NSC560变压器保护装置技术说明书国电南自09 09 10解读.docx
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NSC560变压器保护装置技术说明书国电南自090910解读
NSC560系列
数字式变压器保护装置
技术说明书
国电南京自动化股份有限公司
2005年6月
1装置简介2装置硬件
2.1机箱结构.
3保护原理
3.1变压器(差动)保护原理(最大可判五侧差动).
3.2二次谐波制动
3.3TA断线报警及闭锁
3.4非电量保护的事件记录及延时.
3.5三段式复合电压闭锁方向过流保护
3.6
零序过电流元件.
3.7
间隙保护元件.
3.8
过负荷元件.
10
3.9
TV断线检测
10
3.10数据记录.
10
4定值及整定说明
11
4.1NSC565数字式变压器差动保护装置的整定值清单及说明
11
4.2NSC566数字式变压器后备保护装置的整定值清单及说明
12
5附图
16
附图1:
NSC565主变差动保护装置背板端子图
116
附图2:
NSC566主变后备保护装置背板端子图
12
1装置简介
NSC560系列数字式变压器保护装置是适用于110kV及以下电压等级的成套变压器保护,
提供二次谐波制动的比率差动保护,开关量保护,及反应相间故障的后备保护。
整套装置在硬件上由几个独立的单元构成:
差动保护单元、开关量保护单元及按侧配置的后备保护单元,各部分在电气及结构上均互相独立,各侧的后备保护单元同时完成该侧的测量控制功能。
本保护装置每个电气保护单元的基本配置为两个CPU插件,其一为由32位微处理器构
成的保护功能单元,该单元配置了大容量的RAM和FlashMemory,具有极强的数据处理、逻辑运算和信息存储能力;另一CPU由总线不出芯片的单片机构成通用的人机接口单元。
两个
CPU插件之间相互独立,无依存关系。
各种保护功能及自动化功能均由软件实现。
1)装置特点
1:
全中文汉化液晶显示,人机界面友善,操作方面。
2:
专用测量模块,包括电度计量在内的各种测量及计量精度可达0.5级
3:
提供累计脉冲电度的接入端
4:
配置了充足的开关量输入端,方便外部遥信量的接入
5:
装置自带操作回路及就地操作把手,不需附加其它设备即可直接跳合开关
6:
设置了高精度的时钟芯片,并配置有GPS硬件对时回路,便于全系统时钟同步
7:
配备高速以太网络通信接口,并集成了IEC60870-5-103标准通信规约
8:
完善的故障录波功能
2)完备的保护功能配置
表1本系列产品的型号及功能配置表
功能
NSC565
NSC566
差动速断
V
二次谐波制动的比率差动
V
TA
(1)断线闭锁差动
V
过流保护
V
过负荷
V
负序过电压闭锁
V
低电压闭锁
V
零序过流
V
间隙过流
V
间隙过压保护
V
电流启动风扇
V
电流闭锁调压
过负荷告警
V
功能
NSC565
NSC566
重瓦斯
V
调压重瓦斯
V
冷却故障
V
压力释放
V
轻瓦斯
V
调压轻瓦斯
V
油温高
V
遥控功能压板
V
遥测
测量级TA
V
保护级TV
V
遥信
V
V
遥控
V
电度1
1脉冲计量
V
GPS对时
V
V
防误闭锁
V
V
远方管理
V
V
3)NSC566装置的监控功能
遥测:
la,Ib,1c,Ua,Ub,Uc,P,Q,f等模拟量的遥测
遥控:
正常断路器的遥控分合
装置具有13路开出,其中10路由于驱动出口跳闸继电器,3路用于预告警信
号驱动。
6:
GPS对时功能。
2装置硬件
本装置在总体设计及各模块设计上均充分考虑了可靠性的要求,
在程序执行、信号指示、
通信等方面均给予了详尽的考虑。
经试验,在本装置任何端子上实施
4kV瞬变干扰脉冲,在
装置任何部位实施15kV空间静电放电干扰或8kV接触静电放电干扰,
未出现异常信号或异常液晶信息显示,保护不拒动、不误动,远高于国家标准要求。
本装置未出现CPL复位,
由于本装置在抗干扰能力上有充分的考虑,故本装置组屏或安装于开关柜上时,不需安
装另外的交、直流输入抗干扰模件。
2.1机箱结构
机箱外形尺寸及开孔尺寸参见工程设计附图。
装置采用整面板形式,面板上包括汉化液晶显示器、信号指示灯、操作键盘等。
安装本
装置时,无需其它任何配件,大大简化组屏及现场施工。
本装置的机箱采用全密闭、防水、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。
装置主要包括:
AC&POWER流输入及电源模件、CPL系统模件、TRIP出口跳闸及信号模
件以及MMI人机对话显示模件组成。
3保护原理
由于采用了32位微处理器后运算性能极大提高,本装置采用实时计算各保护元件的
方式,不再设置专门的启动元件,所有元件均实时计算出,相对简化了保护逻辑,以利于提高保护装置的整体可靠性。
3.1变压器(差动)保护原理(最大可判五侧差动)
装置模拟量输入变压器I1、I2、13、I4、I5五侧电流,变压器各侧的电流互感器均采用星形接线。
采用全星形接线方式简化了CT二次接线,对减小电流互感器的二次负荷和改善电流互感
器的工作性能有很大好处,并增加了电流回路可靠性。
各侧电流的平衡系数调整通过软件完成,不需外接中间电流互感器。
电流互感器各侧极性都以指向保护设备为同极性端。
差动保护采用比例制动及二次谐波制动原理,CT断线可闭锁或不闭锁差动出口。
任一相差电流:
Icl=II1+I2+I3+I
任一相制动电流:
Izd=max{I11I,I12I,I13I,}
本保护中差流计算是在平衡补偿和电流相位校正后进行。
3.1.1电流相位校正
本装置需各侧CT二次均采用星形接线,其二次电流直接流入装置。
变压器各侧CT二次电流相位由软件依据装置参数表中接线方式自校正。
如果变压器各侧接线相同,则不进行相位校正。
例如:
对丫接线变压器,丫0、Y接线侧CT二次电流相位需校正,校正方法如下:
(lb-Ic)/V3;
Ibcl=[(I1b-I1c)/J3]+k1*[
(I2b-
I2c)/J3]+k2*I3b+••…
Iccl=[(I1c-I1a)/73]+k1*[
(I2c-
I2a)/73]+k2*I3c+……
Iazd=max{(I1a-11b)/73,k1*
(I2a-
12b)/43,k2*
I3a,};
Ibzd=max{(11b-11c)/43,k1*
(l2b-
12c)/73,k2*
I3b,};
Iczd=max{(11c-11a)/73,k1*
k1,k2分别为I2,I3侧的平衡系数;平衡系数1:
k1=I1n/I2n;
平衡系数2:
k2=I1n/I3n;
平衡系数3:
k1=I1n/I4n;
平衡系数4:
k2=I1n/I5n;
(I2c-
I2a)/43,k2*
I3c,};
分别为以变压器额定容量为基准的各侧电流的二次额定
I1n,12n,13n,14n,I5n
式中:
电流;
3.1.2差电流速断保护
差电流速断简称差速断,用于差动保护范围内发生严重故障时,快速切除故障,差速断
不经制动判别,只要任一相差电流大于差速断定值,保护动作出口跳闸。
图1差速断保护逻辑图
图中:
YB=1表示差速断保护的软压板投入;Isd表示差速断保护的定值;
laxcl、Ibxcl、Icxcl分别表示A相差流、B相差流、C相差流。
3.1.3比率制动差动保护
为了保证在穿越性故障时差动不误动,本装置设有比率制动特性。
动作判据为:
Id=IclAIset
(Izd 式中: Id=[Icl-k*(Izd-IGd)]>Iset(Izd>IGd) Id为动作电流,Icl为差电流,IGd为制动电流拐点定值; Izd为制动电流,k为比率制动特性斜率;Iset为差动定值; 图中: YB=1表示差动保护压板投入; Ida、Idb、Ide分别为A相、B相、C相动作电流,led是差动定值; CB1=1表示二次谐波制动投入,CB2=1表示CT断线闭锁差动投入; 3.2二次谐波制动 当空载变压器投入电网或区外故障切除后的电压恢复时,将产生很大的励磁涌流,为了防止在此情况下差动保护误动,设有二次谐波制动。 采用三相差电流中二次谐波含量与基波的比值为励磁涌流闭锁判据,制动判据如下: 1x2>Kcb*lxl 式中: 1x2为每相差电流中的二次谐波;lxI为对应的差流中的基波; Kcb为二次谐波制动系数。 三相中只要有任一相满足制动条件,则闭锁差动保护。 即三相或门制动差动保护。 3.3TA断线报警及闭锁 CT断线判据见表: 条件1 突变量启动 条件2 突变必须是负突变 条件3 一侧突变对侧无突变 当保护制动电流大于拐点电流值,解除TA断线闭锁,即整定段TA断线不闭锁差动。 3.4非电量保护的事件记录及延时 非电量保护构成原理分两种,一是直接驱动开关量直跳继电器出口,简称直跳非电量保 护,如重瓦斯、压力释入等;另一种是由保护CPU判据非电量接点的状态,再经其它判据判 别或软件延时后由保护CPU去驱动出口继电器出口,简称软件跳非电量保护,如冷却器全停等。 直跳非电量保护逻辑框图如下图1、非电量K1驱动中间转换继电器ZK1,ZK1的一付接点 (ZK1-A)接启动开关量保护直跳继电器,按动作要求去出口;ZK1的另一付接点(ZK1-B) 由保护CPU卖入,由保护CPU进行事件记录、信号出口及通讯上传等。 K1 ZKi-A ZKi-B 启动开关量保护直跳继电器 (ZK1-A)即被保护CPU卖入,按配置要求,可由保护CPU延时出口,或结合其它判据后延时 出口,或只发信。 K1 保护CPU读入 出口 图2软件跳非电量保护逻辑框图 3.5三段式复合电压闭锁方向过流保护 本装置设三段定时限复合电压过流保护,各段采用同一个复合电压闭锁元件。 复合电压闭锁元件中的负序电压与低电压闭锁定值均可独立整定,可经控制字投、退。 装置所需各线电压是通过计算输入的相电压而获得。 本侧负序电压依据U2=(Ua+a2Ub+aUc)/3计算得到。 低电压采用计算Uac获得。 当本侧负序电压大于定值或低电压小于定值时,本侧复合电压元件启动,允许各段过流 元件启动。 当三相电流中,只要任一相电流超过任一段定值及复合电压元件满足动作条件,则启动相应段的延时,当延时满足后,动作跳闸,并传送相关信息给后台监控计算机。 |YB=1> & Ov & L 尹1 >1 .^O & & >1 & ICB1=1> |KR4=1> |CB2=1~> |KR5=1~> |CB3=1> U2>U2setr [Uab ICB4=1~~> DA■> Ia>Isety |CB4=1> DB~> Ib>Isety ICB4=1 DC—Ic>Iset ICB5=1 ICB6=1 PT断线 图3复合电压闭锁方向过流逻辑图图中: YB=1表示某段过流保护软压板投入; CB1=1表示外部复合电压闭锁1投入,CB2=1表示外部复合电压闭锁2投入; KR4=1表示闭锁1开入有效,KR5=1表示闭锁2开入有效; CB3=1表示复合电压闭锁投入,U2为负序电压,U2set为负序电压定值; Uab表示线电压,UL为低电压定值,t表示某段延时,Iset表示某段过流定值; CB4=1表示方向元件投入,DA、DB、DC分别表示三个方向元件; CB5=1表示PT断线投入,CB6=1表示PT断线闭锁保护投入; 3.6零序过电流元件 本装置设两段零序过流保护。 每段2个延时,零序电流取自变压器中性线零序电流。 YB1=1、YB2=1分别表示零序I段、n段保护软压板投入; 310为中性线零序电流,101、Io2分别为两段零序电流保护定值。 3.7间隙保护元件 隙接地保护的可靠动作。 BUq>Uqzd> —I零序过压动作 300V。 3U0为零序电压,固定取自本侧开口三角电压;U0jx为间隙零序过压的电压定值。 由于 采用专用的电压变换器,零序电压的线性范围可以达到 间隙零序过流保护 间隙过流动作 其中,I0g为间隙零序电流,取自本侧中性点间隙CT;I0jx为间隙零序过流的电流定值。 保护由间隙零序过电压元件与间隙零序过流元件并联组成,经延时出口。 3.8过负荷元件 当三相电流中任一相电流超过过负荷定值时,当延时满足后动作。 0 图11过负荷逻辑图 图中: YB=1表示某段过负荷保护软压板投入,t为过负荷延时定值; Imax为三相电流中最大电流,Iset为过负荷定值。 3.9TV断线检测 在下面三个条件之一得到满足的时候,装置报发“TV断线”信息并点亮告警灯: 1)三相电压均小于8V,某相电流大于0.25A,判为三相失压。 2)三相电压和大于8V,最大线电压小于16V判为两相TV断线。 1)三相电压和大于8V,最大线电压与最小线电压差大于16V,判断为单相的TV断线。 装置在检测到TV断线后,退出电压元件。 TV断线检测功能可以通过“模拟量求和自 检”控制字投退。 3.10数据记录 装置具备故障录波功能,可记录各输入模拟量,可记录的状态量为断路器位置、保护跳闸合闸命令。 为避免因系统扰动使保护频繁启动,导致存储不需要的数据,本装置录波数据仅当保护动作后,才存入FLAShRA^(掉电保持)。 否则,本次数据只保存在RAM中(掉电不保持),可被PC机读取。 可记录的录波报告为8至50个,可记录的事件不少于40次。 数据存入FLASHRAM中。 装置除记录系统扰动数据外,还记录装置的操作事件、状态输入量变位事件、更改定值事件及装置告警事件等。 4定值及整定说明 4.1NSC565数字式变压器差动保护装置的整定值清单及说明 序号 定值名称 参考范围 单位 备注 1 控制字…… 0000〜FFFF 无 参见控制字说明 2 1#侧额定电流…… 0000〜FFFF 无 备用 3 2#侧额定电流…… 0.2〜15.0 A 4 3#侧额定电流…… 0.2〜15.0 A 5 4#侧额疋电流 0.2〜15.0 A 6 速断电流疋值 0.2〜15.0 A 7 差动电流定值…… 0.2〜15.0 A 8 拐点电流疋值 0.02〜100.0 A 9 差流越限定值…… 0.02〜40.0 A 10 比例制动系数…… 0.10〜10.0 A 11 二次谐波制动比…… 0.00〜1.00 无 12 差流越限延时 0.01〜0.50 无 13 TA断线延时…… 0〜9000 s 14 差动出口方式…… 0000〜FFFF 无 15 通风过流定值…… 0.02〜100.0 A 16 通风过流延时t…… 0〜9000 s 17 开关量1出口方式 0000〜FFFF 无 18 开关里2出口方式 0000〜FFFF 无 19 开关量3延时…… 0〜9000 s 20 开关量3出口方式 0000〜FFFF 无 21 开关量4延时…… 0〜9000 s 22 开关量4出口方式 0000〜FFFF 无 23 开关量5延时…… 0〜9000 s 24 开关量5出口方式 0000〜FFFF 无 控制字一定义: 序号 置1 置0 KG1.0 CT额定电流5A CT额定电流1A KG1.1 1#侧接线: 丫 1#侧接线: △ KG1.2 2#侧接线: 丫 2#侧接线: △ KG1.3 3#侧接线: 丫 3#侧接线: △ KG1.4 4#侧接线: 丫 4#侧接线: △ KG1.5 基准侧选取: 1# 基准侧选取: 2# KG1.6 差流越限投入 差流越限退出 KG1.7 四侧差动保护 三侧差动保护 KG1.8 备用1 备用1 KG1.9 CT断线检测投入 CT断线检测退出 KG1.10 CT断线闭锁差动 CT断线不闭锁差动 KG1.11 制动电流取最大值 制动电流取和的1/2 KG1.12 KGL-3跳闸 KGL-3启动通风 KG1.13 KGL-4跳闸 KGL-4备用发信 KG1.14 KGL-5跳闸 KGL-5备用发信 1)定值整定计算方法及步骤 比率差动元件的启动值一般取定值中“高压侧额定电流”的30%〜50%。 比率差动拐点电流一般取1.0倍的“高压侧额定电流”定值。 比率制动系数一般取0.3〜0.7之间。 二次谐波制动系数一般可取0.10〜0.3之间。 差动速断元件按躲过变压器的励磁涌流,最严重外部故障时的不平衡电流等情况整定。 4.2NSC566数字式变压器后备保护装置的整定值清单及说明 1)NSC566数字式变压器后备保护装置整定值清单 序号 定值名称 整定范围 单位 备注 1 控制字一 0000〜FFFF 无 参见控制字说明 2 控制字二 0000〜FFFF 无 参见控制字说明 3 过电流I段 0.2〜100.0 A 4 过电流II段 0.2〜100.0 A 5 过电流III段 0.2〜100.0 A 6 过电流1段时间 0.0〜20.00 s 7 过电流II段时间 0.0〜20.00 s 8 过电流III段时间 0.0〜20.00 s 9 低电压 1.0〜120.0 V 线电压 10 负序过电压 1.0〜120.0 V 11 零序过压定值 1.0〜120.0 V 12 零序电流1段定值 0.2〜100.0 A 13 零序过流延时t1 0.0〜20.00 s 14 零序过流延时t2 0.0〜20.00 s 15 零序电流II段定值 0.2〜100.0 A 16 零序过流延时t3 0.0〜20.00 s 17 零序过流延时t4 0.0〜20.00 s 18 间隙过流定值 0.2〜100.0 A 19 间隙过流延时t 0.0〜20.00 s 20 间隙过压定值 0.0〜300.0 V 21 间隙过压延时t 0.0〜20.00 s 22 过负荷电流 0.2〜100.0 A 23 过负荷时间 0.0〜100.00 s 24 电流启动风冷 0.2〜100.0 A 25 电流启动风冷时间 0.0〜100.00 s 序号 定值名称 整定范围 单位 备注 26 电流闭锁调压 0.2- -100.0 A 27 电流闭锁调压时间 0.0〜 100.00 s 28 测量TA变比(kA/A) 0.01 〜10.0 无 一次电流/(二次电流*1000) 29 测量TV变比(kV/V) 0.01 〜10.0 无 一次电压/(二次电压*1000) 控制字一定义: 位 置1时的含义 置0时的含义 15 模拟量求和自检投入 模拟量求和自检退出 14 TA额定电流为1A TA额定电流为5A 13 零序电流一段T4投入 零序电流一段T4退出 12 零序电流一段T3投入 零序电流一段T3退出 11 零序电流一段T2投入 零序电流一段T2退出 10 零序电流一段T1投入 零序电流一段T1退出 9 复压开出投入 复压开出退出 8 控制回路断线投入 控制回路断线退出 7 备用 备用 6 复压不取对侧 复压取对侧或本侧 5 I段经低压闭锁投入 I段经低压闭锁退出 4 II段经低压闭锁投入 II段经低压闭锁退出 3 III段经低压闭锁投入 III段经低压闭锁退出 2 I段经负序过压闭锁投入 I段经负序过压闭锁退出 1 II段经负序过压闭锁投入 II段经负序过压闭锁退出 0 III段经负序过压闭锁投入 III段经负序过压闭锁退出 控制字二定义: 位 置1时的含义 置0时的含义 15 备用 备用 14 备用 备用 13 备用 备用 12 备用 备用 11 间隙保护跳闸方式 10 9 T02T04零流跳闸方式 8 7 T01T03零流跳闸方式 6 5 III段过流跳闸方式 4 3 II段过流跳闸方式 2 1 I段过流跳闸方式 0 I段过流跳闸方式选择说明: 位1 位0 I段过流跳闸方式 0 0 I段过流跳本侧 0 1 I段过流跳对侧 1 0 I段过流跳低压侧 1 1 I段过流跳各侧 II段过流跳闸方式选择说明: 位3 位2 II段过流跳闸方式 0 0 II段过流跳本侧 0 1 II段过流跳对侧 1 0 II段过流跳低压侧 1 1 II段过流跳各侧 III段过流跳闸方式选择说明: 位5 位4 III段过流跳闸方式 0 0 III段过流跳本侧 0 1 III段过流跳对侧 1 0 III段过流跳低压侧 1 1 III段过流跳各侧 T01T03零流跳闸方式选择说明: 位7 位6 T01T03零流跳闸方式 0 0 T01T03零流跳本侧 0 1 T01T03零流跳对侧 1 0 T01T03零流跳低压侧 1 1 T01T03零流跳各侧 T02T04零流跳闸方式选择说明: 位9 位8 T02T04零流跳闸方式 0 0 T02T04零流跳本侧 0 1 T02T04零流跳对侧 1 0 T02T04零流跳低压侧 1 1 T02T04零流跳各侧 间隙保护跳闸方式选
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