997数字式光纤电流差动保护装置
997数字式光纤电流差动保护装置

997数字式线路光纤差动保护装置是以光纤作为数字化传输通道的电流差动保护为主,还配置有电流保护及三相重合闸的成套线路保护装置。它适用于110kV以下电压等级的线路。997数字式光纤电流差动保护测控装置集保护、遥信、遥测、遥控四位一体设计,该装置采用高性能的32位处理器构成通用硬件平台;操作简捷、维护方便;全以太网通讯方式;可组屏安装或直接就地安装与开关柜内。
997光纤纵差保护装置样品图997光纤纵差保护装置样品图
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保护和控制

☆相电流差动保护
☆二段式过电流保护
☆二段式零序电流保护
☆方向闭锁
☆电压闭锁
☆三相一次重合闸(检同期或检无压、非同期方式可选)
☆过负荷告警及跳闸保护
☆合闸加速保护(前加速、后
加速、手合加速)
☆低周减载、低压解裂保护
☆小电流接地选线功能、零序电压3Uo越限记录及上送功能
☆11路遥信开入采集
☆装置失电告警,装置事故
信号,装置告警信号
☆断路器遥控分合,接地选跳
☆模拟量遥测:Ia、Ib
☆2路脉冲输入
☆1路GPS对时
 

监视与测量

☆跳闸回路监视
☆测量级CT
☆保护级CT
☆脉冲输入
☆GPS对时
☆防误闭锁
远方管理

  保护原理说明

997数字式光纤电流差动保护装置由于采用了32位微处理器后运算性能极大提高,本装置采用实时计算各保护元件的方式,不再设置专门的启动元件,所有元件均实时计算出,相对简化了保护逻辑,以利于提高保护装置的整体可靠性,
 

光纤电流差动保护原理

光纤电流差动保护装置为相电流差动。主要保护区内的相间故障和小电阻接地系统单相金属性接地故障。

光纤电流差动保护装置原理图

K1=0.5,K2=0.7为比例制动系数,ICD初始动作电流。IINT为拐点电流,软件设定为4倍额定电流。

两侧采样同步使用软件同步方法。
同步示意图

如上图,曲线①为甲侧电流波形,曲线②为甲侧感受到的乙侧的电流波形,曲线③为乙侧实际的电流波形,△t为数据传输延时。对差动保护而言,采用曲线①和曲线②的比较是不正确的,差动判据只能适用于曲线①和曲线③。因此当甲侧感受到乙侧电流曲线曲线②时,必须将其根据传输延时进行移相,得到曲线③。以下介绍这种数据对时过程。
(1) 发送的数据为富氏算法计算得出的电流向量Ic+jIs。
(2) 数据根据采样时刻的对齐过程

数据发送接收及数据同步流程示意

图中,甲为本侧,乙为对侧。设数据发送周期为T, M1、M2、N1、N2为两侧发送数据时刻的序号(Tm1-Tm2=n*T,Tn1-Tn2=n*T)。t1、t2分别为两侧收到对侧数据时本侧量与最近一次数据发送时的时间差,对侧传至本侧上次序号M1和对侧上次t1,本侧最新一组数据的序号为M2,收到对侧数据时刻距本侧最近一次数据发送时刻的时间间隔t2,假定两侧发往对侧的延时相等。则可求得Ta=[T(M2-M1+1)+t2-t1]/2。Ta正是乙方N2数据对应甲方的时间,但甲方的数据采样时刻在Tb时刻(序号为S),两侧时差(Ta-Tb)所对应的角度为△θ。所谓同步调整就是将对侧N2序号的Ic+jIs向前移△θ角度。使之与Tb时刻的本侧数据对齐,同步完成之后,可利用上述差动判据判定故障。
(3) 通信中断后的再同步
从以上同步方法可知,如果通信中断,数据同步只需要3个点,而不需要用额外数据来调整算法和过程,这种同步方法有其独到的优点。

  方向元件

3.1.1 本997光纤纵差保护装置的相间方向元件采用90接线方式,按相起动,各相电流元件仅受表3-1中所示相应方向元件的控制。为消除死区,方向元件带有记忆功能

 

方向元件的对应关系 

 

本装置Arg(I/U)=-30~90,边缘稍有模糊,误差<5。

 

方向元件动作区域图 

 

低电压元件

低电压元件在三个线电压中的任意一个低于低电压定值时动作,开放被闭锁保护元件。利用此元件,可以保证997光纤光动保护装置在电机反充电等非故障情况下不出现误动作。
 

过电流元件

> 装置实时计算并进行二段过流判别。装置在执行二段过流判别时,各段判别逻辑一致,其动作条件如下:

 

过电流保护原理图

零序过电流元件

  零序过电流元件的实现方式基本与过流元件相同,满足以下条件时出口跳闸:

零序过电流原理图

 1)3I0>I0n ; I0n: 接地N段定值
  2)T>T0n ;T0n: 接地N段延时定值
      3)相应的方向条件满足(若需要)
 

加速

本装置的加速回路包括手合加速及保护加速两种,加速功能设置了独立的投退压板。手合加速回路的启动条件为:
a) 断路器在分闸位置的时间超过30秒
b) 断路器由分闸变为合闸,加速允许时间扩展3秒
保护加速分为前加速或重合后加速方式,可由控制字选择其中一种加速方式。
本装置设置了独立的过流及零流加速段电流定值及相应的时间定值,与传统保护相比,此种做法使保护配置更趋灵活。本装置的过流加速段还可选择带低电压闭锁,但所有加速段均不考虑方向闭锁。
 

三相重合闸

本系列所有型号的装置都设有三相重合闸功能,此功能可由压板投退。
 

启动回路

a) 保护跳闸启动
b) 开关位置不对应启动
在不对应启动重合闸回路中,仅利用TWJ触点监视断路器位置。手跳时利用装置跳闸板上的STJ动合触点来实现重合闸的闭锁。
4.7.2 闭锁条件
断路器合位时重合充电时间为15秒;充电过程中重合绿灯发闪光,充电满后发常绿光,不再闪烁。997光纤电流差动保护装置设置的重合闸“放电”条件有:
a) 控制回路断线后,重合闸延时10秒自动“放电”
b) 弹簧未储能端子高电位,重合闸延时2秒自动“放电”
c) 闭锁重合闸端子高电位,重合闸立即“放电”
 

低频元件

利用这一元件,可以实现分散式的频率控制,当系统频率低于整定频率时,此元件就能自动判定是否切除负荷。
低频减载功能逻辑中设有一个滑差闭锁元件以区分故障情况、电机反充电和真正的有功缺额。
考虑低频减载功能只在稳态时作用,故取AB相间电压进行计算,试验时仍需加三相平衡电压。当此电压(UAB)低于闭锁频率计算电压时,低周减载元件将自动退出。

 

说明:现场试验条件不具备时,该试验可免做。模拟量正确,则精度由软件保证。
 

低压解列元件

利用这一元件,可以实现低压控制,当系统电压低于整定电压时,此元件就能自动判定是否切除负荷。
低压解列元件的判据为: 

 

低压解列原理图

3.10 过负荷元件
过负荷元件监视三相的电流,其动作条件为:
 MAX(I)>Ifh
时间延时到
其中Ifh为过负荷电流定值。过负荷报警与跳闸的选择由控制字选定。
 

PT断线检测

PT断线检测原理图

在下面三个条件之一得到满足的时候,装置报发“PT断线”信息并点亮告警灯:
1.三相电压均小于8V,某相(a或c相)电流大于0.25A,判为三相失压。
2.三相电压和大于8V,最小线电压小于16V,判为两相或单相PT断线。
3.三相电压和大于8V,最大线电压与最小线电压差大于16V,判为两相或单相PT断线。
装置在检测到PT断线后,可根据控制字选择,或者退出带方向元件、电压元件的各段保护,或者退出方向、电压元件。PT断线检测功能可以通过“模拟量求和自检”控制字投退。
 

小电流接地选线

小电流接地选跳系统由GZP-997装置和主站构成。当系统发生接地时,3U0抬高。当997光差纵差保护装置感受到自产3U0有突变且大于10V,即记录当前的3U0,3I0。与此同时,母线开口三角电压监视点向主站报送接地信号。主站则在接到接地信号后调取各装置内记录的3U0,3I0量,计算后给出接地点策略。
无主站系统时,单装置接地试跳判据为:合位时3U0大于18V,试跳分位后3U0小于18V,即判为本线路接地。
 

数据记录

装置具备故障录波功能,可记录各输入模拟量,可记录的状态量为断路器位置、保护跳闸合闸命令。
为避免因系统扰动使保护频繁启动,导致存储不需要的数据,本装置录波数据仅当保护动作后,才存入FLASH RAM中(掉电保持)。否则,本次数据只保存在RAM中(掉电不保持),可被PC机读取。可记录的录波报告为8至50个,可记录的事件不少于1000条。数据存入FLASH RAM中。
装置除记录系统扰动数据外,还记录装置的操作事件、状态输入量变位事件、更改定值事件及装置告警事件等。

 

额定参数

额定直流电压: 220V或110V(订货注明)
 额定交流数据:
a) 相电压1003
b) 线路抽取电压   100 V 或 1003
c) 交流电流        5A或1A(订货注明)
d) 额定频率        50Hz
 

功率消耗:

a) 直流回路        正常工作时:不大于15W 
                  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1VA
                  额定电流为1A时:每相不大于0.5VA
状态量电平:
CPU及通信接口模件的输入状态量电平    24V(18 V~30V)
GPS对时脉冲输入电平                    24V(18 V~30V)
CPU输出状态量(光耦输出)允许电平     24V(18 V~30V)             

 

主要技术性能

采样回路精确工作范围(10%误差)
电压:0.4 V~120V
电流:0.08In-20In
 接点容量
 信号回路接点载流容量 400VA
信号回路接点断弧容量 60VA
跳合闸电流
本装置跳合闸电流采用自适应模式,无需选择。
各类元件定值精度
电流元件:          <5%
电压元件:          <5%
检同期角度:       <1
时间元件:  0s-1s时,误差不超过40ms;
1s以上时,误差不超过<±2.5%;
频率偏差:          <0.02Hz
滑差定值:          <5%
整组动作时间(包括继电器固有时间)
光纤差动的固有动作时间:1.2倍整定值时测量,不大于40ms
2.2.6暂态超越   不大于5%
光纤规格:
波长:1.310μm
传输模的数量:单模
纤芯材料:石英
光纤接口类型:FC
模拟量测量回路精度
装设专用测量子模件的测控装置:
电流、电压:0.2级
功率、电度:0.5级

 

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