NS931说明书详解.docx
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NS931说明书详解
NS931备用电源自投装置
说明书
V1.10
南京电力自动化设备总厂
南京南自科技发展有限公司
2005年6月
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南自科技电网事业部监制
第一部分
技术说明书
1装置概述…………………………………………………………………………………………1
2装置特点…………………………………………………………………………………………1
3主要功能…………………………………………………………………………………………2
3.1主要功能配置………………………………………………………………………………2
3.2数据采集功能………………………………………………………………………………2
3.3事件记录……………………………………………………………………………………2
3.4控制功能………………………………………………………………………………………2
3.5操作箱功能……………………………………………………………………………………3
3.6通信功能……………………………………………………………………………………3
4主要技术条件……………………………………………………………………………………4
4.1额定参数………………………………………………………………………………………4
4.2保护参数………………………………………………………………………………………4
4.3测量精度……………………………………………………………………………………5
4.4绝缘性能……………………………………………………………………………………5
4.5机械性能………………………………………………………………………………………5
4.6气候条件……………………………………………………………………………………6
4.7电磁兼容……………………………………………………………………………………6
5硬件说明…………………………………………………………………………………………7
5.1机箱结构………………………………………………………………………………………7
5.2交流模件……………………………………………………………………………………7
5.3CPU模件……………………………………………………………………………………7
5.4信号出口模件…………………………………………………………………………………7
5.5电源模件……………………………………………………………………………………7
5.6显示面板………………………………………………………………………………………8
6主要功能…………………………………………………………………………………………9
6.1分段备自投……………………………………………………………………………………9
6.2进线1备自投………………………………………………………………………………10
6.3进线无分段方式备自投……………………………………………………………………11
6.4分段过流保护………………………………………………………………………………12
6.5PT断线检测………………………………………………………………………………12
6.6进线无流检测………………………………………………………………………………13
7测量、控制以及事件记录功能………………………………………………………………14
7.1测量功能……………………………………………………………………………………14
7.2控制功能……………………………………………………………………………………14
7.3事件记录功能………………………………………………………………………………14
7.4故障录波……………………………………………………………………………………15
7.5打印设置……………………………………………………………………………………15
1装置概述
NS931型数字式备用电源自动投切及分段保护测控装置是在消化吸收国内外同类产品先进经验的基础上研制的基于DSP(数字信号处理器)技术的新一代保护测控产品。
装置适用于110KV及以下电压等级的备用电源自动投切,以及分段保护、测量和控制。
既可以在开关柜就地安装,也可以集中组屏安装。
完善、周到的软硬件设计使装置在恶劣环境下可以长期、可靠运行;现场总线技术以及标准通信传输规约的使用,提高了自动化系统通讯的可靠性、快速性和通用性;人性化的界面设计,完善的自诊断功能,使得操作更方便、维护更简单。
2装置特点
◆双处理器结构及高速的保护计算处理器
采用双处理器结构,分担保护测控和人机界面功能。
采用32位高性能DSP芯片(硬件乘法器、大容量快速闪存、并行结构及多级流水线技术),提供了高速的数据处理能力,保证了实时高性能算法的实现,提高了装置的可靠性和整体性能。
◆快速、高精度采样
采用新型的高精度采样芯片,并采用频率自动跟踪技术,保证了很高的采样精度和保护测量计算精度。
◆电能质量监测功能
采用FFT等算法,实时计算分析电流、电压的2~15次谐波。
◆强大的通讯功能
传输速率可达1Mb/s,系统响应速度快,标准的通讯规约满足自动化系统的需要。
◆完整的操作箱功能
断路器跳、合闸电流自适应。
◆高可靠的电磁兼容设计
标准背插式工业机箱,电路板采用表面贴装技术以及多层板工艺,选用快速瞬变电压抑制器件,使装置具有很强的电磁兼容能力。
3主要功能
3.1主要功能配置
⏹备用电源自投
●母联备自投
●进线备自投
⏹分段保护
⏹充电保护
3.2数据采集功能
⏹实时采集电流、电压、有功、无功、功率因数、频率
⏹16路遥信量
⏹谐波测量
⏹故障录波
⏹电度采集
3.3事件记录
⏹保护事件
⏹告警事件
⏹遥信变位事件
⏹操作记录事件
3.4控制功能
⏹就地/远方分闸、合闸控制
⏹远方定值修改
⏹远方保护投/退
⏹跳位、合位指示
⏹可靠的自保持及防跳设计
⏹跳、合闸电流自动适应
⏹控制回路断线告警
3.5操作箱功能
⏹跳位、合位指示
⏹可靠的自保持及防跳设计
⏹跳、合闸电流自动适应
⏹控制回路断线告警
3.6通信功能
⏹CAN总线
⏹RS-485总线
3.7故障记录功能
4主要技术条件
4.1额定参数
4.1.1直流电源
额定电压:
220V或110V(订货说明)
允许偏差:
-20%~15%
纹波系数:
<5%
功耗:
<15W
4.1.2交流参数
交流电压:
100V
交流电流:
5A或1A(订货说明)
频率:
50HZ
交流电流功耗:
<0.5VA/相(额定电流5A)
<0.1VA/相(额定电流1A)
交流电压功耗:
<0.1VA/相
交流电流过载能力:
2倍额定电流连续工作
20倍额定电流连续工作10秒
40倍额定电流连续工作1秒
交流电压过载能力:
1.2倍额定电压连续工作
4.2保护参数
4.2.1电流元件
动作电流:
0.1~20In
级差:
0.01A
误差:
<3%
4.2.2电压元件
动作电压:
0.5~120V
级差:
0.1V
误差:
<3%
4.2.3整组动作时间(包括继电器固有时间)
1.2倍整定值:
30ms
4.3测量精度
电流、电压:
0.2级
有功、无功:
0.5级
4.4绝缘性能
4.4.1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,均大于100MΩ。
4.4.2介质强度
在正常试验大气条件下,装置能承受频率为50Hz,历时1min的工频耐压试验而无击穿闪络及元器件损坏现象,试验电压2kV。
4.4.3冲击电压
在正常试验大气条件下,装置的直流电源输入回路、交流输入回路、输出触点回路对地以及回路之间,应能承受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,装置应无绝缘损坏。
4.5机械性能
4.5.1振动
技术条件:
装置能承受GB7621中16.3规定的严酷等级为Ⅰ级的振动耐久能力试验。
4.5.2冲击
技术条件:
装置能承受的严酷等级为Ⅰ级的冲击耐久能力试验。
4.5.3碰撞
技术条件:
装置能承受GB7621第18章规定的严酷等级为Ⅰ级的冲击耐久能力试验。
4.6气候条件
4.6.1环境温度
工作温度:
-20℃~+55℃
存储温度:
-25℃~+70℃
4.6.2相对湿度:
≤95%,无凝露
4.6.3大气压力:
70~106KPa
4.7电磁兼容
4.7.1静电放电抗干扰度
通过GB/T14598.14-1998标准、静电放电抗干扰4级试验。
4.7.2电快速瞬变脉冲群抗扰度
通过GB/T14598.10-1996标准、电快速瞬变脉冲群抗扰度3级试验。
4.7.3浪涌(冲击)抗扰度
通过GB/T17626.5-1999标准、浪涌(冲击)抗扰度3级试验。
4.7.4脉冲群抗扰度
通过GB/T14598.13-1998标准、脉冲群抗扰度3级试验。
5硬件说明
5.1机箱结构
装置采用标准6U机箱结构,由交流模件、CPU模件、信号出口模件、电源模件、显示面板组成。
5.2交流模件
交流模件包括电流输入回路和电压输入回路。
电流输入回路由电流互感器和滤波电路组成,电压输入回路由电压互感器和滤波回路组成。
交流模件将系统二次侧的电流和电压变换为装置可以使用的模拟量,提供给CPU模件。
同时交流输入回路还具有很强的屏蔽和滤波功能,可以隔离和抑制系统中可能出现的干扰信号。
5.3CPU模件
CPU模件是装置的核心部分,模件内包括两个独立的CPU,分别完成人机界面管理和保护测控功能。
其中保护测控功能是以高速DSP芯片为核心,配合高速存储器、大规模逻辑电路和高精度采样芯片,保证了装置的可靠性和先进性。
插件采用多层印制板及表面贴装工艺,提高了装置的稳定性及抗电磁干扰能力。
5.4信号出口模件
信号出口模件由信号继电器、出口继电器及断路器操作回路组成,对外提供信号空接点、跳闸空接点,以及对应断路器的分合闸防跳回路和位置信号。
其中操作回路采用分合闸电流自适应设计,简化了设计和调试工作,进一步提高了装置可靠性。
5.5电源模件
电源模件提供装置的工作电源。
为提高数字信号处理回路的可靠性,装置通讯回路工作电源由单独的带隔离的DC/DC模块供给。
此外该模件还包括八路遥信量回路,为提高遥信回路的抗干扰能力,遥信采用强电输入(220V或110V),完善、周到的设计可防止直流接地引起的遥信状态变位。
5.6显示面板
显示面板包括液晶屏、键盘以及压板和操作把手。
其中液晶显示为全中文菜单,空闲状态时显示屏背光可以自动关闭。
面板上提供有跳闸压板和合闸压板,远方/就地位置切换开关以及分合闸把手,操作方便可靠。
跳闸压板和合闸压板是保护动作出口回路的压板,正常运行时必须在投入的位置,否则保护动作跳闸、合闸时不能正确出口。
此压板与手动操作和遥控操作回路没有关系,不管压板在“投入”还是“退出”位置,都可以进行手动和遥控分合闸操作。
“远方/就地”切换开关是就地操作和远方遥控操作的选择开关,在就地位时只能就地分合闸操作,在远方时可以进行遥控分合闸操作,同时切断就地操作回路;“远方/就地”切换开关不影响后台对装置上装和下载定值等其它操作。
6主要功能
6.1分段备自投
分段备自投的一次接线图见图1。
Ⅰ母、Ⅱ母互为暗备用,即3DL备用1DL和2DL。
图1分段备自投的一次接线图
6.1.1充电条件
1)Ⅰ母、Ⅱ母均为三相有压
2)1DL、2DL均合位,3DL分位
3)无闭锁条件
4)无放电条件
6.1.2放电条件
1)3DL合上
2)1DL或2DL拒跳
3)Ⅰ母、Ⅱ母均不满足三相有压条件延时15秒钟放电;当进线(对侧变电站)失压后在15秒时间内如果有任意一条进线有压(恢复供电),备自投仍然能正确动作,保证站内供电快速恢复正常运行。
6.1.3动作过程
1)Ⅰ母暗备用时,装置充好电后:
Ⅱ母无压、Ⅰ母有压、Il2无电流,跳2DL。
确认2DL跳开后,合3DL。
2)Ⅱ母暗备用时,装置充好电后:
Ⅰ母无压、Ⅱ母有压、Il1无电流,跳1DL。
确认1DL跳开后,合3DL。
6.2进线1备自投
(注:
进线电压检测可退出)
进线1备自投的一次接线图见图2。
1号进线、2号进线互为明备用。
图2进线1备自投的一次接线图
6.2.11号进线备用、2号进线运行
1)充电条件:
①Ⅰ母、Ⅱ母和Ul1均为有压
②2DL、3DL均合位,1DL分位
③无闭锁条件
④无放电条件
2)放电条件:
①Ul1不满足有压条件
②1DL合位
③2DL拒跳
3)动作过程:
Ⅰ、Ⅱ母均无压、Ul1有压、Il2无流,延时跳2DL。
确认2DL跳开后,合1DL。
6.2.21号进线运行、2号进线备用
1)充电条件:
①Ⅰ母、Ⅱ母和Ul2均为有压
②1DL、3DL均合位,2DL分位
③无闭锁条件
④无放电条件
2)放电条件:
①Ul2不满足有压条件
②2DL合位
③1DL拒跳
3)动作过程:
Ⅰ、Ⅱ母均无压、Ul2有压、Il1无电流,跳1DL。
确认1DL跳开后,合2DL。
6.3进线无分段方式备自投
(注:
进线电压检测可退出)
进线无分段备自投的一次接线图见图3.1号进线、2号进线互为明备用。
与进线1备自投不同的是不存在分段断路器,两条进线共用一条母线。
图3进线2备自投的一次接线图
6.2.11号进线备用、2号进线运行
1)充电条件:
①母线和Ul1均为有压
②2DL合位,1DL分位
③无闭锁条件
④无放电条件
2)放电条件:
①Ul1不满足有压条件
②1DL合位
③2DL拒跳
3)动作过程:
母线无压、Ul1有压、Il2无流,延时跳2DL。
确认2DL跳开后,合1DL。
6.2.21号进线运行、2号进线备用
1)充电条件:
①母线和Ul2均为有压
②1DL合位,2DL分位
③无闭锁条件
④无放电条件
2)放电条件:
①Ul2不满足有压条件
②2DL合位
③1DL拒跳
3)动作过程:
母线无压、Ul2有压、Il1无电流,跳1DL。
确认1DL跳开后,合2DL。
6.4分段过流保护
装置设有两段过流保护以及母线充电保护,母线充电保护在检测到断路器位置由分到合时自动投入,在合闸后3秒内检测到有故障电流大于保护动作电流时,根据充电保护整定时间出口跳闸。
6.5PT断线检测
母线PT断线采用以下判据:
1.三个线电压均小于30V,且进线电流大于0.1A,延时10秒后报PT断线。
2.最大线电压与最小线电压之差(Ux.max-Ux.min)大于18V,延时10秒后报PT断线。
在母线电压恢复正常并持续10秒后PT断线信号返回。
本装置可以同时检测Ⅰ母、Ⅱ母两段母线是否断线,均采用以上判据,Ⅰ母和Ⅱ母断线时对应的信号分别为“Ⅰ母PT断线”、“Ⅱ母PT断线”。
6.6进线无流检测
为了防止在三相PT断线时备自投动作,本装置特设进线电流检测功能,建议用户在现场运行时投入功能(尤其是双电源进线的主接线)。
装置对“进线电流检测”不设压板(默认投入),只对外设有“进线无流定值”请用户根据现场实际运行状况整定。
上述保护动作逻辑详见附图:
逻辑方框图
7测量、控制以及事件记录功能
7.1测量功能
7.1.1模拟量
装置可实时采集电压、电流、有功功率、无功功率、频率及功率因数。
装置的电压采集回路采用星形接线(如果现场PT采用V形接线,订货时须说明),只需接入三个相电压和测量电流,装置自动计算线电压、有功、无功、功率因数、和频率。
另外装置还可以测量显示装置内部的数字、模拟回路的±5V电源电压。
7.1.2开关量
装置设有八路外部开关量接口,用于刀闸手车位置等开关量的采集;装置还设有八路内部状态量的采集,用于操作回路如开关跳合位、手分、手合、远方/就地等信号的采集。
7.2控制功能
装置可接收遥控命令实行开关的远方分、合控制。
还可通过面板上设置的专用按钮对开关进行手动分合操作。
保护定值的修改、保护功能的投退均可由远方控制。
7.3事件记录功能
装置“历史记录”可记录保护动作事件、告警事件、遥信变位事件以及操作记录。
保护动作事件记录保护动作时间,作用于跳闸的保护类型(过流、低频减载等)、以及故障时的短路电流、电压值。
告警事件记录PT断线、CT断线、过负荷等系统告警以及装置自检出错告警如定值出错、ROM出错、RAM出错等。
遥信变位记录遥信量的变位。
操作记录用于对定值的修改、遥控命令以及面板上进行的分、合闸操作等进行记录,操作记录不可删除。
7.4故障录波
本装置故障录波功能,记录的模拟量为Ia、Ib、Ic、Ua1、Ub1、Uc2、Ua2、Ub2、Uc2,记录的状态量为开关位置、保护跳闸命令。
7.5打印设置
本装置对外提供一个打印接口RS485(403、404),用于打印事件记录或保护定值。
在使用打印机时必须将控制字中电度表功能退出,同时还另需一个485/232转换器接入打印机端口。
下面举例说明在使用LQ300K打印机的配置:
序号
设置项目
设置
1
字符表
PC437
2
连续纸页长
根据实际使用的纸张定
3
跳过页缝
有效或无效
4
切纸自动归位
有效或无效
5
图形打印方向
双方向
6
自动换行
无效
7
接口
自动切换(切换时间10S)
8
波特率
4800bps
9
奇偶校验
无
10
数据位长
8比特位
11
ETX/ACK方式
无效
12
状态应答
无效
第二部分
使用说明书
1装置面板说明……………………………………………………………………………………1
1.1指示灯…………………………………………………………………………………………1
1.2键盘…………………………………………………………………………………………1
2菜单操作说明……………………………………………………………………………………2
2.1菜单使用说明………………………………………………………………………………2
2.2保护信息……………………………………………………………………………………3
2.3测量信息………………………………………………………………………………………3
2.4事件记录……………………………………………………………………………………4
2.5系统设置……………………………………………………………………………………4
3事件信息一览表……………………………………………………………………………………7
3.1保护动作事件一览表…………………………………………………………………………7
3.2保护告警事件一览表…………………………………………………………………………7
3.3数值型定值一览表…………………………………………………………………………8
3.4控制型定值一览表…………………………………………………………………………8
3.5遥测量信息一览表…………………………………………………………………………8
3.6遥信量信息一览表…………………………………………………………………………9
4NS931备用电源自投及分段保护装置…………………………………………………………10
4.1低压元件动作值…………………………………………………………………………10
4.2进线有压定值………………………………………………………………………………10
4.3进线无流定值………………………………………………………………………………10
4.4动作时间……………………………………………………………………………………10
4.5充电及分段保护………………………………………………………………………………10
5接线说明…………………………………………………………………………………………12
5.1电源插件X1、X2…………………………………………………………………………12
5.2交流插件X3………………………………………………………………………………13
5.3CPU插件X4………………………………………………………………………………13
5.4出口插件X5、X6…………………………………………………………………………14
6附图………………………………………………………………………………………………15
6.1面板示意图………………………………………………………………………………15
6.2安装尺寸图………………………………………………………………………………16
6.3装置背板图………………………………………………………………………………17
6.4逻辑方框图………………………………………………………………………………18
6.5典型工程图………………………………………………………………………………22
1装置面板说明
1.1指示灯
装置面板上有指示灯,其中“运行”和“跳位”灯为绿色,其它为红色,它们的具体意义见表2.1所示。
指示灯
意义
运行
正常运行时,每秒闪烁一次
告警
事故总告警信号
动作
保护动作信号
故障
装置故障
跳位
断路器跳位(绿灯)
合位
断路器合位(红灯)
表2.1面板指示灯意义
1.2键盘
装置面板上键盘按键的具体意义见表2.2所示。
键盘
意义
↑
方向键,上移一行(或一屏)
↓
方向键,下移一行(或一屏)
←
方向键,左移一列(或一屏)
→
方向键,右移一列(或一屏)
确认
确认当前操作
取消
取消当前操作并返回上一级菜单
复归
信号复归
+
加1(或选择控制型定值)
-
减1(或选择控制型定值)
表2.2面板键盘意义
2菜单操作说明
2.1菜单使用说明
本保护装置采用树状中文菜单,通过对树状菜单的访问可以完成电量显示、参数设定、信息读取等。
菜单结构如图2.1所示。
图2.1菜单结构
2.2保护信息
图2.2保护信息
第一行显示的是装置的型号及版本号;
第二行显示的是保护投入/退出、启动元件的启动/返回;
第三行显示的是备自投投入/退出、启动/返回;
如果保护和备自投处于起动状态则显示‘启动’,否则为空。
第四行为告警栏,显示告警信息。
有多项告警信息时显示下翻图标并可用“↓”键查看。
2.3测量信息
2.3.1模拟量
进入该菜单可以看到如下的信息:
1)电压:
Ua,Ub,Uc(相电压);Uab,Ubc,Uca(线电压)
2)电流:
MIa,MIb,MIc(测量);Ia,Ib,Ic(保护)
3)频率:
(f)
4)功率:
(P,Q,COSΦ)
2.3.2遥信量
遥信量显
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