电力系统保护.pdf
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1、 电力系统:保护保护 监测监测 控制控制 德国 SEG 公司 综综 合合 自自 动动 化化 系系 统统 System Line System Line SEG power protection-1-目目 录录 1 引言和应用引言和应用 2 特点特点 2.1 类型范围 2.2 功能简介 2.2.1 保护功能 2.2.2 控制功能 2.2.3 监视功能 2.2.4 可编程逻辑功能 2.2.5 测量数据 2.2.6 统计数据 3 操作面板操作面板 3.1 显示 3.2 LED信号灯 3.3 建和设置要素 4 设计设计 4.1 外线连线 5 控制控制 5.1 基本概述 5.1.1 标准及规范 5.1.
2、2 在开关板上操作的安全性 5.1.3 控制技术 5.1.4 用于检测开关装置的开关位置的数字输入 5.1.5 保护功能,扩展控制功能和监视功能数字输入 5.1.6 功率输出 5.1.7 指示继电器 5.1.8 控制功能 5.1.9 开关装置的状态指示 5.1.10 开关装置的控制 5.2 编程及参数设置 5.3 异常记录 5.3.1 事件记录 5.3.2 快速故障记录 5.3.3 扰动记录 6 技术数据技术数据 6.1 保护功能数据 7 订货方式订货方式 System Line SEG power protection-2-1 引言和应用引言和应用 System Line 是一个综合保护和控
3、制系统,可安装在中压配电盘上使用。由于它具有可靠的操作性能和很强的抗干扰能力,该系统能满足用户很高要求的保护系统的使用要求。不论是标准线路还是双母线系统,System Line 的不同类型的装置均能满足保护和控制的要求,从总体上来看,系统的个别功能是由软件功能决定的。System Line 系统能用在电力输变电站(电力系统,变电站及母线站),发电站(水力发电站,风力发电站),CHP 和各类工业企业。System Line 在综合自动化系统中应用具有很大的优势,通过使用符合 IEC870-5-103 标准通讯规则的接口,System Line 可与站控系统构成一体。基于目前断路器系统日趋小型化,
4、对于一个坚固耐用的系统,设计紧凑化是非常重要的。System Line 系统可分成两个单元:l CSP2 工作单元:一个集成保护和控制系统功能的模块,可安装在断路器的低压室内(表面安装),这一基本单元包含了完整的保护和控制技术,因此它是一个独立工作装置。l CMP1 指示的操作单元:是一个紧凑的低成本单元,可被安装在断路器的前面板上,一根标准电缆把两个单元连接起来。CSP2 和 CMP1 系统主要应用于标准二次系统的中高压配电盘上。2 特点特点 工作单元 CSP2 的与众不同之处在于:l 紧凑设计在一个 IP50 工程塑料外壳内 l 宽范围的保护和控制功能 l 输出可进行直接控制配电元件(断路
5、器,隔离刀闸和接地刀闸)l 利用光缆连接,完成差动保护功能。l 不同的通信接口:CAN 总线,RS485 总线 l 使用 RS232 接口可与主机计算机通讯,完成参数设置 l 用 PC 卡完成功能强大的故障录波 l 免维护 System Line SEG power protection-3-指示和操作单元 CMP1 的特色:l 紧凑的面板设计 l CAN 总线的通讯接口 l LCD 液晶显示器可显示:断路器及刀闸的状态,测量数值和系统信息 l 面板表面薄膜键盘安装在 IP45 封闭结构内 l RS232 连接计算机方便用户进行参数设置 CSP2 所有保护功能都能由 CMP1 设置和操作,通过
6、相应的菜单页,操作者十分方便地进入对应的操作页面。对断路器系统的输入,指示断路器排列的正常布局。除操作和显示菜单外,还有下列附加键和显示功能:l 相关的整定按钮 ON/OFF l 复位 l 11 个 LED 指示灯,其中 8 个是可设定的 l 两个带锁的开关决定操作方式-现场/远方-控制/参数整定 2.1 型号范围型号范围 System Line 有四种版本来适应不同的应用需求:CSP2-F:用于标准线路或双母线系统的馈线保护,带方向的相间接地电流保护功能。因为有综合电压测量功能,使它具有更广泛的保护和测量功能。可控制 3 个或 5 个开关装置(例如 2个回路断路器,2 个隔离开关和 1 个接
7、地开关)。CSP2-L:用于线路和电缆的差动保护,使用光缆连接两套设备(一套由 CSP2-L 和 CMP1组成),使保护和控制功能迅速可靠。其线路长度可为 2Km 至 20Km,每套设备可监测 5 个开关装备和控制其中 3 个(例如 1 个回路断路器,隔离开关和接地开关)。CSP2-T25:用于双环变压器的差动保护,它是集保护和控制于一身的多功能保护装置。其测量功能具有 4 个电压测量接口,7 个电流测量接口和 2 个温度传感口。它可以监测和控制 5 个开关装置(例如 2 个回路断路器,2 个隔离开关和 1 个接地开关)。System Line SEG power protection-4-C
8、SP1-B:用于标准的母线差动保护,可判断母线一段的错误并迅速切断。由 CSP1-B6 和CMP1 组成的一套设备可控制一段母线的 6 个馈线回路。扩展应用 3 台 CSP1-B6 和一台 CMP1 可组成一套 CSP1-B18 可控制 18 个馈线回路。2.2 功能一览功能一览 2.2.1 保护功能 综合保护和控制系统 System Line 是具有多功能的自动化保护设备,几乎包括中压范围内的所有保护应用。通过 RS232 接口可连接 CMP1 和计算机,使用 System Line 的软件可配置系统及更改参数。保护功能一览表对每种设置为有效和无效两种选择。System Line SEG p
9、ower protection-5-表表 2.1 System Line 各种型号的保护功能一览表各种型号的保护功能一览表 序号序号 保护功能保护功能 ANSI 码码 CSP2-F CSP2-L CSP2-T25 CSP1-B 1 带/不带方向的过流保护 51/67 2 带/不带方向的速断保护 50/67 -3 带/不带方向的接地故障保护 50N/51N/67N -4 接地电流 64REF-5 差动保护 87L-线路 变压器 母线 6 带热模拟的过负荷保护 49 -7 带温度传感的过负荷保护 49-8 位移电压监视 59N -9 过/欠压保护 27/59 -10 过/欠频保护 81 -11 自
10、动合闸 79 -12 功率方向保护 32F/B -13 负相序保护 46 -14 控制回路监视 74TC -15 断路器失灵保护 50/62BF 16 跳闸/辅助保护 86 -17 反向内部闭锁-18 电压互感器监视-19 合闸保护(SOTF)-20 自动重合闸快速分闸-21 合闸不成功的自动重合闸-22 可编程保护逻辑-23 参数切换-24 干扰数值显示-System Line SEG power protection-6-2.2.2 控制功能 表表 2.2 System Line 各种型号的控制功能一览表各种型号的控制功能一览表 序号序号 控制功能控制功能 CSP2-F3 CSP2-F5
11、CSP2-L CSP2-T25 1 显示可监测和可设置的开关装置数 5 5 5 5 2 可控制的开关装置数 3 5 3 5 3 可控制的断路器数(线圈控制)2 3(4)2 4 4 可控制的隔离和接地开关数(电动机控制)2 4(3)2 3 5 输出继电器的数量 6 10 6 6 6 可设置的数字输入接口数 22 26 22 26 7 可定义的开关延时命令 2.2.3 监视功能 表表 2.3 System Line 各种型号的监视功能一览表各种型号的监视功能一览表 序号序号 监视功能监视功能 CSP2-F3 CSP2-F5 CSP2-L CSP2-T25 1 设置的干扰及差别监视 2 断路器状态监
12、视 3 馈线监视 4 可编程的系统逻辑监视 5 自动化系统设备逻辑监视 System Line SEG power protection-7-2.2.4 可编程逻辑功能 表表 2.4 System Line 各种型号的可编程逻辑功能一览表各种型号的可编程逻辑功能一览表 序号序号 可编程逻辑功能可编程逻辑功能 CSP2-F3 CSP2-F5 CSP2-L CSP2-T25 1 32 个可编程逻辑等式 2 每个等式有 32 个输入变量 3 每个逻辑输出有 1 个时间量 2.2.5 测量数据 表表 2.5 System Line 各种型号的测量数据一览表各种型号的测量数据一览表 序号序号 测量数据测
13、量数据 CSP2-F3 CSP2-F5 CSP2-L CSP2-T25 1 相电流 IL1,IL2,IL3 2 接地电流 Ie 3 负序电流 I2 -4 相电压 UL1,UL2,UL3 5 线电压 U12,U23,U13 6 位移电压 Ue 7 频率 f 8 有功功率 P -9 无功功率 Q -10 功率因素 cos -11 正/负有功功率(Wp+/Wp-)正/负有功功率(Wq+/Wq-)-12 热模拟量 13 热模拟跳闸时间 t 14 温度传感器输入接口(1,2)-15 差动电流 IdL1,IdL2,IdL3-16 制动电流 IsL1,IsL2,IsL3-17 传输稳定系数-System L
14、ine SEG power protection-8-2.2.6 统计数据 表表 2.6 各种型号各种型号 System Line 的统计数据一览表的统计数据一览表 序号序号 统计数据统计数据 CSP2-F3 CSP2-F5 CSP2-L CSP2-T25 1 最大电流 2 平均电流 3 最大相电压 4 平均相电压 5 最大线电压 6 平均线电压 7 最大频率 8 平均频率 9 最大有效功率 -10 平均有效功率 -11 最大无功功率 -12 平均无功功率 -13 最大差动电流-14 最大制动电流-15 最大二次谐波稳定因素-3 操作面板操作面板 操作 System Line 所需的元件都在
15、CMP1 面板上,这样配置具有友好的模拟人机界面,操作面板包括:l LCD 图解显示器 l 11 个双色 LED 指示灯 l 参数整定和控制键 l 两个带锁开关 System Line SEG power protection-9-3.1 显示显示 240 128 点分辨率的图解显示器具有在两分钟后自动关闭显示器亮度的功能,而显示器能由保护、控制或任意键重新点亮。3.2 LED 信号灯信号灯 CMP1 的前面有 11 个双色 LED 指示灯,三个用于系统正常运行、告警和跳闸,根据需要使用余下的 8 个 LED 指示灯。显示可设定为状态显示或闭锁显示,闭锁 LED 显示一直保持到操作者清除事件,
16、而状态显示仅在事件存在时点量。例如:l 取消内部闭锁(具备自动复归时的闭锁显示)l 断路器未准备(状态显示)l 断路器失灵(状态显示)l 隔离开关启动(状态显示)3.3 按键按键 CMP1 有:3 个菜单键 l 查询 l 数据:测量值、阈值/扰动记录 l 手动控制 4 个功能键 l ENTER l C l+/-按钮 4 个光标键 System Line SEG power protection-10-4 个控制键 l 断路器 ON l 断路器 OFF l 2 个断路器 OFF 键 2 个锁控开关 l 本地/远方控制 l 控制/参数整定 4 设计设计 此系统设计紧凑,包括所有必需的元件用于:l
17、测量值的检测和估算 l 具有操作和显示面板的人机界面 l 信息和命令的输出 l 开关量信号的输入与估算 l 数据传输 l 辅助电源 CSP2 的外壳是非常坚固的工程塑料,它达到能满足各种环境要求的高质量标准(如振动、冲击、污染等),采用印板方式,外壳是全封闭的,在这印刷电路板上具有所有的用于 CT 和控制输入/输出的外出接头,而内部的 CT、PT 光耦和继电器安装在此印刷电路板下面。外壳结构满足 IP50 的要求,将很快能获得在船舶和油井方面的使用的批准。除 CT 输入外,所有向外的联线是螺旋的或插拔式的,联接方便,并按标准设计。主 CT 注入的电流和来自 PT 的电压信号输入基本单元 CSP
18、2,这些输入信号经光电隔离,模拟滤波后送入模/数转换器。CSP2 有强大的 16 位处理器来执行保护及控制功能,高频暂态及直流分量的干扰通过数字信号处理的方式来抑制。4.1 连线举例连线举例 图图 4.1 连线举例连线举例(如图如图)System Line SEG power protection-11-System Line SEG power protection-12-5 控制控制 5.1 基本概述基本概述 5.1.1 标准及规范 DIN 57105/VDEO105 第一部分:电气装置操作:总则 DIN 57101/VDEO101:额定电压高于 1KV 电气装置的安装 DIN 57670
19、/VDEO670:电压高于 1KV 的交流开关装置 DIN 40719:图 VBG4:电气安装和电气条款 5.1.2 工作在开关柜上的安全可靠性 任何在高压开关柜附近工作-就地安全规范须严格地遵循如下所述。在开关柜上应能提供接地刀闸的绝缘点用于解列。不正确的开关柜操作会极大地危害操作人员和设备,特别是用一个隔离刀闸来打开一个通电的回路或没有足够容量的接地刀闸与一个通电的电气元件连接时。闭锁功能可防止将引起短路电弧的开关柜的不正确操作。保护装置将按照一定程序来保证开关动作的有效性,同开关柜上的就地操作程序一致。例如在操作盘上或组合装置中,一个不带接地开关的隔离开关可以用机械机构来实现内部闭锁功能
20、。电气内部闭锁同样具有多功能的特点及适合于多种应用方式,可以很容易加到操作回路中。在这种双重闭锁下,开关误动是不可能的。5.1.3 控制技术 隔离开关和断路器的操作可以在就地开关装置上及当地控制面板上进行,也可以在远方控制中心进行。根据实际情况,控制就是一个元件,例如一个按钮,带指示的控制开关或是在开关操作前先按给定逻辑检查开关动作的可能性的复合控制系统。各种闭锁条件在使用前必须清晰可辨。控制单元、开关大多带有指示灯以显示位置。采用内部闭锁及装置可防止被禁止的开关操作。例如:当相应的断路器闭合时,隔离刀闸是不被允许带负荷操作的;如不存在可靠的打开断路器的条件,如没有足够的压力,弹簧储能不足等,
21、断路器必须被闭锁。总而言之,System Line 可以满足所有相关的控制和保护技术指标。System Line SEG power protection-13-5.1.4 用于开关装置的开关位置检测的数字式输入 CSP2 模块采用光耦输入来检测开关装置的状态。这些输入将用来对不同开关进行位置指示和逻辑内部连接,对输入信号的响应可软件进行调整,响应时间可设置为 0-100 毫秒。对每个可控制装置至少提供两个控制输入,一个是“合”,另一个是“分”。除去状态定义,也可以检测到显示出开关的故障或内部状态。对于多线路断路器等开关设备,还附加一个控制输入以备使用,如断路器退出。一条馈线单元的开关装置的最
22、小数目决定了数字输入的最小数目。图图 5.1 最大数目和最小数目在双母线系统中输入和输出要求最大数目和最小数目在双母线系统中输入和输出要求 配置配置 要求的输入要求的输入 动作时要求的功率输出动作时要求的功率输出 单元单元 开关装置开关装置 最大 最小 最大 最小 最大 最小 回路断路器 Q0 控制 监测 关/开 关/开 关;开 2(OL)关;开 2 SS1-隔离刀闸 Q1 控制 监测 关/开 关/开 关;开 1(OM)SS2-隔离刀闸 Q2 控制 监测 关/开 关/开 关;开 1(OM)隔离刀闸 Q9 控制 监测 关/开 关/开 关;开 1(OM)地刀 Q8 控制 监测 关/开 关/开 关;
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