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HT8202M小電流接地選線(xiàn)裝置

發(fā)布日期: 2020-10-10

適用范圍及特性

1.1 適用范圍

HT8202M型小接地電流系統接地選線(xiàn)裝置,是我公司第2代改進(jìn)的新一代智能選線(xiàn)裝置。與第一代比較,主要是在電源穩定性、兼容性、算法和原理上緊跟技術(shù)發(fā)展,進(jìn)行各技術(shù)更新,適用于66kV及以下電壓等級中性點(diǎn)不接地、經(jīng)高電阻接地或經(jīng)消弧線(xiàn)圈接地系統,可用于發(fā)電廠(chǎng)、變電所及大型廠(chǎng)礦企業(yè)的供電系統作為線(xiàn)路和母線(xiàn)單相接地故障報警或用于線(xiàn)路接地保護跳閘。

1.2 主要特性

  • 先進(jìn)可靠的選線(xiàn)原理

– 采用參數識別原理進(jìn)行接地故障選線(xiàn),不受故障時(shí)刻的影響;選線(xiàn)快速、準確;

– 不受消弧線(xiàn)圈影響,自適應于各種小接地電流系統;

– 耐過(guò)渡電阻能力強;

– 具有自舉性,不需要與其它線(xiàn)路群體比較 ;

– 適用于電纜線(xiàn)路、架空線(xiàn)路及電纜架空混合線(xiàn)路;

– 不需改變系統運行方式,不需額外增加一次設備;

– 與同屬于暫態(tài)選線(xiàn)方法的其他方法相比,本方法不需要群比,不要求各通道的采樣同步性,且可解決故障發(fā)生在電壓過(guò)零點(diǎn)或經(jīng)高阻接地無(wú)高頻信號時(shí)其他方法失效的問(wèn)題。

– 與常規暫態(tài)選線(xiàn)方法只使用某幾次特定頻率高頻信號相比,本原理使用信號頻帶范圍寬,信息豐富,自適應于暫態(tài)、穩態(tài)過(guò)程,解決了在某些情況下,故障時(shí)無(wú)高頻信號或高頻信號微弱,常規暫態(tài)選線(xiàn)方法失效的問(wèn)題。

  • 可通過(guò)軟件自動(dòng)調整CTPT變比的不一致,糾正極性錯誤;
  • 高性能硬件配置,強化了實(shí)時(shí)采樣計算功能

采用總線(xiàn)式硬件結構,便于擴展維護,大大提高了系統的可靠性及實(shí)時(shí)性。裝置的高速、高精度采樣(采樣頻率10kps,16位AD)保證了故障信號的多樣性及準確性,為可靠選出故障線(xiàn)路提供了基礎。

  • 軟件設計模塊化

軟件設計采用面向保護功能的實(shí)時(shí)多任務(wù)模塊化程序結構,使功能設計獨立,配置靈活,調試方便,而且便于升級,有利于裝置整體性能提高。

  • 良好的電磁兼容性

裝置采用整體面板及后插拔式全封閉結構;所有對外接口均經(jīng)隔離(光電、互感器、接點(diǎn)等)處理;采用多種屏蔽、接地、濾波、表面貼裝技術(shù)等硬件工藝措施,在軟件設計上采用相應的抗干擾方法,使裝置具有良好的抗干擾能力。

  • 實(shí)用的事件報文處理

可保存最新500次報告。

  • 完善的錄波功能

可保存100次故障錄波(每次8周波),錄波格式為COMTRADE 格式。

  • 友好的人機界面、漢字液晶顯示。
  • 強大的通訊功能

配置2路以太網(wǎng)、RS-485、RS-232等接口。網(wǎng)絡(luò )通信支持IEC103、IEC61850通訊規約。

技術(shù)參數

2.1 機械及環(huán)境參數

2.1.1 機箱結構

標準4U高、19英寸寬后插拔機箱結構尺寸:482mm(長(cháng))×177mm(高)×300mm(深)

安裝方式:嵌入式

2.1.2 環(huán)境參數

  • 極限工作溫度:-15℃~55℃
  • 儲存及運輸溫度:-15℃~55℃
  • 空氣濕度:≤95%
  • 海拔高度:≤3000m
  • 使用場(chǎng)所不得有火災、爆炸、腐蝕等危害及裝置安全的危險和超出本說(shuō)明書(shū)規定的振動(dòng)、沖擊和碰撞。

2.2 額定電氣參數

頻    率:50Hz

電    源:AC/DC 220V(110V),允許偏差:-20%,+15%,紋波系數≤5%

交流電壓:100/V(相電壓),100/3V(零序電壓)

交流電流:5A / 1A

2.3 過(guò)載能力

  • 電流回路:2倍額定電流,連續工作

  10倍額定電流,允許10s

              40倍額定電流,允許1s

  • 電壓回路:1.2倍額定電壓,連續工作

  1.8倍額定電壓,允許10s

2.4 功率消耗

  • 交流電流:<0.5VA/相(In=5A),<0.3VA/相(In=1A)
  • 交流電壓:<0.5VA/相
  • 直流電壓:正常時(shí):<15W

動(dòng)作時(shí):<20W

2.5 機械性能

  • 振動(dòng)響應和耐久試驗:IEC60255-21-1(GB/T11287)標準,I級
  • 沖擊耐久和碰撞試驗:IEC60255-21-2(GB/T14537)標準,I級

2.6 電氣絕緣性能

  • 絕緣電阻測量

產(chǎn)品的各帶電的導電電路對地(即外殼或外露的非帶電金屬零件)之間,以及產(chǎn)品中電氣上無(wú)聯(lián)系的各帶電的導電電路之間,用開(kāi)路電壓為500V的測試儀器測定其絕緣電阻應大于100MΩ。

  • 介質(zhì)強度

產(chǎn)品的各帶電的導電電路對地(即外殼或外露的非帶電金屬零件)之間,以及產(chǎn)品中電氣上無(wú)聯(lián)系的各帶電的導電電路之間,能承受2kV(額定絕緣電壓>63V)、500V(額定絕緣電壓≤63V)(有效值)、50Hz的交流試驗電壓,歷時(shí)1min,無(wú)擊穿或閃絡(luò )現象。

  • 沖擊電壓

產(chǎn)品的各帶電的導電電路對地(即外殼或外露的非帶電金屬零件)之間,以及產(chǎn)品中電氣上無(wú)聯(lián)系的各帶電的導電電路之間,能承受沖擊電壓波形為標準雷電波,峰值為1kV(額定絕緣電壓≤63V)或5kV(額定絕緣電壓>63V)的試驗電壓,無(wú)絕緣損壞。

2.7 電磁兼容性能

  • 振蕩波抗擾度

產(chǎn)品能承受GB/T14598.13中規定的嚴酷等級為Ⅲ級的1MHz脈沖群抗擾度試驗。

  • 靜電放電抗擾度

產(chǎn)品能承受GB/T14598.14中規定的嚴酷等級IV級的靜電放電抗擾度試驗。

  • 射頻電磁場(chǎng)輻射抗擾度

產(chǎn)品能承受GB/T14598.9中規定的嚴酷等級為Ⅲ級的射頻電磁場(chǎng)輻射抗擾度試驗。

  • 電快速瞬變脈沖群抗擾度

產(chǎn)品能承受GB/T14598.10中規定的嚴酷等級為A級的電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗。

  • 浪涌抗擾度

產(chǎn)品能承受GB/T14598.18中規定的嚴酷等級為Ⅲ級的浪涌抗擾度試驗。

  • 射頻場(chǎng)感應的傳導騷擾抗擾度

產(chǎn)品能承受GB/T14598.17中規定的嚴酷等級為Ⅲ級的射頻場(chǎng)感應的傳導騷擾抗擾度試驗。

  • 工頻抗擾度

產(chǎn)品能承受GB/T14598.19中規定的嚴酷等級為A級的工頻抗擾度試驗。

  • 電磁發(fā)射限值

產(chǎn)品符合GB/T 14598.16-2002中4.1規定的傳導發(fā)射限值。

產(chǎn)品符合GB/T 14598.16-2002中4.2規定的輻射發(fā)射限值。

2.8 輸出接點(diǎn)容量

信號接點(diǎn)容量:             允許長(cháng)期通過(guò)電流 5A

                               切斷電流 0.3A(DC220V,L/R <40ms) 

其它輔助繼電器接點(diǎn)容量:   允許長(cháng)期通過(guò)電流 5A

                               切斷電流 0.2A(DC220V,L/R <40ms) 

跳閘出口接點(diǎn)容量:         允許長(cháng)期通過(guò)電流 8A

                               切斷電流 0.3A(DC220V,L/R <40ms) ,不帶電流保持

2.9 通信接口

通信接口位于DSP插件,詳見(jiàn)裝置端子圖。

  • 以太網(wǎng)接口:2個(gè),支持IEC103、IEC61850通訊規約。
  • RS485串口:1個(gè),支持IEC103通訊規約。
  • 同步時(shí)鐘接口:1個(gè),用于接受同步時(shí)鐘信號(脈沖接口或IRIG-B)。

2.10 打印接口

裝置側的打印接口為DSP插件的串口232(506、507、508端子,詳見(jiàn)裝置端子圖),打印機側的接口為25針D型串口(3、2、7引腳)分別連接。

通過(guò)液晶菜單選擇需要打印的內容,本裝置支持手動(dòng)打印定值、報告、波形信息。

2.11 故障記錄

  • 故障錄波:保護起動(dòng)記錄起動(dòng)前2個(gè)周波、起動(dòng)后6個(gè)周波的所有電流電壓波形。保護裝置可循環(huán)記錄100次波形數據。
  • 事件記錄:可循環(huán)記錄500次事件報告。 

 

工作原理

裝置正常運行時(shí)進(jìn)行狀態(tài)檢測和啟動(dòng)元件判別;當系統發(fā)生故障時(shí)啟動(dòng)元件動(dòng)作,進(jìn)行故障計算處理,完成各種選線(xiàn)算法計算、跳閘邏輯判斷、事件報告、故障報告以及錄波等功能。

3.1 保護啟動(dòng)及運行狀態(tài)檢測

3.1.1 啟動(dòng)元件

    裝置每段母線(xiàn)各自設有啟動(dòng)元件,當零序電壓大于定值時(shí),保護啟動(dòng),并進(jìn)行故障處理。

3.1.2 異常狀態(tài)鑒別

  • 定值檢測

運行期間,裝置定時(shí)對母線(xiàn)運行狀態(tài)進(jìn)行檢測,當各段母線(xiàn)定值設置出線(xiàn)數與實(shí)際出線(xiàn)數不相符時(shí),裝置告警,將對定值設置錯誤的母線(xiàn)不進(jìn)行故障選線(xiàn)。

裝置定時(shí)對定值進(jìn)行CRC校驗,當校驗結果不一致時(shí),裝置告警,閉鎖保護,不再進(jìn)行選線(xiàn)處理,此時(shí)應及時(shí)對裝置進(jìn)行處理。

  • 硬件檢測

裝置正常運行時(shí),對系統相關(guān)硬件進(jìn)行自檢(如:FLASH ROM、RAM、時(shí)鐘、模擬量采集回路等),當系統硬件出錯時(shí),裝置告警,閉鎖保護,不再進(jìn)行選線(xiàn)處理,此時(shí)應及時(shí)對裝置進(jìn)行處理。

3.2 選線(xiàn)原理

本裝置采用基于參數識別原理的選線(xiàn)算法。

3.2.1 原理分析

參數識別就是在系統結構已知的前提下,由系統的端口信息求取系統內各元件參數的過(guò)程。對一個(gè)有N條出線(xiàn)的不接地系統,當線(xiàn)路發(fā)生單相接地故障時(shí),其等效零序網(wǎng)絡(luò )如圖3-1所示。

 

圖3-1不接地系統單相接地故障零序等效網(wǎng)絡(luò )

圖3-1中,為故障點(diǎn)虛擬電源在零序網(wǎng)絡(luò )上的壓降;分別為線(xiàn)路i的零序電阻、零序電感和母線(xiàn)側及負荷側零序電容(如果是故障線(xiàn)路,這些量表示從故障點(diǎn)到母線(xiàn)的值);L為消弧線(xiàn)圈零序電感;開(kāi)關(guān)K打開(kāi),系統不接地。

當系統發(fā)生單相接地故障時(shí),流經(jīng)非故障線(xiàn)路的零序電流為其本身的對地電容電流,流經(jīng)故障線(xiàn)路的零序電流是線(xiàn)路背側系統其他元件的零序電流之和。

對圖3-1中任意一條健全線(xiàn)路,可以進(jìn)一步將其模型簡(jiǎn)化,認為健全線(xiàn)路其背側(母線(xiàn)上)有一等效零序電源,如圖3-2所示。

 

圖32  線(xiàn)路背側故障等效零序電路

通常,我們認為負荷零序阻抗無(wú)窮大,可以忽略不計。實(shí)際配電網(wǎng)線(xiàn)路多呈“樹(shù)形”結構,帶很多分支。將線(xiàn)路等效成Π模型時(shí),這些分支線(xiàn)路以及負荷變壓器、負荷開(kāi)關(guān)后線(xiàn)路等元件的分布電容,對線(xiàn)路負荷側的對地支路是有一定的影響的,不能忽略,我們把這些影響等效成一個(gè)量值未知的電容疊加到線(xiàn)路Π模型負荷側的對地電容上。線(xiàn)路Π模型母線(xiàn)側的對地電容取一個(gè)定值(典型值取為線(xiàn)路本身對地電容的一半),作為已知量。這樣,線(xiàn)路的Π模型兩側對地電容值就不再相等,且有分別表示線(xiàn)路Π模型母線(xiàn)側和負荷側的對地電容)成立。這種經(jīng)過(guò)改進(jìn)的模型更加接近實(shí)際系統,更準確。

根據線(xiàn)路零序電流電壓關(guān)系,對圖3-1中任意一條健全線(xiàn)路(以健全線(xiàn)路x為例),可以建立如下方程

    (3-1)

其中,分別為該線(xiàn)路的零序電阻、零序電感和母線(xiàn)側及負荷側零序電容;分別表示保護安裝處實(shí)時(shí)測得的母線(xiàn)零序電壓和流過(guò)線(xiàn)路的零序電流。

3.2.2 選線(xiàn)判據

根據模型參數識別法原理,不符合模型的線(xiàn)路為故障線(xiàn),符合模型的線(xiàn)路為健全線(xiàn),如果所有線(xiàn)路均選為健全線(xiàn),則認為是母線(xiàn)故障。

線(xiàn)路模型(3-1)式中,有三個(gè)線(xiàn)路參數。在不接地系統中,發(fā)生單相接地故障時(shí),零序電流通過(guò)對地電容構成回路,線(xiàn)路對地電容在回路中的故障特征最為明顯和穩定,線(xiàn)路電阻和電感影響較小。因此,選擇線(xiàn)路模型負荷側對地電容為選線(xiàn)的依據,判據如下:

  • 若線(xiàn)路計算電容參數平均值為負,則判本線(xiàn)為故障線(xiàn)路,其中是計算所得線(xiàn)路負荷側電容參數序列。

                               (3-2)

  • 當所有線(xiàn)路判為健全線(xiàn)路時(shí),則判為母線(xiàn)故障。

3.2.3 邏輯框圖

圖33 選線(xiàn)邏輯框

 



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