PMC687F光纤电流差动保护装置说明书V100830.docx
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PMC687F光纤电流差动保护装置说明书V100830
PMC-687F光纤电流差动保护装置
操作使用说明书
（V1.0版）
深圳市中电电力技术有限公司
2007年8月30日
1装置简介
1.1概述
PMC-687F光纤电流差动保护装置是在消化吸收国内外先进技术的基础上设计开发的用于110kV及以下电压等级的带电流差动的线路保护装置。
PMC-687F光纤电流差动保护装置采用了高端配置：
高性能32位嵌入式单片机、高精度AD采样、大液晶人机界面、支持软件在线升级。
PMC-687F高可靠性的继电保护功能与自动装置功能、完备的遥控与出口输出功能，特别适合短线路保护。
1.2产品特点
•针对企业用户的特别设计；
•特别针对安装于开关柜上的设计结构；
•齐全的保护功能适用于多种应用；
•特别适合距离为4km以内的短线路，最大通信距离为10km；
•灵敏小电流接地保护（可选）；
•大容量的事件记录（分辨率1ms）；
•长时间故障录波（掉电可保持10年）；
•保护出口配置灵活，显示界面人性化；
•完善的自检功能及报告；
•PMC-687F具有2个RS-485通讯接口，规约为MODBUS；
•支持软件在线升级。
1.3基本功能
PMC-687F
详细说明
输入和输出
四路电压输入（VA、VB、VC、VX）
四路电流输入（IA、IB、IC、IN）
八路开关量输入（IN1～IN8）
五个继电器输出（OUT1～OUT3、遥合、遥分）
保护配置
电流差动保护、复压过流I段、复压过流II段、反时限过流保护、过负荷保护、相电流加速保护、两段式零序电流保护、远跳保护、绝缘监测、TA断线监视、TV断线监视、弹簧储能监视、外部开关量联跳
测量功能
相电流、差动电流、相电压、线电压、零序电压、零序电流、频率、有功、无功、视在功率、功率因数
故障录波
故障录波记录长度为25个周波，可以连续记录最近发生的7次故障录波，这些数据保留在非易失性存储器中（掉电10年不丢失）。
事件记录
装置保存的事件记录总量为224个，其中保护事件记录32个，开关量变位记录128个，装置操作事件记录32个，装置自检事件记录32个。
通信方式
RS-485通信口：
可提供2路通信口通信，支持同时工作。
1.4产品使用
a）适用于电力线路保护
b）灵敏接地方向保护可以实现分散的接地选线
c）装置可就地分散安装或集中组屏安装
2技术指标
2.1工作环境条件
a）环境温度：
-25℃～+70℃
b）大气压力：
80kPa～110kPa
c）相对湿度：
5%～95%（产品内部不凝露，不结冰）
2.2额定参数
a）装置工作电源
•直流：
额定220V，110V，电压允许偏差-20%～+20%
•交流：
额定220V，电压允许偏差-20%～+20%
b）额定相电流：
5A、1A
c）额定零序电流：
5A、1A、0.5A
d）额定交流相电压：
57.7V
e）额定频率：
50Hz
f）功耗
•交流电流回路：
5A配置，不大于1VA/相；1A配置，不大于0.5VA/相
•交流电压回路：
不大于0.5VA/相
•工作电源回路：
不大于8W
2.3精度及误差
a）保护定值误差
•电流定值误差：
<±3%或50mA（5A额定）
<±3%或10mA（1A额定）
<±3%或5mA（0.5A额定）
•电压定值误差：
<±3%或2V
•延时定值误差：
<±3%或55ms
•功率方向角度精度：
±5°
b）测量精度误差
•电压：
误差：
±0.5%（1V～120V）
•电流：
误差：
±0.5%（0.01In～1.2In）
•有功功率：
误差：
±1.0%
•无功功率：
误差：
±2.0%
•有功电能：
误差：
±1.0%
•无功电能：
误差：
±2.0%
•功率因数：
误差：
±1.0%
2.4遥信分辨率
遥信分辨率为1ms。
2.5过载能力
a）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
b）交流电压回路：
2倍额定电压，连续工作；3.0倍额定电压，允许10s
2.6继电器输出
a）接通容量：
5A，连续，30A，0.2s
b）动作时间：
<10ms
c）返回时间：
<5ms
d）分断能力：
直流，阻性50W；感性30W（L/R=0.04s），交流，1250VA，最大5A
2.7开关量输入
激励电源：
外部直流220V/110V（标准配置），内部直流24V（可选）
2.8电气绝缘性能
a）介质强度
符合GB/T14598.3-1993规定；工频电压2kV，时间1分钟。
b）绝缘电阻
符合GB/T14598.3-1993的规定；1000V兆欧表测试，绝缘电阻值不小于100MΩ。
c）冲击电压
符合GB/T14598.3-1993规定；承受1.2/50μs峰值为5kV的标准雷电波的冲击。
2.9机械性能
a）振动
•振动响应：
符合GB/T11287-2000标准规定，严酷等级为1级；
•振动耐久性：
符合GB/T11287-2000标准规定，严酷等级为1级。
b）冲击
•冲击响应：
符合GB/T14537-1993标准规定，严酷等级为1级；
•冲击耐久性：
符合GB/T14537-1993标准规定，严酷等级为1级。
c）碰撞：
符合GB/T14537-1993标准规定，严酷等级为1级。
2.10光纤接口
a）光纤种类：
单模光纤，波长：
1310nm
b）发送功率：
>-6dBm
c）接收灵敏度：
<-15dBm
d）光纤接头方式：
ST
e）传输速率：
1M
f）传输距离：
<10km
2.11电磁兼容性能
a）振荡波干扰：
符合GB/T14598.13-1998（IEC60255-22-1：
1988）规定，严酷等级为Ⅲ级。
b）静电放电干扰：
符合GB/T14598.14-1998（IEC60255-22-2：
1996）规定，严酷等级为IV级。
c）射频电磁场辐射干扰：
符合GB/T14598.9-2002（IEC60255-22-3：
2000）规定，满足10V/m最严酷等级（III级）。
d）电快速瞬变脉冲群干扰：
符合GB/T14598.10-1996（IEC60255-22-4：
1992）规定，严酷等级为IV级。
e）浪涌干扰：
符合GB/T17626.5-1999（IEC61000-4-5：
1995）规定，严酷等级为III级。
f）射频传导干扰：
符合GB/T17626.6-1998（IEC61000-4-6：
1996）规定，严酷等级为Ⅲ级。
g）工频抗扰度：
符合IEC60255-22-7：
2003规定，严酷等级为A级。
h）辐射发射限值：
满足GB/T14598.16-2002（IEC60255-25：
2000）标准规定的限值要求
3功能说明
3.1电流差动保护
3.1.1启动条件
本侧任一相差流大于分相差动定值；
3.1.2闭锁条件：
有下列条件之一差动保护即刻闭锁：
a.未收到对侧差动动作信号；
b.本侧TA断线投入并发生断线；
c.长期有差流并选择闭锁差动保护；
d.光纤通信通道检测故障；
e.装置自检故障。
3.1.3分相差动的动作方程：
Id＞Iop；
Id＞0.6Ir0＜Id＜3Iop；
Id＞0.8Ir－IopId≥3Iop；
上式中：
Iop为差动保护整定值
Id=│ÌM+ÌN│，Ir=│ÌM│+│ÌN│；
ÌM、ÌN是经过TA变比换算的值，其动作区见下图：
3.1.4TA断线
a）动作条件：
•I2>0.1IN；
•I<0.04IN；
其中：
In为额定电流
两个条件同时满足，则该相TA断线
b）TA断线闭锁该相电流差动保护，如果该相差流大于1.2In，TA断线闭锁失效。
3.1.5长期有差流
a）计算出正常两侧的差电流连续12s大于0.15In时判为“长期有差流”。
b）“长期有差流”动作可选择闭锁差动保护。
3.1.6通信可靠性
a）每帧数据进行CRC校验（由硬件实现），错误则舍弃。
b）每秒进行错误帧统计，错误帧数大于给定值时，将上一秒认为通讯异常。
c）通信为恒速率时每秒钟收到的帧数为恒定，如果丢失帧数大于给定值，报通道中断，以上检测到通道中断的情况发生后，则闭锁差动保护，一旦通信恢复，自动恢复保护。
3.1.7数据同步
两侧装置一侧作为同步端（从），另一侧作为参考端（主），以同步方式交换信息。
参考端采样间隔固定，并在每一采样间隔中固定向对侧发送一帧信息；同步端随时调整采样间隔，如果满足同步条件，就向对侧传送当前点的三相电流采样值及保护所用到的相关信息；否则，启动同步过程，直到满足同步条件为止。
（主从设置由程序自动设置）
采样同步原理见图：
采样同步基本原理
由图可知，M侧t2时刻发出的电流im与N侧t3-△tr时刻的电流in处于同一时刻。
如果△tks=t3-△tr-int（t3-△tn）=0
其中int表示将数据取整
△tn为从机（N侧）数据接收时刻与上一个发送时间点的时间间隔
则表明两侧装置处于同步采样状态。
调整法方法：
设定主机保护装置的采样时刻作为基准，对侧的装置（从）通过不断的调整，
以使保护装置的采样时刻一致，从而达到满足差动保护的要求。
检测失步后，闭锁差动保护，主发同步信号，从装置重新在一个“发－收”周期内同步。
3.2后备保护功能
3.2.1复压过流保护（I段、II段）
当三相电流中任意一相电流大于整定值并达到其整定延时时，保护出口动作。
a）动作条件
•Imax（IФ）>Id；Id为电流定值，IФ为相电流
•t>td；td为延时定值
•复压元件投入时，Umin<低压定值或者U2>负序电压定值
•方向元件投入时，动作区为（－135º，45º）
b）方向元件
方向元件采用90o接线，规定由母线指向线路为正方向
保护相
动作电流
极化电压
A
IA
VBC
B
IB
VCA
C
IC
VAB
最大灵敏度角：
－45º
动作区：
（－135º，45º）
c）出口配置：
3个出口（OUT1～OUT3）可灵活配置
d）软压板投退：
退出/跳闸/报警
3.2.2反时限过流保护
反时限过流保护的动作时限与被保护线路故障电流的大小有关，故障电流越大，动作时限越短；反之，故障电流越小，动作时限越长。
五种反时限曲线可选。
a）动作方程：
IECC级曲线（默认C3，极端反时限）
曲线名称
计算公式
曲线名称
计算公式
标准反时限：
C1
t=tp*
强反时限：
C2
t=tp*
极端反时限：
C3
t=tp*
长反时限：
C4
t=tp*
短时反时限：
C5
t=tp*
式中，M=I/Ip，tp为时间系数，Ip为电流定值，I为故障电流，t为跳闸时间
b）出口配置：
3个出口（OUT1～OUT3）可灵活配置
c）软压板投退：
反时限过流保护可通过软压板设置为退出/跳闸/报警
3.2.3过负荷保护
当三相任一相电流超过过负荷电流整定值并达到整定延时后，保护动作
a）动作条件
•Imax（IФ）>Id；Id为过负荷电流定值，IФ为相电流
•T>Td；Td为过负荷延时定值
b）出口配置：
3个出口（OUT1～OUT3）可灵活配置
c）软压板投退：
退出/跳闸/报警
3.2.4相电流加速
用于合于故障加速跳闸。
a）动作条件
•Imax（IФ）>Id；Id为充电保护电流定值，IФ为相电流
•T>Td；Td为充电保护延时定值
•断路器合位（IN1=1）
•95%电流定值返回
注：
合闸3秒后充电保护退出
b）出口配置：
3个出口（OUT1～OUT3）可灵活配置
c）软压板投退：
退出/跳闸/报警
3.2.5零序过流保护（I、II段）
零序过流保护为两段。
a）动作条件
•IN>I0d；I0d为零序电流定值，IN为零序电流
•T>Td；Td为零序过流保护延时定值
•零序电压元件投入时，3U0>21V（3U0为计算零序电压）
•零序功率方向投入时，功率方向在180°～360°动作区内
b）方向元件
零序方向元件动作区为Arg（IN/3U0）＝180°～360°，3U0为自产
c）出口配置：
3个出口（OUT1～OUT3）可灵活配置。
d）软压板投退：
退出/跳闸/报警
3.2.6远跳保护
用于对侧后备保护跳本侧。
a）动作条件
•远跳保护投入
•对侧保护跳闸动作
b）出口配置：
3个出口（OUT1～OUT3）可灵活配置
c）软压板投退：
退出/投入
3.2.7绝缘监视
通过检测开口三角形零序电压来监视绝缘状态。
d）动作条件
•UX接入开口三角零序电压
•UX>Ud，UX为零序电压，Ud为绝缘监视电压定值
•T>Td；Td为绝缘监视延时定值
e）出口配置：
3个出口（OUT1～OUT3）可灵活配置
f）软压板投退：
退出/报警
3.2.8TV断线
TV断线功能可监视TV单相断线、两相断线和三相断线。
判断到断线故障后，装置延时5s发告警信号，当电压正常后TV断线报警将自行复归。
a）动作条件
•三个线电压均小于18V，某任意一相电流大于0.1In，判为三相断线
•任意两个线电压之差大于18V，判为两相断线或单相断线
b）出口配置：
3个出口（OUT1～OUT3）可灵活配置
c）软压板投退：
退出/报警，报警时黄灯亮
3.2.9重要遥信处理
IN7和IN8分别定义为外部联跳信号和弹簧未储能信号。
IN7（外部联跳）可设置为退出/跳闸/报警，动作出口（OUT1～OUT3）可设置；
IN8（弹簧未储能）可设置为退出/报警，动作出口（OUT1～OUT3）可设置。
时间整定范围：
0.00s～99.99s。
3.3测量监视功能
3.3.1测量
PMC-687F可测量全电量参数，包括电压、电流、功率、功率因数、频率以及零序电流IN和辅助电压UX。
测量值刷新率为1秒。
a）PMC-687F装置测量电量的一次值有：
•相电压（VA、VB、VC）、线电压（VAB、VBC、VCA）、零序电压（UN）
•相电流（IA、IB、IC）、零序电流（IN）
•有功功率（PA、PB、PC）、无功功率（QA、QB、QC）、视在功率（SA、SB、SC）
•功率因数（PFA、PFB、PFC）、总功率因数（PF）
•总有功功率（P）、总无功功率（Q）、总视在功率（S）
•频率（f）
b）PMC-687F装置测量电量的二次值有：
•相电压及角度、线电压、辅助电压及角度
•相电流及角度、零序电流及角度
•差动电流、制动电流
•正序电压、负序电压、零序电压（计算值）
•正序电流、负序电流、零序电流（计算值）
c）PMC-687F测量电能参数包括：
•正向有功电能、无功电能
•反向有功电能、无功电能
3.3.2遥信功能
PMC-687F共采集8个开关量，其中3个开关量已经定义，其输入端子定义不能改变，另外5个开关量输入可由用户自己定义。
装置记录128条遥信变位事件，掉电不丢失。
a）固定的开关量输入信号是：
•IN1：
采集断路器状态
•IN7：
采集联跳信号
•IN8：
采集弹簧储能信号
b）自定义输入信号是：
IN2～IN6：
自由定义输入，如隔离刀闸的状态信号、变压器轻瓦斯、工艺接点信号等。
3.4控制功能
遥控由起动继电器、遥跳继电器、遥合继电器联合执行。
在“遥控”信号为1时，当装置接收到上位机遥控命令后，回复返校信号，当上位机收到装置的返校信号后，再次下发控制命令时，装置的遥跳继电器（或遥合继电器）才能动作。
当“遥控”信号为0时，闭锁上位机的遥控操作。
由于装置在硬件和软件上均考虑了多重防误动措施，遥控具有非常高的可靠性。
3.5通讯功能
PMC-687F配置2路RS485通信接口，装置可以接入各种电力监控网络中，实现遥测、遥信、遥控以及事件记录、故障记录、装置自检信息和故障录波数据的远传。
3.6记录功能
3.6.1事件记录
装置保存的事件记录总量为224个，其中保护事件记录为32个，开关量记录128个，装置操作事件32个，装置自检事件32个，所有记录均为最新数据，自动刷新。
事件记录包括事件类型、事件发生时间、事件特征量。
a）保护事件记录
保护事件记录的信息有：
保护动作的类型、保护动作特征值、保护动作时间（年月日时分秒毫秒）。
最新发生的保护动作事件，还可以通过查看故障录波的波形记录，相互验证，供事故分析用。
b）遥信变位记录
装置共采集8个开关量输入信号，当任意一个开关量发生信号变位（即接点由合→分或由分→合时，均产生一个遥信信号），PMC-687F装置均记录发生的时间和开关量状态。
c）装置操作记录
运行维护人员修改装置设定的参数后，装置将自动记录这一事件，记录包含操作的内容和操作的时间，这些记录不能被修改，掉电不丢失，与保护定值表、保护事件记录、故障录波记录一起作为事故分析的依据。
d）装置自检报告
当装置上电后，即定时对装置运行状态进行检查和监视。
如检测到元器件故障时，装置保护即退出运行并输出告警信号。
装置失电也会闭锁保护输出告警信号。
自检内容为：
3.6.2故障录波记录
任何保护动作均可以起动故障录波，真实地记录故障电压电流波形及开关量。
录波结果带上日期和时间标志后存入装置专用的存储器，通过监控计算机读取和显示故障录波图形。
每次故障录波总长度为25个周波，总共记录最近发生的7次故障的录波波形，这些数据保留在非易失性存储器中，通信支持故障录波数据召唤。
存储格式为故障发生前2～4个周波、发生后21～23个周波，每周波为12点。
4
操作使用说明
PMC-687F保护装置采用128×64点阵液晶显示，人机界面实现了菜单化，操作方便简洁。
4.1按键操作
装置共设6个按键，在每个菜单页面都有相应的操作提示。
“▲”键：
上翻页面或加1；
“▼”键：
下翻页面或减1；
“◄”键：
光标左移；
“►”键：
光标右移；
“确认”：
确认当前选择或参数修改；
“退出”：
退回上一级菜单、取消当前操作或参数修改；
“确认”＋“退出”：
两键同时按则为复归。
4.2信号指示灯
装置共设5个信号指示灯：
“运行”：
闪烁表示装置工作正常，不闪表示装置故障；
“通道”：
绿灯亮表示光纤通讯正常，电流差动回路正常；
“差动”：
红灯亮表示差动保护动作；
“后备”：
红灯亮表示作用于跳闸的后备保护动作；
“报警”：
黄灯常亮表示装置自检故障或作用于报警的保护动作，黄灯闪烁表示装置进入整定状态，此时将闭锁所有保护。
注：
复归“跳闸”和“报警”灯时，需同时按下“确认”和“退出”两键。
4.3默认显示页面
默认页面显示三个一次测量值（IB，P，PF）和8IN的状态（1为合，0为分，从左到右依次为IN1到IN8），在其他页面10分钟内无操作，系统自动跳转到此页面。
默认运行画面
4.4显示结构
4.5画面详细说明
装置上电后即开始自检，显示装置相关信息，自检通过后进入默认显示界面，按确认键进入主菜单。
主菜单共6项：
数据查询、定值查询、事件记录、参数设置、装置维护、装置信息。
按“→”、“←”、“↑”、“↓”键选择，选中的菜单反白显示按“确认”键进入下一级菜单。
本装置的密码为4位数字，分为普通用户密码和超级用户密码。
“↑”“↓”键对值进行输入0～9，“->”“<-”键对输入位进行选择，输入完成后，按“确认”键，对密码进行验证如果正确直接进入下级页面，如果错误，进行提示，同时按任意键后进行重新输入。
显示格式如下：
密码验证界面
密码输入错误界面
4.5.1数据查询
按“↑”“↓”键选择，被选中的菜单反白显示，按“确认”键进入。
数据查询可以查询一次测量值（测量数据）、二次测量值（保护数据）、输入开关量和输出开关量，均为实时值。
数据查询画面如下：
数据查询
a）一次测量值
实时显示一次测量数据，为一次侧数据，测量和计量数据与此显示数据完全相同，请依据显示的数据和功率的正负号判断测量接线TA、TV的相序和极性否正确。
共分为9屏显示，按“→”“←”键进行滚屏操作，可以循环显示。
一次测量值显示格式如下：
一次测量值（第1屏）
一次测量值（第2屏）
b）二次测量值
实时显示保护测量数据，为TA、TV二次值，请依据显示的数据和角度判断保护TA、TV接线的相序和极性否正确。
共分为5屏显示，按“→”“←”键进行滚屏操作，可以循环显示。
二次测量值显示格式如下：
二次测量值（第1屏）
二次测量值（第2屏）
c）输入/输出开关量
实时显示输入/输出开关量信息，其中“1”表示开关量接通状态，“0”表示开关量断开状态。
输入/输出开关量显示格式如下：
输入开关量
输出开关量
4.5.2定值查询
定值查询可以查询系统参数、保护定值、出口延时和通讯参数。
按“↑”“↓”键选择，被选中的菜单反白显示，按“确认”键进入。
定值查看显示格式如下：
定值查询
a）系统参数
系统参数画面中可以查看电压互感器（TV）、电流互感器（TA）和零序电流互感器（NTA）的一次及二次额定值，电压互感器（TV）接线方式，馈线编号和光纤通道整定。
系统参数显示格式如下：
系统参数（第1屏）
系统参数（第2屏）
系统参数（第3屏）
b）保护定值
保护定值画面中，每个画面或者每两个画面显示一个保护的相关信息。
按“->”“<-”键可以实现屏幕的滚动，保护的投退可分为以下几种：
退出、报警、跳闸。
出口配置可以配置3个备用出口，从左到右分别OUT1～OUT3。
保护定值显示格式如下：
（其它保护页面格式类似）
电流差动保护
复压元件
c）出口延时
此页面显示OUT1～OUT3，遥分，遥合5个出口的出口展宽时间。
出口延时
出口延时
d）通讯参数
通讯参数显示两个串口相关通讯参数（规约号、波特率、地址）的配置。
通讯参数
通讯口1或通讯口2
4.5.3事件记录
事件记录可以查询装置在运行过程中产生的遥信变位事件、保护动作事件、装置自检事件、装置维护事件等信息，按“↑”“↓”键选择，被选中的菜单反白显示，按“确认”键进入。
事件记录格式如下。
事件记录
a）遥信变位记录
遥信变位记录可以查询装置运行过程8个IN的状态变化事件，每屏显示2个事件，按“↑”“↓”键进行滚屏操作，可以查询所有的128个事件。
如下图：
编号“001”表示最新的第1个事件，“002”表示最新的第2个事件，依次类推；“遥信1分->合”为事件描述，“06/09/1515:
42:
25:
422”为事件发生的时间，分辨率为毫秒。
遥信变位记录格式如下:
遥信
升级会员 