SFL301线路保护测控装置说明书21.docx
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SFL301线路保护测控装置说明书21
SFL-301线路保护测控装置
技术及使用说明书
西安四方网电智能电气有限公司
简单介绍
主要应用范围
SFL-301线路保护测控装置,主要应用于35kV~66kV及以下电压等级的线路及馈出线,它集保护、控制、测量、通信、录波功能于一体,实现中低压线路的保护、测控及断路器控制功能。
如果交流电压为V-V方式输入,可使用于SFL-301/V保护装置,此时不产生相电压。
硬件特点
●标准铝型材机箱,组合插件式结构,各功能模块单独设计,现场维护方便;
●后插拔方式,强弱电彻底分离,抗干扰能力强;
●多CPU智能插件设计,开入开出插件实现实时完全自检;可检测到每个继电器线圈;
●插件间基于CANBUS总线联系,减少插件间连线,接插不良实时检测;
●双32位机系统,系统冗余大;
●保护功能采用德州仪器公司出品的32位浮点DSP处理器,程序及数据在片内运行;运行速度快,可靠性高;
●人机界面、网络通讯等管理功能由飞利浦公司出品的32位ARM单片机实现,速度快,片内存储容量大,网络接口能力强;
●16位AD采样,测量精度高;每周波48点采样,谐波处理能力强;
●完整的断路器操作回路,设有遥控功能及压力闭锁功能等;
●可灵活选用以太网、485接口;
●可保存不少于500个最近发生的操作记录、事件报告、及动作报告等;
●可选单色或彩色大液晶,中文界面菜单,使用方便。
软件特点
●基于C及C++语言的软件设计,模块化设计,维护升级方便;
●保护模块采用计算机辅助图形界面实现原理设计(PLC),便于系列产品二次开发与功能修改,工程设计灵活、快捷;
●人机管理模块采用实时多任务操作系统,界面、网络等任务实时性好;
●多达10套保护定值,双重化定值区自检及互检相结合,定值切换安全方便;
●基于电力工业标准DL/T667-1999(IEC60870-5-103)的标准通信规约,方便与微机监控或保护管理机联网通讯;
●保护功能与测控功能模块化设计,互不影响;
1.装置简介
SFL-301系列微机线路保护测控装置,主要应用于10kV~66kV电压等级的线路,它集保护、控制、测量、通信、录波功能于一体,实现中低压线路的保护、测控及断路器控制功能。
线路系列保护装置及后台监控组成变电站综合自动化系统。
如果交流电压为V-V方式输入,可使用SFL-301/V保护装置,此时不产生相电压。
1.1功能配置
表1-1:
功能配置
功能名称
SFL-301
保护
功能
二式段电流保护
√
三段式电流电压方向保护(第三段可选反时限)
过流加速保护(前加速、后加速可选)
√
三相一次重合闸
√
低频减载保护
√
零序电流保护/网络小电流接地选线
√
过负荷保护
√
低电压保护
√
TV断线检测
√
三段式相间距离保护
不对称故障相继速动
双回线相继速动
手车位置异常告警(当主接线为手车时)
√
操作回路
电源完全独立的含防跳闭锁功能的操作回路
√
控制回路异常告警
√
测控功能
24路遥信开入采集、装置遥信变位、事故遥信
√
正常断路器遥控分合、小电流接地探测遥控分合
√
P、Q、IA、IC、Uab、Ubc、Uca、f等模拟量的遥测
√
开关事故分合次数统计及事件SOE等
√
故障录波
√
对时
可实现GPS对时、网络对时
√
通信
以太网、RS232/485通信接口
√
1.2主要特点
a.标准铝型材机箱,组合插件式结构,后插拔机箱,各功能模块单独设计,强弱电彻底分离,抗干扰能力强,现场维护方便;
b.多CPU智能插件设计,开入开出插件实现实时完全自检;可检测到每个继电器线圈;
c.插件间基于CANBUS总线联系,减少插件间连线,接插不良实时检测;
d.双32位机系统,系统冗余大;保护功能采用德州仪器公司出品的32位浮点DSP处理器,程序及数据在片内运行;运行速度快,可靠性高;
e.人机界面、网络通讯等管理功能由飞利浦公司出品的32位ARM单片机实现,速度快,片内存储容量大,网络接口能力强;
f.16位AD采样,测量精度高;每周波48点采样,谐波处理能力强;
g.保护模块采用计算机辅助图形界面原理设计,便于系列产品二次开发与功能修改,工程设计灵活、快捷;
h.完整的断路器操作回路,设有遥控跳、合闸、压力闭锁、弹簧未储能闭锁合闸功能等;
i.可灵活选单色或彩色大液晶,中文界面菜单;可灵活选用以太网+485接口;
j.可保存不少于500个最近发生的事件报告及运行报告;
k.人机管理模块采用实时多任务操作系统,界面、网络等任务实时性好;
l.可存储10套保护定值,双重化定值区自检及互检相结合,定值切换安全方便;
m.基于电力工业标准DL/T667-1999(IEC60870-5-103)的标准通信规约,方便与微机监控或保护管理机联网通讯。
2.技术指标
2.1额定数据
a.额定直流电压:
220V或110V(订货注明)允许偏差+15%,-20%
b.额定交流数据:
相电压100/
V
线路抽取电压100V
交流电流5A或1A(订货注明)
零序电流1A
额定频率50Hz(60Hz,订货注明)
c.热稳定性:
交流电压回路:
长期运行1.4Un
交流电流回路:
长期运行2In
10s20In
1s40In
2.2功耗
a.交流电压回路:
每相不大于0.5VA;
b.交流电流回路:
In=5A时每相不大于1VA;In=1A时每相不大于0.5VA;
c.保护电源回路:
正常工作时,不大于10W;保护动作时,不大于15W。
2.3环境条件
a.环境温度:
工作:
-25℃~+55℃。
储存:
-25℃~+70℃,相对湿度不大于80%,周围空气中不含有酸性、碱性或其它腐蚀性及爆炸性气体的防雨、防雪的室内;在极限值下不施加激励量,装置不出现不可逆转的变化,温度恢复后,装置应能正常工作。
b.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℃且表面不凝露。
最高温度为+40℃时,平均最大湿度不超过50%。
c.大气压力:
80kPa~110kPa(相对海拔高度2km以下)。
2.4抗干扰性能
a.脉冲群干扰试验:
能承受GB/T14598.13-1998规定的频率为1MHz及100kHz衰减振荡波(第一半波电压幅值共模为2.5kV,差模为1kV)脉冲群干扰试验。
b.快速瞬变干扰试验:
能承受GB/T14598.10-1997第四章规定的严酷等级为Ⅳ级的快速瞬变干扰试验。
c.辐射电磁场干扰试验:
能承受GB/T14598.9-2002第四章规定的严酷等级为Ⅲ级的辐射电磁场干扰试验。
d.静电放电试验:
能承受GB/T14598.14-1998中4.1规定的严酷等级为Ⅳ级的静电放电试验。
e.电磁发射试验:
能承受GB/T14598.16-2002中4.1规定的传导发射限值及4.2规定的辐射发射限值的电磁发射试验。
f.工频磁场抗扰度试验:
能承受GB/T17626.8-1998第5章规定的严酷等级为Ⅳ级的工频磁场抗扰度试验。
g.脉冲磁场抗扰度试验:
能承受GB/T17626.9-1998第5章规定的严酷等级为Ⅳ级的脉冲磁场抗扰度试验。
h.阻尼振荡磁场抗扰度试验:
能承受GB/T17626.10-1998第5章规定的严酷等级为Ⅳ级的阻尼振荡磁场抗扰度试验。
i.浪涌抗扰度试验:
能承受IEC60255-22-5:
2002第4章规定的严酷等级为Ⅳ级浪涌抗扰度试验。
j.传导骚扰的抗扰度试验:
能承受IEC60255-22-6:
2001第4章规定的射频场感应的传导骚扰的抗扰度试验。
k.工频抗扰度试验:
能承受IEC60255-22-7:
2003第4章规定的工频抗扰度试验。
2.5绝缘性能
a.绝缘电阻:
各带电的导电电路分别对地(即外壳或外露的非带电金属零件)之间,交流回路和直流回路之间,交流电流回路和交流电压回路之间,用开路电压为500V的测试仪器测试其绝缘电阻值不应小于100MΩ。
b.介质强度:
装置通信回路和24V等弱电输入输出端子对地能承受50Hz、500V(有效值)的交流电压,历时1min的检验无击穿或闪络现象;其余各带电的导电电路分别对地(即外壳或外露的非带电金属零件)之间,交流回路和直流回路之间,交流电流回路和交流电压回路之间,能承受50Hz、2kV(有效值)的交流电压,历时1min的检验无击穿或闪络现象。
c.冲击电压:
装置通信回路和24V等弱电输入输出端子对地,能承受1kV(峰值)的标准雷电波冲击检验;其各带电的导电端子分别对地,交流回路和直流回路之间,交流电流回路和交流电压回路之间,能承受5kV(峰值)的标准雷电波冲击检验。
2.6机械性能
a.振动响应:
装置能承受GB/T11287-2000中4.2.1规定的严酷等级为I级振动响应检验。
b.冲击响应:
装置能承受GB/T14537-1993中4.2.1规定的严酷等级为I级冲击响应检验。
c.振动耐久:
装置能承受GB/T11287-2000中4.2.2规定的严酷等级为I级振动耐久检验。
d.冲击耐久:
装置能承受GB/T14537-1993中4.2.2规定的严酷等级为I级冲击耐久检验。
e.碰撞:
装置能承受GB/T14537-1993中4.3规定的严酷等级为I级碰撞检验。
2.7各整定元件工作范围及误差
a.定值整定范围
交流电压:
2V~120V;
交流电流:
0.1In~20In;
零序电流:
0.02A~6A。
b.定值误差
电流:
<±2.5%;
电压:
<±2.5%。
零序电流:
0.02A~0.4A(含0.4A)范围内不超过±0.01In,0.4A~6A范围内不超过±2.5%。
2.8延时元件整定范围及误差
a.定时限:
0s~2s(含2s)范围内不超过40ms,2s~100s范围内不超过整定值的
±2%。
b.低频减载延时:
0s~3s(含3s)范围内不超过60ms,3s~100s范围内不超过整定值的±2%。
2.9遥测、遥信量测量精度
a.电流、电压:
0.2级;
b.功率及其它:
0.5级;
c.遥信分辨率:
<1ms;
d.GPS对时(带脉冲):
<1ms;
e.开入量外部无源,装置220V(110V)开入。
3.装置硬件
3.1机箱结构
公司系列装置机箱结构采用全铝型材机箱,。
SFL-301线路保护装置为半箱结构,采用整面板形式,面板上包括液晶显示器、信号指示灯、操作键盘、薄膜印字、企业标识等。
装置采用加强型单元机箱,按抗强振动、强干扰设计;确保装置安装于条件恶劣的现场时仍具备高可靠性。
不论组屏或分散安装均不需加设交、直流输入抗干扰模块。
半箱外形尺寸
半箱外形尺寸
半箱装置安装开孔尺寸
半箱装置开孔尺寸
3.2主要插件
本保护装置后视时自右至左分别由以下插件构成:
空插件(备用)、交流插件、CPU插件、智能插件1及电源模块(智能插件2)。
母板前面装有液晶及按键模块。
(1)交流插件
装置交流插件包括6个电流变换器“TA”和4个电压变换器“TV”,用于将系统二次侧电流、电压信号转换为弱电信号,经多路选择开关切换到对应模拟量,输送给CPU插件进行AD转换,并起强弱电隔离作用。
4个TV分别变换母线电压UA、UB、UC及线路抽取电压Uxl,6个TA分别为保护用IA、IB、IC、3I0及测量用CIA、CIC等。
(2)CPU插件
CPU插件由ARM型32位微处理器、32位DSP微处理器、RAM、A/D变换、FlashMemory、以太网端口、485端口、光端机(选配)及相关电路等构成。
ARM型CPU为32位定点处理器,主频60MHz;DSP型CPU为32位浮点处理器,主频60MHz;A/D数据输入精度达16位。
集成电路全部采用工业品或军品,使得装置有很高的稳定性和可靠性。
(3)智能插件1
智能插件1主要包括8位智能单片机,开入开出驱动电路、CANBUS相关电路、跳合闸操作回路、防跳闭锁、压力闭锁、跳合闸位置、遥控跳合闸、遥信信号、备用开入开出继电器等。
(4)电源模块(智能插件2)
智能插件2主要包括电源模块及扩展开入开出部分。
电源模块将外部提供的交、直流电源转换为保护装置工作所需电压,输出+5V、±9V和+24V。
扩展开入开出部分包括8位智能单片机,CANBUS相关电路、备用开入开出继电器等。
智能插件2除电源模块外其它部分根据工程需求扩展。
(5)面板模块
面板模块包括液晶、智能单片机、按键及驱动电路、信号灯指示电路等。
4.保护原理
4.1二段电流保护
SFL-301装置设二段电流保护,各段电流及时间定值可独立整定,可分别设置软压板来控制这两段保护的投退。
下图所示为电流Ⅰ段保护原理图,电流Ⅱ段类同。
图4-1A相电流Ⅰ段原理图
4.2过负荷保护
装置设有可整定延时的一段过负荷保护,可通过软压板投退,同时通过控制字可选择跳闸/告警。
投告警功能时,过负荷返回系数不小于0.97。
4.3过流加速保护
装置设置了独立的加速保护段,设有加速段电流定值及相应的时间定值。
可通过软压板控投退,还可通过控制字选择合闸前加速或合闸后加速,合闸后加速保护包括手合于故障加速跳与自动重合于故障加速跳。
考虑到目前许多变电站采用综合自动化系统,很多已取消了控制屏,装置的手合加速回路不需由外部手动合闸把手的触点来起动,直接以TWJ来起动。
本保护在断路器有流或处于合位后开放3s。
图4-3过流前/后加速原理图
4.4三相一次重合闸
装置设有三相一次重合闸功能,通过重合闸软压板投退。
重合闸设有预充电逻辑,当开关位于合位,重合闸软压板投入,且无外部闭锁条件时充电,充电15s后充满电,可以进行重合闸。
重合闸起动条件为开关由合位变为跳位时刻,若15秒内不满足重合闸条件(含有流:
超过0.04In)则放电。
重合闸设有四种重合方式:
0-无检定;1-检无压,有压转检同期;2-检同期;3-检无压,有压不重合。
1.重合闸的起动:
开关由合位变为跳位时起动。
2.重合闸的闭锁:
有以下条件之一时,充电逻辑放电,重合闸不能起动。
a)闭锁重合闸开入;b)操作压力异常;
c)弹簧未储能;d)控制回路断线;
e)手跳(HHJ返回);f)遥控跳闸;
g)闭重保护跳闸(低频、过负荷、后加速、零序电流、低电压)。
图4-4重合闸原理框图
4.5低频减载保护
低频减载保护只在有流时投入,还设有可投退的低电压闭锁、滑差闭锁。
低频减载保护动作同时闭锁线路重合闸。
低频减载经有流元件把关,有流元件判无流门槛取固定值0.2A(In=5A),以下无流门槛同此。
图4-5低频减载原理框图
4.6零序电流保护
装置设有可整定延时的一段零序电流保护,可通过软压板投退,同时通过控制字可选择跳闸/告警。
在不接地或小电流接地系统中发生接地故障时,其接地故障点零序电流基本为电容电流,且幅值很小,用零序过流保护来检测接地故障很难保证其选择性。
本装置通过以太网将零序电流及相关信息送至后台设备,可以实现基于网络的小电流接地选线功能,并通过网络下达接地试跳命令来进一步确定接地间隔。
在经小电阻接地系统中,接地零序电流相对较大,可以采用直接跳闸方法。
在某些不接地系统中,电缆出线较多,电容电流较大,也可采用零序电流保护直接跳闸方式。
4.7低电压保护
装置设有可整定延时的一段低电压保护,可通过软压板投退,同时通过控制字可选择跳闸/告警。
在系统故障时电压降低,可配置低电压保护来甩掉部分负荷。
本保护在有流(断路器处于合位)时投入,在母线TV断线可选择闭锁。
图4-6低压原理框图
4.8装置故障告警
保护装置的硬件发生故障(包括定值出错,定值区号出错,开出自检告警,内部元件异常,模块通讯异常),装置的LCD可以显示故障信息,并闭锁保护的开出回路,同时发中央信号。
4.9TV断线告警
4.9.1母线TV断线告警判据
A.常规接线形式判据如下:
1)最大线电压与最小线电压差大于18V,且3U0(自产,下同)大于8V;
2)三个线电压均小于18V,且任一相有流(>0.04In);
3)3U0大于8V,且最大线电压小于18V;
控制字投入,满足以上任一条件,10s后报母线TV断线,并根据相关控制字投退闭锁带电压闭锁的电流保护和低电压保护。
不满足以上情况,且线电压均大于80V,5s后母线TV断线返回。
母线TV断线闭锁重合闸。
B.V-V接线形式判据如下:
在电压V-V接线时,装置不能正确测量零序电压,判据满足以下三个条件之一时判为TV断线。
1)任一线电压>85V且有任一线电压<70V;(单相断线)
2)任一线电压>40V且有任一线电压<20V;(两相断线)
3)三个线电压均小于10V,且任一相有流(>0.04In);(三相断线)
控制字投入,满足以上任一条件,10s后报母线TV断线,并根据相关控制字投退闭锁带电压闭锁的电流保护等。
不满足以上情况,5s后母线TV断线返回。
4.9.2线路TV异常告警
对于含检无压或检同期要求的线路,装置在断路器处于合位或母线有流(>0.04In)时,检查在母线电压大于80V情况下的线路抽取电压,其幅值应大于无压定值,且与母线相应相别的电压角度小于10°,否则2s后报线路电压异常告警,同时闭锁重合闸。
不满足线路TV异常条件且延时后5s线路TV异常信号返回。
母线TV与线路TV分别设有判据投退控制字。
4.10控制回路异常告警
装置同时采集断路器的跳位和合位状态,正常时必有且只有一个跳位或合位,否则,经3s延时报控制回路异常(断线)告警信号,同时重合闸放电,但不闭锁保护。
如果装置只有跳位信号,同时任意相电流大于无流门槛,经10s延时报TWJ异常告警信号。
以上条件不满足5s后TWJ异常告警信号返回。
4.11手车位置异常告警
SFL-301/SC等手车型装置采集手车柜运行或试验位置信号,投入手车位置告警功能时,当手车运行位置和试验位置同时开入或同时没有开入,经3s延时报手车位置异常信号,但不闭锁保护。
4.12遥测、遥信、遥控功能
遥测:
装置的测量回路有独立的交流输入(IA、IC)接仪表TA,与保护回路的交流输入分开。
测量IA、IC、P、Q等;
遥信:
各种保护动作信号及断路器位置遥信、开入遥信等;
遥控:
远方控制跳、合闸,压板投退、修改定值等;
4.13录波
装置记录保护跳闸前4周波,跳闸后6周波(每周波48点)的采样数据,保护跳闸后上送变电站自动化主站,或者由独立的故障分析软件,分析故障和装置的跳闸行为。
4.14GPS对时
装置通过与变电站自动化主站通信,得到年月日时分秒的信息,并配置一个GPS对时开入,连接到站内GPS接收器的秒脉冲输出,实现毫秒的对时,对时精度小于1ms。
4.15打印功能
对于配置为单网的装置,可配置网络共享打印机,使用装置RS-485接口,可打印定值及动作报告、自检报告、开入量变化等;另一个RS-485接口可连接到变电站自动化系统,通过主站打印。
也可已在以太网主网中在系统空闲时进行报文打印。
对于配置为双网的装置,可连接到变电站自动化系统,通过主站打印,装置不再配置打印机。
4.16网络通信
装置可灵活选用以太网、485通信接口或以太网+485通讯方式,可直接与微机监控或保护管理机通信,规约采用电力行业标准DL/T667-1999(IEC-60870-5-103)。
5.现场安装及调试
5.1调试资料及试验仪器准备
(1)装置技术及使用说明书;
(2)被试保护屏组屏设计图纸;
(3)设计院有关被试屏与其他外部回路连接的设计图册;
(4)被试保护屏所保护的一次设备主接线及相关二次设备电气位置示意图、平面布置图及相关参数;
(5)微机型继电保护试验仪。
此种仪器使用方便,界面友好;
(6)常规的继电保护试验设备(如模拟台),一般要求它可以模拟系统常见的各种不同类型故障,包括各种瞬时性故障和永久性故障,即可以输出由正常运行的三相电流电压突变至故障电流电压的模拟量,还可以接受保护动作后输出的开关量,以便实现故障量的切除和再故障;
(7)0.5级电流电压表、相位表,以便对交流量中的幅值和相位进行校核;
(8)万用表或通亮灯;
5.2通电前检查
(1)检查装置的型号及各电量参数是否与订货一致,尤其应注意直流电源电压及TA的额定值(5A;1A)与现场是否匹配。
(2)逐一检查各插件的位置是否与说明书位置一致。
(3)电源接线正确,首次直流通电前应用万用表等工具确认没用发生直流短路现象。
(4)如有必要,连接好打印机及装好打印纸(打印机电源用交流220V)打印机电缆连接正确可靠。
(5)用万用表检查屏上(或装置)对外接线端子TV二次回路不短路,TA二次回路不开路。
(6)检查装置所有接地端子接地是否可靠。
(7)退出所有保护出口压板(整屏调试)。
(8)如果是连接后台,应检查以太网接线或串口接线是否正确链连接。
(9)以上检查如发现有故障,请按有关图样修复,如不能修复,中止调试,与厂家联系。
5.3通电试验
(1)通电
首次通电应注意观察,发生意外时应及时断电检查。
一般以液晶正常显示,装置上电时能听到24V电源监视继电器及上电自检继电器动作为准。
如果液晶不能正常显示,可拔出除电源插件外所有插件,通电测试,液晶能正常显示后再逐一插入各插件观察,以找出异常插件。
(2)各插件模块检查
通电后运行灯亮,告警、跳闸、重合闸信号灯应能通过按键复归。
通过系统配置――模块信息菜单检查管理CPU、保护CPU、显示CPU、智能插件1、智能插件2等指示“正常”,表明各插件进入正常工作状态,可以进行下一步的调试。
还可以通过系统配置――软件版本菜单检查并记录各CPU模块软件版本、CRC效验码等。
(3)定值整定
按调度部门下达的定值单进行定值整定、软压板投退设定以及系统配置的设定,详见5.装置设定及定值整定。
只有正确进行全面整定后才能确保调试及运行的方便、可靠。
SFL-301定值:
序号
简称
全称
整定范围及说明
1
TV1
系统一次电压变比
10~1200
2
TA1
系统一次电流变比
4~1200
3
In
二次电流额定值
1A;5A
4
Idl1
电流Ⅰ段保护定值
0.1In~20In
5
Tdl1
电流Ⅰ段保护延时
0~100s
6
Idl2
电流Ⅱ段保护定值
0.1In~20In
7
Tdl2
电流Ⅱ段保护延时
0.1~100s
8
Ijs
过流加速电流定值
0.1In~2In
9
Tjs
过流加速延时
0~100s
10
Tch
重合闸延时
0.2~12s
11
Uch
重合闸检无压定值
30~100V
12
Ach
重合闸检同期角度定值
10~60°
13
CHFS
重合闸方式
0,1,2,3;说明1
14
CQDY
线路侧抽取电压相别
0~5;说明2
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