分流电容器不平衡电流保护CUB1Capa.docx
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分流电容器不平衡电流保护CUB1Capa.docx
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分流电容器不平衡电流保护CUB1Capa
目录
1.介绍2
1.1功能2
1.2应用2
1.3输入说明4
1.4输出说明4
2.动作说明5
2.1设置5
2.2保护单元额定值设定6
2.3测量模式6
2.4动作标准6
2.5CUB1Cap的IDMT类动作9
2.6标准曲线组10
2.6.1RI曲线组11
2.6.2RD曲线组11
2.7自然不平衡补偿12
2.7.1分步补偿指令12
2.8设置组13
2.9测试模式13
2.10START,ALARM,TRIP和CBFP输出13
2.11复位14
3.参数和事件15
3.1概述15
3.2设置值16
3.2.1实际设置16
3.2.2设定组116
3.2.3设定组217
3.2.4控制设置18
3.3测量量值19
3.3.1输入19
3.3.2输出19
3.3.3记录数据20
3.3.4故障单元计数器23
3.3.5事件23
4.技术数据24
1.介绍
1.1功能
∙Y-Y连接内部故障保护–适合有内部保险、外部保险、无保险丝的应用。
∙定时限(DT)和6种反时限特性(IDMT)相不平衡保护
∙基于故障单元计数器的相不平衡保护阶段
∙正常不平衡电流补偿
∙用常用电流互感器或Rogowski线圈的电流测量
∙基于数字量化不平衡电流基频部分的动作
∙CBFP功能的延时跳闸输出
1.2应用
本文介绍不平衡保护模块CUB1Cap功能基于RED500平台在产品中的应用。
模块设计应用于电力补偿和谐波过滤时的电容保护。
模块特别适用于Y-Y连接内部故障保护。
因此,没有一个储能单元会有10%的过电压(noneoftheremainingelementsisexposedtomorethan10%overvoltage)。
通常,CUB1Cap用于跟OL3Cap模块一起以提高电容保护的灵敏性。
因两阶段不平衡保护和自然不平衡补偿设备的影响,有内部保险丝的电容保护又很高的灵敏度。
自然不平衡主要似电容器的制造误差引起的。
而且,提供一种通过计算不平衡电流的复杂的手段检测每一相中大量的故障单元。
图1电容保护应用实例
图2.CUB1Cap保护图标(适用于单线IEC图,参考《功能的技术描述、简介》,1MRS750528-MUM)
图1.电流不平衡保护功能块CUB1Cap功能图
1.3
输入说明
名称
信号类型
注释
IL1
模拟信号(SINT)
测量相电流IL1输入
dI
模拟信号(SINT)
测量不平衡电流I输入
BS1
数字信号(布尔值,高电平有效)
定时器冻结外部闭锁信号
BS2
数字信号(布尔值,高电平有效)
ALARM和TRIP信号闭锁的外部闭锁信号
TRIGG
数字信号(布尔值,高电平有效)
触发寄存器控制信号
GROUP
数字信号(布尔值,高电平有效)
切换组1、组2的控制信号.GROUP值为FALSE,组1有效;GROUP值为TRUE,组2有效。
RESET
复位信号(布尔值,上升沿有效)
CUB1Cap复位跳闸、告警信号信号和寄存器的输入信号
1.4说出说明
名称
信号类型
注释
START
数字信号(布尔值,高电平有效)
I1阶段启动信号
TRIP
数字信号(布尔值,高电平有效)
I1阶段跳闸信号
CBFP
数字信号(布尔值,高电平有效)
CBFP延时跳闸信号
ST_ALARM
数字信号(布尔值,高电平有效)
I2阶段启动信号
ALARM
数字信号(布尔值,高电平有效)
I2阶段告警信号
ERR
数字信号(布尔值,高电平有效)
配置错误显示信号
2.动作说明
2.1配置
相电流IL1和不平衡电流I可用常用电流互感器或Rogowski线圈的电流测量。
相电流方向规定从母线到电容,不平衡电流从支点1到支点2。
测量装置和通过模拟通道传输的信号类型可在一个特殊继电器配置工具对话框中选择和配置。
数字量输入可在同样的程序环境下配置(可选择的模拟量输入、数字量输入、数字量输出数量决定于所用的硬件)。
图4.电容库、电容组、电容
图2.支点1和支点2
模拟通道和数字量输入在对话框中选定后,功能模块的输入输出可在配置工具的图形工作表中配置。
相电流IL1连接到模块相应的IL1输入。
该输入仅用于同步目的。
不平衡电流测量值I连接到dI输入。
dI输入信号类型可为Io和Iob。
其他任何信号类型都将产生配置错误。
数字量输入连接到模块的布尔值输入,同样的,模快的输出连接到输出信号。
模拟量输入必须连接并且信号类型必须正确。
如果配置不正确,输出ERR被激活。
该输出必须连接到一个指示器,即一个MMIALARM_功能块.。
设置错误将使功能块处于不可用“Notinuse”模式。
2.2设定保护单元的额定值
每一个模拟频道可设置独立的比例因数。
这样的因数表示了额定值和测量值之间的差异。
比如,设定一个因数为1.00意即保护单元的额定值跟测量值严格精确。
更多信息请参考《REF54参考手册》。
测量模式
两个阶段I1和I2的动作都基于计算出来的数字量化的基频不平衡电流。
动作对DC部分不灵敏,动作的准确性按频率范围定义(f/fn=0.95~1.05)。
。
f=kfn时,谐波抑制在基频量测量中至少要在-50dB,这里k=2,3,4,5…。
动作标准
不平衡保护提供两个阶段。
跳闸阶段I1基于反时限特性。
当不平衡电流超过跳闸阶段的设定设定值,阶段启动,同时IDMT定时器启动。
跳闸阶段的动作时间取决于三个因素:
不平衡程度,反是想因数k和反时限特性选择。
如果不平衡状态持续时间超过动作时间,该阶段跳闸。
而且,I1阶段也可设置为基于定时限特性动作。
告警阶段I2基于定时限特性。
该阶段可设置为基于两个启动标准。
通过参数“Alarmmode”设定接下来的模式:
通用模式
当不平衡电流超过告警阶段的设定值该阶段和DT定时器启动。
如果不平衡时间超过动作时间,截断提供一个报警信号。
元件计数器
该模式下可检测到熔断的保险丝和基于不平衡电流变化电容的故障元件。
该模式有两个重要的优点:
第一,不平衡保护可以检测到不同相中对称性故障元件;第二,故障元件计数器可显示故障元件的相,支路。
Ifafuseofanelementblowsoranelementisshort-circuited,theunbalancecurrentchanges.Ifthischangeoftheunbalancecurrentexceedsthesettingvalueofthealarmstage,thevalueofthefaultyelementscounterisincreased,providedthesetoperatetimeisexceeded,basedonthevalueoftheunbalancecurrent.Theparameter“StartdI2”isusedtodeterminetheamountoftheunbalancecurrentcausedbyonefaultyelement.Theparametershouldbegivenanexactvalue,orinmostcasesavalueslightly(0.1%)belowtheactualunbalancecurrentcausedbyonefaultyelement.Aninexactsettingmayleadtoasituationwherethecountersshowthreefaultyelementswhilethecorrectamountistwo.Ontheotherhand,toohighasettingwillleadtoasituationwhenafaultisnotdetected.Iftheunbalancecurrentexceedsbutislessthanoneandahalftimesthesettingvalue,thecounterisincreasedbyone.Furthermore,iftheunbalancecurrentisbetween1.5and2.5timesthesettingvalue,thecounterisincreasedbytwo,etc.Ifthevalueofthefaultyelementscounterreachesthesetvalueofthedisallowedelementfailures,thestageprovidesanalarmsignal.Aftereachincrementationofthecounter,theamplitudeandtheangleoftheunbalancecurrentarecompensatedtozerolevelprovidedthealarmsignalisnotactive.However,theinputdataalwaysshowstherealunbalancecurrent,fromwhichthenaturalunbalancehasbeencompensated.
Thephaseangleofthechangedunbalancecurrentisalsoknownandbasedontheangle,thephaseandthebranchofthefaultyelementcanbeknown.However,thechangeofthebranchimpedancedependsonwhetherinternalorexternalfusesareused.Therefore,aparameter“Fuselocation”issettospecifythelocationofthefuses.Therearesixindividualfaultyelementcountersthatcanspecifythelocationofafaultyelementinadouble-starconnectedbank.Forinstance,iftheexternalfusesareusedandthephaseangleofthechangedunbalancecurrentis-60,thelocationofthefaultyelementisinphaseIL3,branch2.Therefore,thefaultyelementscounterforthephaseIL3,branch2isincreased.Thephaseandthebranchofafaultyelementcanbedeterminedaccordingtothefollowingtableifexternalfusesareused.Thedirectionofphasecurrentsisfromthebusbartothebankandthedirectionoftheunbalancecurrentfromthestarpoint1tothestarpoint2.
Pleasenotethatifthecapacitorbankapplicationisfuseless,theparameter“Fuselocation”shouldbesetto“external”.Inthiscase,thefollowingtablealsoappliestofuselessapplications.
PhaseangleofthedifferentialunbalancecurrentrelatedtothephasecurrentIL1
Thephaseandthebranchofthefaultyelement(s)
Theincrementationofthecounter(s)
-15…+15
L1,branch1
1
-15…-45
L1,branch1&L3,branch2
1+1
-45…-75
L3,branch2
1
-75…-105
L2,branch1&L3,branch2
1+1
-105…-135
L2,branch1
1
-135…-165
L2,branch1&L1,branch2
1+1
-165…-180,+165…+180
L1,branch2
1
+135…+165
L3,branch1&L1,branch2
1+1
+105…+135
L3,branch1
1
+75…+105
L3,branch1&L2,branch2
1+1
+45…+75
L2,branch2
1
+15…+45
L1,branch1&L2,branch2
1+1
Ifinternalfusesareused,thefollowingtableisapplied.Furthermore,ifthechangeoftheunbalancecurrentisgreaterthan3timesthesettingvalueofdI2,thesituationisdeterminedtobeablownexternalfuse,inwhichcasethefollowingtableisappliedaswell.
PhaseangleofthedifferentialunbalancecurrentrelatedtothephasecurrentIL1
Thephaseandthebranchofthefaultyelement(s)
Theincrementationofthecounter(s)
-15…+15
L1,branch2
1
-15…-45
L1,branch2&L3,branch1
1+1
-45…-75
L3,branch1
1
-75…-105
L2,branch2&L3,branch1
1+1
-105…-135
L2,branch2
1
-135…-165
L2,branch2&L1,branch1
1+1
-165…-180,+165…+180
L1,branch1
1
+135…+165
L3,branch2&L1,branch1
1+1
+105…+135
L3,branch2
1
+75…+105
L3,branch2&L2,branch1
1+1
+45…+75
L2,branch1
1
+15…+45
L1,branch2&L2,branch1
1+1
Pleasenotethatiftwosimultaneousfaultsoccurinthesamephasebutindifferentbranches,thereisnochangeintheunbalancecurrentandthereforethefunctionblockwillnotdetectthefaults.Furthermore,therearesomeraresituationswheretwosimultaneousfaultsoccurinthesamebranchbutindifferentphases.Inthesecasesthefaultswillcauseaphaseangleequaltoasituationwherethereisonlyonefaultintheotherbranch.Therefore,thecounterswillshowonlyonefault.
Thesettingparameter“Operationmode”isusedtoselecttheoperationmodeofthefunctionasfollows:
Operationmode
Iftheoperationmodeis“Notinuse”,theCUB1Capisswitchedoff.Inanyothermode,thealarmstageI2functionsbasedonadefinite-timecharacteristic.ThecharacteristicusedbythetrippingstageI1isdeterminedbytheoperationmode.
Operatetime
Whenthetripping(I1)orthealarm(I2)stagestarts,thecorrespondingstartsignalissettoTRUE.Shouldthesituationexceedthesetinverse(trippingstage)ordefinite(trippingandalarmstages)operatetime,thecorrespondingstageoperates.However,ifthealarmstageisconfiguredtofunctionasafaultyelementscounter,theoperatetimedI2specifieswhenthecounterisincreased.Furthermore,thealarmstageprovidesanalarmsignalonlyifthefaultyelementcounterexceedsthesetamountoffaultyelements.ThealarmsignalisindicatedbyablinkingstartLED(yellow).
Thedelayoftheheavy-dutyoutputrelayisincludedinthetotaloperatetime.Whenthestageoperates,thecorrespondingtriporalarmsignalissettoTRUE.
TheDTorIDMTtimerisallowedtorunonlyiftheBS1signalisinactive,i.e.itsvalueisFALSE.WhentheblockingsignalBS1becomesactive,i.e.itsvalueturnsTRUE,thetimerwillbestopped(frozen).WhentheblockingsignalBS2isactive,notripsignalcanbeactivated.ThetripsignalscanbeblockedbyactivatingthesignalBS2untilthetime“operatetime–totalretardationtime”haselapsed.Thetotalretardationtimeincludesashortinternalretardationtime(SWdelay,lessthan1ms)plusthedelayofaheavy-dutyoutputrelay.
IDMTtypeoperationofCUB1Cap
Attheinverse-timemodeofCUB1Cap,theoperatetimeisafunctionofthecurrent:
thehigherthecurrent,theshorteristheoperatetime.Sixtime/currentcurvegroupsareavailable.FourofthegroupscomplywiththeBS142andIEC60255standards,whereasthetwocurvegroupsRIandRD(RXIDG)arespecialtypeofcurvegroupscorrespondingtotheABBpraxis.Thesetting“Operationmode”isusedforselectingthedesiredoperate-timecharacteristic.(Foragraphicalpresentationofthecurves,refertothemanual“TechnicalDescriptionsofFunctions,Introduction”.)
Theshortestoperatetimeattheinverse-timeoperationislimitedbyaspecialadjustableminimumtime.Thedefiniteminimumtimewillnotallowoperatetimesshorterthanthesetminimumtime,whichis
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