997數字式光纖電流差動保護裝置

997數字式光纖電流差動保護裝置


997數字式線路光纖差動保護裝置是以光纖作為數字化傳輸通道的電流差動保護為主,還配置有電流保護及三相重合閘的成套線路保護裝置。它適用于110kV以下電壓等級的線路。997數字式光纖電流差動保護測控裝置集保護、遙信、遙測、遙控四位一體設計,該裝置采用高性能的32位處理器構成通用硬件平臺;操作簡捷、維護方便;全以太網通訊方式;可組屏安裝或直接就地安裝與開關柜內。
997光纖縱差保護裝置樣品圖997光纖縱差保護裝置樣品圖
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保護和控制

☆相電流差動保護
☆二段式過電流保護
☆二段式零序電流保護
☆方向閉鎖
☆電壓閉鎖
☆三相一次重合閘(檢同期或檢無壓、非同期方式可選)
☆過負荷告警及跳閘保護
☆合閘加速保護(前加速、后
加速、手合加速)
☆低周減載、低壓解裂保護
☆小電流接地選線功能、零序電壓3Uo越限記錄及上送功能
☆11路遙信開入采集
☆裝置失電告警,裝置事故
信號,裝置告警信號
☆斷路器遙控分合,接地選跳
☆模擬量遙測:Ia、Ib
☆2路脈沖輸入
☆1路GPS對時
 

監視與測量

☆跳閘回路監視
☆測量級CT
☆保護級CT
☆脈沖輸入
☆GPS對時
☆防誤閉鎖
遠方管理

  保護原理說明

997數字式光纖電流差動保護裝置由于采用了32位微處理器后運算性能極大提高,本裝置采用實時計算各保護元件的方式,不再設置專門的啟動元件,所有元件均實時計算出,相對簡化了保護邏輯,以利于提高保護裝置的整體可靠性,
 

光纖電流差動保護原理

光纖電流差動保護裝置為相電流差動。主要保護區內的相間故障和小電阻接地系統單相金屬性接地故障。

光纖電流差動保護裝置原理圖

K1=0.5,K2=0.7為比例制動系數,ICD初始動作電流。IINT為拐點電流,軟件設定為4倍額定電流。

兩側采樣同步使用軟件同步方法。
同步示意圖

如上圖,曲線①為甲側電流波形,曲線②為甲側感受到的乙側的電流波形,曲線③為乙側實際的電流波形,△t為數據傳輸延時。對差動保護而言,采用曲線①和曲線②的比較是不正確的,差動判據只能適用于曲線①和曲線③。因此當甲側感受到乙側電流曲線曲線②時,必須將其根據傳輸延時進行移相,得到曲線③。以下介紹這種數據對時過程。
(1) 發送的數據為富氏算法計算得出的電流向量Ic+jIs。
(2) 數據根據采樣時刻的對齊過程

數據發送接收及數據同步流程示意

圖中,甲為本側,乙為對側。設數據發送周期為T, M1、M2、N1、N2為兩側發送數據時刻的序號(Tm1-Tm2=n*T,Tn1-Tn2=n*T)。t1、t2分別為兩側收到對側數據時本側量與最近一次數據發送時的時間差,對側傳至本側上次序號M1和對側上次t1,本側最新一組數據的序號為M2,收到對側數據時刻距本側最近一次數據發送時刻的時間間隔t2,假定兩側發往對側的延時相等。則可求得Ta=[T(M2-M1+1)+t2-t1]/2。Ta正是乙方N2數據對應甲方的時間,但甲方的數據采樣時刻在Tb時刻(序號為S),兩側時差(Ta-Tb)所對應的角度為△θ。所謂同步調整就是將對側N2序號的Ic+jIs向前移△θ角度。使之與Tb時刻的本側數據對齊,同步完成之后,可利用上述差動判據判定故障。
(3) 通信中斷后的再同步
從以上同步方法可知,如果通信中斷,數據同步只需要3個點,而不需要用額外數據來調整算法和過程,這種同步方法有其獨到的優點。

  方向元件

3.1.1 本997光纖縱差保護裝置的相間方向元件采用90接線方式,按相起動,各相電流元件僅受表3-1中所示相應方向元件的控制。為消除死區,方向元件帶有記憶功能

 

方向元件的對應關系 

 

本裝置Arg(I/U)=-30~90,邊緣稍有模糊,誤差<5。

 

方向元件動作區域圖 

 

低電壓元件

低電壓元件在三個線電壓中的任意一個低于低電壓定值時動作,開放被閉鎖保護元件。利用此元件,可以保證997光纖光動保護裝置在電機反充電等非故障情況下不出現誤動作。
 

過電流元件

> 裝置實時計算并進行二段過流判別。裝置在執行二段過流判別時,各段判別邏輯一致,其動作條件如下:

 

過電流保護原理圖

零序過電流元件

  零序過電流元件的實現方式基本與過流元件相同,滿足以下條件時出口跳閘:

零序過電流原理圖

 1)3I0>I0n ; I0n: 接地N段定值
  2)T>T0n ;T0n: 接地N段延時定值
      3)相應的方向條件滿足(若需要)
 

加速

本裝置的加速回路包括手合加速及保護加速兩種,加速功能設置了獨立的投退壓板。手合加速回路的啟動條件為:
a) 斷路器在分閘位置的時間超過30秒
b) 斷路器由分閘變為合閘,加速允許時間擴展3秒
保護加速分為前加速或重合后加速方式,可由控制字選擇其中一種加速方式。
本裝置設置了獨立的過流及零流加速段電流定值及相應的時間定值,與傳統保護相比,此種做法使保護配置更趨靈活。本裝置的過流加速段還可選擇帶低電壓閉鎖,但所有加速段均不考慮方向閉鎖。
 

三相重合閘

本系列所有型號的裝置都設有三相重合閘功能,此功能可由壓板投退。
 

啟動回路

a) 保護跳閘啟動
b) 開關位置不對應啟動
在不對應啟動重合閘回路中,僅利用TWJ觸點監視斷路器位置。手跳時利用裝置跳閘板上的STJ動合觸點來實現重合閘的閉鎖。
4.7.2 閉鎖條件
斷路器合位時重合充電時間為15秒;充電過程中重合綠燈發閃光,充電滿后發常綠光,不再閃爍。997光纖電流差動保護裝置設置的重合閘“放電”條件有:
a) 控制回路斷線后,重合閘延時10秒自動“放電”
b) 彈簧未儲能端子高電位,重合閘延時2秒自動“放電”
c) 閉鎖重合閘端子高電位,重合閘立即“放電”
 

低頻元件

利用這一元件,可以實現分散式的頻率控制,當系統頻率低于整定頻率時,此元件就能自動判定是否切除負荷。
低頻減載功能邏輯中設有一個滑差閉鎖元件以區分故障情況、電機反充電和真正的有功缺額。
考慮低頻減載功能只在穩態時作用,故取AB相間電壓進行計算,試驗時仍需加三相平衡電壓。當此電壓(UAB)低于閉鎖頻率計算電壓時,低周減載元件將自動退出。

 

說明:現場試驗條件不具備時,該試驗可免做。模擬量正確,則精度由軟件保證。
 

低壓解列元件

利用這一元件,可以實現低壓控制,當系統電壓低于整定電壓時,此元件就能自動判定是否切除負荷。
低壓解列元件的判據為: 

 

低壓解列原理圖

3.10 過負荷元件
過負荷元件監視三相的電流,其動作條件為:
 MAX(I)>Ifh
時間延時到
其中Ifh為過負荷電流定值。過負荷報警與跳閘的選擇由控制字選定。
 

PT斷線檢測

PT斷線檢測原理圖

在下面三個條件之一得到滿足的時候,裝置報發“PT斷線”信息并點亮告警燈:
1.三相電壓均小于8V,某相(a或c相)電流大于0.25A,判為三相失壓。
2.三相電壓和大于8V,最小線電壓小于16V,判為兩相或單相PT斷線。
3.三相電壓和大于8V,最大線電壓與最小線電壓差大于16V,判為兩相或單相PT斷線。
裝置在檢測到PT斷線后,可根據控制字選擇,或者退出帶方向元件、電壓元件的各段保護,或者退出方向、電壓元件。PT斷線檢測功能可以通過“模擬量求和自檢”控制字投退。
 

小電流接地選線

小電流接地選跳系統由GZP-997裝置和主站構成。當系統發生接地時,3U0抬高。當997光差縱差保護裝置感受到自產3U0有突變且大于10V,即記錄當前的3U0,3I0。與此同時,母線開口三角電壓監視點向主站報送接地信號。主站則在接到接地信號后調取各裝置內記錄的3U0,3I0量,計算后給出接地點策略。
無主站系統時,單裝置接地試跳判據為:合位時3U0大于18V,試跳分位后3U0小于18V,即判為本線路接地。
 

數據記錄

裝置具備故障錄波功能,可記錄各輸入模擬量,可記錄的狀態量為斷路器位置、保護跳閘合閘命令。
為避免因系統擾動使保護頻繁啟動,導致存儲不需要的數據,本裝置錄波數據僅當保護動作后,才存入FLASH RAM中(掉電保持)。否則,本次數據只保存在RAM中(掉電不保持),可被PC機讀取??捎涗浀匿洸▓蟾鏋?至50個,可記錄的事件不少于1000條。數據存入FLASH RAM中。
裝置除記錄系統擾動數據外,還記錄裝置的操作事件、狀態輸入量變位事件、更改定值事件及裝置告警事件等。

 

額定參數

額定直流電壓: 220V或110V(訂貨注明)
 額定交流數據:
a) 相電壓1003
b) 線路抽取電壓   100 V 或 1003
c) 交流電流        5A或1A(訂貨注明)
d) 額定頻率        50Hz
 

功率消耗:

a) 直流回路        正常工作時:不大于15W 
                  動作時:    不大于25W
b) 交流電壓回路   每相不大于0.5VA
c) 交流電流回路   額定電流為5A時:每相不大于1VA
                  額定電流為1A時:每相不大于0.5VA
狀態量電平:
CPU及通信接口模件的輸入狀態量電平    24V(18 V~30V)
GPS對時脈沖輸入電平                    24V(18 V~30V)
CPU輸出狀態量(光耦輸出)允許電平     24V(18 V~30V)             

 

主要技術性能

采樣回路精確工作范圍(10%誤差)
電壓:0.4 V~120V
電流:0.08In-20In
 接點容量
 信號回路接點載流容量 400VA
信號回路接點斷弧容量 60VA
跳合閘電流
本裝置跳合閘電流采用自適應模式,無需選擇。
各類元件定值精度
電流元件:          <5%
電壓元件:          <5%
檢同期角度:       <1
時間元件:  0s-1s時,誤差不超過40ms;
1s以上時,誤差不超過<±2.5%;
頻率偏差:          <0.02Hz
滑差定值:          <5%
整組動作時間(包括繼電器固有時間)
光纖差動的固有動作時間:1.2倍整定值時測量,不大于40ms
2.2.6暫態超越   不大于5%
光纖規格:
波長:1.310μm
傳輸模的數量:單模
纖芯材料:石英
光纖接口類型:FC
模擬量測量回路精度
裝設專用測量子模件的測控裝置:
電流、電壓:0.2級
功率、電度:0.5級

 

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