ZL_YJBH2003.0608 RCS-985T型电厂变压器保护装置技术和使用说明书.pdf
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1、 ZL_YJBH2003.0608 RCS-985T 型 电 厂 变 压 器 保 护 装 置 技术和使用说明书 南京南瑞继保电气有限公司版权所有 本公司保留对此说明书修改的权利,届时恕不另行通知。产品与说明书不符之处,以实 际产品为准。 更多产品信息,请访问互联网:http:/www.nari- 版本升级说明: 根据研发归档资料,将说明书版本由 0509 升级为 0608。 目 录 1概概 述述. 1 2保护功能配置保护功能配置 1 3装置性能特征装置性能特征 4 3.1 高性能硬件 4 3.2 保护新原理 4 3.3 智能化操作 5 4技术参数技术参数 6 4.1 机械及环境参数 6 4.2
2、 额定电气参数 6 4.3 主要技术指标 6 4.4 通信接口 8 4.5 输出接点容量 8 4.6 电磁兼容 8 5装置整体说明装置整体说明 9 5.1 硬件配置 9 5.2 通道配置 . 10 5.3 装置起动元件 . 10 5.4 保护录波功能和事件报文 . 10 6保护原理保护原理. 12 6.1 变压器差动保护 . 12 6.2 高压侧复合电压过流保护 . 15 6.3 低压侧复压过流保护 . 16 6.4 高压侧零序(方向)过流保护 . 18 6.5 低压侧零序保护 . 19 6.6 高压侧间隙保护 . 19 6.7 非全相保护 . 20 6.8 零序比率差动保护 . 20 6.9
3、 过励磁保护 . 22 6.10 其他异常保护 23 6.11 TA 断线报警功能 23 6.12 TV 断线报警功能 24 6.13 装置闭锁与报警 24 7装置整体介绍装置整体介绍 . 25 7.1 机械结构 . 25 7.2 端子定义 . 26 7.3 RCS-985T 输出接点. 30 8整定值清单与用户选择整定值清单与用户选择 . 32 8.1 整定注意事项 32 8.2 RCS-985T 变压器保护定值单. 33 9装置使用说明装置使用说明 . 40 9.1 装置液晶显示说明 . 40 9.2 命令菜单使用说明 . 42 附录附录 A RCS-985T 保护整定计算保护整定计算 4
4、5 1 变压器差动保护 . 45 2 主变后备保护 . 47 3 起备变后备保护 . 50 4 变压器过励磁保护 . 53 5 零序比率差动 . 53 附录附录 B 装置运行及报文说明装置运行及报文说明 55 1 装置正常运行状态 . 55 2 运行工况及说明 . 55 3 装置闭锁与报警 . 55 4 报文打印及显示信息说明 . 55 附录附录 C 调试大纲调试大纲 . 59 1 试验仪器 . 59 2 试验注意事项 . 59 3 保护装置的准备 . 59 4 RCS-985T 开入接点检查. 59 5 RCS-985T 交流回路校验. 60 6 RCS-985T 开出接点检查. 61 7
5、保护功能试验 . 63 8 RCS-985T 投运注意事项. 73 9 RCS-985T 保护装置正常年检时的试验内容(建议). 74 NARI- RELAYS RCS-985T 电厂变压器保护装置技术和使用说明书 1 1概概 述述 RCS985T 采用了高性能数字信号处理器高性能数字信号处理器 DSP 芯片芯片为基础的硬件系统,并配以 32 位位 CPU 用作辅助功能处理。是真正的数字式变压器保护装置。 RCS985T 变压器保护,采用主后一体化的方案,完成一台变压器所需要的全部电量 保护,适用于电厂的多分支的起备变保护、厂变保护及主变保护等变压器保护。 2保护功能配置保护功能配置 表 2.
6、12.2 为 RCS985T 装置保护功能一览表,图 2.1图 2.4 为变压器保护典 型配置图。 表 2.1 RCS-985T 保护功能 序号序号 保护功能保护功能 序号序号 保护功能保护功能 1 变斜率比率差动保护 (最多七侧) 10 过负荷报警 2 差动速断保护 11 分支零序电压报警 3 高压侧复压过流保护 12 起动风冷 4 高压侧零序(方向)过流保护 13 闭锁调压 5 高压侧间隙过流保护 14 三相不一致位置报警 6 高压侧间隙过压保护 15 TV 断线判别 7 低压侧分支复压过流保护 (最多 6 分支) 16 TA 断线判别 8 分支零序过流保护 17 变压器过励磁保护 9 非
7、全相保护 18 零序差动保护 (高压侧、 分支 限 制性接地保护) 表 2.2 其他功能 序号序号 其他功能其他功能 序号序号 其他功能其他功能 1 4 个 RS-485 通讯口 6 MODBUS 通讯规约 2 两个复用光纤接口 7 CPU 板:保护录波功能 3 1 个调试通讯口 8 MON 板:4 秒(或 8 秒)连续录 波功能 4 IEC870-5-103 通讯规约 9 汉化打印:定值、报文、波形 5 LFP 通讯规约 10 汉化显示:定值、报文 NARI- RELAYS RCS-985T 电厂变压器保护装置技术和使用说明书 2 图 2.1 典型配置示意图 1 图 2.2 典型配置示意图
8、2 NARI- RELAYS RCS-985T 电厂变压器保护装置技术和使用说明书 3 图 2.3 典型配置示意图 3 图 2.4 典型配置示意图 4 NARI- RELAYS RCS-985T 电厂变压器保护装置技术和使用说明书 4 3装置性能特征装置性能特征 3.1 高性能硬件高性能硬件 3.1.1 DSP 硬件平台硬件平台 RCS-985 保护装置采用高性能数字信号处理器 DSP 芯片作为保护装置的硬件平台, 为真正的数字式保护。 3.1.2 双双 CPU 系统结构系统结构 RCS-985 保护装置包含两个独立的 CPU 系统:低通、AD 采样、保护计算、逻辑输出 完全独立,CPU2 系
9、统作用于启动继电器,CPU1 系统作用于跳闸矩阵。 任一 CPU 板故障,装置闭锁并报警,杜绝硬件故障引起的误动。 3.1.3 独立的起动元件独立的起动元件 CPU2 系统(管理板)中设置了独立的总起动元件,动作后开放保护装置的出口继 电器正电源;同时针对不同的保护采用不同的起动元件,CPU1 系统(CPU 板)各保护动 作元件只有在其相应的起动元件动作后同时管理板对应的起动元件动作后才能跳闸出 口。正常情况下保护装置任一元件损坏均不会引起装置误出口。 3.1.4 高速采样及并行计算高速采样及并行计算 装置采样率为每周 24 点,且在每个采样间隔内对所有继电器进行并行实时计算, 使得装置具有很
10、高的可靠性及动作速度。 3.1.5 主后一体化方案主后一体化方案 TA、TV 只接入一次,不需串接或并接,大大减少 TA 断线、TV 断线的可能性,保护 装置信息共享,任何故障,装置可录下一个变压器的全部波形量。 3.2 保护新原理保护新原理 3.2.1 变斜率比率差动保护性能变斜率比率差动保护性能 比率差动的动作特性采用变斜率比率制动曲线(如图6.1.1)。 合理整定Kbl1和Kbl2 的定值,在区内故障时保证最大的灵敏度,在区外故障时可以躲过暂态不平衡电流。为 防止在 TA 饱和时差动保护的误动,增加了利用各侧相电流波形判断 TA 饱和的措施。 3.2.2 差动各侧自动调整差动各侧自动调整
11、 差动各侧不同的额定电流,在很宽范围内均能自动调整平衡。 NARI- RELAYS RCS-985T 电厂变压器保护装置技术和使用说明书 5 3.2.3 异步法异步法 TA 饱和判据性能饱和判据性能 根据差动保护制动电流工频变化量与差电流工频变化量的关系, 明确判断出区内故 障还是区外故障,如判出区外故障,投入相电流、差电流的波形识别判据,在 TA 正确 传变时间不小于 5ms 时,区外故障 TA 饱和不误动,区内故障 TA 饱和,装置快速动作。 3.2.4 涌流闭锁原理涌流闭锁原理 提供了二次谐波原理和波形判别原理两种方法识别励磁涌流, 可经整定选择使用任 一种原理。 3.3 智能化操作智能
12、化操作 3.3.1 人机对话人机对话 正常运行时,液晶显示时间、主接线、各侧电流、电压大小和差电流大小。键盘操 作简单,采用菜单工作方式,仅有+、-、区号、取消、确认等九个按 键,易于学习掌握。人机对话中所有的菜单均为简体汉字,打印的报告也为简体汉字, 以方便使用。 3.3.2 装置的全透明装置的全透明 运行时,保护装置可以显示所有采样量、差流、相角值,通过专用软件可以监视装 置内部数据,实现了保护装置的全透明。 3.3.3 大容量录波功能大容量录波功能 由于一台 RCS-985 装置引入了一台变压器的全部模拟量,因此,保护启动后,装置 同时录下全部模拟采样量、差流及保护动作情况,连续录波时间
13、长达 4 秒钟。 3.3.4 通信接口通信接口 四个与内部其它部分电气隔离的 RS-485 通信接口,其中有两个可以复用为光纤接 口;另外有一个调试通信接口和独立的打印接口;利用通信接口还可共享网络打印机; 通信规约使用部颁 IEC870-5-103 标准。 NARI- RELAYS RCS-985T 电厂变压器保护装置技术和使用说明书 6 4技术参数技术参数 4.1 机械及环境参数机械及环境参数 机箱结构尺寸: 487mm(宽)285mm(深)353.6mm(高) (8U) 环境温度:正常工作温度: 040 极限工作温度: -1050 贮存及运输 : -2570 4.2 额定电气参数额定电气
14、参数 频 率: 50Hz 直流电源: 220V,110V 允许偏差: +15% ,-20% 交流电压: 57.7V,100V,300V 交流电流: 1A,5A 过载能力: 2 倍额定电流,连续工作 40 倍额定电流,允许 1S 功耗:交流电流: += = = i m i d i m i r eblrbl blblblr ercdqderbld erblrblbl ercdqdrbld II I I nInKKb nKKK nIIIbnIIKI IIKKK nIIIIKI 1 1 1 12 2 1 2 )( )2/()( )()( )/( )( (6-1-1) 式中 Id 为差动电流,Ir 为制
15、动电流,Icdqd 为差动电流起动定值,Ie 为额定电流。 电流各侧定义: 对于起备变保护,高压侧 TA 同名端靠近系统,高、低压侧 TA 同名端相反,低压侧 分支最多可以接进 6 侧,即式中 m 最大值为 7; 对于厂变和主变保护,高压侧 TA 同名端靠近系统,高、低压侧 TA 同名端相反,具 体接线详见工程原理图,可以为三侧电压等级。 IenIe Icdsd Icdqd Id Ir 0 Kbl1 Kbl2 动作区 制动区 速断动作区 NARI- RELAYS RCS-985T 电厂变压器保护装置技术和使用说明书 13 比率制动系数定义: Kbl 为比率差动制动系数,Kb1r 为比率差动制动
16、系数增量; Kb11 为起始比率差动斜率,定值范围为 0.050.15,一般取 0.10; Kb12 为最大比率差动斜率,定值范围为 0.500.80,一般取 0.70; n 为最大斜率时的制动电流倍数,固定取 6。 6.1.2 励磁涌流闭锁原理励磁涌流闭锁原理 涌流判别通过控制字可以选择二次谐波制动原理或波形判别原理。 (1)谐波制动原理 装置采用三相差动电流中二次谐波与基波的比值作为励磁涌流闭锁判据, 动作方程 如下: I2 K2xb* I1 (6-1-2) 其中 I2 为每相差动电流中的二次谐波,I1 为对应相的差流基波,K2xb 为二次谐波 制动系数整定值。推荐 K2xb 整定为 0.
17、15。 (2)波形判别原理 装置利用三相差动电流中的波形判别作为励磁涌流识别判据。内部故障时,各侧电 流经互感器变换后, 差流基本上是工频正弦波。 而励磁涌流时, 有大量的谐波分量存在, 波形是间断不对称的。 内部故障时,有如下表达式成立: S Kb*S+ S St (6-1-3) 其中 S 是差动电流的全周积分值,S+是(差动电流的瞬时值+差动电流半周前的瞬 时值)的全周积分值,Kb 是某一固定常数,St 是门槛定值。St 的表达式如下: St= *Id+0.1Ie (6-1-4) 式中 Id 是差电流的全周积分值, 是某一比例常数。 而励磁涌流时,以上波形判别关系式肯定不成立,比率差动保护
18、元件不会误动作。 6.1.3 TA 饱和时的闭锁原理饱和时的闭锁原理 为防止在区外故障时 TA 的暂态与稳态饱和可能引起的稳态比率差动保护误动作, 装置采用各相差电流的综合谐波作为 TA 饱和的判据,其表达式如下: In Knxb*I1 (6-1-5) 其中 In 为某相差电流中的综合谐波, I1 为对应相差电流的基波, Knxb 为某一比例常数。 故障发生时,保护装置利用差电流工频变化量和制动电流工频变化量是否同步出 现,先判出是区内故障还是区外故障,如区外故障,投入 TA 饱和闭锁判据,可靠防止 TA 饱和引起的比率差动保护误动。 6.1.4 高值比率差动原理高值比率差动原理 为避免区内严
19、重故障时 TA 饱和等因素引起的比率差动延时动作,装置设有一高比 例和高起动值的比率差动保护,只经过差电流二次谐波或波形判别涌流闭锁判据闭锁, 利用其比率制动特性抗区外故障时 TA 的暂态和稳态饱和, 而在区内故障 TA 饱和时也能 可靠正确快速动作。稳态高值比率差动的动作方程如下: NARI- RELAYS RCS-985T 电厂变压器保护装置技术和使用说明书 14 rd ed II II 0 . 1 2 . 1 (6-1-6) 其中:差动电流和制动电流的选取同上。 动作特性如图 6.1.2。 图 6.1.2 稳态高值比率差动保护的动作特性 程序中依次按每相判别,当满足以上条件时,高值比率差
20、动动作。 注:高值比率差动的各相关参数由装置内部设定(勿需用户整定) 。 6.1.5 差动速断保护差动速断保护 当任一相差动电流大于差动速断整定值时瞬时动作于出口继电器。 6.1.6 差流异常报警与差流异常报警与 TA 断线闭锁断线闭锁 装置设有带比率制动的差流报警功能(见 6.9.2) ,开放式瞬时 TA 断线、短路闭锁 功能(见 6.9.3) 。 通过TA 断线闭锁差动控制字整定选择,瞬时 TA 断线和短路判别动作后可只发 报警信号或闭锁全部差动保护。当TA 断线闭锁比率差动控制字整定为1时,闭 锁比率差动保护。 6.1.7 差动保护在过激磁状态下的闭锁判据差动保护在过激磁状态下的闭锁判据
21、 由于在变压器过激磁时, 变压器励磁电流将激增, 可能引起变压器差动保护误动作。 因此在装置中采取差电流的五次谐波与基波的比值作为过激磁闭锁判据来闭锁差动保 护。其判据如下: I5 K5xb* I1 (6-1-7) 其中 I1、 I5 分别为每相差动电流中的基波和五次谐波, K5xb 为五次谐波制动系数, 1.2Ie 0 Id Ir 1.0 Icdsd 动作区 速断动作区 NARI- RELAYS RCS-985T 电厂变压器保护装置技术和使用说明书 15 装置中固定取 0.25。 注:高值比率差动不经过励磁五次谐波闭锁。 6.1.8 比率差动的逻辑框图比率差动的逻辑框图 图 6.1.3 比率
22、差动的逻辑框图 6.2 高压侧复合电压过流保护高压侧复合电压过流保护 6.2.1 复合电压过复合电压过流保护原理流保护原理 复合电压过流保护作为变压器、高压母线和相邻线路故障的后备。 复合电压过流设两段定值,各一段延时。 (1)复合电压元件:复合电压元件由相间低电压和负序电压或门构成,有两个控 制字(即“过流 I 段经复压闭锁” , “过流 II 段经复压闭锁” )来控制过流 I 段和过流 II 段经复合电压闭锁。当过流经复压闭锁控制字为1时,表示本段过流保护经过复 合电压闭锁。保护可经高压侧和低压侧复压或门闭锁(即“经高压侧复合电压闭锁” , “经低压侧复合电压闭锁”控制字) 。 NARI-
23、 RELAYS RCS-985T 电厂变压器保护装置技术和使用说明书 16 如果选择“经低压侧复合电压闭锁” ,则低压侧任一分支电压满足复压定值,并且 该分支电流大于 0.2A,复压判据满足;如果某一分支电流(非所有分支)小于 0.2A, 即使该分支电压满足复压定值,复压判据仍不满足;如果低压侧所有分支电流均小于 0.2A,则任一分支电压满足复压定值,复压判据满足。 (2)TV 断线对复合电压闭锁过流的影响:装置设有整定控制字(即“TV 断线保护 投退原则” )来控制 TV 断线时复合电压元件的动作行为。若“TV 断线保护投退原则” 控制字为 1 时, 当装置判断出本侧 TV 断线时, 表示复
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