NZ671T 智能箱变保护测控装置说明书V110剖析.docx
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NZ671T智能箱变保护测控装置说明书V110剖析
概述
NZ671T智能箱变保护测控装置是我公司总结多年经验,研究智能箱变的特点和目前箱变测控方案的不足、运行维护难度大等不利因素,针对箱式变电站的智能化、自动化、网络化的发展趋势基础上,独立开发的一款集保护、测量、控制、通讯功能于一体化的智能装置。
本装置适用于35kV以下电压等级,容量为1600kVA及以上的各类型变压器,并可实现对箱式变电站电气参数和运行状态实时监测,并上传数据至监控系统,完善远程监控、配变电智能化、无人值守的要求。
大资源、高起点
z采用32位高性能嵌入式微机处理器,大容量的RAM和FlashMemory;利用SoC解决方案,数据处理、逻辑运算和信息存储能力强,运行速度快,可靠性高。
可记录8至50个录波报告,记录的事件数不少于1000条。
这些信息在装置掉电后不会丢失
z保护采用16位的A/D转换器、可选配的专用测量模块其A/D转换精度更是高达24位,各项测量指标轻松达到
z高精度的时钟芯片,并配置有GPS硬件对时电路,便于全系统时钟同步
z可独立整定16套保护定值,定值切换安全方便
z采用图形液晶,中文显示,菜单式操作
z独立的10/100M以太网接口,采用IEC60870-5-103/104通信规约（可选,装置还提供两个光口,可组成自愈式环形光纤以太网。
同时装置还设计八个串行通信接口,可接入其他智能设备并可完成规约转换。
整个通信网络可以方便的实现箱变信息实时监控
z尽心的电气设计,整机无可调节器件
z高等级、品质保证的元器件选用
z优异的抗干扰性能,组屏或安装于开关柜时不需其它抗干扰模件
z防水、防尘、抗振动的机箱设计
z完善的自诊断功能
注明:
我公司保留对本说明书进行修改的权利;产品与说明书不符时,请参实际产品说明为准。
目录
1.装置简介（3
1.1装置主要特点（3
1.2功能配置（4
2.技术指标（4
2.1额定数据（4
2.2装置功耗（5
2.3环境条件（5
2.4抗干扰性能（5
2.5绝缘性能（6
2.6机械性能（6
2.7测量精度（7
2.8触点容量（7
3.装置硬件（7
3.1机箱结构（7
3.2主要插件（8
3.3交流插件（8
3.4CPU插件（8
3.5开入插件（10
3.6电源插件（10
3.7人机对话插件（10
3.8通讯管理功能（11
3.9环网交换机功能（11
4.保护功能（12
4.1保护原理说明（12
4.2定值及压板说明（12
5.操作使用（15
5.1面板操作（15
5.2功能简介（16
5.3操作说明（17
6.附录（30
6.1后背板端子定义图（30
6.2安装尺寸图（31
6.3组网方案（32
1.装置简介
1.1装置主要特点
1采用多处理器技术,内置资源丰富,外围电路设计简单,具有良好的抗干扰性能。
采用模块、单元化卡轨式的结构设计,使得机箱结构小巧紧凑,方便现场安装与维护。
各采集模块对外以及各组之间采用隔离措施,排除任何可能的薄弱环节而引入外界干扰。
2装置的集成电路全部采用工业品或军品,使得装置有很高的稳定性和可靠性,满足苛刻条件下运行的要求。
3具有12路独立交流采样通道,实现箱式变压器6路电流、6路电压、角度、频率、功率的采集计算。
4具有2路直流（0-5V直流电压或4-20mA电流采集功能,2路PT100热电偶,可用于采集箱变相关温度等直流系统,方便综自系统的监视。
5具有了27路独立隔离的开关量输入功能,可采集负荷开关位置、低压断路器位置信号,低压隔离开关熔断器组位置信号,箱变门开关信号等开关量信号。
6带隔离的8路开出出口,方便进行箱变的控制功能扩展。
可对有电操功能的开关实现远程控分和控合操作。
7具有三段过流和零序电流保护功能,同时可配置多个非电量保护功能。
如重瓦斯动作跳闸、轻瓦斯动作告警、SF6气压异常报警、变压器高温报警、变压器超高温跳闸、变压器油位低等。
8独立的10/100M以太网接口,采用IEC60870-5-103/104通信规约（可选,装置还提供两个光口,可组成自愈式环形光纤以太网。
同时装置还设计八个串行通信接口,可接入其他智能设备并可完成规约转换。
整个通信网络可以方便的实现箱变信息实时监控。
9面板配置有RS232接口,所有的保护逻辑采用逻辑图方式编程,同时配备计算机界面的调试与分析软件,大大丰富了调试手段。
10采用图形液晶,全中文显示,菜单式人机交互,可实时显示各种运行状态及数据,信息详细直观,操作、调试便捷。
11可独立整定8套定值,定值区切换安全方便,可以满足不同时期的定值需求。
12大容量的信息记录:
可保存四组共40个最近发生的历史报告,动作信息记录、
告警信息记录、开关量变化记录、操作记录,可带动作参数,掉电保持。
1.2功能配置
功能编号功能描述备注
保护功能1
电气量保护:
过流一段、过流二段、过流三段、零序电流保护、低电压保护、过电压保护
2
非电气量保护:
变压器重瓦斯;变压器轻瓦斯;变压器高温;变压器超高温;压力释放阀动作;变压器油位低等
开入
功能
127路遥信开入,开入电压AC/DC220V（DC110V可选开出
功能
18路可独立编程的继电器出口
测量功能1
IAH、IBH、ICH、UAH、UBH、UCH、P1、Q1、COSΦ1、F1;IAH、IBH、ICH、UAH、UBH、UCH、P2、Q2、COSΦ2、F2等模拟量的遥测
2两路温度传感器（PT100输入
3两路4-20mA电流或0-5V直流测量输入
通信
功能1
串口+电口+光口
电口:
3路以太网（MODBUS、IEC60870-5-103/104可选标准RJ45接口串口:
8路串行通讯接口
光口:
2个10/100Base-FX（光口,标准SC接口
2.技术指标
2.1额定数据
a.额定电源电压:
AC/DC220V±20%
b.额定交流数据:
交流电压:
400V或100V（订货及使用时区分规格交流电流:
5A或1A（订货及使用时区分规格额定频率:
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
2.2装置功耗
a.交流电压回路:
每相不大于0.5VA;
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.保护电源回路:
正常工作时,不大于12W;
保护动作时,不大于15W。
2.3环境条件
a.环境温度:
工作:
-45℃~+70℃。
储存:
-45℃~+85℃,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。
2.4抗干扰性能
a.脉冲群干扰试验:
能承受GB/T14598.13-1998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脉冲群干扰试验。
b.快速瞬变干扰试验:
能承受GB/T14598.10-2007第四章规定的严酷等级为A级的快速瞬变干扰试验。
c.辐射电磁场干扰试验:
能承受GB/T14598.9-2002第四章规定的严酷等级的辐射电磁场干扰试验。
d.静电放电试验:
能承受GB/T14598.14-1998中4.1规定的严酷等级为Ⅲ级的静电放电试验。
e.电磁发射试验:
能承受GB/T14598.16-2002中4.1规定的传导发射限值及4.2规定的辐射发射限值的电磁发射试验。
f.工频磁场抗扰度试验:
能承受GB/T17626.8-2006第5章规定的严酷等级为Ⅳ级的工频磁场抗扰度试验。
g.脉冲磁场抗扰度试验:
能承受GB/T17626.9-1998第5章规定的严酷等级为Ⅳ级的脉冲磁场抗扰度试验。
h.阻尼振荡磁场抗扰度试验:
能承受GB/T17626.10-1998第5章规定的严酷等级为Ⅳ级的阻尼振荡磁场抗扰度试验。
i.浪涌抗扰度试验:
能承受IEC60255-22-5:
2002第4章规定的严酷等级的浪涌抗扰度试验。
j.传导骚扰的抗扰度试验:
能承受IEC60255-22-6:
2001第4章规定的射频场感应的传导骚扰的抗扰度试验。
k.工频抗扰度试验:
能承受IEC60255-22-7:
2003第4章规定的工频抗扰度试验。
2.5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;其余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。
2.6机械性能
a.振动响应:
装置能承受GB/T11287-2000中4.2.1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4.2.2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。
2.7测量精度
a.各模拟量的测量误差不超过额定值的±0.5%;
b.功率测量误差不超过额定值的±1%;
c.开关量输入分辨率不大于2ms;
2.8触点容量
a.在电压不大于250V,电流不大于1A,时间常数为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.在电压不大于250V,电流不大于2A的交流回路（cosφ=0.4±0.1中触点断开容量为250VA,长期允许通过电流不大于5A。
3.装置硬件
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,在程序执行、信号指示、通信等方面均给予了详尽的考虑。
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的考虑,故本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。
3.1机箱结构
机箱外形尺寸及开孔尺寸参见说明书后的附图。
装置采用整面板形式,面板上包括汉化液晶显示器、信号指示灯、操作键盘等.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。
本装置的机箱采用全密闭、防水、防尘、抗振动的设计,确保装置安装于条件恶劣的现场时仍具备高可靠性。
3.2主要插件
本保护装置由以下插件构成:
交流插件、CPU插件、开入插件,电源插件以及人机对话插件。
3.3交流插件
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CPU插件转换,并起强弱电隔离作用。
本插件包括6个电流变换器TA、6个电压变换器TV。
6个TA分别变换保护电流IAH、IBH、ICH、IAL、IBL、ICL共6个电流量;6个TV分别变换测量电压UAH、UBH、UCH、UAL、UBL、UCL共6个电压量。
3.4CPU插件
CPU插件原理简图如下:
CPU模件原理示意图
CPU插件主要由以下几部分构成:
1CPU系统
CPU系统由微处理器CPU、RAM、ROM、FlashMemory等构成。
高性能的微处理器CPU（32位,大容量的ROM（512K字节、RAM（1M字节及FlashMemory
（1M字节,使得该CPU模件具有极强的数据处理及记录能力,可以实现各种复杂的故障处理方案和记录大量的故障数据。
FlashMemory中可记录的录波报告为8至50个,可记录的事件数不少于1000条。
保护定值等运行配置信息也存入该存储器中,这些信息在装置掉电后均不会丢失。
C语言编制的保护程序,使程序具有很强的可靠性、可移植性和可维护性。
2数据采集系统
本装置的数据采集系统由两部分组成。
保护系统采用的数据采集系统由高可靠性的高精度的A/D转换器、多路开关及滤波回路组成,最新技术的A/D转换芯片内部包含了采样保持及同步电路,具有转换速度快、采样偏差小、超小功耗及稳定性好等特点,故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。
图3-2A/D系统原理示意图
测量系统则采用了最新采样技术的测量芯片,测量精度达24位,且无需采用任何软件技术就解决了因频率误差而导致测量误差增大的问题。
测量系统具备测量精度单次调整后自动记忆的功能,在现场无需再作调整。
3通信部分
本插件内含通信速度极高、具备通用性接口的以太网络芯片,以太网为本装置接入系统的主要通信接口。
通常方式,装置提供RJ45通信接口,以UTP5线为通信介质。
特殊情况下,可增加光纤接口通讯模件,提供光纤接口。
该模件为选配模件,须特别提出。
本装置还配置了一个SPI接口用于与人机对话插件（MMI通信,一个SCI（标准RS232串行接口用于连接PC机,可以借助PC机的强大功能及配置的专用调试软件包对装置进行各种测试。
4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。
本装置还考虑了硬件对时电路,接收GPS的脉冲对时信号。
另外,CPU插件采用了多层印制板及表面封装工艺,外观小巧,结构紧凑,大大提高了装置的可靠性及抗电磁干扰能力。
3.5开入插件
开入插件共有27路强电开入输入接点（AC/DC220V外部有源开入,用于实时采集箱变接入装置的状态信息。
提供4路直流量用于测量温度等非电量信号,其中直流量形式为热电阻或4-20mA可选。
3.6电源插件
本插件为直流逆变电源插件。
直流220V或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三组直流电压,即5V,24V（1和24V（2,三组电压均不共地,且采用浮地方式,同外壳不相连。
a+5V为用于CPU的工作电源
b24V（1为用于驱动继电器的电源
c24V（2为用于外部开入的电源
为增强电源模件的抗干扰能力,本模件的直流输入及引出端子的24V电源皆装设滤波器。
电源模件电原理图见附图。
图3-3电源模件原理示意图
同时,该插件上还配有8路可编程继电器出口。
方便进行箱变的控制功能扩展。
可对有电操功能的开关实现远程控分和控合操作。
3.7人机对话插件
人机对话插件安装于装置面板上,是装置与外界进行信息交互的主要部件,
采用大屏幕液晶显示屏,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。
3.8通讯管理功能
1装置有8个串口,3个10/100M自适应以太网电口。
2可接入光伏电站内的其它智能装置（如逆变器、汇流箱、电度表、继电保护、环境检测仪等等,完成主站、子站与职能装置之间的信息转发。
支持的标准规约:
接入:
IEC60870-5-101IEC60870-5-102IEC60870-5-103
IEC60870-5-104IEC61850南自网络103
串口103MODBUSRTU/TCPCDT
直流屏,稳控装置的规约。
转出:
IEC60870-5-101IEC60870-5-102IEC60870-5-103
IEC60870-5-104IEC61850南自网络103
串口103MODBUSRTU/TCPCDT
DISADNP3.01801
南自网络103
可以根据客户要求定制规约。
3.9环网交换机功能
1电口:
3路以太网标准RJ45接口。
2光口:
2组10/100Base-FX（光口,标准SC接口,可方便的组成一个光纤环网,防止光纤网络中任何一条连接线断掉,影响连接中的一个区域所带来的网络安全隐患。
它能防止一处连接发生故障而影响整体网络,使网络处于冗余模式。
4.保护功能
z 三段式过流保护
z 零序电流保护
z 非电量保护
z 低电压保护
z 过电压保护
z I、U、P、Q、cosφ、Hz、27路开关量采集
4.1保护原理说明
1三段式过电流保护
每段各设一个软压板进行保护功能的投退,且每段保护各有一个动作电流及动作时间定值,各段保护相互独立。
2零序过电流保护
当零序电流大于设定电流时,经延时跳闸或告警。
3非电量保护
该保护功能为标准配置。
提供重瓦斯,轻瓦斯,超温跳闸及温度高告警和油位低、SF6异常保护的直跳接口。
并通过控制字选择延时跳闸/告警,同时采集遥信。
4过电压保护
当电压大于设定值时,经延时跳闸或告警。
5欠电压保护
当电压小于设定值且开关位置在合位时,经延时跳闸或告警。
4.2定值及压板说明
4.2.1定值清单
序号定值名称范围单位备注
1控制字一0000~FFFF无
2控制字二0000~FFFF无
序号定值名称范围单位备注
3电流Ⅰ段0.2~100.0A
4电流Ⅱ段0.2~100.0A
5电流Ⅲ段0.2~100.0A
6电流Ⅰ段时间0.0~20.00S
7电流Ⅱ段时间0.1~20.00S
8电流Ⅲ段时间0.1~20.00S
9零序Ⅰ段0.1~20.0A
10零序Ⅰ段时间1.0~32.0S
11零序Ⅱ段电流0.1~20.0A
12零序Ⅱ段电流时间1.0~32.0S
13零序Ⅲ段电流0.1~20.0A
14零序Ⅲ段电流时间1.0~32.0S
15过电压定值10.0~100.00V相电压
16过电压时间0.0~100.00S
17欠电压定值10.0~100.00V相电压
18欠电压时间0.0~100.00S
19非电量1控制字0000~FFFF无
20非电量1延时0.0~100.00S
21非电量2控制字0000~FFFF无
22非电量2延时0.0~100.00S
23非电量3控制字0000~FFFF无
24非电量3延时0.0~100.00S
25非电量4控制字0000~FFFF无
26非电量4延时0.0~100.00S
27非电量5控制字0000~FFFF无
28非电量5延时0.0~100.00S
29非电量6控制字0000~FFFF无
30非电量6延时0.0~100.00S
4.2.2压板说明
压板名称对应功能
电流Ⅰ段电流Ⅰ段保护功能投退
电流Ⅱ段电流Ⅱ段保护功能投退
电流Ⅲ段电流Ⅲ段保护功能投退
零流Ⅰ段零序电流Ⅰ段保护功能投退
零流Ⅱ段零序电流Ⅱ段保护功能投退
零流Ⅲ段零序电流Ⅲ段保护功能投退
过电压过电压保护功能投退
低电压低电压保护功能投退
非电量1非电量1保护功能投退
非电量2非电量2保护功能投退
非电量3非电量3保护功能投退
非电量4非电量4保护功能投退
非电量5非电量5保护功能投退
非电量6非电量6保护功能投退
5.操作使用
为防止电源损坏,保护各功能插件,请不要带电插拔各模块。
对装置进行测试时,请使用可靠的测试仪,进行测试,推荐使用OMCRON56综合测试仪。
如遇装置异常,请与本公司联系。
5.1面板操作
板示意图如附图1,菜单操作如下:
装置的键盘操作和液晶显示界面,采用对话框结合菜单式操作方式。
显示画面总体结构示意图
注:
有★标记的菜单项负责执行具体的功能
5.2功能简介
5.2.1采样
有效值:
实时显示各模拟量通道的有效值和相角;
测量值:
实时显示各测量量的大小;
电量值:
实时显示各电度量的大小。
5.2.2事件
事故报告的查看、主动显示、打印;
录波报告的打印。
5.2.3定值
定值显示:
显示各个定值区的整定值;
定值切换:
从一个定值区切换到另一个定值区运行;
定值修改:
修改选定定值区中的整定值;
5.2.4系统设置
压板设置:
各种功能软压板投退;
时间调整:
调整装置时间;
测能设置:
z偏移校验:
校正零漂
z增益校验:
线性度校验
z保存设置:
保存校正的设置
z能量清零:
电度量清零
5.2.5系统测试
开出传动:
各输出开关量手动控制输出或返回;
开入检查:
开入量实时显示;
交流测试:
各模拟量通道的有效值和相角的实时显示;
5.2.6其他
显示程序版本信息、逻辑信息及装置标识。
5.2.7运行设置
保护软压板设置、定值区切换、定值修改及时间调整。
5.3操作说明
5.3.1正常显示画面
装置上电后,MMI进入正常显示画面:
在正常显示画面中将轮流显示当前运行定值区号、日期及时间信息、电流及电压的有效值及相角等信息。
5.3.2菜单
在正常显示画面下按【←┘】键即可进入主菜单,主菜单如下∶
进入主菜单后,可以用“∧”键、“∨”键、“<”键或“>”键选择相应的菜单项,按【←┘】键进入相应的子菜单或执行相应的操作,按【Q】键返回到前一画面。
5.3.3采样
进入本菜单后MMI每隔3秒定时刷新模拟量通道的有效值和相角。
用“∧”键和“∨”键翻行,“+”键和“-”键翻页,可观察各模拟量通道的有效值和相角。
5.3.4电量值
进入本菜单后MMI每隔3秒定时刷新各电度量的大小。
用“∧”键和“∨”键翻行,“+”键和“-”键翻页,可观察各电度量的大小。
5.3.5事件
报告显示
如果系统中没有事故报告,MMI将会显示消息框,提示没有事故报告.（在消息框下如果使用者没有按Q键返回,则2秒后自动返回。
如果系统中有事故报告,将会显示事故报告浏览窗口,用“+”键和“-”键查看上一份或下一份报告,“∧”键和“∨”键查看当前报告的前一记录或下一记录。
报告显示格式
此时按【←┘】键提示是否打印事故报告
3秒内按【←┘】键打印该份事故报告,否则退出打印画面,如果打印完成提示
如果打印机或通讯有故障,则提示
5.3.6录波打印
如果系统中有录波报告,将会显示录波报告浏
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