UT9951技术说明书.docx
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UT9951技术说明书
资料编号：
TA-UT9951-001
版本号：
V1.2
UT-9951电容器保护测控装置
技术说明书
共10页
编制：
鲁成伟
审核：
林存利
审定：
黄志锐
会签：
刘小辉
批准：
卫党会
珠海优特电力科技股份有限公司
2003年12月19日
UT-9951电容器保护测控装置
1适用范围
UT-9951电容器保护测控装置主要适用于110kV及以下各种电压等级的中性点不接地、经消弧线圈或中值电阻接地系统中单星型、双星型和三角形等多种接线并联电容器组的保护、测量和控制。
2装置功能
2.1保护功能
●三相式电流限时速断保护
●三相式过电流保护
●过电压保护
●低电压保护
●不平衡电压保护
●零序电流保护
●不平衡电流保护
●保护装置事件记录，可记录最新200项保护装置动作信息
●装置告警，装置可检测出PT断线、保护装置定值异常等故障并能够自动告警
2.2监控功能
●测量U、I、F、P、Q、COSΦ、有无功积分电度和脉冲电度
●13路遥信，每路均具有记录功能
●支持带反校的遥控分、合闸控制
●故障录波功能，可录取故障前3个周波，故障后10秒的数据
●与五防闭锁系统配合功能
●具有独立的操作回路
3主要性能指标
3.1额定数据
直流电压：
220V，110V允许偏差：
-20%，+10%
交流电压：
100V
交流电流：
5A或1A
频率：
50Hz
3.2过负载能力
交流电压：
1.2倍额定电压连续工作
测量电流：
1.2倍额定电流连续工作
保护电流：
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
3.3整定范围及误差
电流元件整定范围：
0.1~20In，级差0.01A
电压元件整定范围：
0.5~150V,级差0.1V
时间元件整定范围：
0.1~100s，级差0.01s
电流电压定值误差：
不大于±3%
时间定值误差：
整定范围在0.1~1s时,不大于±30ms，其余不大于±3%
3.4通信规约
IEC60870-5-103
4装置原理
4.1硬件说明
UT-9951电容器保护测控装置硬件框图见20-1。
图20-1电容器保护测控装置硬件框图
电流和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转换器，CPU经过采样、数字处理后，完成各项预定功能。
装置引入母线电压，用于进行电容器低电压和过电压保护的判别以及作为测量用。
装置引入三相电流、零序电流和不平衡电流（BIa、BIb、BIc、I0、I0u）作为相间和接地故障保护的判别。
装置引入不平衡电压（Uou）作为电容器组的不平衡电压保护的判别。
装置还引入了三相测量电流（CIa、CIb、CIc）用于测量电流、有功功率、无功功率、功率因数、有功积分电度、无功积分电度的计算。
装置采用Motorola的32位机作主CPU，完成保护、测控、显示、定值整定、I/O等功能，采用Philips的16位机作通信CPU，完成装置的通信功能，主CPU与通信CPU之间通过双端口RAM进行信息交换。
采用14位高速A/D及频率跟踪技术，保证了数据采集的精度。
外部开关量输入采用光耦隔离，提到了装置的抗干扰能力。
显示部分采用大屏幕液晶显示，显示内容丰富。
网络接口采用CAN网和485网，双网可同时工作。
装置具有独立的操作回路，包括手动跳合闸、保护联跳、压力降低闭锁、跳闸位置继电器、合闸位置继电器以及开关防跳功能；由于采用新型的防跳回路使在实际工程应用中，不用考虑开关的跳、合闸电流。
4.2原理说明
4.2.1启动元件
启动元件为保护功能的开放元件。
本装置电流保护采用突变量启动元件和幅值启动元件相结合的方法；电压保护采用幅值启动元件。
突变量启动元件采用相电流差突变量来计算，判据为：
ΔIφ=||Iφ（k）-Iφ（k-N）|-|Iφ（k-N）-Iφ（k-2N）||>IQD;N=24
其中：
φ为A,B,C中的任一相，IQD为突变量定值。
幅值启动采取测量值与定值进行比较的方法。
4.2.2三相式限时速断保护和过电流保护
用于切除电容器内部或引出线上的相间短路故障。
只要任一相的测量值大于保护定值，启动元件启动，经设定的时间延时跳闸出口。
动作逻辑图如图20-2所示：
其中：
Idz对应于限时速断保护和过电流保护的电流定值；T对应于限时速断保护和过电流保护的时间定值。
图20-2限时速断和过电流保护逻辑图
4.2.3过电压保护
过电压保护用于避免因母线过电压而损坏电容器。
动作条件如下：
a）Uφφ>Uhdz；Uφφ为Uab、Ubc，Uca测量值，Uhdz为过压电压定值。
b）t>T；T为过压时间定值。
c）断路器在合位。
动作逻辑图如图20-3所示：
图20-3过电压保护逻辑图
4.2.4低电压保护
低电压保护用于防止系统故障后线路跳闸引起电容器失去电源，而线路重合闸又使母线带电，使电容器组承受合闸过电压而损坏，为防止PT断线时低电压保护误动，增加了电流闭锁环节。
动作条件如下：
a）Uφφb）t>T；T为欠压时间定值。
c）断路器在合位；
d）三相相间曾有压,条件为三相相间电压都大于70V；
e）电流值小于闭锁电流定值。
动作逻辑如图20-4所示：
图20-4低电压保护逻辑图
4.2.5不平衡电压及不平衡电流保护
不平衡电压及不平衡电流保护主要反应电容器组中电容器的内部击穿。
不平衡电压保护动作条件如下：
a）Uou>Uoudz；Uou为不平衡电压测量值，Uoudz为不平衡电压定值。
b）t>T；T为不平衡时间定值。
动作逻辑如图20-5所示：
图20-5不平衡电压保护逻辑图
不平衡电流保护动作条件如下：
a）Iou>Ioudz；Iou为不平衡电流测量值，Ioudz为不平衡电流定值。
b）t>T；T为不平衡时间定值。
动作逻辑如图20-6所示：
图20-6不平衡电流保护逻辑图
4.2.6零序电流保护
用于中性点绝缘或经电阻接地系统的接地保护，可选择为跳闸或告警。
动作条件如下：
a）3Io>3Iodz；3Io为零序电流值，3Iodz为零序电流定值。
b）t>T；T为零序时间定值。
动作逻辑图如图20-7所示：
图20-7零序电流保护逻辑图
4.2.7PT断线判别
动作条件如下：
a）正序电压U1<30V且任一相电流大于无电流门槛；
b）负序电压U2>8V。
满足任一条件，延时9秒发PT断线告警信号。
逻辑图见图20-8。
图20-8PT断线判别逻辑图
4.3操作方式说明
对于装置的操作是指对保护线路断路器的操作。
操作方式分为无五防闭锁系统的操作和与五防闭锁系统配合的操作两种方式。
4.3.1无五防闭锁系统的操作方式
也就是大多数综自厂家的操作方式，与这种操作方式相关的关键因素有：
a）操作把手（KK）
b）远方/就地切换开关（QK）
注：
装置面板跳合闸按钮始终被闭锁，不起任何作用，工程设计中必须安装KK和QK。
操作方式：
当QK处于“远方”时，闭锁操作把手，只能进行远方的遥控操作；当QK处于“就地”时，禁止遥控操作，操作把手可进行跳、合闸操作。
4.3.2与五防闭锁系统配合的操作方式
为我公司特有的一种操作方式，与这种操作方式相关的关键因素有：
a）装置面板的跳、合闸按钮
b）远方/就地切换开关（QK）
c）装置的三种状态：
运行态（对于无五防闭锁情况，装置始终工作在这种状态）、解锁态和检修态。
其中：
运行态对应于五防装置的正常运行及遥控操作过程；解锁态对应于五防装置的就地五防逻辑操作过程；检修态对应于五防装置的检修就地操作过程。
注：
装置一般工作在“运行”态，KK把手可不装，也可安装成抽出式的作为紧急解锁用。
远方操作：
QK在“远方”位置，装置在“运行态”，面板按钮被闭锁，装置接受后台、调度或综合操作屏的遥控命令进行相应的跳、合闸操作。
命令的操作条件由命令发出方负责五防判断。
就地操作：
QK在“就地”位置，遥控命令被闭锁，不能进行远方的操作；正常运行时，装置处于“运行态”，装置面板跳合闸按钮被闭锁；
五防装置正常操作时，模拟转操作后，执行到该开关时，由五防装置向装置下达“解锁”命令，装置接收到该命令后，开放面板按钮，在装置面板上可进行相应跳、合操作，在“解锁态”下，装置只能进行一次跳闸或合闸操作，操作完成后装置自动转为“运行态”。
重新闭锁面板上的跳合闸按钮。
检修操作时，由五防装置向装置下达“检修态”命令，装置接收到该命令后，开放面板上的按钮，可进行跳、合闸操作；检修结束装置接收到五防装置转“运行态”命令后，重新闭锁面板上的跳合闸按钮，恢复到正常运行方式。
4.4硬件跳线设置说明
4.4.1主板组件
JP2、JP3分别为两个串口的匹配电阻跳线（出厂位置为开路）。
JP1、JP12为看门狗1、看门狗2回路的跳线，JP1、JP12只能短接一个（出厂时JP1短接），另一个开路。
如果装置带CAN通信口（U19在板），短接1、2脚，否则短接2、3脚）注：
焊盘为方形焊盘的定义为1脚）。
4.4.2扩展开出组件
跳线JP0〜JP7的中间脚与方形焊盘的一脚短接。
4.4.3跳闸组件
跳线
JP1
JP2
JP3
JP4
JP5
JP6
JP7
JP8
JP9
JP10
连接
1-2
2-3
空
2-3
2-3
2-3
2-3
1-2
2-3
1-2
注：
1）没有焊接的元件XL1J、XL2J，按照PCB上的丝印白线用金属导线短接。
2）焊盘为方形焊盘的定义为1脚（其中JP1的1脚为靠近JP1字符的焊盘）。
3）JP4〜JP7、JP9、JP10在板的背面。
4.4.4前底板组件
跳线JP1的中间焊盘与方形焊盘短接，跳线JP2的两圆形焊盘短接（用跳线帽短接）。
4.4.5后底板组件
JP2不用设置（与本装置无关）。
4.5装置端子说明
UT-9951端子图见图20-9。
图20-9UT-9951端子图
端子1、2：
装置电源输入，220VAC、220VDC或110VDC
端子3~10：
空
端子11：
YX24VGND（遥信24V地）----为无源电度表提供电源（与遥信24V电源配合）
端子13、14、15：
断路器跳合位信号输出接点，端子15为公共端
端子12、16~21：
不经软件判断的手动跳合闸及闭锁信号输入，端子12为公共端
端子22~27：
信号接点输出，端子22为公共端
端子28~31：
空
端子32、33：
脉冲电度输入信号，端子34为遥信24V+
端子34~47：
YX输入信号，端子34提供24VDC电源
端子48、49：
QK远方/就地的状态输入，端子34提供24VDC电源
端子50：
弹簧未储能状态输入，端子34提供24VDC电源
端子51：
控制电源正端
端子52、53：
接保护跳闸压板
端子54：
断路器合闸出口，接断路器常闭辅助接点，并与端子55短接
端子55：
与端子54短接，用于跳位指示灯和获取TWJ信号
端子56~61：
电压输入，包括线电压Uab、Ubc和不平衡电压U0u
端子62、63：
空
端子64~69：
三相测量电流输入，包括CIa、CIb和CIc
端子70：
机壳地
端子71、72：
空
端子73：
断路器跳闸出口，接断路器常开辅助接点，并与端子74短接
端子74：
与端子73短接，用于合位指示灯和获取HWJ信号
端子75、76：
空
端子77~86：
保护电流输入，包括三相保护电流BIa、BIb、Bic、零序电流I0和不平衡电流I0u
端子87~88：
空
端子89：
机壳地
COM1端口：
针型，用于故障录波数据传输
COM2端口：
孔型，RS485，使用103通信规约，用于通信数据传输
5装置定值表
装置定值及整定范围见下表：
定值
种类
定值名称
整定范围
整定
步长
含义
基
本
设
置
单元地址
1-254
1
Com1（通讯口1）波特率
5-1000K
CAN
Com2（通讯口2）波特率
600-57600
RS485
PT额定一次值
1-999.9kV
0.1kV
PT额定二次值
1-999V
1V
CT额定一次值
1-9999A
1A
CT额定二次值
1A,5A
1A
电流突变量
0.1-10A
0.01
无电流门槛
0.1-2A
0.01
故障录波投/退
0-1
1
1—投入，0—退出
控制回路投/退
0-1
1
1—投入，0—退出
有功积分电度初值
0-999999kWh
0.01kWh
无功积分电度初值
0-999999kVh
0.01kVh
脉冲1电度初值
0-999999kWh
0.01kWh
脉冲2电度初值
0-999999kVh
0.01kVh
脉冲常数
10-32760个/度
10
限
时
速
断
限时速断投/退
0-1
1—投入，0—退出
电流定值
2-99.99A
0.01A
时间定值
0-10S
0.01S
过
流
定
值
过流投/退
0-1
1
1—投入，0—退出
电流定值
0.5-20A
0.01A
时间定值
0.1-10S
0.01S
过
压
定
值
过压投/退
0-1
1
1—投入，0—退出
过压电压
90-150V
0.1V
过压时间
0.1-10S
0.01S
低
压
定
值
低压投/退
0-1
1
1—投入，0—退出
低压电压
5-70V
0.1V
闭锁电流
0.1-2A
0.1A
低压时间
0.1-10S
0.01S
零
序
电
流
零序过流投/退
0-1
1
1—投入，0—退出
过流跳闸投/退
0-1
1
1—投入，0—退出
CT断线闭锁
0-1
1
1—投入，0—退出
零序电流
0.02-2A
0.01A
零序时间
0.1-10S
0.01S
不
平
衡
电
压
不平衡电压投/退
0-1
1
1—投入，0—退出
不平衡电压
5-150V
0.1V
不平衡时间
0.1-10S
0.01S
不
平
衡
电
流
不平衡电流投/退
0-1
1
1—投入，0—退出
不平衡电流
0.5-20A
0.1A
不平衡时间
0.1-10S
0.01S
6附图
UT-9951电容器保护测控装置原理方框图
UT-9951电容器保护测控装置控制回路原理图
UT-9951电容器保护测控装置背面端子图
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