该系列装置涵盖了110KV及以下电压等级的输配电线路、变压器等设备,提供了110KV及以下变电站和各种容量的发电厂综合自动化的完整解决方案,在满足用户要求的前提下,达到最佳性能价格比。
1.2装置特点简捷的施工要求装置信息的传递由系统通过网络互联而实现,相互之间完全隔离,取消了常规的二次信号控制电缆,因而站內二次电缆大大简化,不仅节省了大量投资,而且减少了施工难度及维护工作量,节省了大量的人力物力。
高可靠性的设计,DEP-500N+在硬件和软件设计上,都保证了装置的高可靠性。
主CPU板采用多层板设计、贴装技术,可以提高抗干扰能力和稳定性。
独具匠心的布线技术,使装置抗电磁干扰能力大大提高。
电磁兼容达到4级,可在各种恶劣环境下使用。
保护功能具有独立的输入输出回路。
软件设计模块化,保护功能模块具有独立性和最高优先级,即使网络瘫痪也不影响保护正常运行。
装置兼容了传统的操作控制功能,保证在极限工作条件下电站的运行与控制。
强大的通讯能力DEP-500N+除了配有一个10M/100M自适应工业以太网口外,还配置有串口(选配),便于和其它智能设备通讯。
每个串口和以太网的通讯规约均可独立配置。
组网时,每个装置都可以双以太网方式直接接入系统,这样整个系统没有公用装置,信息主动上传到SCADA系统,是真正的多主结构,具有极高的实时性。
DEP-500N+可选配光纤以太网卡,整个系统可组成全光纤以太网。
完备的通讯协议网络层支持TCP协议和UDP协议。
应用层可支持IEC870-5-103等规约。
量身定制的保护功能保护功能面向用户量身定制。
每个保护测控装置中均内置多种保护元件,可根据用户需要部分或全部开放使用,即简化了大多数用户的定值设置,又能在不更换软件下,提升保护配置,节约投资。
灵活的运行方式切换每种保护均含8套定值,可根据运行方式任意切换,以达到灵敏度和可靠性的最佳组合。
自适应的操作回路DEP-500N+可自带操作回路,且操作回路自适应于断路器的跳合闸电流。
高精度数字信号处理装置采用频率跟踪和同步采样技术,模拟量经前置低通滤波后,采样变换为数字信号。
保护计算采用全波傅利叶算法,极大地提高了抗干扰能力;监控计算与保护计算分离,保证了测量精度。
保护动作信号快速上传装置在上传保护报文的同时,也将各种保护元件动作信号就地转换成虚拟遥信信号上传,简化了解析保护动作报文的过程和要求。
实时录波功能和大容量事件记录装置可根据用户需要配置录波参数,实时记录故障波形,并带有录波测试功能。
另外,装置的SOE记录,保护报文记录,装置自检记录等报文可分别存储1000条记录。
简易的打印功能装置可根据用户需要配置打印任务,不仅可以打印保护报文和SOE记录,也能打印故障录波记录。
通过网络互联,多台装置可共用一台打印机。
友好的人机界面采用320*240全汉化大屏幕彩色液晶显示方式,可以方便直观地在装置上查看各种实时数据、设置通讯参数、进行遥控、修改定值等操作。
完备的后台维护软件维护软件不仅操作简便,而且提供故障波形分析、装置在线升级、用户特制一次接线图及开关状态图下载等功能。
1.3系统特点1.3.1完整的自动化解决方案从方案设计开始始终贯彻的设计思想:以高性能的子系统构筑优异的综合自动化系统,避免以往采用拼凑式构成的自动化系统从单元设备通信网络到监控系统等诸方面给整个系统带来的限制,以减少工程设计、生产、运行、维护以及系统扩展等各个环节的协调工作量,从而使系统构成的方式更加清晰,使系统信息的获得更加快捷,使系统维护的工作更加简单,使系统扩展更加方便。
1.3.2全以太网无瓶颈的快速响应系统从间隔层的单元设备即采用以太网的通信方式,加之单元设备内部采用了高效率的平衡式通信方式,使得DEP-500N+在信息的采集传输响应等各个环节都较以往的分布式系统有了质的飞跃。
嵌入式以太网的应用无疑是飞跃式的。
在以太网出现之前无论是RS-232C、EIA-422/485都无法避免通信系统繁琐、通信速度缓慢的缺陷,这使得在以往的自动化系统中通信问题始终没有一个理想的解决方案,现场总线的应用部分地缓解自动化系统对通信的需求,但在系统容量较大时依然显得捉襟见肘,以太网及其嵌入式应用使这一问题的解决变得豁然开朗,因为以太网通信速度比此前的任何一种通信方式提高了几个数量级,DEP-500N+综合自动化系统在此方面又领先了一步,它将以太网的嵌入式应用直接延伸至单元设备中,配合设备内部的平衡式通信,使得整个系统的通信非常快捷。
1.3.3开放性设计思想DEP-500N+的开放性极大地提高了它与其他设备之间的可互操作性,在单元设备的接口设计中除了上述以太网通信接口外,还提供了与现有通信方式(RS-232CEIA422/485或现场总线)的兼容性设计,使用开放式的TCP/IP协议可方便地与广域网相联。
1.3.4高性能硬件平台带来强大的功能a)单元设备的通用性和可继承性使得产品的使用和维护变得更为简单可靠。
b)单元设备在诸如模数转换回路的精度和动态范围测量回路的精度和稳定性等性能得以提高。
c)单元设备可以记录完整的过程信息并将此信息保存在非易失性存储器中,实现了过程的全息再现,为系统的运行和分析提供了有力的保障。
停止位:1位、1.5位、2位可选。
校验位:无校验、偶校验、奇校验可选。
1.5关于出口继电器的整定说明为更具灵活性,DEP-500N+系列保护测控装置均能提供出口继电器的编程。
在保护元件整定单中,可对定值“出口逻辑”进行整定。
该定值用以指明哪些保护元件动作时驱动改出口,用户可通过后台软件或控制面板修改此定值,当采用后台软件修改时,需要输入对应的十进制数值。
当采用控制面板修改时,可直观的操作该定值项。
2.监控功能DEP-500N+系列微机保护监控装置能对所监控的电力设备进行运行参数的交流采样和数值计算,循环查询设备的运行状态和事件顺序记录。
对电度脉冲可采集并累加计算,也可接受调度命令对电力设备投入或切除操作。
装置可通过通讯接口与后台系统进行数据交换。
监控功能:1)三相电压、三相电流的模拟量输入,计算出I、U、P、Q、COSΦ、频率和相位;2)11路外部开关量遥信,每一保护元件都有对应的虚拟遥信量,并会产生虚拟的SOE报文上送;3)最多8路遥控分合接点;4)遥控事件记录及事件SOE;5)通过以太网或串口与后台通讯;2.1遥测计算遥测量可通过装置内含的高隔离(AC2000V)、高精度(0.2级)CT/PT将强电信号(5A/100V)不失真地转变为内部弱电信号。
经简单的抗混迭处理后进入A/D芯片进行模数变换。
由于采用了高速高密度同步采样和频率跟踪技术,使装置精度得到充分保证。
装置内含六路遥测通道:三路电压,三路电流。
遥测量刷新率优于2s。
遥测量上送后台顺序和内容可由用户通过维护软件定义,液晶显示顺序参见后文描述。
2.2遥信采集遥信输入经RC网络抗干扰滤波后,由光耦隔离变换输入到微机系统中。
由外部提供DC220V电源。
外部遥信输入要求提供常开或常闭无源空接点,微机定期扫描YX量。
为消除遥信误报,装置提供软件简单防抖和复杂防抖算法。
复杂滤波并非简单延时处理,而是考虑了YX抖动过程中多次变位信息后的综合延时处理。
遥信量上送后台顺序和内容可由用户通过维护软件定义,液晶显示顺序参见后文描述。
2.3遥控输出DEP-500N+为分散式设计的保护监控综合装置,每装置最多提供8路开出节点,可独立控制。
一般地,每套保护测控装置配有一块操作回路板,可直接动作于断路器。
与保护跳合闸输出类似,遥控输出在装置内部设定了多级软件和硬件闭锁,当且仅当正确的遥控命令下达时各级闭锁才开放。
可靠的闭锁措施极大提高了装置的抗干扰能力。
另外,上位机下达遥控命令必须经过选择对象——上位机下发命令——下位机返校命令——上位机命令确认——下位机执行操作几个步骤。
这一系列措施保证了上位机遥控命令的正确性。
2.4事件记录装置内部可自行记录SOE事件、保护动作记录、遥控动作记录,这些记录不受掉电影响,关掉电源后仍存在。
其中,SOE事件可记录2000个;保护动作报告可记录1000个。
2.5数据通信装置通过以太网或串口与后台进行数据交换。
以太网具有传输速率高和通信质量可靠的特性,而串口则有广泛的适用性。
为保证数据传输正确,在通信报文中又增加了进一步的校验以增加可靠性。
3.DEP-531N+主变差动保护DEP-531N+微机主变差动保护装置适用于110kV及以下电压等级的双圈(三圈)电力变压器主保护,最大可提供四侧电流差动保护,针对每侧电流还增加了一段式过流保护。
对仅需两侧或三差动的场合,可根据实际情况选择正确的接线方式后,相应地将无用侧的CT一次值整定为0,同时将无用侧的电流输入回路可靠短接。
3.1.1.各侧额定二次电流值Ie计算和CT变比平衡记变压器最大容量为S,本侧额定一次电压值为Un,CT一、二次额定电流值分别为CT1和CT2,装置内部对各侧额定二次电流值Ie按(1)和(2)式计算:Y侧(默认为基准侧):Ie=(S/Un)*(CT2/CT1)(1)△侧:Ie=(S/Un)*(CT2/CT1)/3(2)对CT2=5A,各侧Ie应不小于2A;对CT2=1A,各侧Ie应不小于0.4A,否则说明差动保护CT的变比选择不合理,无法实现差动保护。
装置得到各侧Ie后,自动对各侧CT进行平衡。
其方法是使得各侧流过主变额定容量时,参与差流计算的二次电流值经CT平衡后,等于CT二次额定电流值CT2。
3.1.2.差动电流和制动电流的计算装置输入三(四)侧电流,各侧电流方向均指向变压器。
三(四)侧电流经CT平衡后,若需要则经Y/△转换,分别记为I1、I2、I3(、I4)。
由三(四)侧电流的相量和按相构成三相差流Id,作为差动速断和比率差动继电器的动作量,见(3)式。
由三(四)侧电流的幅值和的二分之一按相构成三相构成制动电流IR,作为比率差动继电器的制动量,见(4)式:Id=(I1+I2+I3+I4)(3)IR=(|I1|+|I2|+|I3|+|I4|)/2(4)按3.1.1节对主变各侧的定义,装置按(5)和(6)式对Y侧电流进行Y/Δ转换。
11点钟接线—A相:Ia-Ib,B相:Ib-Ic,C相:Ic-Ia(5)1点钟接线—A相:Ia-Ic,B相:Ib-Ia,C相:Ic-Ib(6)根据装置内部计算出来的差动电流和制动电流,再进行下一步的保护计算。
3.1.3.纵差速断保护差动速断保护为反应差流的过电流继电器,用以保证在变压器内部发生严重故障时快速动作跳闸。
差动速断保护差流定值Icdsd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及电流互感器饱和等整定。
其动作判据为:Id>Icdsd上式中,Icdsd为差动速断保护定值,一般说来,Izcsd=1.2Iinrushmax。
其中Iinrushmax为最大励磁涌流。
建议取Izcsd=(5~6)Ie。
为了提高灵敏度,精确的定值可通过变压器的空投试验后确定。
原则上按躲主变励磁涌流,最严重外部故障时的不平衡电流及电流互感器饱和等整定。
3.1.4.比率差动保护比率差动保护可有效区分主变内外部故障,内部故障时动作,外部故障时闭锁。
本装置采用三段折线的比率差动特性,按相设置,动作方程见(7)、(8)和(9)式,动作区见下图。
该特性能可靠躲过外部故障时的不平衡电流,IR>3Ie时比率差动制动系数取1,以提高抗差动CT饱和能力。
各相比率差动保护满足动作方程后,经涌流闭锁、CT故障闭锁,对构成该相差流的各侧各相电流进行分相涌流制动后出口,差流起动定值Idqd一般取变压器额定电流的30%。
比率差动制动系数Kblcd一般取0.5。
eRII5.0≤时,dqddII>(7)eReIII35.0≤<时,)5.0(eRblcddqddIIKII-*>-(8)ReII<3时,eReblcddqddIIIKII35.2->*--(9)3.1.5.CT断线检测差动CT二次回路故障,包括回路单纯断线和端子排接触不良、爬电、相间和相对地击穿等多种,通称CT断线。
CT回路发生单纯断线时,故障支路电流降为0。
而发生其他类型故障时,故障支路电流不一定降为0,有时还可能上升。
CT断线是一种故障情况。
装置检出CT断线后,予以报警,其CTDX控制定值的取值含义为:0:退出,1:检测CT断线并闭锁差动保护,2:检测CT断线但不闭锁差动保护记某侧(若需要则经Y/△转换)最小相与最大相电流分别为Imin和Imax。
同时满足下述3个条件,判为该侧CT故障,瞬时闭锁比率差动保护(若CTDX=1),延时5S报警。
恢复正常后,延时5S返回。
不考虑两侧或一侧三相同时断线。
⑴仅一侧Imax>0.2Ie,且(Imin/Imax)<0.85;⑵其他任一侧Imax>0.2Ie;⑶各侧Imax均小于1.2Ie。
3.1.6.过流保护DEP-531N+针对每侧电流增加了一段过流保护,作为差动保护范围外负荷侧发生严重故障时的后备保护,动作后跳变压器各侧开关。
过流保护取各侧Y/Δ转换及CT平衡前的电流,电流定值按绝对值、而不是变压器各侧额定电流Ie的倍数整定。
另外,对两侧或三侧差动保护,装置仍然能提供不参与差动计算的那一侧的过流保护。
因而,只要该侧额定电压设为0,这一侧即可接入与主变无关的电力设备二次电流,并为其提供一段式过流保护。
以基准侧为例,过流保护动作判据为:⑴Imax>Izd⑵t>Tzd其中,Imax为各侧的最大相电流,Izd为过流电流定值,Tzd为过流延时。
其他侧过流判据与此相同。
3.1.7.过负荷保护过负荷保护包括过负荷发信、起动风冷和闭锁有载调压。
装置自动搜索各侧电流中的最大值,进行过负荷判别。
三种过负荷保护均设有投退控制定值,电流定值按额定电流Ie的百分比整定。
电流超过过负荷报警电流定值IL,延时tIL,发出过负荷报警信号。
电流超过风冷起动电流定值,延时4S,起动风冷接点闭合;电流小于风冷起动电流定值,起动风冷接点断开。
电流超过闭锁有载调压电流定值,延时有载调压常闭接点断开,闭锁有载调压。
3.1.8.非电量保护本装置提供8路非电量保护。
装置对输入的非电量接点进行SOE记录和保护报文记录,并可以通过通讯上送给后台。
已定义的非电量类型有:本体重瓦斯、调变重瓦斯、压力释放、冷控失电、本体轻瓦斯、调变轻瓦斯、油温高,还有1路非电量备用。
非电量保护判据为:⑴t>Tzd⑵对应非电量输入接点闭合其中,Tzd为出口时限。
非电量保护可选择动作于任何一个出口继电器。
一般地,配置DEP-531N+的场合,均会同时配置独立的非电量保护DEP-539。
因非电量保护DEP-539已有独立的出口回路,此时DEP-531N+的非电量保护可以仅作为非电量动作记录而无需动作出口。
3.1.9.出口逻辑编程3.2告警功能3.2.1.差流越限报警满足下述任一条件,延时5S报警,提示差动回路异常。
差流报警门槛定值Idbj按避开有载调压变压器分接头不在中间位置时产生的最大差流,或运行时因其他原因产生的最大差流整定。
⑴任一相差流大于差流起动定值Idqd。
⑵任一相差流大于Idbj,且大于各侧最大相电流的1/4。
3.2.2.CT断线原理同3.1.5中叙述3.3压板清单3.4定值清单注:1.变压器接线方式定值(分别对应高压侧/中压侧/低压侧)。
3.5开孔尺寸图4.DEP-535N+主变后备保护测控装置DEP-535N+微机主变后备保护测控装置用于110KV变压器的后备保护和对一个开关的监控。
保护按最大方式设计,即高、中、低三侧后备保护通用。
在分别作为高、中、低压侧的后备保护时可通过控制字投退相应的保护。
保护配置有:1)复合电压闭锁方向过流I、II、III、IV段保护(51VD-1、51VD-2、51VD-3、51VD-4)2)零压闭锁零序方向过流I、II、III段保护(51N)3)间隙放电零序过流保护(51NG)4)零序过压保护(59N)5)过负荷(51OL)4.1保护原理主变后备保护应作为外部相邻元件故障及变压器内部故障的后备,相间后备保护配置四段相间过流保护,可独立投退复合电压闭锁元件和方向元件。
投入复合电压闭锁元件或方向元件情况下,母线PT断线或PT检修时,可选择退出保护;或选择退出保护中与母线电压有关的元件,使其变为单纯过流保护,作为紧急状态保护。
变压器过负荷启动风冷、过负荷闭锁有载调压等功能,设在变压器主保护装置中。
本装置仅提供过负荷选择告警功能。
本装置提供8组出口接点,第1和2组出口接点用于遥控断路器使用,第8个出口接点固定为本侧复合电压闭锁动作输出接点,供其他侧后备保护装置使用。
其余的5个出口可以通过出口可编程来跳闸相应的断路器。
为使用方便灵活,本装置通过出口跳闸矩阵定值,各段保护的出口方式可选择使用5个出口中的任意一个或多个。
变压器相间后备保护的典型出口一般为:Ⅰ段—跳本侧或邻侧母联开关,缩小故障范围;Ⅱ段—跳本侧开关,切除故障;Ⅲ段—跳变压器各侧,切除故障;Ⅳ段—备用。
若变电站内装有备自投装置时,变压器相间后备保护动作时,应予以闭锁。
4.1.1.复合电压闭锁方向过流本装置设置四段相间过流保护,每段保护的复压闭锁控制和方向元件可独立选择,选择是否接入其他侧的复合电压闭锁元件,方向元件可独立选择方向指向。
装置接入安装侧的三相电流,用于相间过流保护;接入一侧三相电压,用于复合电压闭锁和方向元件,下面称为本侧电压。
使用方向元件时,电压必须取自接入电流的一侧,否则视复压闭锁灵敏度需要,可接入相邻侧。
⑴复合电压闭锁装置的复压闭锁元件设有复压闭锁低线电压、复压闭锁负序电压和复压闭锁长期动作报警投退4个定值。
复压闭锁元件为四段相间过流保护公用,但四段保护设有相应的复压闭锁控制定值,可独立控制各段保护使用复压闭锁的情况,取值含义为:0:退出复压闭锁,1:经本侧复压闭锁,2:经邻侧复压闭锁,3:同时经本侧或邻侧复压闭锁。
当相间电压Uab<复压闭锁低线电压,或负序电压U2>复压闭锁负序电压时,本侧复压闭锁元件动作,输出本侧复压动作接点,供其他侧后备保护装置使用。
装置可接入其他侧后备保护装置的邻侧复压动作接点,该接点闭合,表示邻侧复压闭锁元件动作。
只有本侧或邻侧复合电压闭锁元件动作,投入复压闭锁元件的过流保护才可能动作。