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CCET-936频率电压紧急控制装置

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1.装置概述

1.1装置简介

数字式保护测控装置适用于110kV及以下各电压等级的间隔单元的保护测控,具备完善的保护、测量、控制、备用电源自投及通信监视功能,为变电站、发电厂、高低压配电及厂用电系统的保护与控制提供了完整的解决方案,可有力地保障高低压电网及厂用电系统的安全稳定运行。可以和其它保护、自动化设备一起,通过通信接口组成自动化系统。全部装置均可组屏集中安装,也可就地安装于高低压开关柜。

具体型号划分:

1.2装置特点

u 采用全密封式结构,具有良好的抗震、防尘性能

u 小型化设计,体积小,重量轻,外形美观,安装方便

u 采用独特的可靠性设计,无可调元件,装置稳定性好,抗干扰性强

u 全汉化液晶显示,人机界面清晰易懂,操作整定极为方便

u 装置供电电源、控制回路均为交直流两用

u 具有RS485总线串行通信口,并集成了MODBUS标准通信规约

u 具有事件顺序记录功能,可记录150条事件,数据掉电不丢失

u 具备完善的自检功能,完整的异常记录、事件记录、操作记录,所有信息掉电保持

u 外形小巧精细、结构合理,采用高等级、高品质的元器件及多层板技术和SMT工艺,使产品具有很高的电气性能

u 具有完整的断路器操作回路

u 超低功耗

 

1.3引用标准

GB6162-85      《静态继电器及保护装置的电气干扰试验》

GB7261-87      《继电器及继电保护装置基本试验方法》

GB2887-89      《计算机站场地技术条件》

GB 14258-93    《继电保护和安全自动化装置技术规程》

GB 50062-92    《电力装置的继电保护和自动化装置设计规范》

DL/T 527-2002  《静态继电保护装置逆变电源技术》

IE870-5-103    《继电保护信息接口标准》

GB /T15145-94  《微机线路保护装置通用技术条件》

GB/T16435.1-1996《远动设备及系统和接口(电气特征)》

GB /T17626.2   《静电放电抗扰度试验》

GB /T17626.3   《射频电磁场辐射抗扰度试验》

GB/T17626.4    《电快速瞬变脉冲群抗扰度试验》

GB/T17626.5    《浪涌冲击抗扰度试验》

GB /T17626.6   《射频场感应的传导骚扰抗扰度试验》

GB/T17626.8    《工频磁场抗扰度试验》

GB /T17626-1998《电磁兼容试验和测量技术》

GB/T14537-1993 《量度继电器和保护装置的冲击与碰撞试验》

1.4 装置结构

1.4.1 结构

采用标准机箱,整面板、背插式结构,嵌入式、后接线安装方式,强弱电隔离,大大加强了其产品的电气性能。

1.4.2 插件

本装置的插件上包括CPU插件、AC交流采样插件、DIDO插件和人机对话HMI插件:其中CPU插件为装置的核心,为高度集成的CPU,其中包括了RAM、Flash Memory和AD等芯片的功能;AC插件包括电源和模拟量采集;TRIP插件包括出口、开入。

1)CPU插件

CPU插件由微处理器CPU、RAM、ROM、Flash Memory等构成。包括高性能的32位微处理器CPU,大容量的ROM、RAM及Flash Memory,使得该CPU模件具有极强的数据处理及记录能力,可以实现各种复杂的故障处理方案和记录大量的故障数据,可记录的事件数不少于500次。保护定值等运行配置信息也存入该存储器中,这些信息在装置掉电后均不会丢失。

本插件内含通信速度极高、具备通用性接口的RS485总线芯片,为本装置接入综合自动化系统的主要通信接口。插件内还设置了硬件时钟回路,采用的时钟芯片精度高,并配有电池以掉电保持。另外,CPU插件采用了多层印制板及表面封装工艺,外观小巧,结构紧凑,大大提高了装置的可靠性及抗电磁干扰能力。

2)AC交流采样插件

直流逆变电源:DC220V电压输入经抗干扰滤波回路后,利用逆变原理输出本装置需要直流电压,且采用浮地方式,同外壳不相连。

模拟量采集:外部电流经隔离互感器隔离变换后,由低通滤波器输入至模数变换器,CPU经采样数字处理后,构成各种数字式保护继电器,并实时计算各种测量值。UA、UB、UC 、U0 端子为保护模拟量输入。

3)DIDO插件

外部开入回路:设置有16路外部开入回路,均采用DC220V直接开入方式,装置软件采取了防抖措施,避免了误发信。

出口继电器:逻辑继电器由CPU插件直接驱动,这类继电器包括:跳闸继电器、合闸继电器、信号继电器等。

4)人机对话HMI插件

人机对话HMI插件主要功能是显示保护CPU输出的信息,本插件上的显示窗口采用四行,每行八个汉字的液晶显示器,人机界面清晰易懂,配置系列通用的键盘操作方式,使得人机对话操作方便、简单。本插件上还配置了灯光指示信息,使本装置的运行信息更为直观。

 

2.主要技术指标

2.1 技术参数

1) 额定工作电压 AC220、DC220V或DC110V  (订货注明)

2) 额定技术数据

a) 交流电流:    5A或1A     (订货注明)

b) 交流电压:    400V 或100V (订货注明)

c) 频率:        50HZ

3) 功率消耗

工作电源:      正常工作时,不大于5W;

保护动作时,不大于10W。

交流电流回路:  < 1VA/相   (IN =5A);

                 < 0.5VA/相 (IN =1A);

交流电压回路:  < 0.5VA/相;

4) 精确工作范围:

电流:           0.04In~20In

电压:           0.4V~1.2Un

频率:           0.9Fn~1.1Fn

时间:           0~100s

5) 保护部分精度:

a) 定值精度:     ≤±5%;

b) 时间精度:     <±1% 整定时间+35ms

c) 整组动作时间: ≤35ms;

d) 频率精度:     ≤0.01Hz;

6)  测控部分精度:

a) 交流量精度:                 ≤±0.2%;

b) 有功无功:                   ≤±0.5%;

7) 开关量输入:

输入类型:       无源

光电隔离输入数量:16

工作电压:       AC220V、DC220V或DC110V

8) 开出接点容量:

a)出口继电器

触点额定载流容量:250Vac/220Vdc,5A

输出类型:         无源(空接点)

b)信号继电器:

触点额定载流容量:250Vac/220Vdc,5A

输出类型:         无源(空接点)

9) 通信接口

数目:           1

电气特性:       RS485

传输方式:      异步

通信协议:      MODBUS

地址:          1~110

波特率:        ≤1Mbps

通信介质:      双绞线或光纤

 

2.2 环境参数

2.2.1 电气环境

a). 绝缘电阻

在正常试验大气条件下,装置的带电电路部分和非带电金属及外壳之间,以及电气无联系的各电路之间,用开路电压500V的兆欧表测量绝缘电阻值;正常试验大气条件下,各回路绝缘电阻应不小于100 MΩ。

b). 介质强度

在正常试验大气条件下,装置能承受频率为50Hz, 试验电压2000V历时1min的工频耐压试验而无击穿闪络及元器件损坏现象。

c). 冲击电压

在正常试验大气条件下,装置的直流输入回路、交流输入回路、信号输出触点诸回路对地以及回路之间,能承受(1.2/50)μs的标准雷电波的短时冲击电压试验,开路试验电压5kV,无绝缘损坏。

d). 脉冲群干扰

装置能承受GB/T14598.13-1998( idt IEC60255-22-1:1988)规定的1MHz和100kHz脉冲群干扰试验。试验严酷等级为Ⅲ级, 试验电压共模2.5Kv, 差模1kV。

e). 辐射电磁场干扰

装置能承受GB/T14598.9-1995( idt IEC60255-22-3:1989)中规定的严酷等级为Ⅲ级的辐射电磁场干扰试验,即试验场强为10V/m。

f). 静电放电干扰

装置能承受GB/T14598.14-1998( idt IEC60255-22-2:1996)中规定的严酷等级为IV级,即接触放电试验电压为8kV、允许偏差±5%,空气放电试验电压为15kV、允许偏差±5%的静电放电干扰试验。

g). 快速瞬变干扰

装置能按GB/T14598.10-1996( idt IEC60255-22-4:1992)中规定的严酷等级为IV级快速瞬变干扰试验,即试验电压为4kV,允许偏差±10%。

 

2.2.2 自然环境

工作温度:-25℃~+50℃

存储温度:-40~+85℃

湿度:5~95%RH

2.2.3 机械环境

a) 工作条件:能承受严酷等级为Ⅰ级的振动响应、冲击响应;

b) 运输条件:能承受严酷等级为Ⅰ级的振动耐久、冲击耐久、碰撞。

1.功能配置

2.保护功能

2.1 电压(U)、频率(f)的测量方法 

装置对输入的两段母线三相交流电压Ua、Ub、Uc 进行采样,采样周期为0.833ms,

即一个工频周期采样24 点。电压幅值计算采用全波傅氏算法。频率值采用软件算法,

分别对两组正序电压进行计算。

2.2 起动元件 

装置具有独立的起动元件,起动元件动作后开放出口继电器回路的正电源。

2.2.1 低频起动

起动条件:     f ≤ 49.5Hz

                  t ≥ 0.05s

2.2.2 低压起动

起动条件:     U ≤ U1+0.03Un  

                  t ≥ 0.05s

上式中,U为正序电压,U1为低压第一轮定值。

2.2.3 过负荷节点开入起动

起动条件:过负荷节点开入为1,且t ≥ 0.04s

2.3 低频减载工作原理

图2.1  低频减载动作过程图

低频自动减载动作过程如图2.1 所示。上图中,U 为正序电压,f 为正序电压的

频率,Un=1003 V。

2.3.1  低频自动减载的判别式

f≤49.5Hz, t≥0.05s   低频起动

↓ f≤F1,  t≥Tf1   低频第一轮动作

   若 Df1 ≤-df/dt<Df3,t≥Tfa2 切第一轮,加速切第二轮

   若 Df2 ≤-df/dt<Df3,t≥Tfa23 切第一轮,加速切第二、三轮

↓ f≤F2,  t≥Tf2   低频第二轮动作

↓ f≤F3,  t≥Tf3   低频第三轮动作

↓ f≤F4,  t≥Tf4   低频第四轮动作

↓ f≤F5,  t≥Tf5   低频第五轮动作

    以上五轮基本轮按箭头顺序动作。两轮特殊轮的判别式为:

f≤49.5Hz, t≥0.05s   低频起动

↓ f≤Fs1,  t≥Tfs1   低频特殊第一轮动作

↓ f≤Fs2,  t≥Tfs2   低频特殊第二轮动作

2.3.2  防止负荷反馈、高次谐波、电压回路接触不良等异常情况下引起装置误动作的

闭锁措施

(1)低电压闭锁

    当正序电压<0.15Un 时,不进行低频判断,闭锁出口。

(2)df/dt 闭锁

    当-df/dt≥Df3 时,不进行低频判断,闭锁出口。 df/dt 闭锁后直到频率再

恢复至启动频率值以上时才自动解除闭锁。

(3)频率值异常闭锁

当f<33Hz 或 f>65Hz 时,认为测量频率值异常。当装置检测到一段母线的频率

异常或电压消失时将低频元件输入电压自动切换到另一段母线电压,若装置判断出两

段母线均频率异常或电压消失,则不进行低频判断,并立即闭锁出口。

2.3.3 防止低频过切负荷的措施

在低频减载实际动作过程中,可能会出现前一轮动作后系统的有功功率已经不再

缺额,频率开始回升,但频率回升的拐点可能在下轮动作范围之内,如图3.2 所示,

第一轮切负荷(t1 时刻)后频率开始上升,但在第二轮频率定值以下的时间超过了

第二轮的延时定值Tf2,则第二轮动作(t3 时刻),不必要地多切了负荷,导致频率

上升超过了正常值(图中虚线所示)。过切的现象在地区小电网容易发生。为此,在

每一基本轮动作的判据中增加“df/dt>0”的闭锁判据,可以有效防止过切现象发

生,即每一基本轮同时满足以下三个条件时才能动作出口:

    (1)f ≤ Fn;

    (2)df/dt ≤ 0;

    (3)t ≥ Tfn

式中n 表示第 n 轮,N=1~4。

    对于从主网受电比例较大的地区电网,例如受电功率占地区总负荷的比例达

30~50%时,一方面应尽量考虑采用在联络线跳闸时联切一定数量的负荷;另一方面

在每一基本轮动作条件中应增加“-df/dt≥Df0”的判别。若 Df0 整定为 0,则与

上述情况一致。若Df0 整定为一个小的值,则还可以在地区电网孤立运行时,防止由

频率波动引起的误切负荷。该Df0 称为人为设定的频率变化率不灵敏区。

 

2.4 低压减载工作原理

低压自动减载的动作过程如图2.3 所示。上图中,U 为正序电压,Un=1003 V。

2.4.1  低压自动减载的判别式

U≤U1+0.03Un,t≥0.05s  低压起动

↓ U≤U1,  t≥Tu1    低压第一轮动作

   若 Du1 ≤-du/dt<Du3,t≥Tua2 切第一轮,加速切第二轮

   若 Du2 ≤-du/dt<Du3,t≥Tua23 切第一轮,加速切第二、三轮

↓ U≤U2,  t≥Tu2    低压第二轮动作

↓ U≤U3,  t≥Tu3    低压第三轮动作

↓ U≤U4,  t≥Tu4    低压第四轮动作

↓ U≤U5,  t≥Tu5    低压第五轮动作

    以上五轮基本轮按箭头顺序动作。两轮特殊轮的判别式为:

U≤U1+0.03Un,t≥0.05s  低压起动

↓ U≤Us1,  t≥Tus1   低压特殊第一轮动作

↓ U≤Us2,  t≥Tus2   低压特殊第二轮动作

2.4.2 短路故障闭锁及系统短路故障切除后立即允许低电压切负荷

    当系统发生短路故障时,母线电压突然降低,此时本装置立即闭锁,不再进行低

电压判断。而当保护动作切除故障元件后,装置安装处的电压迅速回升,如果恢复不到正常的数值,但大于K1(故障切除后电压恢复定值),则装置立即解除闭锁,允许装置快速切除相应数量的负荷,使电压恢复。本装置需用户设定一个“躲过故障切除时间 Tfc”定值,一般应大于后备保护的动作时间。举例:若后备保护最长时间为4 秒,则 Tfc 可以设为 4.5~5 秒。如果电压在超过 Tfc 时间还未回升到 K1 以上,则装置发出异常告警信号。

2.4.3  防止负荷反馈、TV 断线、电压回路接触不良等电压异常情况引起装置误动作的

闭锁措施

(1)电压过低闭锁

    当正序电压<0.15Un 时,不进行低压判断,闭锁出口。

(2)电压突变闭锁

    当-du/dt≥Du3 时,不进行低压判断,闭锁出口。电压突变闭锁后,当电压恢

复至起动电压值以上时自动解除闭锁。

(3) TV 断线闭锁

当装置检测到一段母线TV 断线时将低压元件输入电压自动切换到另一段母线电

压,若装置判断出两段母线TV回路均断线,则不进行低压判断,并立即闭锁出口。

2.5 过负荷重动原理 

收到过负荷开入接点时间T≥0.04S,重动出口动作,驱动相应出口,切除负荷;

当过负荷开入接点为1,且开入存在时间≥5S,报过载接点开入异常,点亮报警灯。

2.6 TV 断线判别 

当正序电压<0.15Un 或负序电压>0.15Un,则判为 TV 回路断线,延时 5 秒发 TV

断线异常告警信号。异常消失后,延时5秒自动返回。

2.7 电压回路零点漂移调整 

随着温度变化和环境条件的改变,电压的零点可能会发生漂移,装置将自动跟踪零

点的漂移。

2.8 过频保护 

频率大于定值,延时大于动作定值,过频保护动作。过频保护配置2段。

2.9 过压保护 

电压大于定值,延时大于动作定值,电压保护动作。电压保护配置2段。

3.装置整定

装置整定包括软压板、装置定值和装置参数等三方面。

整定应遵循有关规程,本装置有特殊要求者见有关注释。装置参数中无特殊需要者,可取表中列出的缺省值。不用的保护功能,应将其控制定值设为0—退出。

3.1 装置软压板整定



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