KT3000系列箱变智能测控保护装置技术说明书.docx
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KT3000系列箱变智能测控保护装置技术说明书
KT3000箱式变电站智能测控装置
技术说明书V1.01
西安凯源智能电气有限公司
1KT3000箱变智能监控系统
KT3000箱式变电站智能监控系统是西安凯源智能电气有限公司着眼于智能箱式变电站的最新发展趋势，广泛吸取了国内外现有的技术和经验，自主研发的新一代产品。
为国内外用户的35kV及以下电压等级的箱式变电站、光伏电场箱式变电站、风电场箱式升压变电站等提供可靠、易用、实用、功能完善的自动化、智能化方案。
1.1箱式变电站智能监控系统构成方案
KT3000系列智能箱变测控装置可以安装于箱式变电站单独完成监测和保护功能，也可与KT3000S箱变监控管理系统软件构成智能箱变监测系统。
主要有三种典型结构：
总线型网络、以太网、光纤环网。
1.1.1总线型及以太网系统结构图
图1总线型及以太网系统配置方案
1.1.2光纤环网系统结构图
图2光纤环网系统配置方案.
1.2装置特点
KT3000系列产品全面采用国际、国内微机保护和变电站自动化的主流设计思想和先进技术。
产品结构采用背插式整面板设计，适合安装于箱式变电站等环境条件较为恶劣的现场运行。
机箱面板采用先进的工业美学设计，功能分区合理，使用方便。
具有如下特点：
高可靠的硬件结构
●工业级高品质保证的元器件选用
●优异的抗干扰性能，各项电磁兼容等级达到
级，高于国家标准要求
●防尘、抗振动的机箱设计
●完善的自诊断功能
智能化的保护软件
●人机接口功能强大，全汉化液晶显示、菜单式操作
●软件采用数字滤波技术和经典保护算法，使得抗干扰性能大大提高
●灵活的通信组网方案，适用于各种场合需求
1.3产品功能配置
1.3.1KT3000系列产品命名说明
产品名称
说明
KT3000
35kV及以下箱变智能测控装置
KT3000S
箱变智能化监控管理系统软件
1.3.2KT3000系列产品功能配置及选型指南
该表可以帮助使用者根据实际需求，选取相应的保护测控装置，构建满足用户要求的变电站自动化系统。
功能
描述
KT3310光伏升压型
KT3320风电升压型
KT3330配电型
交流输入
1侧：
UA、UB、UC、Ia、Ib、Ic、3Io、F、P、Q、COSφ
2侧：
UA、UB、UC、Ia、Ib、Ic、3Io、F、P、Q、COSφ
测量两路低压侧3相电流、电压、有功无功频率等电气量
测量高低压侧3相电流、电压、有功无功频率等电气量
测量高压侧3相电流、电压、有功无功频率等电气量
直流输入
变压器温度、环境温湿度（共6路）
3路温度
3路湿度
3路温度
3路湿度
温湿度自由选择
保护功能
三段式电流、反时限过流、过负荷、零序电流、过电压、欠压
低压侧保护
低压侧保护
高压侧保护
非电量：
变压器轻瓦斯、变压器重瓦斯、压力释放、变压器油位、油温、备用
共6路，可扩充
共6路，可扩充
共6路，可扩充
遥信节点
开关量输入：
（共20路）
采集熔断器熔断、箱变门打开、负荷开关位置、低压断路器位置、低压断路器故障、小空开位置等信号
共20路，可扩充
共20路，可扩充
共20路，可扩充
输出接点
跳合闸节点：
6对跳合闸
6对信号及温湿度控制接点
低压1跳合闸
低压2跳合闸
高压跳合闸
告警、故障、加热器、风机
高压跳合闸
低压跳合闸
备用
告警、故障、加热器、风机
高压跳合闸
低压跳合闸
分段跳合闸
告警、故障、加热器、风机
通信接口
以太网RJ45、RS485、RS232/485
3个通信口
3个通信口
3个通信口
系统自检
装置故障告警
有
有
有
智能控制
遥信、遥控
可实现
可实现
可实现
1.3.3主要技术指标
1.3.3.1额定参数
◆额定直流电源
a）220V或110V（订货注明）
b）允许偏差-20%～+10%，纹波系数不大于5％
c）频率50Hz
◆额定交流数据
a）电压100V/400V/690V（订货注明）
b）交流电流5A或1A（订货注明）
c）额定频率50Hz
◆功率消耗
a）交流电流回路：
当In=5A时，每相不大于0.3VA；
当In=1A时，每相不大于0.1VA；
b）交流电压回路：
当Un＝100V时，每相不大于0.3VA；
当Un>100V时，每相不大于0.6VA；
c）直流电源回路：
正常工作时，不大于15W或30W；
保护动作时，不大于30W或50W。
◆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10s；
40倍额定电流1s；
b）交流电压回路：
1.2倍额定电压连续工作；
1.4倍额定电压10s；
c）直流电源回路：
80%～110%直流电源额定电压连续工作。
◆状态量电平
a）各CPU及通信接口模件的输入状态量电平24V
b）各CPU输出状态量（光耦输出）允许电平24V
驱动能力150mA
◆接点容量
a）信号回路接点：
载流5A断弧0.3A（时间常数L／R为5±0.75ms）
b）出口回路接点：
载流10A断弧0.5A（时间常数L／R为5±0.75ms）
◆跳合闸电流
a）断路器跳闸电流0.5～5A
b）断路器合闸电流0.5～5A
1.3.3.2主要技术性能
◆采样回路精确工作范围
a）电压：
2V～120V
b）电流：
0.02In～20In
◆模拟量测量精度
a）电流、电压：
0.5级
b）有功、无功：
1.0级
c）频率：
0.02Hz
◆固有动作时间
保护装置固有动作时间：
<40ms；（2倍整定值）
（注：
包括继电器固有时间5～10ms）
◆定时限过流保护
a）电流元件整定范围：
0.5A～100A，误差不超过±5%；
b）时间元件整定范围：
0.1S～50S；
0S～1S时，误差不超过±20mS；1S以上时，误差不超过±1％；
◆零序电流保护
a）电流元件整定范围：
0.1A～5A，误差不超过±5%；
b）时间元件整定范围：
0.1S～50S；
0S～1S时，误差不超过±20mS；1S以上时，误差不超过±1％；
◆过电流反时限保护
a）基准电流整定范围IP：
1.0A～10A；
b）时间常数取值范围tP：
0.05～1；
c）反时限曲线选择：
标准反时限、非常反时限、极端反时限，长反时限；
d）延时误差不超过±5%或±20mS。
◆过负荷保护
a）电流元件整定范围：
0.5A～100A，误差不超过±5%；
b）时间元件整定范围：
0.1S～50S；
0S～1S时，误差不超过±20mS；1S以上时，误差不超过±1％；
◆零电压保护
a）电压元件整定范围：
1V～100V，误差不超过±5%；
b）时间元件整定范围：
0.1S～50S；
0S～1S时，误差不超过±20mS；1S以上时，误差不超过±1％；
◆非电量保护
a）遥信去抖时间范围：
不大于10mS
b）时间元件整定范围：
0.1S～50S；
0S～1S时，误差不超过±20mS；1S以上时，误差不超过±1％；
◆绝缘性能
a）绝缘电阻：
装置的带电部分和非带电部分及外壳之间以及电气上无联系的各电路之间用开路电压500V的兆欧表测量其绝缘电阻值，正常试验大气条件下，各等级的各回路绝缘电阻不小于100MΩ。
b）介质强度：
在正常试验大气条件下，装置能承受频率为50Hz，电压2000V历时1Min的工频耐压试验而无击穿闪络及元件损坏现象。
试验过程中，任一被试回路施加电压时其余回路等电位互联接地。
c）冲击电压：
在正常试验大气条件下，装置的电源输入回路、交流输入回路、输出触点回路对地，以及回路之间，能承受1.2/50s的标准雷电波的短时冲击电压试验，开路试验电压5kV。
d）耐湿热性能：
装置能承受GB7261第21章规定的湿热试验。
最高试验温度+40℃、最大湿度95％，试验时间为48小时，每一周期历时24h的交变湿热试验，在试验结束前2小时内根据a）的要求，测量各导电电路对外露非带电金属部分及外壳之间、电气上不联系的各回路之间的绝缘电阻不小于1.5MΩ，介质耐压强度不低于b）规定的介质强度试验电压幅值的75％。
◆抗电磁干扰性能
a）脉冲干扰：
装置能承受IEC255-22-1标准规定的III级（试验电源频率为100kHz和1MHz，试验电压为共模2500V，差模1000V的衰减振荡波）干扰试验。
b）静电放电：
装置能承受IEC255-22-2标准规定的IV级（空间放电15KV，接触放电8KV）静电放电试验。
c）辐射电磁场干扰：
装置能承受IEC255-22-3标准规定的III级（试验场强电压为10V/m）辐射电磁场干扰试验。
d）快速瞬变干扰：
装置能承受IEC255-22-4标准规定的A级（4KV±10％）快速瞬变干扰试验。
◆机械性能
a）振动（正弦）
装置能承受IEC60255-21-1：
1988中4.2.2规定的I级振动耐久能力试验。
装置能承受IEC60255-21-1：
1988中4.2.1规定的I级振动响应能力试验。
b）冲击
装置能承受GB/T14537-1993中4.2.2规定的I级冲击耐久试验。
装置能承受GB/T14537-1993中4.2.1规定的I级冲击响应试验。
c）碰撞
装置能承受GB/T14537-1993中4.3规定的I级碰撞试验。
◆环境条件
a）环境温度：
工作：
–20℃～55℃，24小时内平均温度不超过35℃；
贮存：
–25℃～+70℃，在极限值下不施加激励量，装置不出现不可逆的变化,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℃且表面无凝露。
最高温度为+55℃时，平均最大相对湿度不超过50%；
c）大气压力：
86～106kPa（相对海拔高度2km以下）。
1.3.4KT3000系列保护装置开孔尺寸图
2KT3000系列箱变智能测控保护装置
2.1
装置简介
KT3000系列微机保护装置（以下简称装置）
适用于配有断路器的35kV及以下电压等级的箱
式变电站中,可对终端用户箱变、光伏升压箱变、
风电升压箱变等进行监控与保护。
2.2硬件介绍
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，通过了国家级电器检测中心的型式试验。
基本性能和电磁兼容性能均高于国家行业要求。
装置组屏或安装时，不需安装另外的交、直流输入抗干扰模件。
2.2.1机箱结构
装置采用1/3的6U机箱，整面板形式，美观大方。
面板上包括汉化液晶显示器、信号指示灯、操作键盘等，方便组屏及开关柜安装。
2.2.2交流插件
电压输入元件由电压变换器构成，线性范围为0.4V-120V。
电流输入元件由电流变换器和并联电阻构成，有两种种规格：
a）In=5A电流：
线性范围为0.02In-20In；
b）In=1A电流：
线性范围为100mA-20A；
2.2.3CPU插件
2.2.3.1CPU系统
CPU系统由高性能的微处理器+高速DSP构成，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保护定值等运行配置信息存储，并记录大量的故障数据。
可记录故障信息32条，告警信息32条。
这些信息在装置掉电后均不会丢失。
2.2.3.2
数据采集系统
保护系统采用的数据采集系统由高可靠性的高精度的片上A/D转换器、多路开关及滤波回路组成，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。
2.2.3.3开关量输入及输出部分
本装置CPU插件内共设置了20路开入量，可接入无源开入接点和有源接点；
开出共12路，分为两类，一类是用于驱动跳合闸出口继电器的（共6路）；另一类用于驱动告警、呼唤及信号复归等继电器（共6路）
装置检测到系统或装置本身异常状况时产生告警信号，异常状况消失时自动复归；保护动作时保护动作信号接点闭合，故障排除后，需要手动或远方复归。
。
2.2.3.4通信部分
装置对外通信接口共3个，工业级以太网RJ-45接口1个、RS-485总线接口1个，RS-232通信接口1个，组网经济、方便，可直接与微机监控联网通信；
2.2.4电源插件
本插件将直流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+24V、+5V
（1）和+5V
（2），三组电压均不共地，且采用浮地方式，同外壳不相连。
2.2.5人机对话（HMI）插件
人机对话（HMI）插件独立CPU控制，显示窗口采用四行，每行十二个汉字的液晶显示器，配置以KT2000系列保护装置通用的键盘操作方式，使得人机对话操作方便、简单。
2.3保护原理
2.3.1电流保护元件
装置实时计算并进行三段过电流判别，保护原理如图2-1所示。
图2-1电流保护元件原理框图
2.3.2过负荷元件
过负荷元件监视三相保护电流，过负荷报警与跳闸的选择由软压板选定。
保护原理如图2-2所示。
图2-2过负荷保护元件原理框图
2.3.3反时限元件
反时限保护元件是动作时限与被保护线路中电流大小自然配合的保护元件，通过平移动作曲线，可以非常方便地实现全线的配合。
常见的反时限特性解析式大约分为四类，即标准反时限、非常反时限、极端反时限，长反时限，本装置中反时限特性由整定值中反时限指数整定。
各反时限特性公式如下表所示：
表2-1反时限曲线表
曲线
选择
0
1
2
3
曲线
名称
一般反时限
非常反时限
极端反时限
长反时限
曲线
公式
其中：
tp为时间系数，范围是（0.05～1）；
Ip为电流基准值；范围是（1.0～10.0）；
I为故障电流；
t为跳闸时间；
2.3.4零序过电流元件
零序过电流元件的实现方式基本与电流保护元件相同。
可选择作用于跳闸或告警。
零序电流保护原理如图2-3所示。
图2-3电流保护元件原理框图
2.3.5过电压保护
装置配置有过电压保护，过电压保护原理如图2-4所示。
图2-4过电压保护原理框图
2.3.6低电压保护
装置配置有低电压保护，保护原理如图2-5所示。
图2-5欠压保护原理框图
2.3.7非电量元件
装置设有6路非电量保护功能，由软压板投退，保护原理如图2-5所示。
图2-6非电量保护原理框图
2.3.8TV断线检测
装置配置有TV断线检测功能，装置检测到TV断线延时发出告警信号，在电压恢复正常（线电压大于80V）后，保护返回。
TV断线检测原理如图2-6所示。
图2-6TV断线原理框图
2.3.9装置故障告警
保护装置的硬件发生故障，装置液晶可以显示故障信息，并驱动异常继电器发告警信号，同时闭锁保护。
2.3.10遥信、遥控及遥测功能
a.遥信：
各种保护动作信号及断路器位置等开入量信号；
b.遥控：
远方控制跳合闸、调（修改）定值等；
c.遥测：
高低压侧电流、电压、频率、有功、无功等。
2.3.11数据记录
本装置除记录系统扰动数据外，还记录装置的操作事件、状态输入量变位事件、更改定值事件及装置告警事件等，保护事件32个，告警事件32个。
2.3.12通信规约
通信规约采用ModleBus通信规约或根据用户要求另行定制。
2.4保护信息一览表
2.4.1定值
序号
名称
默认值
单位
备注
1
电流速断
1.0～100.0
A
0.01A
2
速断时间
0.0～50.00
S
0.01S
3
限时速断
1.0～100.0
A
0.01A
4
限时速断时间
0.0～50.00
S
0.01S
5
定时限过电流
1.0～100.0
A
0.01A
6
定时限时间
0.0～50.00
S
0.01S
7
过负荷电流
1.0～100.0
A
0.01A
8
过负荷时间
0.0～500.0
S
0.01S
9
电流反时限基准
1.0～10.0
A
0.01A
10
电流反时限时间
0.05～1.00
S
0.01S
11
反时限曲线选择
0.00～3.00
无
参照表4-1选0、1、2、3
12
零序电流
0.05～5.00
A
0.01A
13
零序时间
0.0～50.00
S
0.01S
14
过压电压
100.00～120.00
V
0.01V
15
过压时间
0.0～50.00
S
0.01S
16
低电压电压
10.00～100.00
V
0.01V
17
低电压
0.0～50.00
S
0.01S
18
非电量1时间
0～50.00
S
0.01S
19
非电量2时间
0～50.00
S
0.01S
20
非电量3时间
0～50.00
S
0.01S
21
非电量4时间
0～50.00
S
0.01S
22
非电量5时间
0～50.00
S
0.01S
23
非电量6时间
0～50.00
S
0.01S
2.4.2压板
序号
压板名称
对应功能
1
电流速断
电流速断保护功能投/退
2
限时速断
限时电流速断保护功能投/退
3
过流保护
电流过电流保护功能投/退
4
过负荷
过负荷功能投/退
5
过负荷跳闸
过负荷出口跳闸/告警
6
反时限保护
反时限保护功能投/退
7
零序过流
零序过流保护功能投/退
8
零序跳闸
零序电流出口跳闸/告警
9
过电压
过电压保护功能投/退
10
低电压
低电压保护功能投/退
11
非电量保护1
非电量1保护功能投/退
12
非电量1跳闸
非电量1跳闸/告警
13
非电量保护2
非电量2保护功能投/退
14
非电量2跳闸
非电量2跳闸/告警
15
非电量保护3
非电量3保护功能投/退
16
非电量3跳闸
非电量3跳闸/告警
17
非电量保护4
非电量4保护功能投/退
18
非电量4跳闸
非电量4跳闸/告警
19
非电量保护5
非电量5保护功能投/退
20
非电量5跳闸
非电量5跳闸/告警
21
非电量保护6
非电量6保护功能投/退
22
非电量6跳闸
非电量6跳闸/告警
23
TV断线检测
TV断线检测功能投/退
24
TV断线闭锁
TV断线闭锁电压保护投/退
2.4.3系统定值
序号
定值名称
选项
说明
1
定值区号
0~5
选择当前使用第N套定值
2
CT数量
2CT，3CT
计算功率使用两表法或三表法
3
通信地址
0~255
2.4.4遥测
低压侧
高压侧
序号
通道名称
序号
通道名称
1
Ia
1
IA
2
Ib
2
IB
3
Ic
3
IC
4
3I0
4
3I0
5
Ua
5
Ua
6
Ub
6
Ub
7
Uc
7
Uc
8
Frep
8
P
9
9
Q
10
10
COS
11
11
Frep
2.4.5遥信
序号
名称
备注
端子号
1
YX1
高压侧远方/就地
X5－1
2
YX2
高压侧断路器合位
X5－2
3
YX3
高压侧断路器分位
X5－3
4
YX4
高压侧隔离开关状态
X5－4
5
YX5
非电量1
X5－5
6
YX6
非电量2
X5－6
7
YX7
非电量3
X5－7
8
YX8
非电量4
X5－8
9
YX9
非电量5
X5－9
10
YX10
非电量6
X5－10
11
YX11
低压侧远方/就地
X5－11
12
YX12
低压侧断路器合位
X5－12
13
YX13
低压侧断路器分位
X5－13
14
YX14
低压侧隔离开关状态
X5－14
15
YX15
高压门打开
X5－15
16
YX16
低压门打开
X5－16
17
YX17
备用
X5－17
18
YX18
备用
X5－18
19
YX19
备用
X5－19
20
YX20
备用
X5－20
21
遥信公共端
X5－21
22
遥信公共端
X5－22
2.5装置端子图
3KT3000S电力自动化监控管理系统软件
3.1系统概述
监控软件应是具有实时多任务、接口开放、使用灵活、功能多样、运行可靠的软件系统，由若干个功能模块组成，模块之间的通信以及模块与数据库之间的通信均通过共享内存数据库和ODBC完成。
实时数据库是SCADA系统的核心，实现机器内各应用程序的实时数据交换，通过网络通讯程序将实时数据扩展到整个网络。
监控软件系统的组成形式是一个集成软件平台，由若干程序组件构成，由以下几部分组成：
1）图形界面开发程序：
它是自动化工程设计师为实施其控制方案，在图形编辑工具的支持下进行图形系统生成工作所依赖的开发环境。
通过建立一系列工程画面文件生成图形目标应用系统。
2）图形界面运行程序：
在系统运行环境下，图形目标应用系统被图形界面运行程序载入内存并投入实时运行。
3）实时数据库功能模块：
它主要完成实时数据库的建立、维护、访问以及历史数据生成等功能，它是整个系统的基础和核心。
实时数据库描述了电力自动化系统监控、管理 数据点的集合。
配网子站软件系统中的许多功能诸如规约转换、曲线、报警、数据浏览等都是基于实时数据库展开的。
网络环境下的运行系统在每个节点上均有一个独立的、但是每个点又是可以在全网络环境下唯一标识的实时数据库的实例。
网络管理程序实时地更新每个节点上的实时数据库，以保持实时数据库全网络的一致性。
4）网络通信模块：
网络通信模块是监控软件系统中的实时网络通信内核，担负网络系统计算机之间实时数据的传输任务，保证系统各节点实时数据的一致性。
5）前置通信模块：
前置通信模块完成与终端采集设备或通信设备如各种保护测控装置、通信管理器的通信任务。
6）数据报表模块：
数据报表模块以图表的方式向用户提供系统运行的历史数据信息，并提供报表的打印输出功能。
实现报表模块的技术路线有两种：
自己开发报表软件或基于已有软件之上做二次开发。
第一种方法中程序的功能容易控制，但实现有一定难度，开发时间相对较长；第二种方法所需时间较短，但程序功能控件制比较困难。
7）历史数据库：
历史数据库存储系统运行的历史数据信息。
数据一般是由实时数据库模块以一定的采样周期将其数据信息向历史数据库转存而来的。
因为
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