PSL640技术说明书V140.docx

1、PSL640技术说明书V140 PSL 640系列 数字式线路保护装置技术说明书使用说明书国电南京自动化股份有限公司PSL 640系列数字式线路保护装置技术说明书使用说明书V1.40 编写 承文新 王家华 彭 鹏 尹 军 审核 马文龙 批准 郭效军2001年07月* 本公司保留对此说明书修改的权利，请注意最新版本资料。第一部分技术说明书（2001.07）目 次声明 1安全标准 11 装置简介 12 技术参数 52.1 额定参数 52.2 主要技术性能 52.3 绝缘性能 62.4 电磁兼容性能 72.5 机械性能 82.6 环境条件 83 装置硬件 93.1 机箱结构 93.2 交流插件 93

2、.3 CPU插件 103.4 电源插件 123.5 逻辑及跳闸插件 123.6 人机对话（MMI）插件 134 保护原理 154.1 方向元件 154.2 低电压元件 164.3 过电流元件 164.4 零序过电流元件 164.5 反时限元件 164.6 加速 184.7 充电保护 184.8 三相重合闸 184.9 低频元件 194.10 低压解列元件 204.11 过负荷元件 204.12 PT断线检测 214.13 小电流接地选线 214.14 数据记录 215 与变电站自动化系统配合 226 定值及整定说明 236.1 PSL641，PSL643 数字式线路保护装置的整定值清单及说明

3、236.2 PSL641，PSL643 数字式线路保护装置的软压板清单及说明 27声明恭喜您购买了国电南京自动化股份有限公司的数字式保护及自动化产品数字保护及自动化技术的国内领先者。所有国电南京自动化股份有限公司的PS系列数字式保护及自动化产品符合严格的技术规范和ISO9001产品质量标准，经得起恶劣的现场工作环境的考验。拥有丰富的数字式保护及自动化设备的开发经验、对用户常年24小时的技术支持，您尽可以信赖国电南京自动化股份有限公司的产品。PS系列产品采用完全汉化的显示技术，人机界面友好，使您免除查找说明书操作的烦恼。每款产品均配置了基于PC机调试界面的接口，结合本公司提供的Psview调试软

4、件包，大大改善了现场调试手段。PS 640系列产品采用防水、防尘、抗振动设计，适合安装于开关柜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，使用方便，倍感亲切。通过尽心的研究和设计，PS640系列数字式保护及自动化产品具有如下特点： 大资源、高起点 摩托罗拉32位单片机技术，使产品的稳定性和运算速度得到保证 保护采用14位的A/D转换器、可选配的专用测量模块其A/D转换精度更是高达24位，各项测量指标轻松达到 配置以大容量的RAM和Flash Memory，可记录8至50个录波报告，记录的事件数不少于1000条。 可独立整定32套保护定值，定值切换安全方便 高精度的时钟芯片，并

5、配置有GPS硬件对时电路，便于全系统时钟同步 配备高速以太网络通信接口，并集成了IEC870-5-103标准通信规约 现场免维护概念 尽心的电气设计，整机无可调节器件 高等级、品质保证的元器件选用 优异的抗干扰性能，组屏或安装于开关柜时不需其它抗干扰模件 防水、防尘、抗振动的机箱设计 完善的自诊断功能安全标准PSL 640系列数字式保护装置符合各种安全标准。 GB6162-85 静态继电器及保护装置的电气干扰试验 GB7261-87 继电器及继电保护装置基本试验方法 GB9361-88 计算站场地安全要求 GB/T14537-93 量度继电器和保护装置的冲击和碰撞试验 GB16836-1997

6、 量度继电器和保护装置安全设计的一般要求 GB/T 17626.21998 电磁兼容 试验和测量技术 静电放电抗扰度试验 GB/T 17626.31998 电磁兼容 试验和测量技术 射频电磁场辐射抗扰度试验 GB/T 17626.41998 电磁兼容 试验和测量技术 电快速瞬变脉冲群抗扰度试验 GB/T 17626.51999 电磁兼容 试验和测量技术 浪涌（冲击）抗扰度试验 GB/T 17626.61998 电磁兼容 试验和测量技术 射频场感应的传导骚扰抗扰度 GB/T 17626.81998 电磁兼容 试验和测量技术 工频磁场抗扰度试验 GB/T 17626.91998 电磁兼容 试验和测

7、量技术 脉冲磁场抗扰度试验 GB/T 17626.101998 电磁兼容 试验和测量技术 阻尼振荡磁场抗扰度试验 GB/T 17626.121998 电磁兼容 试验和测量技术 振荡波抗扰度试验 GB92541998 辐射发射限值试验。 SD286-88 线路继电保护产品动模试验技术条件 IEC255-21-1：1988 电气继电器第21部分：量度继电器和装置的振动、冲击、碰撞和地震试验第一章：振动试验（正弦）1 装置简介PSL 640系列数字式线路保护装置是以电流电压保护及三相重合闸为基本配置的成套线路保护装置，适用于66KV及以下电压等级的配电线路。本保护装置基本配置为两个CPU插件,其一为

8、由32位微处理器构成的保护及重合闸功能单元,该单元配置了大容量的RAM和Flash Memory,具有极强的数据处理、逻辑运算和信息存储能力；另一CPU由总线不出芯片的单片机构成通用的人机接口单元。两个CPU插件之间相互独立，无依存关系。各种保护功能及自动化功能均由软件实现。保护的逻辑关系符合“四统一”设计原则。表1 本系列产品的型号及功能配置表功能PSL 641PSL 643三段式相间电流三段式零序电流电流反时限零序反时限方向闭锁电压闭锁三 相重合闸同期或无压非同期二次重合闸（注3）加速前加速后加速手合加速低周低压减载过负荷遥控功能压板遥测测量级CT（注1）保护级CT遥信遥控电度电度计量（注

9、1）脉冲计量GPS对时（注2）防误闭锁远方管理光纤接口（注3） 注1：为选配功能，需增订一个专用测量子模件。 注2：GPS对时：分、秒自适应。注3：为选配功能，需增订一个专用子模件。订货时务必说明。注4：订货时务必说明。装置的特点：本系列产品其保护及自动化功能均采用基于图形化界面的逻辑可编程的方式实现。采用逻辑可编程方式构成的定型产品其功能配置能够满足多数用户的要求，如对功能配置有不同要求，修改工作可以在短时内完成。所有产品的功能配置在出厂前已由本公司完成，不增加用户额外的工作量。采用此种方式有以下优点：其一，缩短了相关产品的开发周期，产品功能的拓展也更为快速方便；其二，由于功能配置的变化不需

10、修改软件，系列产品的核心构成不但在硬件上，而且在软件上彻底模块化、平台化，增强了产品品质的可信赖性，简单、灵活、可靠三者得到完美的统一。此外，本系列装置还具备如下特点：1）完备的保护功能配置 反映相间故障的三段式相间电流保护 反映小电阻接地系统接地故障的三段式零序电流保护 各段可独立整定成带或不带方向，包括加速段在内的相电流元件可分别设置成带或不带电压闭锁（此功能仅限于PSL 641） 相间电流保护及零序电流保护均可选择定时限方式或反时限方式运行 重合闸可选择为检线路无压、检同期或非同期方式，重合闸允许各种抽取电压的同期检定。除本保护可以启动重合闸外，还考虑了断路器偷跳启动重合闸的方案 PT断

11、线自动检测。检测到PT断线时可设置为退出经方向或电压闭锁的各段保护，也可设置为暂时取消方向或电压闭锁功能。电压恢复正常后，被闭锁功能重新自动投入 本线路低频减载功能 过负荷告警及（或）跳闸功能2）一体化的设计 兼有遥测、遥控、遥信功能 可选配的专用测量模块，包括电度计量在内的各种测量及计量精度可达0.5级。 对装设专用电度表的用户，提供累计脉冲电度的接入端 本间隔防误闭锁及信号提示 装置自带操作回路，不需附加其它设备即可直接跳合开关 真正的防水、防尘、抗振动设计，适合安装于开关柜等环境条件较为恶劣的现场运行3）人性化设计 产品采用全汉化液晶显示及打印，人机界面清晰易懂 实时显示及传送各种运行状

12、态及数据，便于当地及远方巡检 面板配置有RS232接口，可接至PC机进行人机对话操作，配备计算机界面的调试与分析软件，大大丰富了调试手段 可独立整定32套保护定值，定值切换安全方便4）大资源 保护功能模件（CPU）的核心为32位微处理器，配置以大容量的RAM和Flash Memory，使本产品具有极强的数据处理、逻辑运算和信息存储能力。Flash Memory中可记录的录波报告为8至50个，可记录的事件数不少于1000条。这些信息在装置掉电后不会丢失 保护采用14位的A/D转换器、可选配的专用测量模块其A/D转换精度更是高达24位，各项测量指标轻松达到 配置了充足的开关量输入端，方便外部遥信量

13、的接入 设置了高精度的时钟芯片，并配置有GPS硬件对时回路，便于全系统时钟同步 配备高速以太网络通信接口，并集成了IEC870-5-103标准通信规约5）高可靠性 产品具有优异的抗干扰性能，顺利通过IEC255-22-4标准规定的IV级（4KV10%）快速瞬变干扰试验、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 组屏或安装于开关柜时不需其它抗干扰模件6）透明化 记录内部各元件动作行为和录波数据 记录各元件动作时内部各计算值 可将数据在Psview软件上分析内部各元件动作过程7）硬件免调试概念 在采样回路中，选用高精度、高稳定的器件，保证正常运行的高精

14、度，避免因环境改变或长期运行而造成采样误差增大 完善的自检功能，满足状态检修的要求 产品中无可调节元件，无需在现场调整采样精度，大大提高运行稳定性2 技术参数2.1 额定参数2.1.1额定直流电压： 220V或110V（订货注明）2.1.2 额定交流数据：a) 相电压 V b) 线路抽取电压 100 V 或Vc) 交流电流 5A或1A（订货注明）d) 额定频率 50Hz2.1.3 功率消耗：a) 直流回路 正常工作时：不大于25W 动作时： 不大于40Wb) 交流电压回路 每相不大于0.5VAc) 交流电流回路 额定电流为5A时：每相不大于1VA 额定电流为1A时：每相不大于0.5VA2.1.

15、4 状态量电平：CPU及通信接口模件的输入状态量电平 24V（18 V30V）GPS对时脉冲输入电平 24V（18 V30V）各CPU输出状态量（光耦输出）允许电平 24V（18 V30V） 驱动能力 150mA2.2 主要技术性能2.2.1采样回路精确工作范围（10误差）电压：0.4 V120V 电流：0.08In20In2.2.2接点容量信号回路接点载流容量 400VA信号回路接点断弧容量 60VA2.2.3跳合闸电流 断路器跳闸电流 0.5A,1A,1.5A,2A,2.5A,3A,3.5A,4A（订货注明） 断路器合闸电流 0.5A,1A,1.5A,2A,2.5A,3A,3.5A,4A（

16、订货注明）2.2.4各类元件精度电流元件： 5%电压元件： 5%检同期角度： 1时间元件： 20ms频率偏差： 0.02Hz滑差定值： 5%2.2.5整组动作时间(包括继电器固有时间) 速动段的固有动作时间：1.2倍整定值时测量，不大于40ms2.2.6 暂态超越不大于5%2.2.7 模拟量测量回路精度装设专用测量子模件的测控装置：电流、电压：0.2级功率、电度：0.5级2.3 绝缘性能2.3.1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100M。2.3.2介质强度在正常试

17、验大气条件下，装置能承受频率为50Hz，电压2000V历时1分钟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。2.3.3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。2.3.4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24小时的交变湿热试验，在试验结束前2小时内根据2.3.1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

18、各回路之间的绝缘电阻不小于1.5M，介质耐压强度不低于2.3.2规定的介质强度试验电压幅值的75。2.4 电磁兼容性能2.4.1静电放电抗干扰度通过GB/T 17626.21998标准、静电放电抗干扰4级试验。2.4.2射频电磁场辐射抗干扰度通过GB/T 17626.31998标准、射频电磁场辐射抗干扰度3级试验。2.4.3电快速瞬变脉冲群抗扰度通过GB/T 17626.41998标准、电快速瞬变脉冲群抗扰度4级试验。2.4.4浪涌（冲击）抗扰度通过GB/T 17626.51999标准、浪涌（冲击）抗扰度3级试验。2.4.5射频场感应的传导骚扰度通过GB/T 17626.61998标准、射频场

19、感应的传导骚扰度3级试验2.4.6工频磁场抗扰度通过GB/T 17626.81998标准、工频磁场抗扰度5级试验2.4.7脉冲磁场抗扰度通过GB/T 17626.91998标准、脉冲磁场抗扰度5级试验。2.4.8阻尼振荡磁场抗扰度通过GB/T 17626.101998标准、阻尼振荡磁场抗扰度5级试验。2.4.9振荡波抗扰度通过GB/T 17626.121998标准、振荡波抗扰度4级试验。2.4.10辐射发射限值试验通过GB92541998标准、辐射发射限值A类试验。2.5 机械性能2.5.1振动装置能承受GB7261中16.3规定的严酷等级为I级的振动耐久能力试验。2.5.2冲击装置能承受GB

20、7261中17.5规定的严酷等级为I级的冲击耐久能力试验。2.5.3碰撞装置能承受GB7261第18章规定的严酷等级为I级的冲击耐久能力试验。2.6 环境条件 a) 环境温度：工作：-2055,24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+40时,平均最大相对湿 度不超过50%。 c) 大气压力：86106kPa（相对海拔高度2km以下）。3 装置硬件本装置在总体设计及各模块设计上均充分考虑了可靠性

21、的要求，在程序执行、信号指示、通信等方面均给予了详尽的考虑。经试验，在本装置任何端子上实施4KV瞬变干扰脉冲，在装置任何部位实施15KV空间静电放电干扰或8KV接触静电放电干扰，本装置未出现CPU复位，未出现异常信号或异常液晶信息显示，保护不拒动、不误动，远高于国家标准要求。由于本装置在抗干扰能力上有充分的考虑，故本装置组屏或安装于开关柜上时，不需安装另外的交、直流输入抗干扰模件。3.1 机箱结构机箱外形尺寸及开孔尺寸参见说明书后的附图。装置采用整面板形式，面板上包括汉化液晶显示器、信号指示灯、操作键盘等，面板靠下部位的运行操作区还设置了手动分闸、合闸开关及用于区分就地与远方操作等功能的切换开

22、关，跳闸、合闸出口压板也设置于运行操作区。安装本装置时，无需其它任何配件，大大简化组屏及现场施工。本装置的机箱采用全密闭、防水、防尘、抗振动的设计，确保装置安装于条件恶劣的现场时仍具备高可靠性。3.2 交流插件 交流插件包括电压输入和电流输入两个部分，不同型号的装置其电压和电流输入元件的数目不同。 电压输入元件由电压变换器构成，其输入为交流100V时输出为交流3V左右。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，有三种规格： 1） In=5A电流：输入为20In时的输出为5/，线性范围为0.04In-20In。 2） In=5A电流：输入为1.1In时的输出为5/，

23、线性范围为0.005In-1.1In。测量级CT。 3） In=1A电流：输入为20A时的输出为5/，线性范围为100mA-20A。交流插件的原理参见说明书后的附图。3.3 CPU插件CPU插件原理简图如下：图31 CPU模件原理示意图CPU插件主要由以下几部分构成：1) CPU系统CPU系统由微处理器CPU、RAM、ROM、Flash Memory等构成。高性能的微处理器CPU（32位），大容量的ROM（512K字节）、RAM（1M字节）及Flash Memory（1M字节），使得该CPU模件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记录大量的故障数据。Flash Mem

24、ory中可记录的录波报告为8至50个，可记录的事件数不少于1000条。保护定值等运行配置信息也存入该存储器中，这些信息在装置掉电后均不会丢失。C语言编制的保护程序，使程序具有很强的可靠性、可移植性和可维护性。2) 数据采集系统本装置的数据采集系统由两部分组成。保护系统采用的数据采集系统由高可靠性的14位精度的A/D转换器、多路开关及滤波回路组成，最新技术的A/D转换芯片内部包含了采样保持及同步电路，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。 运放 图32 A/D系统原理示意图测量系统则采用了最新采样技术的测量芯

25、片，测量精度达24位，且无需采用任何软件技术就解决了因频率误差而导致测量误差增大的问题。测量系统具备测量精度单次调整后自动记忆的功能，在现场无需再作调整。本部分为选配件。3）开关量输入及输出部分本装置CPU插件内共设置了16路开入量，其中供外部输入的开关量10路，由装置提供的专用24V电源提供输入电平；另有一路专供GPS对时用，该路输入量可由内部或外部24V电源提供电平；剩余5路用于监视装置内部状态，例如监测本系统的开出回路，当前断路器位置，控制回路是否断线等。开出共13路，分为两类，一类是用于驱动出口及信号继电器的， 此种开出的+24伏电源都是经过本装置逻辑插件告警继电器常闭接点闭锁的；另一

26、种用于驱动告警、呼唤及信号复归等继电器，其+24伏电源是不经过闭锁的。 本装置本地告警信号及中央告警信号由两种方式驱动：告警和呼唤，告警用于检测到必须闭锁本CPU开出的致命异常状况时，呼唤则用于不需闭锁开出的情况，例如“PT断线”等异常工况时。详见逻辑继电器插件说明。4) 通信部分本插件内含通信速度极高、具备通用性接口的以太网络芯片，以太网为本装置接入系统的主要通信接口。通常方式，装置提供RJ45通信接口，以UTP5线为通信介质。特殊情况下，也可提供光纤接口。本装置还配置了一个SPI接口用于与人机对话插件（MMI）通信，一个SCI（标准RS232串行接口）用于连接PC机，可以借助PC机的强大功

27、能及配置的专用调试软件包对装置进行各种测试。5) 时钟回路插件内设置了硬件时钟回路,采用的时钟芯片精度高,并配有电池以掉电保持。本装置还考虑了硬件对时电路，接收GPS的脉冲对时信号。另外，CPU插件采用了多层印制板及表面封装工艺，外观小巧，结构紧凑，大大提高了装置的可靠性及抗电磁干扰能力。CPU插件的原理可参见附图。3.4 电源插件本插件为直流逆变电源插件。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5V,24V(1)和24V(2),三组电压均不共地,且采用浮地方式,同外壳不相连。a) +5V 为用于CPU的工作电源b) 24V(1) 为用于驱

28、动继电器的电源c) 24V(2) 为用于外部开入的电源 为增强电源模件的抗干扰能力，本模件的直流输入及引出端子的24V电源皆装设滤波器。电源模件电原理图见附图。图33 电源模件原理示意图3.5 逻辑及跳闸插件本插件内包括逻辑继电器及跳闸继电器两类。1） 逻辑继电器逻辑继电器由CPU插件直接驱动，这类继电器包括：出口回路开放继电器QDJ、跳闸继电器TJ及其重动继电器CKJ1、合闸继电器HJ及其重动继电器CKJ2、出口中间继电器CKJ3CKJ8、信号继电器CKJ9、装置异常告警及闭锁继电器GJ、告警或呼唤信号继电器GJX、信号复归继电器FGJ等。QDJ为出口回路总开放继电器，本装置内用于跳合闸的出

29、口中间继电器，其负电源均经该继电器闭锁，该继电器的设置可有效防止某路开出损坏时保护的误动作。本插件为系列保护的通用插件。对在本装置内被定义为备用出口的继电器，可根据需要作为扩展功能用。本装置本地告警信号及中央告警信号由两种方式驱动: GJ继电器为CPU自检发现有严重异常情况，必须立即切断本保护出口电源的，驱动该继电器，这种情况称告警。GJ起动后一方面经过其常开接点自保持，另一方面由其常闭接点切断CPU插件的24伏跳闸正电源，驱动GJ的同时也将驱动一个磁保持的信号继电器GJX，其接点GJX-1用以点亮面板上本地告警信号灯，GJX-2用于中央信号。另一种是不需要立即切断保护跳闸正24伏电源的异常情况，称呼唤，此种情况下直接驱动GJX，由GJX继电器的触点分别给出当地及中央信号。2）跳闸继电器跳闸继电器主要由各种操作回路继电器构成，包括跳闸位置继电器（TWJ）、合闸位置继电器（HWJ）、手动跳闸继电器STJ、跳闸保持继电器TBJ、合闸保持继电器HBJ等。逻辑及跳闸插件电原理图见本说