CAT221变压器主保护装置说明书.docx
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1、CAN2023 综合自动化系统CAT221 变压器主保护装置说明书CAN2023变电站综合自动化系统CAT221 变压器主保护装置技术使用说明书V3.0III山东鲁能积成电子股份2023 年 8 月关于CAN2023 变电站综合自动化系统的全部技术和使用说明书的版权为山东鲁能积成电子股份全部。山东鲁能积成电子股份保存对全部资料的修改和解释权。目录1 CAT221变压器主保护装置11.1 装置概述1.1.2CAT221测控1.1.2.1开关量采集 .11.2.2脉冲量采集 .21.2.3掌握输出 .21.3 CAT221工作原理2.1.3.1 CT 接线及平衡补偿.21.3.2保护启动 .31.
2、3.3差动保护动作特性.31.3.4差动速断保护 .41.3.5比率差动保护 .41.3.6二次谐波闭锁 .41.3.7 CT 断线判别及闭锁.41.3.8故障录波 .51.3.9非电量保护 .61.3.10频率跟踪 .71.4 CAT221故障录波查看 7.1.4.1故障录波信息 .71.4.2故障录波数据 .81.5 CAT221定值整定9.1.5.1定值表 .91.5.2系统参数及平衡系数 .101.5.3 差动速断保护整定111.5.4 比率差动保护整定111.5.5 CT断线判别整定 .121.6 CAT221保护调试 1.21.6.1数值校验 .121.6.2差动速断校验 .131
3、.6.3比率差动门槛值校验 .131.6.4比率制动系数校验.131.6.5二次谐波制动系数校验 .14CAT221 变压器主保护装置背板端子接线图CAT221 变压器主保护装置原理接线开放图CAN2023 综合自动化系统CAT221 变压器主保护装置说明书1. CAT221 变压器主保护装置1.1 装置概述CAT221 型变压器主保护装置适用于 110KV 及以下电压等级的双绕组电力变压器。为标准 4U、19/2 英寸机箱,机箱内最多可插 7 个插件,从左至右依次为PTCT、模拟量、测控 CPU、保护 CPU、电源、掌握输出、非电量重动等 7 块板。本装置承受双 CPU 工作方式,两个 CP
4、U 插件的数据采集回路完全独立,通过串行通信交换信息,通信故障不影响保护动作行为。测控CPU 主要完成人机界面、网络通讯、开关量采集、主变中性点接地刀掌握等功能;保护 CPU 主要完成保护功能,保护的整定、调试、工况查看以及保护动作和自诊断信息显示,均通过串行通信由测控 CPU 完成。测控 CPU 除有关显示灯外,带有 12864 点阵汉字液晶显示屏,以 1616 点阵汉字和 168 点阵字符显示具体信息,操作界面友好简捷。装置充分发挥微机保护的优越性,具有丰富的关心功能: 在线查看全部输入沟通量和开关量,以及整定值、历史记录; 沟通量精度调整以软件方式完成,其调试和开入/开出量试验均由装置通
5、过显示界面和键盘操作完成,维护便利; 完善的事故分析功能故障录波、保护动作大事记录; 实时时钟具备万年历功能,能接收监控系统的校时且掉电不停计时。本装置中变压器非电量保护和差动保护从电源到跳闸出口完全独立,非电量保护仅通过测控 CPU 进展信号采集,与保护 CPU 无关。本装置主要具有以下功能: 差动电流速断保护 二次谐波制动的比率差动保护 CT 断线判别及闭锁 差流越限报警 故障录波 非电量保护跳闸 非电量信号采集 主变中性点接地刀遥控1.2 CAT221 测控1.2.1 开关量采集CAT221 变压器主保护装置第 1 页装置供给 16 路开关量采集功能。其中 0-5 路开关量由装置内部获得
6、,不需外部引入;0 路固定为本体重瓦斯信号,1 路固定为调压重瓦斯信号,2 路固定为压力释放信号,3 路固定为冷控失电全跳主变信号,4、5 路备用。其它 10 路开关量需经外部端子引入,作为主变本体信号的遥信使用,遥信 06、07、08、09 固定为本体轻瓦斯、调压轻瓦斯、温度高、油位低。名称名称名称名称00本体重瓦斯04备用08温度高12YX1201调压重瓦斯05备用09油位低13YX1302压力释放06本体轻瓦斯10YX1014YX1403冷控失电全跳07调压轻瓦斯11YX1115YX151.2.2 脉冲量采集装置供给两路脉冲量输入接口,可以采集一个断路器的有功电度和无功电度。1.2.3
7、掌握输出装置供给一路遥控分合掌握功能,可用于主变中性点接地刀闸的遥控。1.3 CAT221 工作原理1.3.1 CT 接线及平衡补偿为简化现场接线,本装置要求变压器各侧电流互感器均按U形接线,并要求各侧 CT均按同极性接入,即各侧电流均以指向变压器为正方向。如以下图所示:*Y/Y-12 接线Y/-11 接线Y/-1 接线I II”a”b= I= I= IabI IIa” = (I- I) /ab3bbcI IIa” = (I- I) /ac3” = (I- I) /3b” = (I- I) /ba3”ccc” = (I- I) /ca3c” = (I- I) /cb3变压器各侧电流存在的相位差
8、由软件自动校正,即装置内部对变压器U形侧的电流进展相位校正。对于变压器 Y 侧校正方法如下:其中: I a 、 I b 、 I c为变压器 Y 侧 CT 二次电流, I a ” 、 I b ” 、 I c ” 为校正后各相电流。各侧电流的平衡系数调整通过软件由装置自动完成,不需外接中间电流互感器。装置通过变压器容量、变压器各侧额定电压、各侧CT 变比及变压器联接组别的整定,装置自动进展各侧平衡系数的计算,通过软件进展 Y/转换及平衡系数调整。平衡补偿均以高压侧电流为基准。平衡系数的内部算法如下:K= I/ Ile1e2式中: Kl为低压侧平衡系数, Ie1、 I分别为变压器高、低压侧二次额定电
9、流。e11.3.2 保护启动差动保护承受突变量启动和关心启动两种方式。假设保护启动,则进入故障处理程序进展故障计算判别,同时开放出口继电器正电源。突变量启动的判据为:i - itt-T- it-T- i et-2T式中: i 为变压器各侧任一相电流的瞬时值, i为前一周波瞬时值, i为前两周波tt -Tt -2T瞬时值。为保证变压器保护在无明显突变量的状况下能牢靠启动,装置还承受关心启动作为突变量启动的补充,其判据为:I Kmin( I, I)dkdzcddzsd式中:Id为任一相差动电流,Kk为数值小于 1 的牢靠系数,min(Idzcd, Idzsd) 为差动门槛定值和差动速断定值中的小值
10、。1.3.3 差动保护动作特性本装置差动保护由差动电流速断保护和比率差动保护组成,动作特性见以下图。图中阴影区为动作区,Idzsd 以上为差动速断保护动作区,其它为比率差动保护动作区。两个保护使用一组出口接点。Id Id zs d动作区Kb 2Id zc dKb 1Id zgIr差动保护动作特性CAN2023 综合自动化系统CAT221 变压器主保护装置说明书1.3.4 差动速断保护由于差动速断保护不经过比率制动、涌流闭锁和CT 断线闭锁,因此能在变压器差动区内发生严峻故障时快速切除变压器。动作判据如下:CAT221 变压器主保护装置第 4 页I Iddzsd三相差流中任一相满足上式即动作出口
11、。规律图如下:差动速断投入IdaIdzsdIdbIdzsd 1IdcIdzsd&TLP跳闸发信1.3.5 比率差动保护装置承受三段折线式比率制动特性提高变压器内部稍微故障的灵敏度以及抗区外故障 CT 饱和的力量。动作方程如下:I I ddzcdI KI db1 rIdzcd/ K Ib1r K(I- I)I Idb1 dzgb 2rdzgrdzg式中: I为差动门槛定值; I为差动拐点电流定值;dzcddzgK、 K为比率制动系数 1、2;b1b2I为差动电流值, I为制动电流值。drII= I” + KdhllI= (I ”rh+ K Ill) / 2式中: ” 为校正相位后的变压器高压侧电
12、流; 为变压器低压侧电流;IIhlK 为低压侧平衡系数。l1.3.6 二次谐波闭锁比率差动保护利用三相差动电流中的二次谐波作为励磁涌流闭锁判据,其闭锁判据如下:I KId 2xbd式中, I为三相差动电流的二次谐波量, I为对应相的差动电流, K为二次谐波d 2dxb制动比。二次谐波承受按相闭锁方式。1.3.7 CT 断线判别及闭锁装置设有延时 CT 断线判别和瞬时 CT 断线判别。延时 CT 断线判别在满足如下动作判据超过 10s 后发差流越限报警信号,但不闭锁比CAN2023 综合自动化系统CAT221 变压器主保护装置说明书CAT221 变压器主保护装置第 5 页率差动保护。IIddzc
13、t式中 I为 CT 断线电流定值。dzct本判据不考虑变压器单侧多相或多侧同时断线的可能性,且要求变压器各侧 CT 均为星形接线。通过掌握字可选择瞬时 CT 断线动作后,仅发信或闭锁比率差动保护出口并发信。比率差动保护投入IdaIdzcd IraKb2*(Ira-Idzg)IdaKb1*Ira 1&Idz2/IdaKxb二次谐波闭锁投入&IdbIdzcdIrbKb2*(IrbIdzg)IdbKb1*Irb 1& 1&TLP跳闸发信Idb2/IdbKxb二次谐波闭锁投入&IdcIdzcdIrcKb2*(Irc-Idzg)IdcKb1*Irc 1&Idc2/IdcKxb二次谐波闭锁投入&CT断线C
14、T断线闭锁投入&只有在比率差动保护动作后,且不满足以下条件的状况下,才进展瞬时 CT 断线判别。1) 启动后任一相电流大于 1.2Ie;2) 启动后任一相电流比启动前增加。假设某侧电流同时满足以下条件,则认为是 CT 断线。1) 只有一相电流为零且启动前本相电流大于 0.2Ie;2) 变压器各侧其余电流皆无变化。比率差动保护规律图1.3.8 故障录波故障录波启动判据如下:IIddzcd录波采样速率为 12 点/周波,共录主变两侧6 路沟通量。每次记录故障前3 周波故障后 17 周波,共 20 个周波的数据。录波起动元件动作至录波完毕的时间大约为 340ms,本装置差动保护动作时间典型值为 30
15、ms,断路器动作时间一般不超过 100ms,故录波足以涵盖故障发生至切除的全过程。1.3.9 非电量保护非电量保护与变压器差动保护、变压器后备保护完全独立。非电量保护包括变压器本体重瓦斯、本体轻瓦斯、调压重瓦斯、调压轻瓦斯、压力释放、冷却消逝、油位、油温等保护,其中本体重瓦斯、调压重瓦斯、压力释放、冷却消逝信号接入本装置后,经非电量重动板上的重动继电器直接跳闸出口,同时经测控 CPU 进展信号采集及历史记录;其余信号仅经测控 CPU 进展信号采集及历史记录。本体重瓦斯、调压重瓦斯、压力释放、冷却消逝四种信号可以生成保护事项和启动录波,本体轻瓦斯、调压轻瓦斯、温度高、油位低仅可以生成保护事项。现
16、场可以便利地通过设定内部掌握字“事项”和“录波”实现,设置方法如下,在主菜单下选择“装置调试” 输入密码后进入二级菜单,选择“保护调试”输入密码进入下级菜单,可以看到“模拟量” 、“开关量” 、“掌握输出”三项,这时输入“55.0”(留意按键时间及间隔时间要稍长一点)即可进入内部定值修改选项,通过、或 、 键上下移动光标至“开关量”菜单,按键选择该项进展修改。可以看到“事项”、“录波”掌握字,掌握字的每一二进制位对应一种非电量信号,该位置“1”表示该信号需要生成保护事项或启动录波,置“0”表示该信号不需要生成保护事项或启动录波,而后将设定的二进制转换成十进制,在对应掌握字中输入该十进制数即可。
17、各位对应的权重关系如下:油位低温度高调压轻瓦本体轻瓦冷却消逝压力释放调压重瓦本体重瓦YX9YX8YX7YX6YX5YX4YX3YX2YX1YX09876543210非电量信号对应位高位 低位其中中间两位未用,置“0”置“1”均可。举例:假设要求本体重瓦、冷却消逝、本体轻瓦、温度高生成保护事项,调压重瓦启动录波,则设置如下:事项掌握字设定为:CAN2023 综合自动化系统CAT221 变压器主保护装置说明书油位低温度高调压轻瓦本体轻瓦冷却消逝压力释放调压重瓦本体重瓦YX9YX8YX7YX6YX5YX4YX3YX2YX1YX00101001001非电量信号对应位换算成十进制数 0*29+1*28+
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