备投延时放电时间
10.00s~--99.99s
0.01s
30.00S
过负荷联切有效时间
0.01m--~99.99m
0.01m
1.00m
1#元件过负荷定值
0.02~--2.00In
0.01In
1.00In
1#元件1时限过负荷
0.01m--~99.99m
0.01m
0.1m
1#元件2时限过负荷
0.01m--~99.99m
0.01m
0.4m
2#元件过负荷定值
0.02--~2.00In
0.01In
1.00In
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