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NS+901说明书
NS901线路保护测控装置
技术说明书
使用说明书
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保护功能配置…………………………………………………………………………………2
3.2数据采集功能…………………………………………………………………………………2
3.3事件记录……………………………………………………………………………………3
3.4控制功能………………………………………………………………………………………3
3.5操作箱功能……………………………………………………………………………………3
3.6通信功能………………………………………………………………………………………3
3.7故障记录功能………………………………………………………………………………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………………………………………………………………………………………6
4.6气候条件……………………………………………………………………………………6
4.7电磁兼容……………………………………………………………………………………6
5硬件说明…………………………………………………………………………………………8
5.1机箱结构……………………………………………………………………………………8
5.2交流模件………………………………………………………………………………………8
5.3CPU模件………………………………………………………………………………………8
5.4信号出口模件………………………………………………………………………………8
5.5电源模件……………………………………………………………………………………8
5.6显示面板……………………………………………………………………………………9
6保护功能…………………………………………………………………………………………10
6.1相间过流保护………………………………………………………………………………10
6.2零序过流保护………………………………………………………………………………11
6.3加速保护……………………………………………………………………………………12
6.4过负荷保护……………………………………………………………………………………12
6.5低频减载………………………………………………………………………………………12
6.6低压解列………………………………………………………………………………………13
6.7重合闸…………………………………………………………………………………………13
6.8PT断线检测…………………………………………………………………………………14
6.9小电流接地告警或跳闸………………………………………………………………………14
7测量、控制以及事件记录功能………………………………………………………………15
7.1测量功能……………………………………………………………………………………15
7.2控制功能……………………………………………………………………………………15
7.3事件记录功能…………………………………………………………………………………15
7.4故障录波……………………………………………………………………………………16
7.5打印设置……………………………………………………………………………………16
1装置概述
NS901型数字式线路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及以下电压等级的线路保护、测量及控制。
既可以分散在开关柜就地安装,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保护功能配置
⏹相间过流保护
●三段式保护
●定时限/反时限特性
●方向元件闭锁
●电压元件闭锁
⏹零序过流保护
●三段式保护
●定时限/反时限特性
●零序方向元件闭锁
⏹独立的加速保护
⏹过负荷保护
⏹低频减载
●滑差闭锁
●低电压闭锁
⏹低压解列
⏹三相一次重合闸
●非同期/检同期/检无压方式
⏹小电流接地告警及跳闸
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
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
⏹RS485总线
3.7故障记录功能
本装置故障录波功能,记录的模拟量为Ia、Ib、Ic、Ua、Ub、Uc、3I0、3U0、3I0x(小电流零序),记录的状态量为保护跳闸、合闸命令。
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%
4.2.3零序电流
跳闸电流:
0.1~20In
告警电流:
0.01~1.2In
级差:
0.01A
误差:
<3%
4.2.4相间保护方向元件
接线方式:
90°接线
动作范围:
-90°~30°
误差:
1°
4.2.5零序功率方向元件
接线方式:
110°接线
动作范围:
-170°~-50°
误差:
1°
4.2.6低频减载
动作范围:
45Hz~55Hz
滑差范围:
0.5Hz~5Hz/s
级差:
0.01Hz
4.2.7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GB7621中17.5规定的严酷等级为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,以及断路器的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保护功能
6.1相间过流保护
本装置相间过流保护配置了三段式定时限保护以及独立的反时限过流保护,并可分别选择经方向元件和电压元件闭锁。
6.1.1方向元件
方向元件采用90°接线方式,按相启动。
各相电流元件仅受表1所示相应方向元件的控制;为消除出口三相短路时由于电压过低导致的方向死区,方向元件带有记忆功能。
方向元件
电流
电压
FA
IA
UBC
FB
IB
UCA
FC
IC
UAB
表190接线方向元件电流与电压的对应关系
方向元件的动作区域如图1.1所示,动作的灵敏角为-30°,动作范围-90°~+30°。
图1.1方向元件动作区域
Ir是表1中的电流元件;Ur是相应的电压元件。
注意:
上图中电流超前电压为负。
当发生PT断线时,方向元件可选择闭锁或开放过流保护的出口。
6.1.2电压元件
电压元件按相取表2中的电压元件作为判据,两个线电压中只要有一个低于定值时就开放过流保护;利用低电压元件可以保证装置在电机反向充电等非故障情况下不出现误动作。
相别
电压
A相
UAB、UCA
B相
UBC、UAB
C相
UCA、UBC
表2低电压元件电压与相别的对应关系
当发生PT断线时,低电压元件可选择闭锁或开放过流保护的出口。
6.1.3反时限特性
本装置提供三种反时限特性(依据IEC225-4标准),可以构成电流速断加反时限过流保护。
一般反时限:
非常反时限:
极端反时限:
其中TP为时间常数,IP为启动电流。
注意:
在反时限保护中只有故障电流大于1.1倍的Ip时保护才启动。
6.2零序过流保护
零序过流保护是针对大电流接地系统或小电阻接地系统而设计的。
本装置配置三段定时限特性以及独立的零序反时限过流保护,并可分别选择经零序方向元件闭锁。
装置用于上述系统时零序电流接入大电流零序端子X3-13、X3-14(见附图)。
6.2.1零序方向元件
零序方向元件灵敏角为-110°,动作范围-170°~-50°。
零序正方向定义为:
当CT一次侧电流从母线流向线路时,CT二次侧的电流流入装置的极性端。
6.2.2零序电流反时限特性
零序电流反时限特性与相间过流反时限特性相同。
120。
120
图1.2零序方向元件动作区域
6.3加速保护
本装置设置了独立的相间及零序加速段电流定值及相应的时间定值,与传统的保护相比配置更加灵活。
为保证重合到永久性三相短路后可靠跳闸,后加速不经方向元件闭锁。
考虑到重合闸后可能不立即故障,加速元件展宽3秒。
加速方式可选择前加速或者后加速。
6.4过负荷保护
过负荷保护可选择发信或跳闸。
过负荷元件监视三相电流,当有一相电流值大于定值时动作。
6.5低频减载
本装置设置低频减载元件,可以实现分散式的频率控制。
频率测量采用硬件测频方法,考虑低频减载功能只在稳态时作用,故取AB线电压,只有当
Uab电压正常时(大于30V)才投入低频减载功能。
为区分故障、电机反向充电和真正的有功缺额,装置设置了滑差闭锁元件、低压闭锁元件和电流闭锁元件。
当滑差超过整定值,立即闭锁低频出口,只有当频率恢复到49.5Hz以上时才解除滑差闭锁;同样任一线电压低于整定值或者任一相电流大于整定值时,均立即闭锁低频出口,上述电压、电流恢复正常后解除对低频出口的闭锁。
6.6低压解列
利用低压解列可以实现低压控制,线路在运行状态(断路器合位),当测量电压低于整定值时低压解列动作跳开本线路。
为防止装置上电时母线三相失压而引起低压解列动作,装置只有检测到母线有压(即Uab、Ubc、Uca均大于30V)后才开放低压解列功能。
6.7重合闸
6.7.1启动方式
三相一次重合闸有两种启动方式:
保护启动和不对应启动(即考虑开关偷跳起动重合闸),在保护动作或开关偷跳后重合闸功能开放10秒钟,如果此时无闭锁条件,并且三相均无电流(三相电流均小于0.1A)则进行重合闸的逻辑判断。
6.7.2充电条件
重合闸满足下列条件开始充电:
1)开关处于合位
2)无闭锁重合闸信号
满足上列条件15秒,重合闸充电完成,重合闸逻辑投入。
6.7.3闭锁条件
下面任一条件满足,重合闸放电:
1)手动及遥控分闸
2)低频减载动作
3)低压解列动作
4)过负荷动作
5)弹簧未储能
6)闭锁重合闸压板投入
7)当重合方式为检同期或检无压时,发生线路侧PT断线
8)当重合方式为检同期时,发生母线侧PT断线或线路侧PT断线
6.7.4重合方式
重合方式可选择不检同期、检无压或者检同期。
线路无压定值固定为0.3Un,线路有压定值固定为0.7Un。
当保护发出跳闸命令后,装置监视开关位置,开关跳开后经重合闸延时,发重合闸命令,延时120毫秒后检测开关位置,如果开关已处于合位则收回合令,如600ms后开关仍然处于分位则认为合闸失败。
6.7.5抽取电压
抽取电压Ux可以接线路侧的任一相电压或线电压,装置自动识别。
6.8PT断线检测
6.8.1母线PT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,且有一相电流大于0.1A,延时10秒后报“母线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“母线PT断线”。
在重合闸功能投入且为检同期方式时,检测到母线PT断线后,则闭锁重合闸功能。
在母线电压恢复正常并持续10秒后“母线PT断线”信号返回。
6.8.2线路PT断线检测
如果重合闸选择检同期或检无压方式,则进行线路PT断线的检测,判据如下:
1)线电压小于30V,且有一相电流大于0.1A,延时10秒后报“线路PT断线”。
2)相电压小于18V,且有一相电流大于0.1A,延时10秒后报“线路PT断线”。
在线路电压恢复正常并持续10秒后“线路PT断线”信号返回。
6.8.3PT断线与过流保护
如果定值项‘PT断线闭锁过流’为投入,则在检测到母线PT断线后经方向元件或电压元件闭锁的过流保护退出运行;如果定值项‘PT断线闭锁过流’为退出,则在检测到母线PT断线后解除方向元件、电压元件的闭锁,过流保护继续运行。
6.9小电流接地告警或跳闸
本装置用于中性点不接地或经消弧线圈接地系统时,零序电流接入小电流零序端子X3-15、X3-16(见附图)。
当发生接地3I0大于整定值时,根据装置投入的功能选择跳闸或是告警。
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、3I0、Ua、Ub、Uc、Ux、I0x(小电流零序),记录的状态量为开关位置、保护跳闸、合闸命令。
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打印机时的配置:
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
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