南京中德
NSP772
变 压 器 后 备 保 护 装 置
技术说明书
南京中德保护控制系统有限公司
2007年3月
* 本说明书适用于NSP772 V3.22及以上版本程序
* 本说明书和产品今后可能会有小的改动,请注意核对实际产品与说明书的版本是否相符 * 新版说明书增加了保护功能硬压板投退说明和远方就地状态对定值修改的影响。
目 录
1 概述 (1)
2 技术参数 (2)
2.1额定参数 (2)
2.2主要技术性能 (2)
2.3绝缘性能 (3)
2.4抗电磁干扰性能 (3)
2.5机械性能 (3)
2.6环境条件 (4)
3 装置硬件 (5)
3.1机箱结构 (5)
3.2交流插件 (5)
3.3CPU插件 (5)
3.4人机对话MMI插件 (5)
3.5继电器插件 (6)
3.6电源插件 (6)
3.7装置系统联系图 (7)
4 保护原理及整定说明 (8)
4.1六段定时限过流保护(可带方向和复压闭锁) (8)
4.2六段零序过流保护(可选零压启动和方向) (13)
4.3间隙零序过流保护 (15)
4.4零序过压保护(可带零流闭锁) (16)
4.5过负荷保护 (17)
4.6TV断线告警 (18)
5 系统参数及定值清单 (19)
5.1系统参数 (19)
5.2定值清单 (20)
6 人机接口系统的使用方法 (24)
6.1面板布置 (24)
6.2键盘说明 (24)
6.3信号灯及液晶说明 (25)
6.4串行接口 (25)
6.5菜单结构 (26)
6.6功能及菜单简介 (27)
6.7操作说明 (29)
7 调试大纲 (33)
7.1调试注意事项 (33)
7.2装置通电前检查 (33)
7.3绝缘检查 (33)
7.4上电检查 (33)
7.5采样精度检查 (33)
7.6开关量输入检查 (33)
7.7继电器接点校验 (33)
7.8定值校验 (34)
7.9保护功能试验项目见《NSP772变压器后备保护装置测试报告》 (34)
8 装置的运行说明 (35)
8.1装置正常运行状态 (35)
8.2装置异常信息含义及处理建议 (35)
8.3安装注意事项 (35)
8.4故障报文示例 (35)
8.5保护事件信息明细表 (38)
8.6保护软压板远方遥控投退表 (38)
9 订货须知 (40)
附录 (41)
附录1端子分布图 (41)
附录2端子接线图 (42)
附录3开孔尺寸图 (43)
附录4订货号 (44)
1 概述
NSP772变压器后备保护装置(以下简称装置),适用于做220kV及以下电压等级的双卷或三卷变压器的后备保护,可集中组屏也可在开关柜就地安装。
保护装置最多配置如下:
2六段相过流保护(每段各一时限,可选择带方向和复压闭锁)
2六段零序过流保护(每段各一时限,可选择带方向和零压闭锁)
2两段各一时限间隙零序过流保护
2两段各一时限零序过压保护(可带零流闭锁)
2完整的过负荷保护,包括过负荷告警、过负荷启动风冷、过负荷闭锁调压等
2TV断线检测
以上功能在实际应用中可以根据需要灵活的配置,使得定值界面简洁明了,这对于现场的调试和维护十分方便。
装置主要特点:
2全汉化大液晶,菜单基本都可在一屏上完整显示
2多达1000条的事件报告,完整的操作记录和故障报告
2多达8次的故障录波,每次最长可达4秒钟
2多套定值可方便的复制整定,供运行方式改变时切换使用
2提供WINDOWS界面的调试和分析软件Ncp-manager,可大大提高调试整定的效率以及进行事故和录波分析
2各保护出口可灵活配置,由软件逻辑阵列实现
2采用32位DSP+ARM作为保护CPU和MMI界面的硬件配置
2最多可提供 3 高速以太网作为自动化通信的接口,并且提供其他诸如485通信接口
2 技术参数
2.1 额定参数
2.1.1 额定直流电压:220V 或110V,允许偏差-20%~+20%。
2.1.2 额定交流数据
a) 交流电压 :100 V或57.7V
b) 交流电流:5A 或1A
c) 额定频率:50Hz
2.1.3 功率消耗
a) 直流回路:正常工作时不大于20W,装置动作时不大于25W。
b) 交流电压回路:每相不大于0.5VA
c) 交流电流回路:额定电流为5A 时每相不大于1.0VA;额定电流为1A 时每相不大于0.5VA。 2.1.4 开关量输入电平为220V或110V;GPS输入为24V/5V 。
2.2 主要技术性能
2.2.1 采样回路精确工作范围及误差
表1 采样回路精确工作范围及误差
测量范围 精度*
三相本侧电压 0.4V-120V 3%
零序电压 0.4V-200V 3%
三相电流 0.05In-20In 3%
零序电流 0.05Ion-20Ion 3%
间隙零序电流 0.05Ijon-20Ijon 3%
*基准值为整定值。
2.2.2 过载能力
交流电流回路: 2倍额定电流,连续工作;
10倍额定电流,允许10秒;
40倍额定电流,允许1秒;
交流电压回路:1.2倍的额定电压,连续工作。
2.2.3 接点容量
允许长期通过电流5A,阻性负载DC150W,感性负载DC90W(COSΦ=0.4,L/R=7ms)
2.2.4 各类元件定值误差
电流元件定值误差:<±3%
电压元件定值误差:<±3%
时间元件:<±40ms
方向元件角度误差:<±5度
2.2.5 遥信分辨率:2ms
2.3 绝缘性能
2.3.1 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,正常试验大气条件下各等级的各回路绝缘电阻不小于20M。
2.3.2 介质强度
在正常试验大气条件下装置能承受频率为50Hz、电压2000V 历时1 分钟的工频耐压试验而无击穿闪络及元件损坏现象。试验过程中任一被试回路施加电压时其余回路等电位互联接地。
2.3.3 冲击电压
在正常试验大气条件下装置的各回路对地以及回路之间能承受5kv(对时输入对地为1kV)、1.2/50μs 的标准雷电波的短时冲击。
2.3.4 耐湿热性能
装置应能承受GB/T 2423.9 规定的恒定湿热试验试验温度40℃±2℃、相对湿度93%±3%、试验时间为48h,在试验结束前2小时内根据2.3.1 的要求测量各导电电路对外露非带电金属部分及外壳之间电气上不联系的各回路之间的绝缘电阻不小于1.5M。介质耐压强度不低于2.3.2 规定的介质强度试验电压幅值的75%。
2.4 抗电磁干扰性能
2.4.1 脉冲干扰
装置能承受GB/T 14598.13-1998规定的干扰试验。试验电源频率为100kHz 和1MHz, 试验电压为共模2500V、差模1000V的衰减振荡波。试验时给被试装置预先施加电源,按GB/T14598.13 第3.1.1 的表所列临界条件叠加干扰试验电压装置不误动、不拒动。
2.4.2 快速瞬变干扰
装置能承受GB/T 14598.10-1996 标准规定的IV 级4kV快速瞬变干扰试验。
2.4.3 静电放电
装置能承受GB/T 14598.14-1998 标准规定的IV 级空间放电15Kv、接触放电8kV 静电放电试验。 2.4.4 辐射电磁场干扰
装置应能承受GB/T 14598.9-1995 标准规定的严酷等级为III级的辐射电磁场干扰试验。 2.4.5 浪涌
通过GB/T 17626.5 1999 标准规定的浪涌冲击抗扰度Ⅳ级干扰试验(共模4000V、差模2000V)。
2.5 机械性能
2.5.1 振动
装置能承受GB/T 7261-2000《继电器及装置基本试验方法》 中16.2.3 规定的严酷等级为1 级的振动响应试验;装置能承受GB/T 7261-2000 中16.2.3 规定的严酷等级为1 级的振动耐久试验。 2.5.2 冲击
装置能承受GB/T 7261-2000 中17.4.1.1 规定的严酷等级为1 级的冲击响应试验;装置能承受GB/T 7261-2000 中17.5.1 规定的严酷等级为1 级的冲击耐久试验。
2.5.3 碰撞
装置能承受GB/T 7261-2000 中18.4 规定的严酷等级为1级的冲击碰撞试验。
2.6 环境条件
2.6.1 环境温度
工作温度:-25℃~+55℃
贮存温度:-40℃~+85℃
在极限值下不施加激励量,装置不出现不可逆的变化,温度恢复后,装置应能正常工作。
2.6.2 相对湿度:
最湿月的月平均最大相对湿度为90%,同时该月的月平均最低温度为25℃且表面无凝露,最高温度为+40℃时,平均最大相对湿度不超过50%。
2.6.3 大气压力:
80kPa-110kPa(海拔高度2km以下)。
3 装置硬件
3.1 机箱结构
装置采用标准的1/3宽、19吋、6U机箱。前面板为整面板,包括汉化液晶显示器、信号指示灯、操作键盘等。机箱采用背插式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。机箱结构尺寸如附录3所示。
3.2 交流插件
交流插件包括电压输入和电流输入两个部分。电流回路有5路,包括Ia,Ib,Ic,零流Io,间隙零流Ijo;电压回路有4路,电压Ua,Ub,Uc,零序电压Uo。
3.3 CPU 插件
保护CPU为32位浮点型DSP芯片,可以实现每秒120兆次浮点运算,其内部集成了34K x 32位片内RAM存贮器;可扩展64K x 32位片外高速RAM存贮器;256K x 8位EPROM存贮器,存贮固化程序;512K x 8位带电保持NVRAM;8K x 8位串行EEPROM,存储定值安全可靠。CPU 模件原理示意图如图1所示。
保护系统采用的数据采集系统由高可靠性的14位精度的A/D转换器、多路开关及滤波回路组成。A/D 转换芯片具有转换速度快、采样偏差小、超小功耗及稳定性好等特点。本装置的采样回路无可调整元件也不需要在现场作调整,具备高度的可靠性。
图1 保护CPU 模件原理示意图
CPU 插件采用了多层印制板及表面贴装工艺,外观小巧、结构紧凑、大大提高装置的可靠性及抗电磁干扰能力。
3.4 人机对话MMI 插件
MMI模件基于ARM7内核,用于装置的人机交互及进行各种方式的通讯。它提供240X128的宽温、黄绿底色液晶(液晶可自动进行温度补偿);支持7个LED显示灯;最多可配置一个隔离的RS232口作为维护口、三个隔离的RS422/RS485、两个隔离的RS485口、3个10M以太网口。程序内存为256KB,数据内存为256KB;可选高达512KB数据内存。MMI模件主要完成通信管理、键盘处理、液晶显示等等功能。其中以太
ARM7TDMI
R S 232维护口
256KB RAM DSP 模件DPS CPU
RS422接口
以太网接口
R S 485接口
512KB FLASH
大液晶
9键键盘
网络通信接口方式为RJ45插座。RS485通信接口采用屏蔽双绞线。
图2 MMI与DSP模件通信联系框图
液晶显示器能显示15行×8列汉字,人机界面采用树形分级菜单,清晰易懂。配置以NSP7系列保护装置通用的键盘操作方式使得人机对话操作方便简单。同时考虑到保护运行的特点,还配置了丰富的灯光指示信息及液晶提示信息,使本装置的运行信息更为直观。MMI与DSP模件通信联系框图如图2。
3.5 继电器插件
继电器插件包括信号继电器及出口继电器。继电器插件共有11个可配置的出口继电器,其中第1~10个继电器所引出的接点均为常开,第11个继电器引出接点为常闭,推荐将其配置为过负荷闭锁有载调压出口。通过对各个保护功能进行出口配置,可使各保护功能与相应的出口相应的关联。继电器插件有两个信号出口:保护动作信号、装置异常信号。保护动作信号继电器为需通过复归才能返回。装置异常信号随着异常或者告警的返回而返回,不再保持。详图可参照附录2。
3.6 电源插件
采用直流开关逆变电源,直流220V 或110V 输入经抗干扰滤波回路后,利用逆变原理输出本装置需要的四组直流电压,即5V、±15V和24V,三组电压均不共地,且采用浮地方式,同装置外壳不相连。其中,+5V为计算机系统的工作电源,±15V为数据采集系统电源,24V用于驱动继电器的电源。
此外,还提供了14路220V/110V的开关量输入及1路GPS对时输入(或者IRIG-B输入)。
3.7 装置系统联系图
图3 装置系统联系图
3I03I0'Ua
UnIAICIBUbUc
3U0'
IA'IB'IC'3U0Ij0Ij0'电流量DSP
零序电压
间隙零流零序电流电压量交流
插件
EEPROM
CPU插件
MMI板维护
口
指示灯
液晶
键盘AD转换
开入回路
NVRAM
FLASHSRAM
开出回路
出口插件
电源
插
件
开
入转换回路遥信输入RS485网络或以太网
SCADA
通讯口
4 保护原理及整定说明
4.1 六段定时限过流保护(可带方向和复压闭锁)
4.1.1 原理概述
本装置设六段定时限相过流保护,六段均为三相式。每段过流保护各带一个时限。六段共用公共的复压闭锁和方向闭锁元件,且六段都可以独立地用配置字选择是否经复压闭锁和方向闭锁,各段均可在系统参数的“出口配置”菜单里设置独立的出口。过流1段保护逻辑框图如图4所示,其余各段逻辑同1段。
图4 过流I段保护逻辑框图
(1)方向闭锁元件
方向元件采用90°接线,按相启动。各相电流元件仅受表2相应的方向元件的控制。方向元件的动作逻辑图如图5所示。
表2 90°接线方向元件电流与电压的对应关系
方向元件 电流 电压
FA Ia Ubc
FB Ib Uca
FC Ic Uab
图5 方向元件动作逻辑图
方向元件的最大灵敏角a为-30°/-45°可选,可以选择正向动作区或反向动作区动作。正向动作区为指向变压器,反向动作区为指向母线。正向动作区区间为[a-85°, a+85°],如图6所示。
图6 相过流方向元件正向动作区
反向动作区区间为[(180°+a)-85°,(180°+a)+85°],如图7所示。
图7 相过流方向元件反向动作区
TV断线对方向元件的影响可以通过设置来整定。有两种整定选项:TV断线时判为正向或判为反向,如果和各段过流的方向设置相同即是开放过流,否则闭锁过流保护。
方向元件具有记忆功能,以消除保护安装近处三相短路时方向元件的死区。
(2)复合电压元件
装置提供了复合电压启动选择功能,即复压启动可以仅用本装置计算复压或者外部开入复压信号或者两者相或,推荐选用相或方式。外部接入的复压开关量输入和本装置计算复压出口功能相配合,可以实现各侧复压元件功能上的关联,便于设计时灵活配置。本装置计算复压元件由三个低电压元件(线电压)和负序过压元件或门构成。在这里需要注意的是,如果复压启动仅选择计算复压,在TV检修退出时将变为纯过流保护,不带复压闭锁。复合电压闭锁逻辑图如图8所示。
图8 复合电压闭锁逻辑图
4.1.2 定值单及整定说明
1.六段定时限过流保护的定值单如表3:
表3 六段定时限过流保护定值单
定 值 定 值 范 围 步 长 相过流1段保护投退 投/退 /
过流1段启动值 0.05In~20.00In 0.01In
过流1段时限 0.03s~99.99s 0.01s
过流1段方向 退出/正向/反向 /
过流1段复压闭锁投退 投/退 /
相过流2段保护投退 投/退 /
过流2段启动值 0.05In~20.00In 0.01In
过流2段时限 0.03s~99.99s 0.01s
过流2段方向 退出/正向/反向 /
过流2段复压闭锁投退 投/退 /
相过流3段保护投退 投/退 /
过流3段启动值 0.05In~20.00In 0.01In
过流3段时限 0.03s~99.99s 0.01s
过流3段方向 退出/正向/反向 /
相过流4段保护投退 投/退 /
过流4段启动值 0.05In~20.00In 0.01In
过流4段时限 0.03s~99.99s 0.01s
过流4段方向 退出/正向/反向 /
过流4段复压闭锁投退 投/退 /
相过流5段保护投退 投/退 /
过流5段启动值 0.05In~20.00In 0.01In
过流5段时限 0.03s~99.99s 0.01s
过流5段方向 退出/正向/反向 /
过流5段复压闭锁投退 投/退 /
相过流6段保护投退 投/退 /
过流6段启动值 0.05In~20.00In 0.01In
过流6段时限 0.03s~99.99s 0.01s
过流6段方向 退出/正向/反向 /
过流6段复压闭锁投退 投/退 /
2.方向和复合电压元件定值单如表4:
定 值 定 值 范 围 步 长 方向元件最大灵敏角 -30o/-45o /
TV断线对方向元件的影响 判为正向/判为反向 /
低电压投退 投/退 /
负序过压投退 投/退 /
低电压启动值 0.01~1.00 Un 0.01Un
负序过压启动值 0.01~1.00 Un 0.01Un
复合电压延时 0.00s~99.99s 0.01s
TV断线对复压影响 闭锁/不闭锁 /
复压起动选择 计算复压/外部复压/计算或者外
部复压
/
3.整定说明
电流、电压定值的整定值均为标幺值,电流基准值In为系统参数中的相CT二次额定值,电压基准值为100V。
4.2 六段零序过流保护(可选零压启动和方向)
4.2.1 原理概述
本装置设六段定时限零序过流保护,每段各带一个时限。在公用定值块中可以选择是否经零压闭锁。每段的零序电流可以根据控制字选择采用直接接入电流还是计算自产电流。六段共用公共的零压启动和方向闭锁元件,且六段都可以独立地用配置字选择是否经方向闭锁。通过设置相应的控制字,零序过流可以经零压启动也可以不经零压启动。各段均可在系统参数的“出口配置”菜单里设置独立的出口。在TV检修退出时将变为纯零序过流保护,不带零压闭锁和方向闭锁。零序过流1段保护逻辑框图如图9所示,其余零序过流各段逻辑同1段。
图9 零序过流1段逻辑图
1.方向闭锁元件
零序过流的方向闭锁元件取计算零序电压与计算零序电流一起进行判别。零序电流的各段均可选择是否经方向闭锁,且可以选择是正向动作区还是反向动作区。正向动作区指向变压器,最大灵敏角为-90°,动作区区间为[-175°,-5°],如图10所示。反向动作区的动作区区间为[5°,175°],如图11所示。
图10 零序方向正向动作区
图11 零序方向反向动作区
TV断线时对零序方向的影响可以通过控制字来设定:判为正向或判为反向。
2.零压启动元件
零压启动所取的零序电压为开口三角直测零序电压。PT检修时零压启动零序过流变为单纯的零序过流,而不论零压启动条件是否满足。
4.2.2 定值单及整定说明
1.定值单
表5 零序过流保护定值单
定 值 定 值 范 围 步 长
零序过流1段保护投退 投/退 /
零序过流1段启动值 0.05Ion~20.00Ion 0.01Ion
零序过流1段时限 0.03s~99.99s 0.01s
零序过流1段方向 退出/正向/反向 /
零流经零压启动 投/退 /
零序过流2段保护投退 投/退 /
零序过流2段启动值 0.05Ion~20.00Ion 0.01Ion
零序过流2段时限 0.03s~99.99s 0.01s
零序过流2段方向 退出/正向/反向 /
零流经零压启动 投/退 /
零序过流3段保护投退 投/退 /
零序过流3段启动值 0.05Ion~20.00Ion 0.01Ion
零序过流3段时限 0.03s~99.99s 0.01s
零序过流3段方向 退出/正向/反向 /
零流经零压启动 投/退 /
零序过流4段保护投退 投/退 /
零序过流4段启动值 0.05Ion~20.00Ion 0.01Ion
零序过流4段时限 0.03s~99.99s 0.01s
零序过流4段方向 退出/正向/反向 /
零流经零压启动 投/退 /
零序过流5段保护投退 投/退 /
零序过流5段启动值 0.05Ion~20.00Ion 0.01Ion
零序过流5段时限 0.03s~99.99s 0.01s
零序过流5段方向 退出/正向/反向 /
零流经零压启动 投/退 /
零序过流6段保护投退 投/退 /
零序过流6段启动值 0.05Ion~20.00Ion 0.01Ion
零序过流6段时限 0.03s~99.99s 0.01s
零序过流6段方向 退出/正向/反向 /
零流经零压启动 投/退 /
零压启动值 0.05~2.50Un 0.01Un
零序电流选择 直测/自产 /
TV断线对零序方向影响 判为正向/反向 /
2.整定说明
电流、电压定值的整定值均为标幺值,电流基准值I0n为系统参数中的零序CT二次额定值,电压基准值为100V。
由于零序电流方向判定采用了计算零流和零压,而故障电压持续存在可能会使得装置检测到TV断线,所以TV断线检测时间整定应该大于零序过流的时间,以免误判方向。
4.3间隙零序过流保护
4.3.1 原理概述
装置设有两段间隙零序过流,间隙零序过流I段动作逻辑图如图12所示,II段逻辑同I段。
图12 间隙零序过流I段保护逻辑图
4.3.2 定值单及整定说明
1.定值单
表6 零序过流保护定值单
定 值 定 值 范 围 步 长
间隙零序过流1段投退 投/退 /
间隙零序过流2段投退 投/退 /
间隙零序过流1段启动值 0.05Ijon~20.00Ijon 0.01Ij0n
间隙零序过流1段时限 0.03s~99.99s 0.01s
间隙零序过流2段启动值 0.05Ijon~20.00Ijon 0.01Ij0n
间隙零序过流2段时限 0.03s~99.99s 0.01s
2.整定说明
间隙零序电流定值的整定值为标幺值,电流基准值Ijon为系统参数中的间隙零序CT二次额定值。 4.4 零序过压保护(可带零流闭锁)
4.4.1 原理概述
装置设有两段零序过压保护,每段均带一个时限。通过设置,这两段零序过压保护可以带零流闭锁。零序过压保护取的电压为直接接入零序电压。零序过压I段保护逻辑图如图13所示,零序过压II段逻辑同I段。
定 值 定 值 范 围 步 长
零序过压1段保护投退 投/退 /
零序过压2段保护投退 投/退 /
零序过压1段启动值 0.25~2.50Un 0.01Un
零序过压1段时限 0.03s~99.99s 0.01S
零序过压2段启动值 0.25~2.50Un 0.01Un
零序过压2段时限 0.03s~99.99s 0.01S
零序过流闭锁零压投退 投/退 /
零序过流闭锁定值 0.05Ion~20.00Ion 0.01In