SPAC02H系列变压器后备保护说明书.docx
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SPAC02H系列变压器后备保护说明书
SPAC2000-02H系列
变压器后备保护测控装置
技
术
说
明
书
（软件版本：
Ver1.0）
广州智光电气股份有限公司
01．前言………………………………………………………………………………02
02．概述……………………………………………………………………………....02
2.1适用范围…………………………………………………………………………………02
2.2主要特点…………………………………………………………………………………02
2.3产品功能…………………………………………………………………………………03
03．技术性能………………………………………………………………………...05
3.1额定参数…………………………………………………………………………………05
3.2技术参数…………………………………………………………………………………05
3.3性能指标…………………………………………………………………………………06
3.4应用标准…………………………………………………………………………………07
04．硬件结构…………………………………………………………………………08
4.1机箱结构………………………………………………………………………………....08
4.2交流插件…………………………………………………………………………………08
4.3CPU插件…………………………………………………………………………………08
4.4出口插件…………………………………………………………………………………09
4.5电源及操作回路插件……………………………………………………………………09
4.6人机（MMI）插件………………………………………………………………………09
05．保护原理&逻辑…………………………………………………………………10
5.1三段复合电压闭锁过流……………………………………………….............10
5.2反时限过流保护.……………………………………………………………...10
5.3充电保护……………………………………………………………………...11
5.4过负荷告警…………………………………………………………………...11
5.5两段定时限负序过流保护……………………………………………………..11
5.6高压侧零序过流保护………………………………………………………….12
5.7低压侧零序过流保护………………………………………………………….12
5.8小电流接地选线………………………………………………………………12
5.9零序过压保护………………………………………………………………...12
5.10低电压保护………………………………………………………………...…13
5.11非电量保护…………………………………………………………………...13
5.12PT断线的判据及对策…………………………………………………………13
5.13CT断线的判据及对策………………………………………………………...13
5.14报警闭锁……………………………………………………………………..15
5.15保护逻辑……………………………………………………………………..15
06参数设置…………………………………………………………………………16
07定值管理…………………………………………………………………………16
08装置接线…………………………………………………………………………20
01前言
技术的迅猛发展使得保护测控装置CPU由当年的8位、16位单片机升级为现今32位处理器，慢速的串行通讯技术逐渐被现场总线或以太网通讯技术取代，复杂昂贵的CPU系统外围扩展也为经济优化的片上系统（SOC）让路。
我公司顺应技术发展及用户的要求，不断总结、学习和创新，将最新的电力电子计算机技术与传统的继电保护、测制理论相结合，总结多年电力系统产品开发及工程实践经验，以TI公司最新的32位DSP芯片TMS320F2812为核心，成功开发了SPAC2000系列综合保护测控装置，顺利完成了产品的升级换代。
我公司生产的SPAC2000系列综合保护测控装置符合严格的技术规范和ISO9001产品质量标准，经得起恶劣的现场工作环境考验。
我公司拥有丰富的保护及自动化设备的开发经验，对用户提供常年技术支持。
我公司生产的SPAC2000系列产品采用完全汉化显示技术，人机界面友好，使用户免除查找说明书操作的烦恼；产品采用背插式整面板设计，适合安装于开关柜等环境条件较为恶劣的运行现场。
02概述
2.1适用范围
SPAC2000-02H变压器后备保护测控装置是将保护功能、自动装置及远动功能综合在一个装置中，该装置即所谓的“四合一”保护（保护、遥测、遥控、遥信）。
SPAC2000-02H变压器后备保护测控装置适用于110KV以下电压等级变压器的各侧后备保护与测控，与SPAC2000-02F构成成套变压器综合保护。
2.2主要特点
Ø高标准硬件设计
多CPU设计，主CPU采用主频高达150MHz的32位DSP及总线不出芯片技术，A/D转换为14位同步芯片，精度高、响应快、系统稳定性好。
配置大容量的RAM和FlashMemory，使产品具有很强的记忆功能，可记录多达50个录波报告，记录的事件数不少于1000条，信息掉电不丢失。
Ø人机界面友好
液晶中文显示，实时更新，操作简单方便，菜单简洁明了。
Ø完善可靠的自检功能
完善的装置自我诊断功能和自动告警功能，使维护简便，提高了安全运行可靠性。
Ø高标准的电磁兼容性能
SPAC2000系列产品对提高产品的整体电磁兼容性能给予了前所未有的重视，装置设计不再局限于某些部分满足抗干扰标准，而是从装置的交流输入、直流电源、开关量输入、开关量输出以及通信等各个环节进行电磁兼容设计。
SPAC2000系列产品通过了国家级电磁兼容实验室电磁辐射、瞬变干扰等项目的试验，全部的试验结果证明其电磁兼容性能指标满足并高于国家标准，从而为装置的彻底下放到开关柜上提供了可靠保障。
Ø模块化硬件、软件设计，方便实现产品的升级管理。
Ø工程美学设计，集成度高、体积小、重量轻，便于集中和分散安装。
Ø可独立整定16套保护定值，定值切换安全方便。
Ø全功能设计
各种保护、零序过流、过负荷告警、负序过流保护、小电流选线功能、高速故障记录等功能为用户带来低成本、高性能的享受。
设置了高精度的时钟芯片
Ø出口多重组合逻辑
出口多重组合逻辑和闭锁逻辑，出口电路的故障检查，保证出口操作的准确性和安全性。
Ø计及13次谐波的谐波分析功能，测量包含谐波。
Ø可选择采用RS485和eCAN方式，支持IEC103、CAN2.0B等多种远动传输规约在线选择，方便与各种管理系统进行通讯连接，专门的通讯防雷技术，可防护380V直接搭接和4000V浪涌。
Ø工业自动化功能
部分开入信号、开出信号逻辑编程，可灵活组态，方便工业应用。
Ø现场免维护概念
精心的电气设计，整机无可调节器件，软件自动调节功能，自动修正装置的系统误差。
2.3产品功能
SPAC2000-02H变压器后备保护测控装置分为高压侧后备保护及低压侧后备保护，其功能配置如下表：
SPAC2000-02H-1
SPAC2000-02H-2
三段复合电压闭锁过流保护
■
■
限时速断保护
■
■
两段零序过流保护
■
■
两段零序过压保护
■
■
三段间隙零序过流保护
■
母线充电保护
■
■
过负荷保护
■
■
启动冷风保护
■
■
闭锁调压保护
■
■
非电量保护
■
■
CT断线告警
■
■
PT断线告警
■
■
故障录波
■
■
遥控
■
■
IO过程控制
■
■
遥测
保护级
■
■
测量级
■
■
遥信
■
■
电度
计算电度
■
■
脉冲电度
■
■
通讯功能
■
■
远方管理
■
■
防误闭锁
■
■
信息记录
■
■
测控功能配置说明：
测控
功能
Ia、Ib、Ic、Ua、Ub、Uc、Uab、Ubc、Uca、3U0、3I0、P、Q、COSφ、F等多个遥测量
2路脉冲量输入、4路计算电度量
15路外部遥信开入采集、多路软遥信，包括保护动作信号、自检信号、保护运行状态等
遥控操作开关，并作遥控及开关动作记录与统计
高达13次谐波分析功能
独立操作回路，自适应开关跳合闸电流，可选择控制母线电压
大容量保护事件记录、启动记录、SOE记录、自检记录、运行记录
通讯功能
eCAN现场总线、RS485，支持双网，103和CAN2.0b通讯规约
03技术性能
3.1额定参数
额定数据
交流电流5A或1A（定货时注明）
交流电压100V
交流频率50Hz
电源电压220V或110V（交、直流通用，定货时注明电压等级）
功率消耗
交流电流回路In=5A时，每相不大于0.5VA
In=1A时，每相不大于0.2VA
交流电压回路U=UN时，每相不大于0.2VA
装置整机回路正常工作，不大于10W
保护动作，不大于15W
过载能力
交流电流回路2倍额定电流，连续工作
10倍额定电流，允许10s
40倍额定电流，允许1s
交流电压回路1.2倍额定电压，连续工作
电源回路70%—120%额定电压，连续工作
测量误差
测量电流电压不大于±0.5%
功率不大于±0.5%
保护电流不大于±3%
Ø状态量电平
输入状态量电平+24V（+18V～+30V）
GPS对时脉冲电平+24V（+18V～+30V）
输出状态量电平+24V（+18V～+30V）
驱动能力150mA
3.2技术参数
采样回路精确工作范围
电流：
0.08In～20In
电压：
0.4～120V
各类元件精度
电流元件<±3％
电压元件<±3％
频率偏差<±0.02Hz
时间精度时间定值=0s时，<40ms
时间定值0.1s≤1s时，<±30ms
时间定值>1s时，<±2％时间定值
SOE分辨率1ms
模拟量测量精度
电压、电流0.5级
功率0.5级
电度1级
频率±0.02Hz
功率因数≤±1％
时钟精度24校时误差不大于±1秒
当地监控系统技术指标
数据更新重要遥测更新周期＜2s，
一般遥测更新周期＜5s，
次要遥测更新周期＜10s
遥信变位时间＜1s
事故推画面时间＜2s
SOE站间分辨率＜2ms
遥控命令传送时间＜1s
遥调命令传送时间＜1s
画面调用响应时间＜3s
画面数据刷新时间＜5s
遥信处理正确率99.9%
遥控遥调正确率00%
系统可用率＞99.9%
无故障时间MTBF＞25000小时
3.3性能指标
温度影响
正常工作温度：
-10℃～55℃
极限工作温度：
-25℃～75℃
装置在-10℃～55℃温度下动作值因温度变化而引起的变差不大于±1%。
安全与电磁兼容
脉冲干扰试验
能承受频率为1MHZ及100KHZ电压幅值共模2500V，差模1000V的衰减震荡波脉冲干扰试验.
静电放电抗扰度测试
能承受IEC61000-4-2标准Ⅳ级、试验电压8KV的静电接触放电试验。
射频电磁场辐射抗扰度测试
能承受IEC61000-4-3标准Ⅲ级、干扰场强10V/M的幅射电磁场干扰试验。
电快速瞬变脉冲群抗扰度测试
能承受IEC61000-4-4标准Ⅳ级的快速瞬变干扰试验。
浪涌（冲击）抗扰度试验
能承受IEC61000-4-5标准Ⅳ级、开路试验电压4KV的浪涌干扰试验。
供电系统及所连设备谐波、谐间波的干扰试验
能满足IEC61000-4-7标准B级、电流和电压的最大允许误差不大于测量值的5％。
电源电压压暂降、短时中断和电压变化的抗扰度试验
能承受IEC61000-4-11标准70％UT等级的电压暂降、短时中断干扰试验。
振荡波抗扰度试验
能承受IEC61000-4-12标准Ⅳ级阻尼振荡波干扰试验，以及电压幅值共模4KV、差模2KV的Ⅳ级振铃波干扰试验。
工频磁场抗干扰度
能承受IEC61000-4-8标准Ⅳ级持续工频磁场干扰试验。
阻尼振荡磁场抗干扰度
能承受IEC61000-4-10标准Ⅳ级阻尼振荡磁场干扰试验。
绝缘耐压
交流输入对地：
大于100兆欧
直流输入对地：
大于100兆欧
信号及输出触点对地：
大于100兆欧
开入回路对地：
大于100兆欧
能承受2KV/1min的工频耐压，5KV的冲击电压。
3.4应用标准
SPAC2000系列综合保护测控装置均按下列标准和规定进行设计、制造、检验和安装，所用标准均为最新版IEC和中国GB标准及国际单位SI制。
IEC255-5《绝缘电压、冲击耐压测试》
IEC255-6《高频干扰电压测试》
IEC529《防护等级》
IEC255-22-2《静电放电试验》
IEC255-22-4《快速瞬变干扰试验》
GB/T14537-93《量度继电器和保护装置》
GB6162《静态继电器和保护装置的电气干扰试验》
GB14285-93《继电保护和安全自动装置技术条件》
GB50171-92《电气装置安装工作盘、柜及二次回路施工及验收规范》
GB/T13729-92《远动终端通用技术条件》
GB2423.1 《电工电子产品基本环境试验规程A低温试验》
GB2423.1 《电工电子产品基本环境试验规程A高温试验》
GB2423.1 《电工电子产品基本环境试验规程A温热试验方法》
NDGJ8-89《火力发电厂、变电所二次接线技术规定》
电安生[1994]191《电力系统继电保护及安全自动装置及事故措施要点》
DL/T587-1996《微机继电器保护装置运行管理规程》
DL5002-91《地区电网电力调度自动化设计技术规程》
DL5003-91《电力系统调度自动化设计规程》
DL516-93《电网调度自动化运行管理规程》
DL/T634-1997《运动设备及系统第五部分传输规约第101篇
基本远动任务配套标准》
DL/T578-1995《计算机监控系统基本技术条件》
DL/T478-1995《静态继电保护及安全自动装置通用技术条件》
GB50062-1992《电力装置的继电器及继电保护和自动装置规范》
GB/T13730—92《地区电网数据采集与监控系统通用技术条件》
GB-2889-98《计算机站场地技术条件》
IEC255-21-1《振动试验标准》
IEC255-21-2《冲击和碰撞试验标准》
DL/451－91《循环式远动规约》
04硬件结构
本装置在总体设计及各模块设计上均充分考虑了可靠性的要求，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8kV空间静电放电干扰或6kV接触静电放电干扰，本装置未出现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。
装置组屏或安装于开关柜上时，不需安装另外的交、直流输入抗干扰模件。
4.1机箱结构
装置采用1/319英寸5U机箱，整面板背插式结构形式，结构合理，美观大方。
面板上包括汉化液晶显示器、信号指示灯、操作键盘等，背板插件包括交流AC插件、CPU插件、出口插件、电源及操作电源插件，各个插件在背板上交换信息。
安装本装置时，无需其它任何配件，大大简化组屏及现场施工。
4.2交流插件
装置具有12路模拟数据采样通道，用于获取现场的电压电流信息。
电压输入元件由电压变换器构成，其输入为交流100V时输出为交流3.53V左右,线性范围为0.5V-120V。
电流输入元件由电流变换器直接转换为电压输出，有三种规格：
1）In=5A电流：
输入为20In时的输出为3.53V，线性范围为0.08In-20In。
2）In=5A电流：
输入为1.1In时的输出为3.53V，线性范围为0.01In-1.1In。
3）In=1A电流：
输入为20A时的输出为3.53V，线性范围为100mA-20A。
4.3CPU插件
CPU插件由以下几部分构成：
1）CPU系统
CPU系统由高性能的32位DSP处理器和大容量的RAM及Flash构成，具有极强的数据处理及记录能力，可以实现各种复杂的故障处理方案和记录大量的故障数据。
可记录的录波报告多达50个，可记录的事件数不少于1000条。
设置专门的EEPROM存储器保存保护定值等运行配置信息，装置掉电后均不会丢失。
2）数据采集
12路模拟采样回路，数据采集系统由高可靠性的14位精度的A/D转换器及滤波回路组成，各个模拟通道实现完全同时采样保持，完整的保存各模拟输入信号的幅值和相角信息，具有转换速度快、采样偏差小、超小功耗及稳定性好等特点；本装置的采样回路无可调整元件，也不需要在现场作调整，具备高度的可靠性。
3）开关量输入与输出
设置15路外开入量采集回路，开入量采集回经过专门的滤波抗干扰电路处理，大大提高了可靠性，开入量由装置提供的专用+24V电源提供输入电平。
装置提供12路24V开关量输出，具体功能可由拥护根据需要定义。
装置开入开出支持可编程控制，便于用户进行工业现场控制。
5）通信部分
装置设置RS485和CAN通信接口，采用屏蔽双绞线作为通讯介质。
支持双网，提高通讯的可靠性。
通讯规约采用电力系统标准的103和CAN2.0B规约。
6）时钟回路
插件内设置了硬件时钟回路,采用的时钟芯片精度高,并配有电池以掉电保持。
7）遥脉采集
装置提供2路24V脉冲采集电路，用于采集有功、无功脉冲电度。
4.4出口插件
出口插件设置24V启动继电器和12路24V继电器接点输出。
12路继电器接点输出可根据用户需要设置为常开接点输出、常闭接点输出和信号接点输出，常开接点和常闭接点输出采用双触点并联的方式增强接点容量。
信号接点输出采用单触点输出方式。
继电器接点输出可以根据用户需要设置成是否经过启动继电器接点闭锁；每一组接点输出采用严格的多重化逻辑控制，保证接点输出信号的绝对可靠。
4.5电源及操作回路插件
采用交直流逆变电源，交直流220V或交直流110V电压输入经抗干扰滤波回路后，利用逆变原理输出本装置需要的四组直流电压，即+5V/GND、+12V/-12V、+24V1/0V1和+24V2/0V2，+5V/GND作为主控电源。
+12V/-12V用于模拟量采样，+24V1/0V1用于外部遥信，+24V2/0V2用于装置遥控输出，各组电压不共地，且采用浮地方式，同外壳不相连。
4.6人机（MMI）插件
人机插件主要包括液晶显示器、指示灯和键盘控制，采用全汉化的显示，简单易懂，操作方便。
05保护原理
5.1复合电压元件
本装置的三段复压闭锁（方向）过流保护均经本元件闭锁。
Ø复合电压闭锁元件
复合电压闭锁元件包括低电压闭锁元件和负序电压闭锁元件，低电压闭锁元件在三个线电压中的任意一个低于低电压定值时开放，负序电压闭锁元件在负序电压高于负序电压定值时开放，两者有一个开放则开放复合电压闭锁元件。
A．UAB、UBC、UCA中任意一线电压
<
（过流保护低电压闭锁定值）；
B．负序电压
>
（过流保护负序电压闭锁定值）；
两个关系为或逻辑。
PT断线对复合电压元件、方向元件的影响
装置设有整定‘PT断线闭锁投入’控制字来控制PT断线时方向元件和复合电压元件的动作行为的控制。
若‘PT断线闭锁投入’整定为‘投’时，当判断出本侧PT断线时，方向元件和本侧复合电压元件则不满足动作条件，复合电压闭锁方向过流保护则退出保护；若‘PT断线闭锁投入’整定为‘退’时，当判断出本侧PT断线时，方向元件和复合电压元件都满足条件，这样复合电压闭锁方向过流保护就变为纯过流保护。
5.2三段复压闭锁（方向）过流保护
本装置装设三段复压闭锁（方向）过流保护，用于变压器相间故障的保护。
每段一个时限，各段可独立通过控制字选择经复合电压闭锁、经方向元件闭锁。
方向元件采用90度接线过电流方向元件采用90度接线的功率方向原理，按相启动，各相电流保护受下表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。
灵敏角度-30°/-45°可选，各段方向可独立通过控制字选择指向变压器或母线。
相间方向元件
I
U
A
IA
UBC
B
IB
UCA
C
IC
UAB
本装置Arg（U/I）=-120～60，边缘稍有模糊，误差<5。
复压闭锁（方向）过流保护的复合电压由经复合电压元件闭锁。
为满足灵敏度要求也可选择其它侧复合电压元件（其它侧复合电压开入）。
同时本侧复合电压也可提供出口接点启动其它侧过流保护。
复压闭锁方向过流保护推荐跳闸方式：
1）I段跳本侧断路器。
2）II段跳本侧出口断路器。
3）III段跳各侧断路器。
5.3限时速断保护
限时速断保护设一段一时。
用于线路近端短路，线路断路器拒动时，以较短时限跳开本侧断路器，避免了因复压闭锁过流保护时限整定过长而烧坏变压器。
可由控制字投退。
限时速断保护原理图如下：
5.4零序过流保护
在经小电阻接地系统中，接地零序电流相对较大，故可采用直接跳闸方法，装置中设置二段零序过流保护作为变压器接地故障的后备保护。
通过整定投退定值可选择各段过流是否投入。
其中零序过流Ⅰ、Ⅱ段保护经延时后直接动作于跳本侧。
5.5零序过压保护
装置应用于不接地或小电流接地系统中，在系统中发生接地故障时，其接地故障点零序电流基本为电容电流，且幅值很小，用零序过流继电器来检测接地故障点很难保证其选择性。
零序过压保护可通过控制字来选择投退，零序过压跳闸经TWJ闭锁，第一时限出口跳闸用于缩短故障范围，第二、三时限均跳主变本侧开关。
动作逻辑原理图如下：
5.6间隙零序过流保护
装置设有一段三时限间隙零序过流保护，第一时限出口跳闸用于缩短故障范围，第二时限跳主变本侧开关，第三时限均跳主变本侧开关。
5.7母线充电保护
这是一种限时电流速断保护，仅在对母线充电时短时投入。
在检测到母充开入HWJ从0变至1时，短时开放母充保护，时间TTR一到，即自动退出母充保护。
5.8过负荷保护
升级会员 