KCL940微机线路保护测控装置精.docx
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KCL940微机线路保护测控装置精
KCL-940微机线路保护测控装置
1.装置简介
KCL-940系列微机线路保护测控装置,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。
与KCC-950、KCT-960、KCM-970等系列装置及KX-6100后台监控组成变电站综合自动化系统。
功能配置:
类型
功能名称
KCL-941
KCL-942
保护
功能
三段式电流保护
√
三段式电压闭锁电流(方向)保护
√
低频减载保护
√
√
零序电流保护
√
√
过负荷保护
√
√
低电压保护
√
√
过流加速保护(前加速/后加速)
√
√
三相一次重合闸
√
√
TV断线检测
√
√
防误闭锁功能
√
√
故障录波
√
√
操作回路
独立的操作回路
√
√
控制回路异常告警
√
√
测控
功能
开入、开出功能
√
√
正常断路器分合及遥控分合操作
√
√
IA、IC、Ua、Ub、Uc、Ux、f、P、Q等模拟量的测量
√
√
对时
内部实时时钟、GPS对时
√
√
通信
以太网、CAN/RS232/RS485通信
√
√
2.保护原理
装置采用嵌入式实时多任务操作系统,保证了软件系统底层的高度可靠性。
且保护功能独立为一个任务,与测控、通信、显示、自检等功能互不影响,并优先保证保护功能的执行,大大提高保护功能的可靠性和安全性。
2.1三段式电流保护:
(KCL-941)
KCL-941装置设有三段式电流保护(瞬时电流速断,限时电流速断,定时限过流),各段电流及时间定值可独立整定,通过分别设置保护软压板控制三段保护的投退。
2.2三段式电压闭锁电流(方向)保护:
(KCL-942)
KCL-942装置设有三段式电压闭锁电流(方向)保护,每一段保护的电压元件及方向元件均可单独投退,通过分别设置保护软压板控制三段保护的投退。
相间方向元件采用90°接线,为消除近区三相短路时电压死区,当电压低于10V时采用记忆电压。
均以母线指向线路为正方向。
过流Ⅲ段可通过控制字YSFS选择采用定时限还是反时限,(若为0,则过流Ⅲ段为定时限段,若为1~3,则过流Ⅲ段分别对应三种不同的反时限段),根据国际电工委员会(IEC255-4)和英国标准规范(BS142.1996)的规定,本装置采下列三个标准反时限特性方程,分别对应延时方式的1~3。
原理框图如图2-1。
反时限特性方程如下:
一般反时限:
(1)
非常反时限:
(2)
(3)
极端反时限:
上式中,
为电流基准值,取过流Ⅲ段定值Idz3;
为时间常数,取过流Ⅲ段时间定值T3,范围为0~1S。
其中反时限特性可由控制字YSFS选择(1为一般反时限,2为非常反时限,3为极端反时限)。
图2-1三段式电压闭锁电流(方向)保护原理框图
TV断线闭锁说明:
当TV断线时,闭锁相应的电压、方向元件。
如果投入了“TV断线时自动退出电压及功率方向元件”,则TV断线时,电流保护逻辑只判电流大小,当三相电流中任一相电流大于定值时出口跳闸。
否则,TV断线时,则闭锁带功率方向及电压闭锁元件的保护段,只开放不带电
压闭锁及方向的电流保护。
TV断线恢复后,被闭锁的方向及电压元件自动投入。
保护启动后不进行TV断线判别。
2.3过流加速保护
装置设置了过流加速保护功能,加速保护具有独立的电流及时间定值,本保护在断路器处于合位后开放3s。
加速保护可通过控制字选择前加速或后加速,后加速保护包括手合(就地手合、远方遥合)于故障时加速跳与自动重合于故障时加速跳。
投入前加速时不影响手合后加速功能。
电流加速保护可选择是否经低电压闭锁。
注:
当重合闸投入检同期合闸时,自动退出后加速。
图2-2过流加速保护原理框图
2.4三相一次重合闸
装置设有三相一次重合闸功能,可以通过压板控制重合闸的投退。
通过定值选择重合闸方式。
2.4.1重合闸充电:
当断路器由分到合位,合后位置有效,无外部闭锁时充电开始,充满电的时间
为15s。
2.4.2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。
2.4.3重合闸的启动方式:
保护及不对应启动(保护为缺省启动方式、断路器偷跳启动可选择投退)。
2.4.4重合闸的闭锁条件:
(1)外部开入闭锁;
(2)低频保护跳闸;
(3)过负荷跳闸;
(4)低电压跳闸;
(5)后加速跳闸;
(6)弹簧未储能;
(7)手跳/遥控跳闸(HHJ返回);
(8)控制回路异常;
(9)线路电压异常;
(10)分合闸总闭锁。
说明:
检同期元件:
装置内部程序依据整定的重合闸方式、重合闸同期角、线路同期电压相别等参数,自动进行检同期、检无压判别。
满足条件开放重合闸。
图2-3三相一次重合闸原理框图
2.5低频减载保护
装置设有低频减载保护功能。
低频减载采用分散分布方案,即每个装置都具有低频减载保护。
当保护压板投入,断路器处于合位、频率低于定值时,保护动作。
动作可由控制字选择跳闸或告警。
低频减载可选择电压闭锁、滑差闭锁。
滑差闭锁主要用于区分故障情况下电机反充电和真正的有功缺额。
频率下降过快超过滑差闭锁定值时瞬时闭锁低频减载保护。
低频减载保护动作同时自动闭锁线路重合闸。
(注:
若实际中需要可以增加电流闭锁)
图2-4低频减载保护原理框图
2.6零序电流保护
装置设有零序电流保护功能。
当保护压板投入时,零序电流大于定值时保护动作。
动作可由控制字选择跳闸或告警。
选择跳闸时自动闭锁重合闸。
零序保护电流采用套管TA方式接入。
在经小电阻接地的系统中,线路接地时,接地零序电流相对较大,可选择直接跳闸方法。
在某些不接地系统中,在电缆出线较多,电容电流较大时,也可采用零序电流保护直接跳闸方式。
图2-5零序电流保护原理框图
2.7过负荷保护
装置设有过负荷保护功能。
过负荷保护压板投入,当任一相电流大于定值时动作。
过负荷保护动作可由控制字选择跳闸或告警。
投跳闸时,跳闸后自动闭锁重合闸。
图2-6过负荷保护原理框图
2.8低电压保护
装置设有低压保护,在电力系统故障电压降低(或母线失压)时,低电压保护用来跳闸或告警。
跳闸或告警由控制字选择。
本保护断路器在合位时开放,当TV断线时闭锁该保护。
本保护主要用作断路器无压释放。
图2-7低电压保护原理框图
2.9TV断线检测
2.9.1TV断线告警判据:
1)最大线电压与最小线电压差大于18V,且3Uo大于8V;
2)三个相电压均小于18V,且任一相有流(>0.04In或>0.2A);
3)3Uo大于8V,最大线电压小于18V,且任一相有流(>0.04In或>0.2A)。
TV断线检测控制字投入时,满足以上任一条件,3s后报母线TV断线。
不满足以上情况,且线电压均大于80V,5s后母线TV断线返回。
2.9.2线路电压异常告警
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线路有流(>0.04In或0.2A)时,检查在母线电压大于80V情况下的线路电压,其幅值应大于无压定值,或与母线相应相别的电压角度小于10°,否则5s后报线路电压异常,同时闭锁重合闸。
待线路电压恢复正常后返回。
图2-8TV断线及线路电压异常保护原理框图
2.10控制回路异常告警
装置通过接入外部跳合闸线圈采集断路器的跳位与合位,当控制电源、断路器位置辅助触点都正常时,必有且只有一个跳位或合位有效,否则,经3s延时报控制回路异常告警信号,同时进行重合闸放电,但不闭锁保护,不满足以上条件时,经2s延时报控制回路恢复正常信号。
图2-9控制回路异常原理框图
2.11机构异常告警
在对断路器进行手合/遥合/重合,手跳/遥跳/保护跳操作时,在给定的时间范围内判断断路器的位置状态及模拟量是否与操作结果相符,若不相符,经延时报机构异常告警信号。
图2-10机构异常原理框图
2.12装置故障告警
当保护装置的硬件发生故障(包括定值区号出错,开出回路出错、AD自检、DSP自检、继电器自检出错等),装置记录故障信息,并闭锁保护的开出回路,同时发中央信号。
3.装置设定及保护定值整定
3.1定值整定信息
装置可存储10套定值,对应的定值区号为0~9。
整定时,未使用的保护功能应退出压板,使用的保护功能投入压板,并对相关的控制字、电流、电压及时限定值进行整定。
KCL-941定值范围见表3-1:
表3-1KCL-941定值范围
序号
定值种类
定值项目(符号)
整定范围及步长
1
一次电压变比
数据
60~660
2
一次电流变比
数据
10~400
3
二次额定电流定值
数据
1,5(缺省:
5A)
4
一、二级密码
数据
0000~9999(缺省:
****)
5
电流Ⅰ段保护
电流Ⅰ段定值(Idz1)
0.1In~20In,0.01A
电流Ⅰ段时限(T1)
0s~100s,0.01s
6
电流Ⅱ段保护
电流Ⅱ段定值(Idz2)
0.1In~20In,0.01A
电流Ⅱ段时限(T2)
0.2s~100s,0.01s
7
电流Ⅲ段保护
电流Ⅲ段定值(Idz3)
0.1In~20In,0.01A
电流Ⅲ段时限(T3)
0.2s~100s,0.01s
8
过流加速保护
过流加速定值(Ijs)
0.1In~20In,0.01A
过流加速时限(Tjs)
0s~100s,0.01s
低电压闭锁投退
投入:
闭锁/退出:
不闭锁
低电压闭锁定值
2.0V~100V,0.01V
9
重合闸
不对应启动投退
投入:
启动/退出:
不启动
重合闸时限(Tch)
0.3s~10s,0.01s
10
低频减载保护
动作频率(f)
45Hz~49.99Hz,0.01Hz
动作时限(Tf)
0s~100s,0.01s
闭锁电压(Uf)
10V~90V,0.01V
低电压闭锁投退
投入:
闭锁/退出:
不闭锁
滑差定值(df/dt)
0.5Hz/s~10Hz/s,0.01Hz/s
滑差闭锁投退
投入:
闭锁/退出:
不闭锁
11
零序电流保护
零序电流定值(3Iodz)
0.05A~6.0A,0.01A
零序电流时限(To)
0s~100s,0.01s
零序电流跳闸投退
投入:
跳闸/退出:
告警
12
过负荷保护
过负荷定值(Igfh)
0.1In~20In,0.01A
过负荷时限(Tgfh)
0s~600s,0.1s
过负荷跳闸投退
投入:
跳闸/退出:
告警
13
低电压保护
低电压定值(Udz)
4V~100V,0.01V
低电压时限(Tdy)
0s~100s,0.01s
低电压跳闸投退
投入:
跳闸/退出:
告警
14
TV断线检测
TV断线检测投退
投入:
检测/退出:
不检测
KCL-942定值范围见表3-2:
表3-2KCL-942定值范围
序号
定值种类
定值项目(符号)
整定范围及步长
1
一次电压变比
数据
60~660
2
一次电流变比
数据
10~400
3
二次额定电流定值
数据
1,5(缺省:
5A)
4
一、二级密码
数据
0000~9999(缺省:
****)
5
电流Ⅰ段保护
电流Ⅰ段定值(Idz1)
0.1In~20In,0.01A
电流Ⅰ段时限(T1)
0s~100s,0.01s
电流Ⅰ段电压定值(Udz1)
2.0V~100V,0.01V
方向灵敏角选择
投入:
(-30°)/退出:
(-45°)
电流Ⅰ段电压投退
投入:
闭锁/退出:
不闭锁
电流Ⅰ段方向投退
投入:
闭锁/退出:
不闭锁
6
电流Ⅱ段保护
电流Ⅱ段定值(Idz2)
0.1In~20In,0.01A
电流Ⅱ段时限(T2)
0s~100s,0.01s
电流Ⅱ段电压定值(Udz2)
2.0V~100V,0.01V
方向灵敏角选择
投入:
(-30°)/退出:
(-45°)
电流Ⅱ段电压投退
投入:
闭锁/退出:
不闭锁
电流Ⅱ段方向投退
投入:
闭锁/退出:
不闭锁
7
电流Ⅲ段保护
电流Ⅲ段定值(Idz3)
0.1In~20In,0.01A(投反时限时范围为0.1In~3In)
延时方式(YSFS)
0~3,1(0为定时限,1~3分别对应一般反时限,非常反时限,极端反时限)
电流Ⅲ段时限(T3)
0s~100s,0.01s(投反时限时范围为0.2s~1s)
电流Ⅲ段电压定值(Udz3)
2.0V~100V,0.01V
方向灵敏角选择
投入:
(-30°)/退出:
(-45°)
电流Ⅲ段电压投退
投入:
闭锁/退出:
不闭锁
电流Ⅲ段方向投退
投入:
闭锁/退出:
不闭锁
8
过流加速保护
(前加速或后加速)
过流加速定值(Ijs)
0.1In~20In,0.01A
过流加速时限(Tjs)
0s~10s,0.01s
低电压闭锁投退
投入:
闭锁/退出:
不闭锁
低电压闭锁定值
2.0V~100V,0.01V
加速方式选择
投入:
前加速/退出:
后加速
9
重合闸
不对应启动投退
投入:
启动/退出:
不启动
重合闸时限(Tch)
0.3s~10s,0.01s
重合闸无压值(Uch)
4V~100V,0.01V
重合闸同期角(Ach)
10°~60°,1.0°
重合闸方式(Mch)
0(无检定)/1(检无压有压转检同期)/2(检同期)/3(检无压有压不合闸)
线路电压相别(TUx)
0(Ua)/1(Ub)/2(Uc)/3(Uab)/4(Ubc)/5(Uca)
遥控合闸方式(Myh)
0(无检定)/1(检无压有压转检同期)/2(检同期)/3(检无压有压不合闸)
10
低频减载保护
动作频率(f)
45Hz~49.99Hz,0.01Hz
动作时限(Tf)
0s~100s,0.01s
闭锁电压(Uf)
10V~90V,0.01V
低电压闭锁投退
投入:
闭锁/退出:
不闭锁
滑差定值(df/dt)
0.5Hz/s~10Hz/s,0.01Hz/s
滑差闭锁投退
投入:
闭锁/退出:
不闭锁
11
零序电流保护
零序电流定值(3Iodz)
0.02A~6A,0.01A
零序电流时限(To)
0s~100s,0.01s
零序电流跳闸投退
投入:
跳闸/退出:
告警
12
过负荷保护
过负荷定值(Igfh)
0.1In~20In,0.01A
过负荷时限(Tgfh)
0s~600s,0.1s
过负荷跳闸投退
投入:
跳闸/退出:
告警
13
低电压保护
低电压定值(Udz)
4V~100V,0.01V
低电压时限(Tdy)
0s~100s,0.01s
低电压跳闸投退
投入:
跳闸/退出:
告警
14
TV断线检测
TV断线检测投退
投入:
检测/退出:
不检测
TV断线自动退出电压及方向元件投退
投入:
自动/退出:
不自动
注解:
TA、TV一次变比定值说明:
此定值与保护无关,主要用于装置界面能直观显示所测量的一次值(如:
有功、无功、电流、电压)。
整定计算方式:
例如66KV电压变比66KV/100V,整定值为:
66000/100=660。
电流变比600A/5A,整定值为:
600/5=120。
也可以不进行整定。
3.2压板整定信息
KCL-941压板见表3-3:
表3-3KCL-941压板信息
压板名称
控制字
电流Ⅰ段保护压板
投入/退出
电流Ⅱ段保护压板
投入/退出
电流Ⅲ段保护压板
投入/退出
过流加速保护压板
投入/退出
重合闸压板
投入/退出
低频减载保护压板
投入/退出
零序电流保护压板
投入/退出
过负荷保护压板
投入/退出
低电压保护压板
投入/退出
KCL-942压板见表3-4:
表3-4KCL-942压板信息
压板名称
控制字
电流Ⅰ段保护压板
投入/退出
电流Ⅱ段保护压板
投入/退出
电流Ⅲ段保护压板
投入/退出
过流加速保护压板
投入/退出
重合闸压板
投入/退出
低频减载保护压板
投入/退出
零序电流保护压板
投入/退出
过负荷保护压板
投入/退出
低电压保护压板
投入/退出
3.3动作、告警、操作信息及说明
保护装置运行中发生动作、告警事件或人工进行操作时,装置自动开启液晶背光,将相关的操作、告警动作信息(见表3-5、3-6、3-7)显示于LCD,同时上传到保护管理机或当地监控系统。
信息通过装置内部通信命令复归。
各种信息自动存入历史事件存贮区。
运行中可在“报告信息”菜单下查阅所有动作、告警及操作信息,其中动作信息包含相关的动作模拟量。
报告信息掉电不丢失。
所有事件在人机界面“报告信息”菜单下,可进行清除所有事件信息操作。
表3-5装置动作信息
序号
显示内容
动作
意义
1
电流Ⅰ段保护动作
跳闸、跳闸信号
电流Ⅰ段保护跳闸
2
电流Ⅱ段保护动作
跳闸、跳闸信号
电流Ⅱ段保护跳闸
3
电流Ⅲ段保护动作
跳闸、跳闸信号
电流Ⅲ段保护跳闸
4
过流前加速保护动作
跳闸、跳闸信号
过流加速保护跳闸
5
过流后加速保护动作
跳闸、跳闸信号
过流加速保护跳闸
6
重合闸动作
合闸、重合闸信号
重合闸保护合闸
7
低频减载保护动作
跳闸、跳闸信号
低频减载保护跳闸
8
零序电流保护动作
跳闸、跳闸信号
零序过流保护跳闸
9
零序电流保护告警
告警信号
零序过流保护告警信号
10
过负荷保护动作
跳闸、跳闸信号
过负荷保护跳闸
11
过负荷保护告警
告警信号
过负荷保护告警信号
12
低电压保护动作
跳闸、跳闸信号
低电压保护跳闸
表3-6装置告警信息
序号
显示内容
告警意义
1
管理块自检错
管理单元硬件出错
2
管理块RAM自检错
管理单元RAM故障
3
管理块程序自检错
管理单元程序出现错误
4
管理块配置表自检错
管理单元配置表配置不正确
5
管理块时钟自检错
主CPU单元时钟出错
6
管理块网络自检错
网络通讯单元故障
7
管理块串口不通
主CPU单元串口故障
8
管理块以太网不通
主CPU单元网络通讯异常
9
管理块采样错
主CPU单元AD采样故障
10
管理块定值固化失败
主CPU单元写入定值区出错
11
液晶块不通
液晶模块和ARM通信异常
12
液晶块自检错
液晶模块故障
13
液晶块按键常有效
液晶模块有按键未释放或按键失灵
14
液晶块液晶坏
液晶模块液晶坏
15
智能块1自检错
智能插件1故障
16
智能块1继电器坏
智能插件1有继电器损坏
17
智能块1上电复位
智能插件1加电复位
18
智能块1软件复位
智能插件1软件狗动作
19
控制回路异常
断路器操作回路不正常
20
弹簧未储能禁止合闸
机构弹簧未储能禁止合闸
21
分合闸总闭锁
断路器分合操作被闭锁
22
检修态投入
装置处于检修状态,信息停止上传
23
闭锁重合闸投入
闭锁重合闸投入
24
AD出错
数据采集回路故障,保护功能全部退出
25
DSP出错
DSP出错,保护功能退出运行
26
TV断线
TV断线告警
27
GPS对时脉冲长无
GPS对时无输出
28
断路器分位
断路器:
合闸—分闸
29
断路器合位
断路器:
分闸—合闸
30
智能插件通信中断
智能插件通信中断
31
智能插件通信恢复
智能插件通信恢复正常
32
液晶块软件狗动作
液晶模块软件狗动作
33
保护块不通
DSP和ARM通讯故障
34
线路TV异常告警
线路TV异常
35
机构异常告警
断路器操作机构故障或回路异常
表3-7装置操作记录信息
序号
显示内容
操作意义
1
装置上电
装置进行了重新上电
2
开出传动操作
断路器分、合等操作
3
定值修改操作
人工修改定值
4
定值区切换操作
当地进行切换定值区
5
定值远方修改操作
远方进行定值修改
6
定值区远方切换操作
远方进行定值区切换
7
软压板切换操作
当地进行软压板投退
8
软压板远方切换操作
软压板远方切换操作
9
二级密码修改
人工进行了修改了二级密码
10
装置地址修改
人工进行了装置地址修改
11
装置IP地址修改
人工进行了装置IP地址修改
12
串口波特率修改
人工进行了串口波特率修改
13
清除动作报告
人工进行了清除动作报告
14
清除事件报告
人工进行了清除事件报告
15
清除操作记录
人工进行了清除操作记录
16
报告全清
人工进行了清除全部报告
17
信号复归
进行了信号复归操作
18
人工时间重设
人工进行时间设定操作
19
定值复制操作
人工进行定值复制操作
20
一级密码修改
人工进行一级密码修改
21
全局配置文件错误
DSP配置文件错误
22
模拟量配置文件错误
模拟量配置文件错误
23
运行数据配置文件错误
运行数据配置文件错误
24
定值配置文件错误
定值配置文件错误
25
软压板配置文件错误
软压板配置文件错误
26
逻辑配置文件错误
逻辑配置文件错误
27
节点配置文件错误
保护逻辑节点配置文件错误
28
模拟通道0-31错误
模拟通道0至31通道中某路错误
注解:
由于KC-9000系列微机保护测控装置采用了统一的软硬件平台,增减功能、定值及范围、软压板、控制字等灵活方便。
所以,以上列出的定值、压板、控制字、动作、告警、操作信息等内容为标准配置下或主要的设置项目,其内容可能与实际装置有不同,此时均以装置实际配置为准。
4.装置插件及端子接线说明
4.1KCL-940系列保护测控装置插件示意图。
4.2装置插件说明:
2n――交流插件(MCR-7090);3n――CPU插件(MCR-7010);4n――开入、开出及操作插件(MCR-7020);5n――电源插件(MCR-7000)。
4.3插件端子接线说明:
2n―交流插件端子图
13
屏蔽地
14
UA-母线A相电压
15
UB-母线B相电压
16
UC-母线C相电压
17
UN-电压中性点
18
UX-线路电压
19
UXN-线路电压中性点
1
IA1-A相保护电流极性端
2
IA1′-A相保护电流非极性端
3
IB1-B相保护电流极性端
4
IB1′-B相保护电流非极性端
5
IC1-C相保护电流极性端
6
IC1′-C相保护电流非极性端
7
3Io-保护零序电流极性端
8
3Io′-保护零序电流非极性端
9
IA2-测量A相电流极性端
10
IA2′-测量A相电流非极性端
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