上海思源弘瑞551U保护装置使用说明书.docx

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上海思源弘瑞551U保护装置使用说明书

UDL-551U线路保护测控装置

使用说明书

1.装置简介

1.1.应用范围

UDL-551U以电流电压保护及三相重合闸为基本配置，集成了各种测量、控制功能，适用于66kV及以下电压等级系统线路的保护测控。

UDL-551U采用1/2机箱，自带操作回路，可选配合并单元功能，可组屏（柜）安装于保护室内，也可在开关柜就地安装。

1.2.性能特点

1）一体化的设计

●兼有遥测、遥控、遥信功能；

●测量模块，测量及计量精度可达0.5级；

●真正的防尘、抗振动设计，适合安装于开关柜等环境条件较为恶劣的现场运行。

2）人性化设计

●产品采用全汉化液晶显示及打印，人机界面清晰易懂；

●装置包括了多个可按用户要求定义的指示灯；

●实时显示及传送各种运行状态及数据，便于当地及远方巡检；

●可独立整定8套保护定值，定值切换安全方便；

●配备高速以太网络通信接口，并集成了IEC61850标准通信规约。

3）透明化

●记录内部各元件动作行为和录波数据；

●记录内部各元件动作时内部各计算值；

●继电保护软件跨平台，可将数据在本公司开发的工具软件上进行功能的完整仿真，分析内部各元件动作过程。

4）硬件免调试概念

●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；

1.3.功能配置

功能名称

保护功能

方向复压过流保护

过流加速保护

零序过流保护

零流加速保护

三相一次重合闸

三相多次重合闸

过负荷保护

低周减载

低压减载

手合同期

弹簧未储能告警

小电流接地选线

控制回路异常告警

TV异常检测

测控功能

遥信，遥测上送（IEC61850规约）

断路器，地刀，小车遥控分合

GOOSE订阅与发送

合并单元功能（选配）

支持IEC61850-9-2格式的SV输出

2.技术指标

2.1.额定电气参数

2.1.1额定数据

a）额定电源电压:

DC220V或DC110V,允许偏差-20%～+15%

b）额定交流数据：

交流电压：

相电压100/

V，

交流电流：

5A或1A（订货注明）

零序电流：

1A

额定频率：

50Hz

c）热稳定性：

交流电压回路：

长期运行1.2Un

交流电流回路：

长期运行2In

零序电流回路：

长期运行2A

2.1.2装置功耗

a）交流电压回路：

每相不大于1VA；

b）交流电流回路：

In=5A时每相不大于1VA，In=1A时每相不大于0.5VA；

c）零序电流回路：

每相不大于0.5VA；

d）电源回路：

正常工作时，不大于20W；保护动作时，不大于40W。

2.2.环境条件

a）环境温度：

工作：

-25℃～+55℃。

储存：

-25℃～+70℃，相对湿度不大于80%，周围空气中不含有酸性、碱性或其它腐蚀性及爆炸性气体的防雨、防雪的室内；在极限值下不施加激励量，装置不出现不可逆转的变化，温度恢复后，装置应能正常工作。

b）相对湿度：

最湿月的月平均最大相对湿度为90％，同时该月的月平均最低温度为-25℃且表面不凝露。

最高温度为+40℃时，平均最大湿度不超过50％。

c）大气压力：

80kPa～110kPa（相对海拔高度2km以下）。

2.3.抗干扰性能

a）1MHz脉冲群抗扰度

装置能承受能承受GB/T14598.13-2008规定的频率为1MHz及100kHz衰减振荡波（第一半波电压幅值共模为2.5kV，差模为1kV）脉冲群抗扰度试验。

b）静电放电抗扰度

装置能承受GB/T14598.14-1998中第4.2规定的试验等级为4级的静电放电抗扰度试验。

c）辐射电磁场抗扰度

装置能承受GB/T14598.9-2002中第4章规定的试验等级为3级的辐射电磁场抗扰度试验。

d）电快速瞬变/脉冲群抗扰度

装置能承受GB/T14598.10-2007中第4章规定的试验等级为A级的电快速瞬变/脉冲群抗扰度试验。

e）浪涌抗扰度

装置能承受GB/T14598.18-2007中第4章规定的试验等级为4级的浪涌抗扰度试验。

f）射频场感应的传导骚扰抗扰度

装置能承受GB/T14598.17-2005中第5章规定的试验等级为3级的射频场感应的传导骚扰抗扰度试验。

g）工频抗扰度

装置能承受GB/T14598.19-2007中第4章规定的试验等级为A级的工频抗扰度试验。

h）工频磁场抗扰度

装置能承受GB/T17626.8-2006中第5章规定的试验等级为5级的工频磁场抗扰度试验。

i）脉冲磁场抗扰度

装置能承受GB/T17626.9-1998中第5章规定的试验等级为5级的脉冲磁场抗扰度试验。

j）阻尼振荡磁场抗扰度

装置能承受GB/T17626.10-1998中第5章规定的试验等级为4级的阻尼振荡磁场抗扰度试验。

2.4.绝缘性能

a）绝缘电阻：

各带电的导电电路分别对地（即外壳或外露的非带电金属零件）之间，交流回路和直流回路之间，交流电流回路和交流电压回路之间，用开路电压为500V的测试仪器测试其绝缘电阻值不应小于100MΩ。

b）介质强度：

装置通信回路和24V等弱电输入输出端子对地能承受50Hz、500V（有效值）的交流电压，历时1min的检验无击穿或闪络现象；其余各带电的导电电路分别对地（即外壳或外露的非带电金属零件）之间，交流回路和直流回路之间，交流电流回路和交流电压回路之间，能承受50Hz、2kV（有效值）的交流电压，历时1min的检验无击穿或闪络现象。

c）冲击电压：

装置通信回路和24V等弱电输入输出端子对地，能承受1kV（峰值）的标准雷电波冲击检验；其各带电的导电端子分别对地，交流回路和直流回路之间，交流电流回路和交流电压回路之间，能承受5kV（峰值）的标准雷电波冲击检验。

2.5.机械性能

a）振动响应:

装置能承受GB/T11287-2000中3.2.1规定的严酷等级为I级振动响应检验。

b）冲击响应:

装置能承受GB/T14537-1993中4.2.1规定的严酷等级为I级冲击响应检验。

c）振动耐久:

装置能承受GB/T11287-2000中3.2.2规定的严酷等级为I级振动耐久检验。

d）冲击耐久:

装置能承受GB/T14537-1993中4.2.2规定的严酷等级为I级冲击耐久检验。

e）碰撞：

装置能承受GB/T14537-1993中4.3规定的严酷等级为I级碰撞检验。

2.6.保护定值整定范围及误差

a）定值整定范围

电流：

0.1In～20In；

零序电流：

0.01A～20A；

交流电压：

0.1Ue～2Ue；

延时：

0s～600s；

b）定值误差

电流：

<±2.5%或±0.01In，取其中较大者；

电压：

<±2.5%或±0.25V。

取其中较大者；

c）延时误差：

定时限在0s～2s（含2s）范围内不超过±40ms，2s～100s范围内不超过整定值的±2％；

反时限在0s～2s（含2s）范围内不超过±100ms，2s以上不超过理论值的±5%。

2.7.测量精度

a）各模拟量的测量误差不超过额定值的±0.2%；

b）功率测量误差不超过额定值的±0.5%；

c）开关量输入电压（220V/110V），分辨率不大于1ms；

2.8.触点容量

a）出口跳合闸触点

在电压不大于250V，电流不大于1A，时间常数L/R为5ms±0.75ms的直流有感负荷电路中，触点断开容量为50W，长期允许通过电流不大于5A。

b）出口信号及其它触点

在电压不大于250V，电流不大于0.5A，时间常数L/R为5ms±0.75ms的直流有感负荷电路中，触点断开容量为30W，长期允许通过电流不大于3A。

3.装置硬件

3.1.机箱结构

装置采用标准6U高，宽度为19英寸/2。

机箱外形尺寸及开孔尺寸如图3-1所示。

装置采用整面板形式，面板上包括汉化液晶显示、信号指示灯、操作键盘等，安装本装置时，基本无需其它任何配件，大大简化组屏及现场施工。

本装置的机箱采用全密闭、防尘、抗振动的设计，确保装置安装于条件恶劣的现场仍具备高可靠性。

图3-1机箱外形及安装开孔尺寸

3.2.模件配置

本保护装置的基本型由以下模件构成：

交流模件（AC）、模拟量输入模件（AI）、主处理模件（DPU）、主处理模件（MU）、开入开出模件（IO）、跳闸模件（TRIP）、电源模件（POWER）以及人机对话面板。

装置的模件配置如图3-2（后视图）：

图3-2装置模件布置图（后视）

3.3.

3.4.

3.2.1交流模件（AC）

交流变换部分包括电流变换器TA和电压变换器TV，用于将系统TA、TV的二次侧电流、电压信号转换为弱电信号，供保护模件使用，并起强弱电隔离作用。

装置交流模件输入数量总数不超过12路。

根据不同的装置配置不同数量的电流、电压输入，其中电流输入包括保护用互感器和测量用互感器。

3.2.2模拟量输入模件（AI）

模拟量输入模件采集交流模件的模拟量并将其转化为数字量。

3.2.3主处理模件（DPU）

主处理模件包含：

微处理器等。

3.2.4主处理模件（MU）

完成模拟量及开关量的采集及上送，模拟量支持IEC61850-9-2格式。

3.2.5开入开出模件（IO）

12个开入，8副开出。

3.2.6跳闸模件（TRIP）

跳闸模件包括开入开出及操作回路。

操作回路含硬防跳功能，可通过外部短接退出。

详细方法请参考11.2装置操作回路原理图

3.2.7电源模件（POWER）

由电源模块将外部提供的直流电源转换为保护装置工作所需电压。

本模块输入直流220V/110V（根据需要选择相应规格）,输出+5V和+24V。

+5V电压用于装置数字器件工作，+24V电压用于驱动装置继电器及直流电源输出。

同时电源模件能够提供一副失电告警输出触点、一副装置告警输出触点、4副信号继电器输出触点及6个开入量。

3.3.人机对话

人机对话安装于装置面板上，是装置与外界进行信息交互的主要部件之一，采用液晶显示屏，全中文菜单方式显示（操作），主要功能为：

键盘操作、液晶显示、信号灯指示及串行口调试。

3.5.装置端子说明

3-3装置端子图

ØAC模件端子定义

A01、A02，A03、A04、A05、A06分别为A相、B相、C相测量电流输入，其中A01、A03、A05为极性端。

A07、A08、A09、A10、A11、A12分别为A相、B相、C相保护电流输入，其中A07、A09、A11为极性端。

A13、A14为零序电流输入，A13为极性端。

A17、A18、A19、A20、A21、A22分别为A、B、C电压输入，接入母线电压，其中A17、A19、A21为极性端。

A23、A24为抽取电压输入，A23为极性端。

ØDPU模件端子定义

C01、C05、C08接大地；

IRIGB通信：

C06、C07分别为IRIGB+、IRIGB-。

485通信：

C02为485D+、C03为485D-。

C04带有终端电阻，当接线较长时，需短接端子C03、C04。

DPU-03站控层网口有2光、2电、1光1电三种类型。

ØMU模件端子定义

TXn：

该光纤网口的发送口；

RXn：

该光纤网口的接收口；

R1：

光纤串口对时输入端子，接收光纤串口输入的对时信号。

MU模件有4光和6光两种类型。

ØIO模件端子定义

E01、E02为第一组开入的负公共端（DC220V/110V）；

E03-E10为第一组备用开入（DC220V/110V）；

E11、E12为第二组开入的负公共端（DC220V/110V）；

E13-E16为第二组备用开入（DC220V/110V）；

E17、E18为小车控合开出；

E19、E20为小车控分开出；

E21、E22为地刀控合开出；

E23、E24为地刀控分开出；

E25-E32为备用开出；

ØTRIP模件端子定义

F01为开入端子的负公共端（DC220V/110V）；

F02为弹簧未储能（DC220V/110V）；

F03为手合同期（DC220V/110V）；

F04为小车试验开入（DC220V/110V）；

F05为小车工作开入（DC220V/110V）；

F06为地刀分位开入（DC220V/110V）；

F07为地刀合位开入（DC220V/110V）；

F08-F11为备用开入（DC220V/110V）；

F13、F14为保护跳闸出口；

F15、F16为重合闸出口；

F17为就地位置开入（DC220V/110V，0为远方；1为就地）；

F18为合闸压力开入（DC220V/110V）；

F19为跳闸压力开入（DC220V/110V）；

F20为操作压力开入（DC220V/110V）；

F21为手合开入（DC220V/110V）；

F22为手跳开入（DC220V/110V）；

F23为保护直跳开入（DC220V/110V）；

F25为操作电源正（DC220V/110V）；

F27为跳位监视；

F28为合闸出口；

F27、F28接断路器合闸线圈；

F30为合位监视；

F31为跳闸出口；

F30、F31接断路器跳闸线圈；

F32为操作电源负（DC220V/110V）。

ØPWR模件端子定义

G01、G02为开入端子的负公共端（DC220V/110V）。

G03为低周投入（DC220V/110V）；

G04为断路器分位（DC220V/110V）；

G05为断路器合位（DC220V/110V）；

G06为闭锁重合开入（DC220V/110V）；

G07为检修状态（DC220V/110V）；

G08为备用开入（DC220V/110V）；

G11、G12为装置告警开出；

G13、G14为断路器控合开出；

G15、G16为断路器控分开出；

G17、G18为事故总开出；

G20、G21为控制回路断线开出；

G22、G23为失电告警开出；

G25、G26为24V直流电压输出；

G28、G30为装置辅助电源输入端，接入直流220V/110V或交流220V；

G28接正极性端，G30接负极性端；

G32为装置屏蔽接地端子。

4.装置功能

4.1.装置功能实现方式

保护功能模块化，形成保护功能的标准模板库。

根据工程需要，将广泛应用的几种功能配置设计为典型功能配置，并给出典型功能配置文件。

工程应用时可以直接选用这些典型功能配置，或在这些典型功能配置基础上定制工程特定的功能配置。

用配置工具可以实现装置的工程配置定制。

4.2.保护功能

4.2.1方向复压过流保护

过流元件按相装设。

过流元件可由控制字选择是否带方向或复压闭锁。

方向元件采用90接线，按相起动。

为消除死区，方向元件带有记忆功能（3周）。

动作的最大灵敏角固定为-30（电压超前电流），动作范围150，误差小于±5。

复压元件在三个线电压的任意一个低于低电压定值或负序电压大于负序电压定值时动作，开放过流元件，保证装置在电机反充电等非故障情况下不出现误动作。

过流元件的判据为：

①任一相

②方向和复压条件满足（若投入方向和复压）

满足以上条件经过流延时出口，In为过流Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段定值。

可通过控制字选择过流Ⅰ段动作后闭锁重合闸。

过流保护除Ⅰ～Ⅲ段定时限保护外，还有一段反时限保护。

反时限过流保护也可由控制字选择是否带方向或复压闭锁。

根据国际电工委员会（IEC255-4）和英国标准规范（BS142.1996），一般推荐使用下面三个标准的反时限特性方程：

提供三种标准反时限：

一般反时限：

（4-1）

非常反时限：

（4-2）

极端反时限：

（4-3）

上式中，

为电流基准值，

为时间常数。

本装置的反时限特性可由反时限曲线类型控制字选择（0为一般反时限，1为非常反时限，2为极端反时限）。

各段过流保护可以通过控制字投退，原理框图如图4-1所示。

Izd为各段过流定值；Tsn为各段过流延时。

图4-1方向复压过流保护原理框图

4.2.2零序过流保护

本装置应用于小电流接地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，幅值很小，用零序过流继电器来保护接地故障很难保证其选择性故可通过控制字，采用告警方式。

在某些不接地系统和经小电阻接地系统中，接地零序电流相对较大，可以采用直接跳闸方法。

用于跳闸或报警的零序电流可以选用自产的零序电流，也可从装置的零序TA引入（定值中的“零序电流选择”控制字整定为“1”表示装置所用零序电流为外加，整定为“0”表示装置所用零序电流为自产所得）。

装置中设三段零序过流保护和一段反时限零序过流保护，其中零序Ⅲ段可整定为报警或跳闸，反时限保护参照4.2.1过流保护相关描述。

零序过流保护也可由控制字选择经零序功率方向闭锁。

对于不接地系统，方向灵敏角为90°；对于小电阻接地系统，灵敏角为-135°。

（以上角度指自产3U0和3I0之间的夹角），动作范围150，误差小于±5。

因此必须整定“中性点接地方式”功能控制字（“0”为中性点不接地系统，“1”为中性点经小电阻接地系统）。

零序方向过流保护原理框图如图4-2所示。

I0zd为零序过流I，II段定值；I0zd3为零序过流III段定值；T0为各段零序过流动作延时。

图4-2零序过流保护原理框图

4.2.3加速保护

本装置设置了独立的加速段保护，分为重合闸前加速、重合闸后加速和手合加速三种，可以选择使用相过流加速或零序过流加速方式。

重合闸前加速和后加速保护须在重合闸充电后才能投入，并可通过控制字（加速方式）选择采用重合闸前加速还是重合闸后加速。

手合加速需跳位无流状态20秒后才投入。

重合后加速保护与手合加速保护开放时间为3秒。

装置的手合加速回路不需由外部手动合闸把手的触点来启动，此举主要是考虑到目前许多变电站采用综合自动化系统后，已取消了控制屏，在现场不再安装手动操作把手，或仅安装简易的操作把手。

过流加速保护和零序过流加速保护的电流定值和时间定值均可独立整定。

原理框图如图4-3所示。

Tjs为过流加速延时时间；T0js为零序过流加速延时时间；Izd为加速过流定值，I0zd为加速零序过流定值。

图4-3加速保护原理框图

4.2.4TV异常检测

Ø母线TV异常检测

母线TV异常后发告警信号。

母线TV异常检测可以用控制字进行投退。

当保护启动时，闭锁母线TV异常检测。

控制字投入，满足以下任一条件，10s后报母线TV异常。

a.U1小于30V且合位或有流；

b.U2大于6V；

不满足以上情况，10s后母线TV异常返回。

原理框图如图4-4所示。

图4-4TV异常检测原理框图

Ø线路TV异常检测

线路TV异常后发告警信号。

当重合闸检定方式为检无压或检同期时，线路TV异常检测自动投入。

线路电压小于0.85倍线路额定电压且合位或有流，10s后报线路TV异常。

不满足以上情况，10s后线路TV异常返回。

4.2.5过负荷保护

装置设有过负荷保护功能，可通过控制字选择动作于跳闸或告警。

投跳闸时，动作后闭锁重合闸。

过负荷保护原理框图如图4-5所示。

Izd为过负荷定值，T为过负荷动作延时。

图4-5过负荷保护原理框图

4.2.6低周减载

低周减载设有电压闭锁、滑差闭锁，无流闭锁。

当系统发生故障，频率下降过快超过滑差闭锁定值时瞬时闭锁低频减载（滑差闭锁可由控制字选择投入）。

本线路如果不在运行状态（I<0.08In），则低周减载自动退出。

低周减载动作闭锁重合闸，TV异常闭锁低周减载。

fzd为低周减载定值，Ts为低周减载动作延时。

低周减载设有硬压板（即电源插件的G03“低周投入”开入）、软压板（低周减载软压板）及控制字（低周减载投）。

原理框图如图4-6所示。

图4-6低周减载原理框图

4.2.7低压减载

低压减载设有滑差闭锁。

当系统电压下降过快超过滑差闭锁定值时瞬时闭锁低压减载（滑差闭锁可由控制字选择投入）。

本线路如果不在运行状态（I<0.08In），则低压减载自动退出。

低压减载动作闭锁重合闸。

Uzd为低周减载定值，Ts为低周减载动作延时。

低周减载设有软压板（低压减载软压板）及控制字（低压减载投）。

原理框图如图4-7所示。

图4-7低压减载原理框图

4.2.8重合闸

重合闸起动方式有两种：

不对应起动和保护起动，当重合闸不投时可整定控制字退出。

装置设有四种重合方式，可通过重合闸方式控制字选择：

0－无检定；1－检无压；2－检同期；3－有压转检同期。

装置选择检无压重合方式时，母线无压定值为额定电压的30%，线路无压定值为线路额定电压的30％；选择检同期方式时，母线（AB相）和线路必须有压，母线有压定值为额定电压的80%，线路有压定值为线路额定电压的70％，当母线与线路电压角差与记忆母线与线路电压角差的差值小于同期角时合闸。

重合闸在充电完成后投入，线路在正常运行状态（HH=1，TW=0），无外部闭锁重合闸信号，经15s充电完成。

充电完成后，装置会点亮充电指示灯。

重合闸闭锁条件有：

⑴闭锁重合闸开入；⑵过负荷跳闸；⑶低周减载动作；⑷低压减载动作；⑸过流Ⅰ段动作（过流Ⅰ段闭锁重合闸控制字投）；⑹手跳或遥控跳闸；⑺控制回路异常；⑻弹簧未储能；⑼无合后位置。

Ø三相多次重合闸

装置设三相多次重合闸，重合次数可整定（最大可整定为三次）。

对于多次重合闸，开关重合后且未达到设定重合次数：

在闭锁时限内再次跳开，则重合闸放电；超过复归时限后，如果发生了重合，则判定为又一轮重合。

三相多次重合闸原理框图如图4-8所示。

图4-8三相多次重合闸原理框图

Ø三相一次重合闸

装置设三相一次重合闸，原理框图如图4-9所示。

图4-9三相一次重合闸原理框图

4.2.9手合同期

有手合同期开入且开关处于跳位，满足手合同期条件，延时到方可合闸。

装置自适应检无压或检同期。

手合同期开入自保持10s。

检查两侧电压，任一侧无压（<30V）允许合闸，两侧有压（Ux>70%，母线电压>80%）转为检同期。

检同期过程中计算Ux与Uab之间的角度与固有角度（即定值“Ux超前Uab角度”）之差小于30°允许合闸。

无压或同期延时固定为0.5s。

当有弹簧未储能、压力异常，控制回路异常时闭锁手合同期。

手合开入后，连续10s不能合闸，则放电。

手合开入连续保持超过60s，报手合超时告警。

手合同期放电的条件：

1．弹簧未储能；

2．压力异常；

3．控制回路异常；

4．手合同期10s内不能合闸；

5．合位或大于有流门槛；

6.手合出口

上述条件不满足将闭锁手合同期功能

原理框图如图4-10所示。

图4-10手合同期原理框图

4.3.小电流接地选线

装置通过外接零序电流和自产零序电压，判断出零序过流告警以及零序过压告警，并上送这些信号。

后台或远动可通过这些信号启动小电流接地选线功能，借助整站的零序电流,零序电压,零序有功功率,零序无功功率等模拟量,完成接地选线功能。

4.4.控制回路异常告警

装置采集断路器的跳位和合位，当电源正常、断路器位置辅助接点正常时，必然有一个处于断开状态，否则经15s报“控制回路异常”告警信号。

4.5.弹簧未储能告警

装置设有弹簧未储能开入，为适应不同弹簧机构储能延时的情况带有固定延时15s，装置收到开入后经延时报弹簧未储能告警信号，同时闭锁重合闸。

4.6.装置故障告警

保护装置的硬件发生故障（包括定值出错，定值区号出错，开出回路出错），装置的LCD可以显示