NRCS8121三圈变差动保护.docx

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NRCS8121三圈变差动保护

NRCS-8120/8121变压器差动保护单元使用说明书

一、概述

适用范围

NRCS-8120/8121变压器差动保护装置分别用于110kV及以下电压等级的双圈、三圈变压器成套差动保护装置，可集中组屏，也可在开关柜就地安装，全面支持变配电综合自动化系统。

功能及特点

1．差动保护单元主要功能

◆差动速断保护

◆比率差动保护

◆二次谐波制动的差动保护

◆CT断线报警及闭锁差动

◆非电量保护

2．辅助功能

◆差流越限告警

◆装置故障告警

◆故障录波

◆保护定值和时限的独立整定

◆自检和自诊断

3．测控功能

◆电量测量（遥测量）：

高、（中）、低侧保护电流、差动电流、制动电流等

◆遥信量：

装置共有14路开入量

4．通讯功能

◆CAN总线，以及标准的RS485多机通讯接口

5．特点

◆采用分层分布式设计，可组屏安装或直接安装于开关柜上运行

◆封闭、加强型单元机箱，抗强干扰设计，适用于恶劣环境，可靠性高、抗干扰能力强，符合IEC电磁兼容标准

◆可以实现远方定值整定与修改

◆事件顺序记录并上传SOE事件

◆汉字液晶显示，键盘操作

◆设有独立的起动元件用来开放继电器电源，提高装置的安全性

二、基本原理

差动速断保护

差动速断保护实质上为反应差动电流的过电流继电器，用以保证在变压器内部发生严重故障时快速动作于跳闸。

保护动作判据为：

Id>Isdzd*高压侧额定电流

式中Id为差动电流，Isdzd为差动速断电流定值（定值中设置为高压侧额定电流倍数）。

三相差流中任一相满足Id>Isdzd*高压侧额定电流，保护即出口动作。

图1差动速断动作逻辑图

比率差动

采用常规比率差动保护，能可靠地躲过外部故障时的不平衡差动电流。

其动作方程如下：

Id＞Icdqd*高压侧额定电流

Id＞Kb1*Ir

式中：

Id为差动电流，Ir为制动电流，Kb1为比率制动系数。

Icdqd为差动电流启动定值（定值中设置为高压侧额定电流倍数）。

对于双圈变压器：

Id＝|Ih＋I1|,Ir＝|Ih一I1|／2

对于三圈变压器：

Id＝|Ih＋I1＋Im|

Ir=max{|Ih|.|I1|.|Im|｝

其中Ih、I1、Im为变压器高、低、中压侧电流。

比率制动动作区

速断动作区

Kb1

Isdzd

Icdqd

0Icdqd/Kb1

图2比率差动保护的动作特性

二次谐波制动的差动保护

为了躲过变压器合闸瞬间的励磁涌流，本装置利用二次谐波作为励磁涌流闭锁判据，动作方程如下：

式中

为A、B、C三相差动电流的二次谐波，

为对应的三相差动电流，Kxb为二次谐波制动系数。

只要有任一相满足上述条件，则闭锁三相比率差动保护。

图3差动比率动作逻辑图

变压器差动保护各侧电流相位差及平衡补偿

1）变压器各侧电流互感器二次均采用星型接线，其二次电流直接接入装置，从而简化了CT二次接线，增加了电流回路可靠性，电流互感器各侧极性都以指向变压器为同极性端。

2）变压器各侧CT二次电流相位由软件自校正，凡是Y0/Y/△（或Y/△）接线方式，其Y侧电流均须校正相位。

对于Y/Δ-11接线，校正方法如下：

式中

为Y侧CT二次电流，

为校正后的各相电流

3）各侧电流互感器二次电流平衡补偿由软件完成，中、低压侧平衡均以高压侧二次电流为基准。

对容量为Se，某侧额定电压为Ue的变压器，设CT变比为N,则相应二次额定电流为：

其中Ie2为二次额定电流；kjx为同型系数，这里kjx＝1。

则高、中、低差流平衡系数计算如下：

高压侧：

KPH=

中压侧：

KPM=

低压侧：

KPL=

CT断线报警及闭锁

为防止CT断线时，差动保护误动作，装置用软件设置了延时CT断线报警及瞬时CT断线闭锁保护功能。

*延时CT断线报警：

当任一相差流大于dxbj（0.15Ie）的时间超过10秒时发出CT断线告

警信号，但不闭锁差动保护。

这也兼起保护装置交流采样回路的自检功能。

*瞬时CT断线报警：

在故障测量程序中进行，满足下述任一条件不进行该CT断线判别：

启动前某侧最大相电流小于dxlset（0.2Ie）；

启动后最大相电流大于dxhset（1.2Ie）。

*某侧电流同时满足下列条件认为是瞬时CT断线：

只有一相电流为零（即小于dxminset（0.05Ie））；

其它相电流与起动前电流相等。

图4CT断线逻辑图

保护启动

差动保护采用突变量启动元件，其特点是快速灵敏。

非电量保护

非电量保护主要指从变压器本体引来的瓦斯信号、温度信号、油位信号、压力释放阀动作等现场信号经单元箱进行信号采集后，或动作于保护跳闸，或动作于报警，可通过控制字投退来控制。

图5非电量保护逻辑图

异常告警

装置异常：

电源消失或自检出错（ROM、RAM、EPROM定值检验出错），闭锁开出继电器。

测量

测量高、（中）、低侧电流、差动电流、制动电流等。

事件记录

可以存储不少于60次的各项记录，包括事件日期、时间、事故电流（电压）、保护动作类型等，

并可传送到管理系统或监控系统。

故障录波

可以保存事故发生时的电流电压波形。

三、操作说明

变压器差动保护测控单元的操作包括保护定值整定、保护功能投退、断路器分合操作以及测量数据显示等。

工作人员可以通过单元面板完成这些操作。

装置的面板由LCD显示器、LED指示灯及简易键盘组成。

LED指示灯指示装置的工作状态及保护信号。

其中“24V”指示灯指示装置工作电源是否正常，正常运行时这个灯应常亮。

“运行”指示灯指示装置运行状态，正常运行时运行指示灯应有规律地闪动。

故障指示灯有3个，其中“事故”和“告警”指示灯分别表示有未复归的保护信号，“故障”指示灯指示装置通过自检发现有故障。

01．保护投退

02．保护定值

03．事件记录

04．输入输出

05．采样数值

06．实时时钟

07．电能脉冲

08．出厂设置

09．设备信息

10．退出

Ia=260A

Ib=260A

Ic=260A

f=50.00Hz

当保护动作或装置发生故障时，面板上相应的“事故”、“告警”、“故障”信号指示灯会亮，并在LCD显示器的最后一行显示保护动作或装置故障的类型。

请注意：

此时显示的内容不表示事件发生的顺序。

若要进一步了解详细情况，可在主菜单中选择“事件记录”来查看事件顺序记录（SOE）。

装置的当地监控功能通过面板上的LCD显示器及简易的键盘操作实现。

LCD显示器为带背光的8*4汉字字符液晶显示模块，简易键盘由“↑”、“↓”、“→”、“←”、“退出”、“确认”及“复归”七个触摸键组成。

正常运行时液晶显示器自动循环显示各遥测量及一些保护模拟量的一次值。

若需查看未显示的项目，可按“↑”、“↓”键选择。

需要显示的项目可在“出厂设置”菜单下设定。

若需要复归保护动作或装置故障信号，可按下“复归”键，选择“是”后再按“确认”键即可。

按下“←”、“→”或“确认”键，LCD显示器则显示上图所示的主菜单。

通过“↑”、“↓”键可选择任一种功能，按“确认”键后进入该菜单的功能，按“退出”键或选择“退出”菜单则回到自动循环显示界面。

保护投退

速断

RLP01投入

速断方向

RLP02退出

将光标移至“保护投退”并按“确认”键后，进入保护投退设置功能。

保护投退设置的界面如下图所示（以线路保护为例，不同的保护装置可能投退的项目不同）。

此时光标位于第1个投退项目即“速断”的投退设置。

通过按“↑”、“↓”键可选择其它投退项目。

当光标位于某一项目时，可通过“→”、“←”键来改变设置。

当全部投退项目设置完成后，可按“确认”键来保存这些设置。

按下“确认”键后，进入输入PASSWORD界面，如下图所示。

通过按“↑”、“↓”键可改变PASSWORD各位数字的值，通过按“→”、“←”键可选择要改变的位。

若用户没有修改过PASSWORD，则出厂默认的PASSWORD为1000或0000均可（修改PASSWORD的方法见“保护定值”的使用方法）。

PASSWORD1：

0000

当输入正确的PASSWORD后，就将所修改的保护投退设置保存好了。

保护定值

保护定值套数

00：

001.00

一次电流系数

KA101：

035.00

进入保护定值功能后，即可对装置整定值进行当地修改。

本装置可存贮三套定值。

“0”号定值为当前使用的定值套号（1、2或3），其余号定值为装置对应于0号定值的本套定值。

显示格式如下图。

通过“↑”、“↓”键可选择显示或要修改的定值，按下“→”键进入光标所在定值的编辑状态。

在编辑状态下，通过“↑”、“↓”、“→”、“←”键可对定值进行编辑。

编辑完成后按“确认”键，在核实输入正确的口令后，再按“确认”键后本号定值修改有效，按“退出”键无效。

整定值定义及说明详见后面“定值清单”。

注：

一次电压、电流系数*10后为实际的一次PT、CT变比。

事件记录

No.0002-06-26

时间11:

21:

22.525

开关变位：

开入3分->合

本单元可存储不少于60次事件记录，其中第0号为最新记录，第1号为上一次记录，依次类推。

该记录存放在非易失性存贮器中，具有掉电长期保存功能，事件记录分开关变位、保护动作和装置故障三种类型。

事件记录显示格式如下图。

其中，No.后为记录号，02-06-26为该事件发生的日期，即2002年6月26日。

11:

21:

22.525该事件发生的时间，即11时21分22秒525毫秒。

通过按“↑”、“↓”键可选择显示其余的事件。

当事件类型为保护动作时，可以按“确认”键去查看该保护的动作值，再按“退出”键返回。

输入输出

1．开入

2．开出

选择输入输出菜单后将显示以下内容。

开入量

01－08：

00000010

09－16：

00001000

通过“↑”、“↓”键可选择查看开入量还是进行开出操作。

当选择开入时，屏幕显示如下：

其中“0”表示输入的开关未闭合，“1”表示输入的开关已闭合，在上图中，第7个和第13个开入量为1，其余为0。

按“取消”键可退出并返回上一级菜单。

开出FEDCBA9876543210

0000000000000000

当选择开出时，屏幕显示如下：

通过“↑”、“↓”、“→”、“←”键可对开出量进行编辑。

“1”对应输出继电器闭合或指示灯亮，“0”对应输出继电器断开或指示灯灭。

编辑完成后按“确认”键，在核实输入正确的口令后，再按“确认”键后，相应的继电器就能出口。

采样数值

05.005.01

256.8057.02

456.874.98

64.785.11

在主菜单中选择“采样数值”后屏幕显示以下内容：

由于屏幕只能显示4行，需要查看屏幕外的数据时，可通过按“↑”、“↓”键来选择。

其中大部分装置的0通道为A相测量电流，1通道为B相测量电流，2通道为A相测量电压，3通道为B相测量电压，4通道为C相测量电压，5通道为A相保护电流，6通道为B相保护电流，7通道为C相保护电流。

8~12通道在不同类型的装置中各不相同（见采样实时显示）。

实时时钟

日期

04年06月26日

时间

15时36分50秒

本单元具有掉电运行的实时时钟功能，进入实时时钟模块后，LCD显示器将显示装置的实时时钟，如下图所示：

通过简易键盘可对时钟进行修正。

按“确认”键后进入时钟编辑状态。

在编辑状态下，通过“↑”、“↓”、“→”、“←”键可对时钟进行编辑。

编辑完成后按“确认”键，修改完成。

若

此时不想修改时钟，可按“退出”键退出时钟编辑状态。

该时钟也可由通信网统一校时（精确到2ms），以使整个系统保持同一时基。

实时时钟主要作为事件顺序记录的时间依据。

电能脉冲

进入电能计量模块后，可对脉冲电度表脉冲计数进行初值设定，初值设定后，该值将随着电能脉冲的累积而变化，直到下一次重新设定初值。

每个装置共安排了2路脉冲计数输入。

出厂设置

出厂设置在装置出厂前已设置完成，用户通常不必更改。

出厂设置项目如下表所示：

代号

名称

整定范围

Kib

二次保护电流比率系数

14.20（14.8）

Inalarm

开关量报警设定

（Σ2（n-1））/100

Address

装置通讯地址

1~243

BaudRate

装置通讯波特率

RealyCheck

自检出口继电器设置

0~255

其中，二次保护电流比率系数由二次互感器类型及满量程值确定（注意：

我公司在产品出厂之前已经按相应的CT型号设置好二次系数，请用户勿要擅自修改！

）。

开关量报警设定：

当某些开入量发生变化时，若需要启动报警信号，可通过设置该项来实现。

设置值=∑（2（n-1）/100）。

式中，n为第n个开入量。

例如，当需要第3个开入量变位时发出报警信号，则设置值=2（3-1）/100=0.04。

可以同时设定多个开关量报警，只要分别算出每个开入量的设置值并将它们相加即可。

滚动显示项目选择：

选择显示项目时，大部分可按下表的设置值确定，将所选的各项目设置值相加。

显示项目

设置值

显示项目

设置值

DIa

0.01

DIc

0.04

DIb

0.02

0.08

装置通讯地址：

装置通讯地址的设置范围为1~243。

装置通讯波特率：

装置通讯波特率的单位为kbps。

例如要设置通讯波特率为9600bps，其设定值为9.60。

自检出口继电器设置：

设定值为∑2（n-1），式中n为第n路开出。

例如，某装置有J1、J2、J3、J4共4个开出继电器，自检设定值应为20+21+22+23=15。

设备信息

设备信息将显示装置的一些基本信息，如版本、装置类型及型号，程序存贮器校验码等。

NRCS-8120/8121定值清单

序号

代号

定值名称

整定范围

Kih2

高压侧二次额定电流（A）

0.1~10A

Kil2

低压侧二次额定电流（A）

0.1~10A

Kim2

中压侧二次额定电流（A）

0.1~10A

Isdzd

差动速断定值（额定电流倍数）

1~15

Icdqd

差动电流启动定值（额定电流倍数）

0.1~2.5

Kb1

比率差动制动系数

0.2～0.85

Kxb

二次谐波制动系数

0.05～0.45

dxbj

CT断线计算系数1

0.15

dxlset

CT断线计算系数2

0.2

dxhset

CT断线计算系数3

1.2

dxminset

CT断线计算系数4

0.05

I1qdzd

差流突变量启动值（A）

0~3A

NRCS-8120/8121保护投退

保护序号

代号

保护名称

整定方式

RLP1

差动速断

投入/退出

RLP2

比率差动

投入/退出

RLP3

Y/Δ变换

投入/退出

RLP4

CT断线闭锁差动

投入/退出

RLP5

主变重瓦斯

投入：

跳闸

退出：

告警

RLP6

有载调压重瓦斯

投入：

跳闸

退出：

告警

RLP7

压力释放

投入/退出

RLP8

温度过高报警

投入/退出

RLP9

温度过高跳闸

投入/退出

RLP10

主变轻瓦斯

投入/退出

RLP11

有载调压轻瓦斯

投入/退出

RLP12

延时CT断线报警

投入/退出

RLP13

温度升高

投入/退出

RLP14

油位高

投入/退出

RLP15

油位低

投入/退出

RLP32

录波

投入/退出

8120/8121事故记录

位

事故故障类型

位

事故故障类型

差动速断

压力释放

比率差动

CT断线

重瓦斯

温度过高

有载调压重瓦斯

温度升高

轻瓦斯

D10

油位高

有载调压轻瓦斯

D11

油位低

8121采样实时显示

2321采样实时显示

通道00

高压侧电流Ia

通道06

高压侧电流Ic

通道01

中压侧电流Ia

通道07

中压侧电流Ic

通道02

低压侧电流Ia

通道08

低压侧电流Ic

通道03

高压侧电流Ib

通道09

通道04

中压侧电流Ib

通道10

通道05

低压侧电流Ib

通道11

8120采样实时显示

2322采样实时显示

通道00

高压侧电流Ia

通道06

通道01

低压侧电流Ia

通道07

通道02

高压侧电流Ib

通道08

通道03

低压侧电流Ib

通道09

通道04

高压侧电流Ic

通道10

通道05

低压侧电流Ic

通道11

附录ANRCS-8120/8121变压器差动保护测控装置接线端子图及开孔尺寸图

附录BNRCS-8120/8121变压器差动保护测控装置原理图

NRCS-8120/8121变压器差动保护单元调试手册

1、查看、输入或者修改定值及保护投退

分别进入“01保护投退”菜单和“02保护定值”菜单，按照操作说明中的操作方法输入保护定值以及投入保护。

注意：

保护投退和保护定值中的所有参数的意义在说明书手册的第二部分“保护基本原理”中，都有详细叙述，具体设置时，请参考保护原理部分的说明。

2、开关量的检测

进入“04输入输出”菜单，再选择“开入”，进入开入量检测菜单：

开入量

01－08：

00000010

09－16：

00001000

开入量01－08对应装置端子B1－B8的开关量输入情况，开入量09－16对应装置端子B9－B14的开关量输入情况，其中“0”表示输入的开关量未闭合，“1”表示输入的开关量已闭合，在上图中，第7个和第13个开入量为1，其余为0。

检测方法：

将B16分别与B1－B14短接，相应的开入量显示由0变为1。

说明：

1）、开入量09－16的最后两位无意义，即本装置的开入量15和16已不当作遥信量使用，而被当作遥脉量来使用，且接线端子发生改变，遥脉在本装置的A5和A6端子；

2）、接入装置的开入量信号必须是外部无源干节点，装置本身通过B16提供信号公共端电源；

3）、本型号装置的开入量01-09（即B1-B9端子）已被程序定义有特殊用途，必须按说明书接线，其他开入量可任意使用。

开出FEDCBA9876543210

0000001000000100

3、开出量的检测

进入“04输入输出”菜单，再选择“开出”，进入开出量检测菜单：

开出量代码0－7下面的0或1对应装置的1K－8K的开出量输出情况，代码9对应于事故信号继电器，代码A对应于告警信号继电器。

当装置的1K－8K以及两个信号继电器有开出时，它们各自数字代码下面的0将变成1，如上图中的代号2和9下面开出量显示为1，它表示继电器3K和事故信号继电器处于闭合状态。

各个继电器的节点输出端子号请查阅本说明手册后面附录的装置图纸。

如果开关柜控制回路接线是采用的本说明书附录所带的控制回路图，开出量检测请按下表进行：

操作代码

出口名称

瞬时接通端子

（具体参见附录的原理图）

FEDCBA9876543210

0000000000000001

差动保护跳闸出口1试验

F1－F2

0000000000000010

差动保护跳闸出口2试验

F3－F4

0000000000000100

差动保护跳闸出口3试验

F5－F6

0000000000010000

非电量保护跳闸出口1试验

F9－F10

0000000000100000

非电量保护跳闸出口2试验

F11－F12

0000000001000000

非电量保护跳闸出口3试验

F13－F14

0000001000000000

事故信号出口试验

E10－E12

0000010000000000

预告信号出口试验

E11－E12

当进入开出菜单后，按上图顺序将各开出操作代码下面的“0”改成“1”，然后按“确认”键，在核实输入正确的口令（默认值为1000）后，再按“确认”键，装置的各相应端子将瞬时接通，延时3秒后继电器节点自动收回。

如果此时断路器的控制回路处于给电状态，相应的压板也投上，执行以上操作后，断路器将会作相应的跳合闸动作。

注意：

1）、“开出”菜单可用作继电器状态监视。

当刚进入此菜单，没有进行任何人为的操作之前，该菜单数字代号“0－F”下面显示的“0”或者“1”即表示当前各个继电器的状态。

2）、“开出”菜单也可用作继电器出口检测。

进入此菜单，按照上表的操作代码进行进行操作及检测即可。

特别注意：

严格禁止在开关柜送电的情况下进行继电器检测。

3）、在进行开出量检测时，一次只允许检测一个继电器，即代码0－A下面的开出指令中，每次只能有一个为1，其他必须为0；

4）、任意两次的开出检测，时间至少间隔3秒以上，以等待上一次检测的继电器节点收回。

4、模拟量的检测

05.005.01

25.005.02

45.004.98

60.000.00

按照附录的装置端子接线图，将相应的电流电压接入回路（如电流5A，电压57.7V），再进入“05采样数值”菜单，查看装置显示的测量值（如下图）。

如果显示有较大偏差，查看装置有没有可靠接地，偏差必须小于2％。

说明：

1）、上图中第一行中的“0”表示通道号，“5.00”表示通道0中采样值为5.00，“5.01”表示通道1中的采样值为5.01，通道号标识“1”省略，以下类推。

2）、此菜单可用来对保护试验时加入装置的二次电流电压进行监测。

当出现加入保护电流或者电压，而装置不动作时，请及时进入此菜单核实加入装置的电流或者电压的实际值。

3）、装置显示的通道号、端子号对应如下：

通道号

显示说明

输入端子号

通道号

显示说明

输入端子号

高压侧CT回路Ia

C1，D1

低压侧CT回路Ia

C9，D9

高压侧CT回路Ib

C2，D2

低压侧CT回路Ib

C10，D10

高压侧CT回路Ic

C3，D3

低压侧CT回路Ic

C11，D11

5、保护试验

5.1变压器额定参数整定

设变压器额定容量：

8000kVA

设高压侧额定电压：

35kV，高压侧CT变比：

150/5

设低压侧额定电压：

6.3kV，低压侧CT变比：

800/5

则：

高压侧额定电流

＝4.5A

低压侧额定电流

＝4.5A

低压侧平衡系数：

KPL=

＝1

本装置对于双圈变压器差动电流的算法为：

Id＝|Ih＋Kpl*I1|，所以在进行二次接线时要求高低压侧差动CT的极性接法要相反。

进入“02保护定值”菜单，设定高压侧二次额定电流Kih2=4.5A，低压侧二次额定电流Kil2=4.5A

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