90108PA100+F3技术说明书V0540.docx
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90108PA100+F3技术说明书V0540
PA100+-F3保护装置
此装置适用于110kV及以下电压等级的进线和带备用电源自投进线的保护。
1基本保护配置
1)三段电流保护(带方向低压闭锁、三段保护均可以选择4种反时限和定时限、其中Ⅰ段保护带充电功能)
2)过负荷保护
3)低电压(可设无流闭锁)
4)接地保护(Ⅰ段I0、Ⅱ段I0)
5)进线自投
6)非电量保护
7)TV监测(TV断线和TV相序判断)
8)TA监测(保护TA断线和相序判断、测量TA断线和相序判断)
9)控制回路断线监测
10)装置故障告警
2主要测控功能
1)本地或遥控断路器分合闸。
2)16路开入信号量的采集,除部分有特殊定义外,其余开入量可由用户定义。
本单元开入信号有两种接入方式可供选择:
一种有源接点,外接电源;另一种是无源接点,本装置提供电源。
具体示意见附图5。
用户在订货时需说明。
3)测量数据
✓基本数据——线电压:
Uab、Ubc、Uca;相电压:
Ua、Ub、Uc(三相三线时没有);保护电流:
IA、IB、IC;测量电流:
Ia、Ic;零序电流I0;对侧电流IL;本侧电压:
UL;A相电压频率:
f(Ua);本侧电压频率:
f(UL);滑差:
df/dt;保护电流相功率:
PIa、PIb、PIc。
✓对称分量——电压对称分量:
U1、U2、3U0;测量电流对称分量:
I1、I2、3I0;保护电流对称分量:
PI1、PI2、3PI0。
✓谐波数据——测量电流(Ia、Ic)、零序电流(I0)、测量电压(Ua、Ub、Uc)、保护电流(IA、IB、IC)的有效值、基波、二次、三次、五次谐波。
✓功率数据——二次值显示的有:
有功功率P、无功功率Q、功率因数COS、单相有功功率(Pa、Pb、Pc)、单相无功功率(Qa、Qb、Qc);一次值显示的有:
有功功率P、无功功率Q。
本装置功率采用两表法来测量功率,故Pb、Qb一直为零。
✓电量数据——二次有功P;二次无功Q;功率因数Cos;正向有功、无功电度:
Ph、Qh;反向有功、无功电度:
NPh、NQh。
所有电度均为二次电度。
4)两路4~20mA直流输出可选择电压、电流、功率、频率输出。
5)事件顺序记录功能,掉电不丢失。
“保护事件记录”只记录保护动作信息,便于用户快速的查找故障事件。
事件记录可通过“事件记录管理”清除。
6)实时波形图、故障录波图、向量图和启动波形图(记录最近1分钟内模拟量变化的趋势图)。
7)带防跳功能的继电器板,只适用于直流控制回路。
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,但保留了其外接分合闸及就地/遥控切换的功能;另有不带防跳功能的继电器板,以满足目前很多自带防跳功能的断路器使用。
选择防跳或是不防跳在订货时需指明。
3装置整定内容
3.1定值整定清单(在“05.保护定值显示”子菜单中整定)
定值名称
定值
整定范围
整定步长
备注
Ⅰ段电流
投入/退出
Ⅰ电流定值
Idz1
0.1In~20In
0.01A
Ⅰ电流时间
T1
0~100s
0.01s
Ⅰ低压闭锁
投入/退出
Ⅰ低压定值
ULdz1
0.2Un~
Un
0.01V
按线电压整定
Ⅰ方向闭锁
投入/退出
Ⅰ充电功能
投入/退出
Ⅰ充电时间
Tchd
0.5~100s
0.01s
Ⅰ电流曲线
定时限、IEC标准、IEC非常、IEC极端、UK长
Ⅰ反时延时
投入/退出
Ⅰ延时时间
Iys1
0.5~100s
0.01s
Ⅱ段电流
投入/退出
Ⅱ电流定值
Idz2
0.1In~20In
0.01A
Ⅱ电流时间
T2
0~100s
0.01s
Ⅱ低压闭锁
投入/退出
Ⅱ低压定值
ULdz2
0.2Un~
Un
0.01V
按线电压整定
Ⅱ方向闭锁
投入/退出
Ⅱ电流曲线
定时限、IEC标准、IEC非常、IEC极端、UK长
Ⅱ反时延时
投入/退出
Ⅱ延时时间
Iys2
0.5~100s
0.01s
Ⅲ段电流
投入/退出
Ⅲ电流定值
Idz3
0.1In~20In
0.01A
Ⅲ电流时间
T3
0~100s
0.01s
Ⅲ低压闭锁
投入/退出
Ⅲ低压定值
ULdz3
0.2Un~
Un
0.01V
按线电压整定
Ⅲ方向闭锁
投入/退出
Ⅲ电流曲线
定时限、IEC标准、IEC非常、IEC极端、UK长
Ⅲ反时延时
投入/退出
Ⅲ延时时间
Iys3
0.5~100s
0.01s
过负荷
投入/退出
过负荷定值
Idz4
0.1In~20In
0.01A
过负荷时间
Tdz4
0.1~100s
0.01s
低电压
投入/退出
低电压定值
ULdz
0.2Un~
Un
0.01V
按线电压整定
低电压时间
TL
0.1~100s
0.01s
低压无流
投入/退出
电流定值
Idy
0.1~5A
0.01A
Ⅰ段I0
投入/退出
Ⅰ段I0定值
I0dz1
0.1~5A
0.001A
Ⅰ段I0时间
T01
0.1~100s
0.01s
Ⅱ段I0
投入/退出
Ⅱ段I0定值
I0dz2
0.1~5A
0.001A
Ⅱ段I0时间
T02
0.1~100s
0.01s
进线自投
投入/退出
失压等待时间
Tsy
0.1~100s
0.01s
跳闸等待时间
Ttz
0.1~100s
0.01s
合闸等待时间
Thz
0.1~100s
0.01s
对侧无流定值
Idw
0.05~5A
0.01A
本侧有压逻辑
投入/退出
本侧有压定值
Uby
0.2Un~
Un
0.01V
按线电压整定
母线失压定值
Ums
0.2Un~
Un
0.01V
按线电压整定
对侧偷跳自投
投入/退出
非电量
投入/退出
TV监测
投入/退出
TV监测时间
TdxU
0.1~100s
0.01s
TV监测闭锁
投入/退出
TA监测
投入/退出
TA监测时间
TdxI
0.1~100s
0.01s
控回断线
投入/退出
合闸回路断线
投入/退出
跳闸回路断线
投入/退出
回路断线时间
Tkhdx
0.1~100s
0.01s
所有的电流定值为电流互感器二次值。
In为电流额定值,默认为5A。
Un为相电压额定值,为57.735V。
3.2开入量参数整定(在“10.出厂设置”子菜单“102.开入量参数”中整定)
本装置共有16个开入量,IN01~IN16这16个开入量对应保护装置背部X2端子的各个量,每个开入量都有各自的控制字,可分别对其进行设置,每个控制字均是16位“0000000000000000”,其中“遥控分闸继电器”、“遥控合闸继电器”不可以设定。
各开入量的控制字是否可设见下表:
打“√”的表示该位可设,否则表示不可设。
控制字
开入量
01开入复归
02开入故障跳闸
03开入告警
04开入闭锁保护
05开入取反
06事件
07空
08告警继电器
09遥控分闸继电器
10遥控合闸继电器
11信号继电器4
12信号继电器3
13信号继电器2
14信号继电器1
15保护跳闸继电器
16保护合闸继电器
IN01-断路器位置
√
√
IN02-手车试验位置
√
√
IN03-手车工作位置
√
√
IN04-地刀位置
√
√
IN05-GPS校时
√
√
IN06-开入量
√
√
√
√
√
√
√
√
√
√
√
IN07-开入量
√
√
√
√
√
√
√
√
√
√
√
IN08-开入量
√
√
√
√
√
√
√
√
√
√
√
IN09-对侧位置
√
√
IN10-开入量
√
√
√
√
√
√
√
√
√
√
√
IN11-开入量
√
√
√
√
√
√
√
√
√
√
√
IN12-开入量
√
√
√
√
√
√
√
√
√
√
√
IN13-开入量
√
√
√
√
√
√
√
√
√
√
√
IN14-开入量
√
√
√
√
√
√
√
√
√
√
√
IN15-开入量
√
√
√
√
√
√
√
√
√
√
√
IN16-开入量
√
√
√
√
√
√
√
√
√
√
√
注:
开入量IN01~IN05、IN09的控制字中只有第5、6位(即“开入取反”、“事件”)可设,即只能对这些开入量进行“开入取反”和“事件”置1的操作,其他位固定为0。
当“开入取反”置1时,装置会对输入的开入量进行取反操作;因本装置默认是需要外接常开接点,但现场如果只有常闭接点也可以接进来,只需要将对应的开入量控制字的“开入取反”位设为“1”。
而“事件”被置1时开入量分合的过程会在“02事件记录”里记录下来,置0时则不记事件记录。
出厂默认所有开入量的“事件”位均被置“1”。
开入量IN06~IN08、IN10~IN16的控制字只有第7、9、10、14、16位(即对应的定义为“空”、“遥控分闸继电器”、“遥控合闸继电器”和“保护合闸继电器”)不可设,固定为0,其他均可设。
这10个开入量不仅可以用来实现“非电量保护”,还可以结合开出量里相应的设置来实现对装置里的保护进行闭锁。
这点将在“3.3开出量参数整定”介绍开出量控制字后举例说明。
开入量IN06~IN08、IN10~IN16也可以定义为“开入复归”功能:
即通过开入量可以实现远方对装置进行保护复归。
具体的设置为:
只需要将你定义为保护复归的开入量对应的“开入复归”位设为“1”,当装置保护动作后,可以通过闭合该接点来实现复归功能,而不需要到现场进行复归。
对于开入量IN06~IN08、IN10~IN16中某一个开入量而言,不可同时实现“开入复归”、“开入闭锁保护”及“非电量保护”。
举例说明非电量保护的实现:
要求:
IN15闭合时发告警信号,同时信号继电器2出口;IN16闭合时发故障信号,同时跳闸继电器和信号继电器4出口。
操作:
首先要进入“05.保护定值显示”里将“非电量保护”投上;再进入“102.开入量参数”选择开入量IN15,将其“开入告警”、“事件”、“信号继电器2”位设为1(即控制字设为0010010000001000);选择开入量IN16,将其“开入故障跳闸”、“事件”、“信号继电器4”、“保护跳闸继电器”位设为1(即控制字设为0100010000100010)。
3.3开出量参数整定(在“10.出厂设置”子菜单“103.开出量参数”中整定)
控制字的定义见下表:
(从左向右分别是01~16位)
01
TRIPPEDFLAG
(保护动作过标志)
02
TRIPFLAG
(保护动作标志)
03
ALARMFLAG
(保护告警标志)
04
STARTFLAG
(保护启动标志)
05
NULL
(预留位)
06
NULL
(预留位)
07
INPUTDISABLE
(开入闭锁)
08
ALARMRELAY
(告警继电器)
09
OFFCONTROL
(遥控跳闸继电器)
10
ONCONTROL
(遥控合闸继电器)
11
SIGNALRELAY4
(信号继电器4)
12
SIGNALRELAY3
(信号继电器3)
13
SIGNALRELAY2
(信号继电器2)
14
SIGNALRELAY1
(信号继电器1)
15
OFFPROTECT
(保护跳闸继电器)
16
ONPROTECT
(保护合闸继电器)
注:
对前4位标志着重说明:
对于只需要告警的保护,“ALARMFLAG”和“STARTFLAG”设为1即可;对于要求跳闸的保护,“TRIPEDFLAG”、“TRIPFLAG”和“STARTFLAG”设为1。
各保护出口的控制字是否可设见下表:
打“√”的表示该位可设,否则表示不可设。
控制字
名称
01保护动作过标志
02保护动作标志
03保护告警标志
04保护启动标志
05预留位
06预留位
07开入闭锁
08告警继电器
09遥控跳闸继电器
10遥控合闸继电器
11信号继电器4
12信号继电器3
13信号继电器2
14信号继电器1
15保护跳闸继电器
16保护合闸继电器
Ⅰ段出口定义
√
√
√
√
√
√
√
√
√
√
Ⅱ段出口定义
√
√
√
√
√
√
√
√
√
√
Ⅲ段出口定义
√
√
√
√
√
√
√
√
√
√
过负荷出口
√
√
√
√
√
√
√
√
√
√
低电压出口
√
√
√
√
√
√
√
√
√
√
Ⅰ段I0出口
√
√
√
√
√
√
√
√
√
√
Ⅱ段I0出口
√
√
√
√
√
√
√
√
√
√
进线自投
√
√
√
√
√
√
√
√
√
√
TV监测告警
√
√
√
√
√
√
√
TA监测告警
√
√
√
√
√
√
√
控断出口
√
√
√
√
√
√
√
继电器保持
√
√
√
注:
一般情况I段过流、II段过流、III段过流、过负荷、低电压保护、I段I0、II段I0均设置为跳闸继电器动作出口;TV监测告警、TA监测告警、控断出口不设跳闸出口,只发告警信号,可设成由XJ2~XJ4信号继电器出口。
举例说明:
要求:
I段过流保护动作时跳闸继电器有出口。
操作:
将I段过流对应的控制字可设为“1101000000000010”。
要求:
增加通过开入量IN14来闭锁I段过流保护。
操作:
将I段过流对应的控制字可设为“1101001000000010”,并且到“10.出厂设置”子菜单“102.开入量参数”中将IN14对应的控制字设为“0001010000000000”。
当开入量IN14闭合时,I段过流保护不起作用。
4主要保护功能原理
4.1低压方向闭锁三段式电流保护:
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“03.测量数据”的“31.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“05.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。
2)保护逻辑图:
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。
4.2过负荷保护
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。
2)保护逻辑图:
4.3低电压
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。
1)保护逻辑:
4.4两段零序过流保护(Ⅰ段I0、Ⅱ段I0)
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。
2)保护逻辑图:
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;零序保护的投退对应每段保护相应的投退。
保护投入为“1”。
4.5进线自投
1)保护定值意义:
失压等待时间:
装置检测到母线失压、对侧无流的时间起,到装置准备发跳对侧开关令的时间;
跳闸等待时间:
装置准备发跳对侧开关令的时间起,到装置发出跳对侧开关令的时间;
合闸等待时间:
装置发出跳对侧开关令的时间起,到装置发合本侧开关令的时间;
2)运行方式:
主进线运行,备用进线作为备用。
当母线失压时,备自投动作跳主开关,合上备用进线开关。
为了满足自投只能动作一次的要求,本自投设计了充电功能,只有在充电完成后才允许自投。
充电条件:
a)母线有压(二次侧任一线电压U>Ums),备用进线开关上端口有压(UL>Uby);
b)主进线开关DL1在合位、备用进线开关DL2在分位;
经5秒后充电完成,“一次系统图”上“备自闭锁”字样变为“备自允许”。
放电条件:
a)I、II段母线同时无压(二次侧三个线电压U b)备用开关DL2在合闸位置; c)主进线故障跳闸或者手动分闸; d)其他外部闭锁信号; e)本装置的故障信号未复归; f)备自投压板不投入。 动作过程: 当充电完成后母线失压、主进无流(IL 注意: 如主进线开关有失压保护跳闸的,应将Tsy整定为小于进线失压跳闸时间,才能保证备自投可靠动作。 如果需要主进线开关偷跳也启动自投,则需将“对侧偷跳自投”设置为投入状态,但此时必须将手分断路器和进线保护动作信号引入本装置来闭锁自投(通过开入闭锁来实现);如果运行方式为单进线带两段母线运行,当母联开关分时要闭锁自投,则需要将母联的位置信号(常闭)引入本装置来闭锁自投(通过开入闭锁来实现)。 当进线没有TV时,可以将“本侧有压逻辑”设置为退出状态。 如果要实现两路进线互为备用,则可以在两路进线上同时装上本装置。 2)保护逻辑: 4.6非电量保护 非电量保护的设置详见3.2开入量参数整定。 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。 2)保护逻辑图: 4.7TV监测 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
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