PSL608数字式短引线保护装置技术说明书
国 电 南 自 Q/GDNZ.J.01.71-2000
PSL608 数字式短引线保护装置 技术说明书
国 电 南 京 自 动 化 股 份 有 限 公 司
GUODIAN NANJING AUTOMATION CO. LTD
PSL 608 数字式短引线保护装置 技术说明书
编写 邹
宁
兰金波
审核 马文龙 批准 郭效军
V2.1
国电南京自动化股份有限公司
2001 年 12 月
*本说明书可能会被修改
请注意最新版本
*2001 年 12 月第 1 版 第 1 次印刷
目
1 装置简介 1.1 人性化 1.2 大资源 1.3 高可靠性 1.4 开放性 1.5 透明化 1.6 免调试概念 2 技术参数 2.1 额定参数 2.2 主要技术性能 2.3 绝缘性能 2.4 抗电磁干扰性能 2.5 机械性能 3 装置硬件 3.1 机箱结构 3.2 主要模件设计 4 保护原理 4.1 电流差动 5 数据记录 6 与变电站自动化系统配合
次
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装置简介
1 装置简介
1 PSL 608 短引线保护装置,适用于 1 断路器接线方式(两侧差动)和 T 接线方式(三侧差 2 动) 差动继电器动作逻辑简单 时间小于 25ms 装置的特点 1.1 人性化 装置采用大屏幕全汉化液晶显示器 事件和定值全部采用汉字显示或打印 定值以表格方式输出 可显示 12 4 个汉字 显示信息多 可靠 动作速度快 在故障电流超过额定电流时 确保跳闸
摒弃了字符表述方式
录波数据可选择波形输出或数据输出
计算机界面的调试和分析软件 Psview 不但能完成装置键盘上的功能 还能对保护录 波数据分析 可独立整定 16 套定值 1.2 大资源 保护功能模件 CPU 的核心为 32 位微处理器 配以大容量的 RAM 和 Flash RAM 使 供改变运行方式时切换使用
得本装置具有极强的数据处理能力和存储能力 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 FLASHRAM 中 装置掉电后可保持
A/D 模件采用 14 位的 A/D 转换 1.3 高可靠性
使本装置具有极高的测量精度
装置采用背插式机箱结构和特殊的屏蔽措施 能通过 IEC 60255 22 4 标准规定的 IV 级 4kV 10 放电 15kV 快速瞬变干扰试验 IEC 60255 22 2 标准规定的 IV 级 空间 静电放电试验 装置整体具备高可靠性
接触放电 8kV
组屏可不加抗干扰模件 1.4 开放性 通信接口方式选择灵活 与变电站自动化系统配合 可实现远方定值修改和切换 事 件记录及录波数据上传 1.5 透明化 记录保护内部各元件动作行为和录波数据
1
装置简介
记录各元件动作时内部各计算值 可将数据在Psview软件上分析保护内部各元件动作过程 1.6 免调试概念 在采样回路中 选用高精度 高稳定的器件 保证正常运行的高精度 避免因环境改 变或长期运行而造成采样误差增大 细微的软件自动调整 完善的自检功能 提升装置精度
满足状态检修的要求 无需在现场调整采样精度 同时可提高装置运行的稳定性
装置中无可调节元件
Psmate测试设备更方便现场调试
2
技术说明
2 技术参数
2.1 额定参数 2.1.1 额定直流电压 2.1.2 额定交流数据 a)交流电流 b)额定频率 2.1.3 功率消耗 a) 直流回路 不大于 40W 5A 或 1A 50Hz 订货注明 220V 或 110V 订货注明
b) 交流电流回路 不大于 0.5VA/相 2.1.4 状态量电平 各 CPU 及通信接口模件的输入状态量电平 24V 18 V GPS 对时脉冲输入电平 各 CPU 输出状态量 光耦输出 24V 允许电平 24V 18 V 18 V 30V 30V 30V
驱动能力 150mA 2.2 主要技术性能 2.1.1 采样回路精确工作范围 a) 电流 0.04In 20In 10 误差
2.2.2 接点容量 信号回路接点载流容量 信号回路接点断弧容量 2.2.3 模拟量测量精度 电流 0.5 级 2A 60VA
2.2.4 整组动作时间 a) 差动出口时间 不大于 30ms
b) 充电保护出口时间 不大于 30ms 2.3 绝缘性能 2.3.1 绝缘电阻 装置的带电部分和非带电部分及外壳之间以及电气上无联系的各电路之间用开路电压
3
技术说明
500V 的兆欧表测量其绝缘电阻值 正常试验大气条件下 各等级的各回路绝缘电阻不小于 100M 2.3.2 介质强度 在正常试验大气条件下 装置能承受频率为 50Hz 电压 2000V 历时 1 分钟的工频耐压试 验而无击穿闪络及元件损坏现象 联接地 2.3.3 冲击电压 在正常试验大气条件下 及回路之间 装置的电源输入回路 交流输入回路 输出触点回路对地 以 试验过程中 任一被试回路施加电压时其余回路等电位互
能承受 1.2/50s 的标准雷电波的短时冲击电压试验 开路试验电压 5kV
2.3.4 耐湿热性能 装置能承受 GB/T 7261 第 20 章规定的湿热试验 最高试验温度+40 最大湿度 95%
试验时间为 48 小时 每一周期历时 24 小时的交变湿热试验 在试验结束前 2 小时内根据 2.3.1 的要求 测量各导电电路对外露非带电金属部分及外壳之间 电气上不联系的各回路之间的
绝缘电阻不小于 1.5M 2.4 抗电磁干扰性能 2.4.1 脉冲干扰
介质耐压强度不低于 2.3.2 规定的介质强度试验电压幅值的 75%
装置能承受 GB/T 14598.13 所规定的干扰试验 试验电源频率为 100kHz 和 1MHz 试验 电压为共模 2500V 差模 1000V 的衰减振荡波 试验时给被试装置预先施加电源 不拒动 按 GB/T
14598.13 第 3.1 中的表所列条件叠加干扰试验电压 装置不误动 2.4.2 快速瞬变干扰 装置能承受 IEC 60255 2.4.3 静电放电 22 4 标准规定的 IV 级 4kV 10%
快速瞬变干扰试验
装置能承受 IEC 60255 22 2 标准规定的 IV 级 空间放电 15kV 接触放电 8kV 静电 放电试验 2.5 机械性能 2.5.1 振动 装置能承受 GB/T 7261 中 16.3 规定的严酷等级为 I 级的振动耐久能力试验 2.5.2 冲击 装置能承受 GB/T 7261 中 17.5 规定的严酷等级为 I 级的冲击耐久能力试验 2.5.3 碰撞 装置能承受 GB/T 7261 第 18 章规定的严酷等级为 I 级的碰撞试验
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装置硬件
3 装置硬件
本装置在总体设计及各模件设计上充分考虑可靠性要求 在采样数据传输 程序执行
信号指示 通信等方面尤其注重 经试验 在本装置任何端子上实施 4kV 瞬变干扰脉冲 在 装置任何部位实施 15kV 空间静电放电干扰或 8kV 接触静电放电干扰 本装置未出现数据传输 错误 未出现 CPU 复位 未出现异常信号或异常液晶信息显示 保护不拒动 不误动 远高 于国家标准要求 由于本装置在抗干扰能力上有充分考虑 输入抗干扰模件 3.1 机箱结构 本装置外形为 21 英寸 4U 标准机箱 采用整面板 整面板上包括大屏幕液晶显示器 全屏幕操作键盘 背插式结构 信号指示灯等 见附图 1 母板位于机箱的前 故本装置组屏时 不需要安装另外的交 直流
背插式结构即插件从装置的背后插拔 部 该结构具有以下优点
各插座间的连线在整母板上
a) 各插件自带可插拔端子 母板上只有保护内部使用的 5V 和 24V 电压等级回路连线 强弱电完全分开 可大大减少外部电磁干扰在弱电侧的耦合 增强装置的抗干扰能力 提高其可靠性和安全性 b) 可使母板连线按总线方式布置 使装置在功能配置上具有很强的灵活性 可以根据用 户的需要更换或增加部分模件 扩充或更改装置的功能 c) 便于插件按模块化设计 d) 可取消交流变换模件的大电流端子 3.2 主要模件设计 本装置由以下模件构成 交流变换模件 AC 跳闸模件 TRIP 人机对话模件 AC MMI 保护功能模件 CPU 电源模件 POWER 及其它可选配模件 提高装置的可靠性
位于整面板后部
3.2.1 交流变换模件
交流变换模件 AC 安装在本装置的 1#,2#插件位置 用于将 CT 的电流信号转换为弱电 信号 供模/数 A/D 转换 并起强弱电隔离作用 分别变换 Ia1,Ib1,Ic1,Ia2,Ib2,Ic2,
Ia3,Ib3,Ic3 九路电流量 3.2.2 保护功能模件 CPU
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装置硬件
保护功能模件 CPU 由 A/D 串行数据输入 状态量输入 状态量输出 用于跳合闸脉冲 输出 告警信号输出 闭锁继电器的开放及其它信号输出 RAM EEPROM 等构成 高性能的微处理器 CPU 32 位 字节 及 FLASH RAM 1M 字节 微处理器 CPU RAM ROM FLASH RAM 256K
大容量的 ROM 256K 字节
使得该 CPU 模件具有极强的数据处理及记录能力 可以实现 C 语言编制的保护程序 可使程序具有很
各种复杂的故障处理方案和记录大量的故障数据 强的可靠性 可移植性和可维护性
各种与 CPU 有关的器件集中于一块插件上 各输入 输出状态量皆经光耦隔离 本 CPU 模件设有两片微处理器 况 主处理器用于运行保护程序 辅助处理器用于监视主处理器工作状 切断状态量输出光耦输出侧的工 闭锁继电器的需掉电方能
当本模件有器件出现异常 当主处理器工作异常
主处理器驱动闭锁继电器
作电源
辅助处理器驱动上述闭锁继电器
复归 双处理器相互监视
确保了装置工作的可靠性 输出信号等
CPU 模件的端子主要用于接入该 CPU 上保护所需的压板及专用输入
RAM ROM FLASH EEPROM
CPU CAN
A/D 数据 至 MMI
端子信号
I/O
母板信号 出口 信号 至端子 告警输出
CPU 模件原理示意图 3.2.5 人机对话模件 MMI 模件 大容量 ROM
人机对话模件 MMI 安装于装置整面板后 该模件包括 微处理器 32 位 512K 字节 制器件 时钟 RAM 1M 字节 FLASH RAM 1M 字节 全屏幕操作键盘 主要功能为
EEPROM 状态量输入 输出 通信控 信号指示灯等 管理液晶显示 信号灯指示
大屏幕液晶显示器
本模件主要用于人机界面管理
键盘操作
与调试计算机及变电站监控系统通信 GPS 对时 分/秒脉冲对时 以及将控制信息传给 CPU
6
装置硬件
从 CPU 模件获取信息 对外通信有两个端口 设置在 CPU 模件的背板上 其中的 RS232 串口 用于和 PC 机连接 另一种为以太网接口 当由本系列装置构成变电站自动化系统时 系统 大大提高信息传输的实时性能 5 103 规约 可采用以太网接口 全站构成以太网络通信
通信规约采用 IEC 60870 3.2.6 电源模件 POWER 电源模件 POWER
安装在 11
插件位置
用于将变电站内直流电源转换为保护装置工
作所需电压 本模件输出一路 5V 两路 24V 电压 5V 电源用于装置数字器件工作 一路 24V 电源用于继电器驱动及各模件间相互信号交换 另一路 24V 电源输出装置 用于装置状态量 输入使用 各电压等级电源相互独立 不共地 SIGNAL SIGNAL 安装在 9 插件位置
3.2.7 跳闸出口模件(TRIP1), 信号模件
跳闸出口模件(TRIP)安装在 8#插件位置, 信号模件 3.2.6 通信接口模件(COM)
通信接口模件 COM 安装在 7 插件位置 主要有两种功能 本装置各 CPU 所需公共输 入状态量 包括 GPS 脉冲输入 由此模件经光电转换后接入装置母板 供各 CPU 模件共享 另一主要功能为 MMI 模件上的通信功能经本模件接出或转换为相应物理接口输出 站自动化系统通信及打印通信 本模件通信接口可根据变电站通信系统的物理媒介选择以下几种配置方式
配置 接口方式 RS232/485 RS232/485/422 RS232/485 LonWork RS232/485 CANBUS RS232/485 光纤接口 双以太网接口* 本配置为基本配置 其中 RS232 用于接打印机或以 RS485 方式构成网络集中打 印 另一路用于监控通信 说 明
用于变电
配置 1
配置 2
其中 RS232 用于接打印机或以 RS485 方式构成网络集中打 印 同上 另一路用于监控通信
配置 3
配置 4 配置 5
同上
7
4 保护原理
4.1电流差动 4.1.1启动元件
保护启动元件用于开放保护跳闸出口继电器的电源及启动该保护故障处理程序启动元件包括电流突变量启动元件a) 相电流突变量启动元件的判据为
i>IQD
其中
.
IQD为差流突变量启动值
IQD=0.2In若IQD
IQD =0.1Ie
为a,b,c三种相别
In为额定电流
Ie为CT额定电流(5A或1A)i
| i(t)-2i(t-T)+i(t-2T)|
为差电流突变量
当任一相突变量连续三次大于启动门坎时
4.1.2分相差动原理 4.1.2.1差动判据
两侧差动
12
|I1+I2|
Icd
保护启动
max(|I1|,|I2|)Izd且
K*[max(|I1|,|I2|)-Izd]
|I1+I2|-Icd
或 max(|I1|,|I2|)
12
|I1+I2+I3|
Icd
Izd且
K*[max(|I1|,|I2|,|I3|)-Izd]
max(|I1|,|I2|,|I3|)
|I1+I2+I3|-Icd
或 max(|I1|,|I2|,|I3|)
I1为I侧电流 I2为II侧电流
I3为III侧电流 I4为IV侧电流
8
Icd为差动保护电流定值
Izd为差动保护比率制动拐点电流定值 K为比率制动的制动系数
I s Icd
Iz
4.1.2.1 CT断线 其动作判据为
12|⊿i|
0.1In且|IH|0.33Icd;
IWI且ID
IWI;
其中
只有一相电流
⊿i为相电流突变量
Ida,Idb,Idc为A,B,C三相差流值 Icd为差动保护电流定值 In 为额定电流 IQ 前一次测量电流 IH 当前测量电流 ID 无流相的差动电流 IWI无电流门槛值
取0.05倍的CT额定电流
以上条件同时满足判CT回路异常
4.1.3 差动保护定值说明
定值清单
序号 1 2 3 4 5 6 7 4
备注说明 定值名称 定值范围 单位
详见控制字说明 0000-FFFF 控制字 无
差动动作电流
充电保护电流 第一侧CT变比 无 第二侧CT变比 无 第三侧CT变比 无
比率制动系数1 无
比率制动拐点电流
9
控制字说明
序号 置1时含义 置0时含义 断线闭锁保护断线不闭锁保护 额定电流为额定电流为5A
5
数据记录
本装置具备故障录波功能
可记录的模拟量为Ia1
Ib1
Ic1
Ia2
Ib2
Ic2
Ia3
Ib3Ic3可记录的状态量为断路器位置保护跳闸命令
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
FLASHRAM中
状态输入量变位事件
更改
本装置除记录系统扰动数据外
定值事件及装置告警事件等
还记录装置的操作事件
6 与变电站自动化系统配合
本装置可用于自动化变电站也可用于非自动化变电站当用于非自动化站时状态外
手动分合断路器
定值手动切换
装置的运行方式
除线路故障
装置的运行方式由外部压板投退
装置的信息输出由液晶显示器和打印机输出可将装置的软压板
远方操作允许
压板投入
此时
当用于自动化站时可由监控系统遥控投退
控制定值也由监控系统操作装置的其余功能投退压
板及定值切换操作将不起作用允许通过遥控方式由保护装置对断路器操作
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