4 iPACS5741变压器差动保护装置技术说明书V201.docx
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4iPACS5741变压器差动保护装置技术说明书V201
iPACS-5741变压器差动保护装置
技术说明书
版本：
V2.01
江苏金智科技股份有限公司
目录
1.概述1
1.1.应用范围1
1.2.保护配置和功能1
1.2.1.保护配置1
1.2.2.保护信息功能1
2.技术参数2
2.1.机械及环境参数2
2.1.1.工作环境2
2.1.2.机械性能2
2.2.额定电气参数2
2.2.1.额定数据2
2.2.2.功耗2
2.2.3.过载能力2
2.3.主要技术指标2
2.3.1.差动保护2
2.3.2.后备保护3
2.3.3.电磁兼容3
2.3.4.绝缘试验3
2.3.5.输出接点容量3
3.软件工作原理4
3.1.装置总起动元件4
3.2.保护起动元件4
3.3.比率差动元件4
3.4.二次谐波制动5
3.5.差动速断保护5
3.6.过流保护5
3.7.延时TA报警功能5
3.8.瞬时TA断线报警功能6
3.9.装置闭锁和装置告警6
3.10.对时功能7
3.11.逻辑框图7
4.定值内容及整定说明8
4.1.系统定值8
4.2.保护定值9
4.3.通讯参数11
4.4.软压板12
5.装置接线端子与说明13
5.1.模拟量输入13
5.2.背板接线说明14
5.3.跳线说明14
1.概述
1.1.应用范围
iPACS-5741变压器差动保护装置适用于110KV及以下电压等级的双圈、三圈变压器，满足四侧差动的要求。
1.2.保护配置和功能
1.2.1.保护配置
（1）差动速断保护；
（2）比率差动保护；
（3）中、低侧过流保护；
（4）TA断线判别。
1.2.2.保护信息功能
（1）支持装置描述的远方查看；
（2）支持系统定值的远方查看；
（3）支持保护定值和区号的远方查看、修改功能；
（4）支持软压板状态的远方查看、投退；
（5）支持装置保护开入状态的远方查看；
（6）支持装置运行状态（包括保护动作元件的状态、运行告警和装置自检信息）的远方查看；
（7）支持远方对装置信号复归；
（8）支持故障录波上送功能。
支持电力行业标准DL/T667-1999（IEC60870-5-103标准）通讯规约，配有以太网通讯（100Mbps），超五类线或光纤通讯接口。
2.技术参数
2.1.机械及环境参数
2.1.1.工作环境
温度：
-25℃～+60℃保证正常工作
湿度、压力符合DL478
2.1.2.机械性能
能承受严酷等级为Ⅰ级的振动响应，冲击响应。
2.2.额定电气参数
2.2.1.额定数据
直流电压：
220V，110V允许偏差+15％，－20％
交流电流：
5A，1A
2.2.2.功耗
交流电流：
<1.0VA/相（In=5A）
<0.5VA/相（In=1A）
直流：
正常<15W
跳闸<25W
2.2.3.过载能力
交流电流：
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
2.3.主要技术指标
2.3.1.差动保护
（1）整组动作时间
a）差动速断＜20ms（1.5倍整定值）
b）比率差动＜35ms（2倍整定值，无涌流制动情况下）
（2）起动元件
差流电流起动元件，整定范围为0.3Ie～1.5Ie，级差0.01Ie（Ie为被保护变压器的额定电流）。
（3）变压器各侧电流的平衡系数调整通过软件实现，对Y侧最大平衡系数应小于2.3，对△侧最大平衡系数应小于4。
（4）差动速断保护整定范围为4～14Ie。
（5）TA断线可通过整定控制字选择闭锁比率差动保护出口或仅发报警信号。
（6）电流定值误差＜5%
（7）比率差动制动系数0.3～0.75可调
（8）二次谐波制动系数0.1～0.35可调
2.3.2.后备保护
（1）电流定值：
0.1In～20In
（2）定值误差：
<2.5%
（3）时间定值误差：
＜1%整定值+35ms
2.3.3.电磁兼容
辐射电磁场干扰试验符合GB/T14598.9的规定；
快速瞬变干扰试验符合GB/T14598.10的规定；
静电放电试验符合GB/T14598.14的规定；
脉冲群干扰试验符合GB/T14598.13的规定；
射频场感应的传导骚扰抗扰度试验符合GB/T17626.6的规定；
工频磁场抗扰度试验符合GB/T17626.8的规定；
脉冲磁场抗扰度试验符合GB/T17626.9的规定；
2.3.4.绝缘试验
绝缘试验符合GB/T14598.3-936.0的规定；
冲击电压试验符合GB/T14598.3-938.0的规定。
2.3.5.输出接点容量
信号接点容量：
允许长期通过电流5A
切断电流0.3A（DC220V，V/R1ms）
其它辅助继电器接点容量：
允许长期通过电流5A
切断电流0.2A（DC220V，V/R1ms）
跳闸出口接点容量：
允许长期通过电流5A
切断电流0.3A（DC220V，V/R1ms）
3.软件工作原理
3.1.装置总起动元件
起动CPU设有装置总起动元件，当三相差流的最大值大于差动电流起动定值时，或者中、低压侧三相电流的最大值（I3、I4）大于相应的过流定值时，起动元件动作并展宽500ms，开放出口继电器正电源。
3.2.保护起动元件
若三相差动电流最大值大于差动电流起动定值或中、低压侧电流的最大值（I3、I4）大于相应的过电流定值，起动元件动作，在起动元件动作后也展宽500ms，保护进入故障测量计算程序。
3.3.比率差动元件
装置采用三折线比率差动原理，其动作方程如下：
其中：
为比率制动系数
为差动电流起动定值
3.4.二次谐波制动
在iPACS-5741变压器差动保护中，比率差动保护利用三相差动电流中的二次谐波作为励磁涌流闭锁判据。
即：
式中Id2φmax为A、B、C三相差动电流中的二次谐波最大值，Idφmax为A、B、C三相差动电流的基波的最大值，Kxb为二次谐波制动系数。
满足上式时同时闭锁三相比率差动。
3.5.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。
3.6.过流保护
本装置为变压器中、低压侧各设一段过流保护，每段均为一个时限，分别设置整定控制字控制各保护的投退。
一般当该变压器的后备保护退出运行时，可投入该保护作为变压器保护的总后备。
3.7.延时TA报警功能
延时TA断线报警在保护采样程序中进行，当满足以下两个条件中的任一条件，且时间超过10秒时发出TA断线告警信号，不闭锁比率差动保护。
（1）任一相差流大于Ibj整定值；
（2）di2＞α+βdimax；
其中：
di2为差流的负序电流
dimax为三相差流的最大值
α为固定门槛值
β为某一比例系数
3.8.瞬时TA断线报警功能
瞬时TA断线报警在故障测量程序中进行，本装置的TA断线判别是基于以下假设的：
1、TA断线不是多相同时发生的；
2、TA断线与故障不是同时发生的。
满足下述任一条件不进行TA断线判别：
1、起动前某侧最大相电流小于0.2Ie，则不进行该侧TA断线判别；
2、起动后最大相电流大于1.2Ie；
3、起动后任一侧电流比起动前增加；
只有在比率差动元件动作后，才进入瞬时TA断线判别程序，这也防止了瞬时TA断线的误闭锁。
某侧电流同时满足下列条件认为是TA断线：
1、只有一相电流为零；
2、其它二相电流与起动前电流相等；
通过整定控制字选择，瞬时TA断线判别动作后可只发报警信号或闭锁比率差动保护出口。
3.9.装置闭锁和装置告警
当检测到装置本身硬件故障时，发出装置闭锁信号，闭锁整套保护。
硬件故障包括：
RAM、EPROM、出口回路故障、CPLD故障、定值出错和电源故障。
当检测到起动CPU的下列故障：
起动CPU电源故障、起动CPU定值错、起动CPU通讯错时也将发出装置闭锁信号，闭锁整套保护。
平衡系数错和接线方式错也闭锁保护。
当检测到下列故障时，发出运行异常报警，需立即处理：
（1）TA告警（差流越限报警）；
（2）TA断线；
（3）起动CPU长期起动。
3.10.对时功能
装置具备软件对时和硬件对时功能。
硬件对时为秒脉冲对时或者IRIG-B码对时，装置自动识别。
对时接口电平均采用485差分电平，对应端子207～208。
3.11.逻辑框图
4.定值内容及整定说明
4.1.系统定值
定值名称
符号
整定值
单位
1
保护定值区号
0～15
2
变压器容量
S
MVA
3
一侧额定电压
U1N
KV
4
二侧额定电压
U2N
KV
5
三侧额定电压
U3N
KV
6
四侧额定电压
U4N
KV
7
二次额定电压
Un
100
V
8
变压器接线方式
KMODE
00~19
说明：
（1）系统定值和保护行为相关，请务必根据实际情况整定。
（2）定值区号：
本装置提供16个可使用的保护定值区，整定值范围为0～15。
运行定值区可以是其中任意一个，如果要改变运行定值区，有两种方式：
其一是进入系统定值整定菜单，改变定值区号，将其值整定为所要切换的定值区号，按"确认"键，而后再装置复位即可；其二是通过远方修改定值区号，将所要切换的定值区号下装到装置，装置自动复位后即可。
（3）其中接线方式KMODE的整定对应如下：
变压器的一次接线方式
TA接成全星型时“变压器接线方式”整定值
TA在装置外部进行Y/Δ转换时，“变压器接线方式”整定值
Y/Y-12/Y-12/Y-12
00
10
Y/Y-12/Y-12/△-11
01
11
Y/Y-12/△-11/△-11
02
12
Y/△-11/△-11/△-11
03
13
Y/Y-12/Y-12/△-1
04
14
Y/Y-12/△-1/△-1
05
15
Y/△-1/△-1/△-1
06
16
△/△/△/△
07
17
△/△-12/Y-11/Y-11
08
18
Y/Y-12/△-11/Y-10
09
19
“变压器接线方式”由两位数构成。
十位数代表电流互感器接入方式：
0表示TA接成全星型，由程序进行Y/Δ转换；1表示TA在装置外部进行Y/Δ转换。
个位数则代表变压器一次的接线方式。
（4）系统定值整定举例
例：
已知变压器参数如下：
容量：
31.5/20/31.5兆伏安
电压：
110±4×2.5%／38.5±2×2.5%／11千伏
接线方式：
Yo/Y/△-12-11
变压器的主接线方式为内桥接线如图
则表中系统定值整定如下：
变压器容量
S
31.5MVA
一侧额定电压
U1N
110kV
二侧额定电压
U2N
110kV
三侧额定电压
U3N
38.5kV
四侧额定电压
U4N
11kV
二次额定电压
U2
100V
接线方式
KMODE
1
变压器的容量整定为各侧的最大容量，如上述变压器的各侧额定容量为31.5/20/31.5MVA，则变压器的容量整定为31.5MVA。
各侧一次额定电压应整定为变压器分接头的中间位置，如上述变压器高压侧的电压为110±4×2.5%，则应整定为110kV；中压侧的电压为38.5±2×2.5%，则应整定为38.5kV；低压侧的电压为11kV，应整定为11kV；这更能保证装置在各种运行方式下的差动电流较小，可以提高差动保护的性能。
（5）额定电压二次值输入100V既可。
4.2.保护定值
定值名称
符号
整定值
单位
1
一侧TA一次额定值
CT11
KA
2
一侧TA二次额定值
CT12
5/1
A
3
二侧TA一次额定值
CT21
KA
4
二侧TA二次额定值
CT22
5/1
A
5
三侧TA一次额定值
CT31
KA
6
三侧TA二次额定值
CT32
5/1
A
7
四侧TA一次额定值
CT41
KA
8
四侧TA二次额定值
CT42
5/1
A
9
差动电流起动值
Icdqd
0.3～1.5Ie
Ie
10
差动速断定值
Isdzd
4～14Ie
Ie
11
比率差动制动系数
Kbl
0.3～0.75
12
二次谐波制动系数
Kxb
0.1～0.35
13
TA报警门槛值
Ibj
0.05～0.2Ie
Ie
14
三侧过流电流定值
I3zd
0.0～20In
A
15
三侧过流时间定值
T3zd
0.0～10s
秒
16
四侧过流电流定值
I4zd
0.0～20In
A
17
四侧过流时间定值
T4zd
0.0～10s
秒
以下为整定控制字SWn，当该位置“1”时相应功能投入，置“0”相应功能退出
1
投差动速断
CDSD
0/1
2
投比率差动
BLCD
0/1
3
TADX闭锁比率差动
DXBS
0/1
4
投三侧过流
GL3
0/1
5
投四侧过流
GL4
0/1
说明：
（1）在整定定值前必须先整定保护定值区号。
（2）装置通过变压器容量、变压器各侧额定电压和各侧TA变比及接线方式的整定，自动进行各侧平衡系数的计算，通过软件进行Y／Δ转换及平衡系数调整。
平衡系数的内部算法如下：
以Kmode=1为例:
对于变压器Y接线侧
对于变压器Δ接线侧
对Y侧最大平衡系数应小于2.3，对△侧最大平衡系数应小于4。
（3）定值中的Ie为根据变压器最大额定容量归算到本侧TA二次的等值额定电流值,即等值额定电流值考虑了接线系数，为Y→Δ变换后的额定电流值。
计算公式如下：
对应变压器的Y侧（例如第一侧）
对应变压器的Δ侧（例如第二侧）
（4）差动保护启动电流的整定
为差动保护最小动作电流值，应按躲过正常变压器额定负载时的最大不平衡电流整定。
（5）差动速断保护
*______________________________________________________________________________________________________________________________差动速断保护可以快速切除内部严重故障，防止由于电流互感器饱和引起的比例差动保护延时动作。
其整定值应按躲过变压器的励磁涌流和外部故障时的不平衡电流。
（6）其中断线闭锁（DXBS）控制字投入后，一旦瞬时TA断线判别元件动作，则闭锁比率差动保护出口，其它保护元件正常运行，运行灯不熄灭。
比率差动保护出口闭锁后，将一直保持，报警灯不熄灭，直到按面板上的“确认”键或有信号复归开入或在远方复归。
反之，若断线闭锁（DXBS）控制字整定为“0”，则瞬时TA断线判别元件动作后仅发告警信号，所有保护元件均正常运行，恢复正常后报警灯也不熄灭，直到按面板上的“确认”键或有信号复归开入或在远方复归。
（7）若保护只用两侧或三侧电流，将不用的那侧“TA一次额定值”置为0，“TA二次额定值”置为5或1，并将该侧电流输入短接，实现两侧或三侧差动。
例如：
有一台Y/△-11两圈变压器，只需要实现两侧差动，可将高压侧TA接入第一侧，低压侧TA接入第四侧。
将“定值设置”中的“保护定值”菜单下的“二侧TA一次额定值”和“三侧TA一次额定值”整定为0，根据接线方式对照表，选择Kmode=01（或02、03）。
4.3.通讯参数
序号
名称
整定范围
备注
1
口令
00～99
出厂时设为“01”
2
装置地址
0～65535
3
IP1子网高位地址
0～254
4
IP1子网低位地址
0～254
5
IP2子网高位地址
0～254
6
IP2子网低位地址
0～254
7
IP3子网高位地址
0～254
8
IP3子网低位地址
0～254
9
掩码地址1位
0～255
10
掩码地址0位
0～255
11
遥信确认时间
0～50000毫秒
出厂时设为20ms
说明：
（1）通讯参数可以由调试人员根据现场情况整定。
（2）装置地址：
全站的装置地址必须唯一，防止不同装置因地址整定相同而导致通讯异常的情况发生。
（3）装置标准配置是两网口，至多可以三个（请在订货时予以说明）。
请根据实际的网口配置情况整定相应的子网地址，未曾使用的可不整。
（4）遥信确认时间：
开入的顺序事件记录的确认时间，出厂默认值20ms
（5）
4.4.软压板
序号
软压板名称
整定范围
备注
1
投差动速断
0/1
2
投比率差动
0/1
3
CTDX闭锁比率差动
0/1
4
投三侧过流
0/1
5
投四侧过流
0/1
说明：
软压板可以通过后台投退；就地可通过“软压板初始化”菜单将软压板内容全部初始化成“1”。
只有控制字、软压板状态（若未设置则不判）、硬压板状态（若未设置则不判）均为"1"时才投入相应保护元件，否则退出该保护元件。
5.装置接线端子与说明
5.1.模拟量输入
外部电流及电压输入经隔离互感器隔离变换后，由低通滤波器输入至模数变换器，CPU经采样数字处理后，构成各种保护继电器。
输入四侧电流I1、I2、I3、I4，由（I1+I2+I3+I4）构成差动电流，作为差动继电器的动作量。
由I3构成中压侧后备保护的动作量；由I4构成低压侧后备保护的动作量。
在本装置内，变压器各侧电流存在的相位差由软件自动进行校正。
变压器各侧的电流互感器均采用星形接线，各侧电流方向均指向变压器（同名端在母线侧）。
各侧电流的平衡系数调整可通过软件完成，可不需外接中间电流互感器。
5.2.背板接线说明
端子101～106为一侧电流输入。
端子107～112为二侧电流输入。
端子113～118为三侧电流输入。
端子119～124为四侧电流输入。
端子201～206为备用通讯口。
端子207～208为硬接点对时输入端口，接485差分电平。
端子318为过流保护开入。
端子319为差动保护开入。
端子320为信号复归开入。
端子321为装置检修开入。
当该开入投入时，装置将屏蔽所有的远动功能。
端子322分别为开入电源负输入端。
端子327分别为装置电源正输入端。
端子328分别为装置电源负输入端。
端子330为保护电源地。
该端子和装置上的接地端子相连后再与变电站地网可靠联结。
端子401为中央信号接点的公共端，与端子402、403、404构成中央信号，依次是装置闭锁，装置报警和保护跳闸。
端子409为遥信信号接点的公共端，与端子410、411、412构成远动信号，依次是装置闭锁，装置报警和保护跳闸。
端子415到430共提供8对跳闸出口接点。
5.3.跳线说明
（1）CPU板跳线
JP2跳上时允许下载保护程序，不跳时禁止下载保护程序。
出厂时不跳。
JP3跳上时允许下载通讯程序，不跳时禁止下载通讯程序。
出厂时不跳。
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