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NSP712V3[1].00差动保护装置使用技术说明书

南京中德

NSP712 

变压器差动保护装置 

技术说明书 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

南京中德保护控制系统有限公司 

2007年01月 

 

* 本说明书适用于NSP712 V3.00及以上版本程序 

* 本说明书和产品今后可能会有升级,请注意核对实际产品与说明书的版本是否相符

目 录 

1 应用范围 (1)

2 装置特点 (2)

3 技术数据 (3)

3.1额定数据 (3)

3.2功耗 (3)

3.3主要技术指标 (3)

3.3.1 差动保护 (3)

3.3.2 复合电压过流保护 (3)

3.3.3 零序过压保护 (3)

3.3.4 过负荷保护 (4)

3.4绝缘性能 (4)

3.4.1 绝缘电阻 (4)

3.4.2 介质强度 (4)

3.4.3 冲击电压 (4)

3.4.4 耐湿热性能 (4)

3.5抗电磁干扰性能 (4)

3.5.1 脉冲干扰 (4)

3.5.2 快速瞬变干扰 (4)

3.5.3 静电放电 (4)

3.5.4 辐射电磁场干扰 (4)

3.5.5 浪涌 (4)

3.6机械性能 (4)

3.6.1 振动 (4)

3.6.2 冲击 (5)

3.6.3 碰撞 (5)

3.7环境条件 (5)

3.7.1 环境温度 (5)

3.7.2 相对湿度 (5)

3.7.3 大气压力 (5)

4 保护原理 (6)

4.1交流量输入 (6)

4.2软件说明 (6)

4.3差动保护 (7)

4.3.1 比率差动总起动元件 (7)

4.3.2 比率差动元件 (7)

4.3.3 二次谐波制动 (7)

4.3.4 TA饱和闭锁原理 (8)

4.3.5 高值比率差动原理 (8)

4.3.6 差动速断保护 (8)

4.3.7 TA断线功能 (8)

4.3.8 NSP712系列差动保护逻辑框图 (10)

4.4NSP712复压过流保护 (10)

4.5NSP712零序电压保护 (11)

4.6NSP712过负荷报警 (11)

4.7装置告警 (11)

5 NSP712系统参数和定值清单 (12)

6人机接口系统的使用方法 (18)

6.1面板布置 (18)

6.2键盘说明 (18)

6.3信号灯及液晶说明 (19)

6.4串行接口 (19)

6.5菜单结构 (20)

6.6功能及菜单简介 (20)

6.6.1 实时信息 (20)

6.6.2 系统参数 (21)

6.6.3 保护定值 (21)

6.6.4 故障报告 (21)

6.6.5 事件报告 (21)

6.6.6 遥信事件 (21)

6.6.7 操作记录 (21)

6.6.8 调试工具 (21)

6.6.9 帮助信息 (22)

6.7操作说明 (22)

6.7.1 菜单结构、引导路径及其操作总说明 (22)

6.7.2 定值或者参数的查看及其修改说明 (23)

6.7.3 测量值 (23)

6.7.4 查看报告 (24)

6.7.5 校准系数 (24)

6.7.6 更改密码 (24)

6.7.7 输入密码 (24)

6.7.8 操作失败提示 (24)

6.7.9 开出传动 (24)

6.7.10 保护动作自动推出事件报告界面 (25)

7 调试大纲 (26)

7.1调试注意事项 (26)

7.2装置通电前检查 (26)

7.3绝缘检查 (26)

7.4上电检查 (26)

7.5采样精度检查 (26)

7.6开关量输入检查 (26)

7.7继电器接点校验 (26)

7.8定值校验 (27)

7.9保护功能试验项目 (27)

8 装置的运行说明 (28)

8.1装置正常运行状态 (28)

8.2安装注意事项 (28)

8.3装置信息含义及处理建议 (28)

8.4故障信息示例 (29)

9 储存 (31)

10 订货须知 (32)

附录 (33)

附录1NSP712V3.0信息表及上送测量值 (33)

附录2NSP712V3.0变压器差动保护装置保护整定计算 (34)

1 变压器差动保护 (34)

2 复合电压过流保护 (35)

附录3端子分布图 (37)

附录4端子接线图 (38)

1 NSP712端子接线图 (38)

2 NSP712A端子接线图 (39)

附录5开孔尺寸图 (40)

附录6订货号 (41)

 

1 应用范围 

NSP712系列差动保护,适用于220kV及以下电压等级的双圈、三圈变压器,满足四侧差动的要求。 

NSP712实现三侧或四侧变压器差动的原理图如图1-1所示。 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

图1-1 变压器差动的接线原理图 

NSP712包括差动速断保护,比率差动保护,复合电压过流保护,零序电压保护、过负荷保护、TA断线判别等功能。NSP712装置中的比率差动保护采用二次谐波制动。 

NSP712A包括差动速断保护,比率差动保护、TA断线判别、非电量保护等功能。NSP712A装置中的比率差动保护采用二次谐波制动。 

2 装置特点 

n以高性能32位DSP+ARM双处理器为核心的硬件平台,可靠、高效;

n采用软件调整自动进行TA匹配和矢量变换;

n采用可靠的TA断线闭锁比率差动判据,保证装置在TA断线及交流回路故障时不误动;

n友善的大液晶、汉化人机界面,操作方便;

n保护动作过程透明化,信息记录完备,采用连续录波的方式,最多可记录6次录波,每次最长录波时间可达4秒,提供了完善而全面的事故追忆信息; 

n4套定值可方便的复制整定,供运行方式改变时切换使用;

n提供基于WINDOWS界面的调试和分析软件NCP-Manager,大大提高调试维护的效率,可方便地进行事故和录波分析;

n最多可提供3个高速以太网口作为自动化通信的接口,也可提供双485通信接口;

n多种对时方式:通信对时、分脉冲对时和IRIG-B编码对时。

3 技术数据 

3.1 额定数据 

直流电源: 220V或110V允许偏差+20%~-20% 

交流电压: 100V或57.7V 

交流电流: 5A或1A 

频 率: 50Hz 

3.2 功耗 

交流电压: <0.5VA/相 

交流电流: <1VA/相(In=5A) 

<0.5VA/相(In=1A) 

直 流: 正常<15W 

跳闸<25W 

3.3 主要技术指标 

3.3.1 差动保护 

比率差动起动定值: 0.10Ie~2.00Ie(Ie 为变压器额定电流,以下同) 差动速断定值: 1.00Ie~20.00Ie 

比率差动起始斜率: 0.00~0.80 

比率差动最大斜率: 0.20~1.20 

二次谐波制动系数:0.10~1.00

比率差动动作时间: ≤ 35 ms (2 倍整定值) 

差动速断动作时间: ≤ 25ms (1.5 倍整定值) 

比率差动定值误差: ±5% 或±0.01Ie 

差动速断定值误差: ±5% 

3.3.2 复合电压过流保护 

负序电压定值: 1.00V~60.00V 

低电压定值: 10.00V~100.00V 

电流定值: 0.10A~100.00A 

延时定值: 0.00~100.00s 

电压定值误差: ±5% 或±0.05V 

电流定值误差: ±5% 或±0.01In(In 为TA二次额定电流,以下同) 延时定值误差: ±1%定值± 40ms 

3.3.3 零序过压保护 

零序电压定值: 2.00V~100.00V 

延时定值: 0.00~100.00s 

电压定值误差: ±5% 或±0.05V 

延时定值误差: ±1%定值± 40ms 

3.3.4 过负荷保护 

电流定值: 0.10A~100.00A 

延时定值: 0.00~100.00s 

电流定值误差: ±5% 或±0.01In 

延时定值误差: ±1%定值±40ms 

3.4 绝缘性能 

3.4.1 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20M。 

3.4.2 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。 

3.4.3 冲击电压 

在正常试验大气条件下装置的各回路对地以及回路之间能承受5kV、1.2/50μs 的标准雷电波的短时冲击。 

3.4.4 耐湿热性能 

装置能承受GB/T 2423.9 规定的恒定湿热试验试验温度40℃±2℃、相对湿度93%±3%、试验时间为48h,在试验结束前2小时内根据3.4.1 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各回路之间的绝缘电阻不小于1.5兆欧。介质耐压强度不低于3.4.2 规定的介质强度试验电压幅值的75%。 

3.5 抗电磁干扰性能 

3.5.1 脉冲干扰 

装置能承受GB/T 14598.13-1998规定的干扰试验。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。试验时给被试装置预先施加电源,按GB/T14598.13 第3.1.1 的表所列临界条件叠加干扰试验电压装置,不误动、不拒动。 

3.5.2 快速瞬变干扰 

装置能承受GB/T 14598.10-1996 标准规定的IV 级4kV 10 快速瞬变干扰试验。 

3.5.3 静电放电 

装置能承受GB/T 14598.14-1998 标准规定的IV 级(空间放电15kV 、接触放电8kV)静电放电试验。 3.5.4 辐射电磁场干扰 

装置能承受GB/T 14598.9-1995 标准规定的严酷等级为III级的辐射电磁场干扰试验。 

3.5.5 浪涌 

通过GB/T 17626.5 1999 标准规定的浪涌冲击抗扰度III级干扰试验(共模2000V、差模1000V)。 3.6 机械性能 

3.6.1 振动 

装置能承受GB/T 7261-2000《继电器及装置基本试验方法》 中16.2.3 规定的严酷等级为1 级的振

动响应试验;装置能承受GB/T 7261-2000 中16.3.2 规定的严酷等级为1 级的振动耐久试验。 3.6.2 冲击 

装置能承受GB/T 7261-2000 中16.4.1.1 规定的严酷等级为1 级的冲击响应试验;装置能承受GB/T 7261-2000 中16.5.1 规定的严酷等级为1 级的冲击耐久试验。 

3.6.3 碰撞 

装置能承受GB/T 7261-2000 中18.4 规定的严酷等级为1级的冲击碰撞试验。 

3.7 环境条件 

3.7.1 环境温度 

工作温度: -10℃~+55℃ 

贮存温度:-25℃~+75℃ 

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,装置能正常工作。 

3.7.2 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%。 

3.7.3 大气压力 

70-106kPa(相对海拔高度2km以下)。 

4 保护原理 

4.1 交流量输入 

输入I1、I2、I3三侧电流,由(I1+I2+I3)构成差动电流,作为差动继电器的动作量;由I1、I2构成两侧后备保护的动作量。在本装置内,变压器各侧电流存在的相位差由软件自动进行校正。各侧的电流互感器均采用星形接线,各侧电流参考方向均指向被保护设备。Ua,Ub,Uc取自低压侧母线TV,用于过流保护的复压闭锁元件。 

4.2 软件说明 

保护装置正常进行通信及人机对话等工作,间隔一段时间产生一次采样中断。采样部分通过AD采样,进行数字滤波及预处理过程,形成保护判别所需的各量。首先判断差动元件是否起动,若起动则先进行差动速断元件的判断,差动速断元件的动作判断相对简单,它实质上是一个差动电流过流继电器,不需经过任何涌流闭锁判别、TA断线判别和TA饱和判别环节。接着进入TA断线瞬时判别程序,若不是TA断线,则再经涌流判别元件,以区分是故障还是励磁涌流。若未被涌流判别元件闭锁,则高值比率差动元件起动后即可出口动作。比率差动元件还需经过TA饱和判断,若TA未饱和则比率差动元件起动后即可出口动作。随后进行过流保护等其他保护判别。保护总体流程图如图4-1所示。 

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图 4-1 

4.3 差动保护 

4.3.1 比率差动总起动元件 

装置比率差动保护设有总起动元件,若三相差动电流最大值大于差动电流起动定值,起动元件动作,在起动元件动作后展宽500ms,开放出口继电器正电源。保护进入比率差动故障测量计算程序。 4.3.2 比率差动元件 

比率差动保护的动作特性如图4-2,能可靠躲过外部故障时的不平衡电流。差动保护满足三侧和四侧差动的要求,比率差动保护采用二次谐波制动。 

图4-2 比率差动保护的动作特性 

其中:Id为动作电流,Ir为制动电流,>d I 为差动电流起动值,>>d I 为差动速断值,Kl、K2为比率差动制动系数,Ie为二次额定电流, Kb1Ie、Kb2Ie为动作特性曲线的起始点,图中阴影部分为保护动作区。 

装置采用三折线比率差动原理,其动作方程如下: 

)(>>d d I I

Ie Kb 1≤r I

)e Kb (11I I K I I r d d ??>>?)(

 

 

Ie Kb Ie Kb 21≤

)Ie Kb (K2e )Kb Kb (1212?>???>?r d d I I K I I )(

Ie Kb 2>r I

其中: 

321I I I ++=d I 或4321I I I I +++=d I

()3215.0I I I I r ++=或()43215.0I I I I I r +++= 

用于变压器差动保护,各侧电流经软件进行Y/△调整和TA匹配,并采用全星形接线方式。采用全星形接线方式对减小电流互感器的二次负荷和改善电流互感器的工作性能有很大好处。 4.3.3 二次谐波制动 

在NSP712保护中,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。其动作方程如下: 

φ

φ12d set d I K I ?> 

式中φ2d I 为A、B、C三相差动电流中的二次谐波,φ1d I 为对应的三相基波差动电流,set K 为二次谐波

制动系数。保护采用按相闭锁和交叉闭锁自适应的方式。 4.3.4 TA饱和闭锁原理 

为防止在区外故障时TA的暂态与稳态饱和时可能引起的稳态比率差动保护误动作,装置采用各侧相电流的谐波作为TA饱和的判据,其表达式如下: 

φ

φφφφφ133122**I K I I K I >>

其中φ2I ,φ3I 为某侧某相电流中的2次、3次谐波电流,φ1I 为对应相电流的基波,φ2K ,φ3K 为2

次、3次谐波的比例系数。 其逻辑框图为: 

图4.3 TA饱和判断逻辑框图 

注意:TA饱和情况下,如果只有一侧TA有流则不闭锁差动,必须两侧均至少有一相电流才闭锁比率差动。 

4.3.5 高值比率差动原理 

为避免区内严重故障时TA饱和等因素引起的比率差动延时动作,装置设有一高比例和高起动值的比率差动保护,利用其比率制动特性抗区外故障时TA的暂态和稳态饱和,而在区内故障TA饱和时能可靠正确动作。稳态高值比率差动的动作方程如下: 

)6.1(2.13e r e d I I K I I ?+> e r I I 6.1> 

式中3K 为高值比率差动制动系数,一般取0.6—0.8,本装置取0.75。其中:差动电流和制动电流的选取同上。 

程序中依次按每相判别,当满足以上条件时,比率差动动作。 注:高值比率差动的各相关参数由装置内部设定(勿需用户整定)。 4.3.6 差动速断保护 

差动速断保护实质上为反应差动电流的过电流继电器,用以保证在变压器内部发生严重故障时快速动作跳闸。当任一相差动电流大于差动速断整定值时瞬时动作于出口继电器,典型出口动作时间小于25ms。 4.3.7 TA断线功能 

1) 延时TA断线报警功能

延时TA断线报警在保护采样程序中进行,当同时满足以下两个条件,且时间超过2.5秒时发出TA断线告警信号,但不闭锁比率差动保护。这也兼起保护装置交流采样回路的自检功能。当不满足以下任一条件时间超过5秒时TA断线告警信号返回。 

a) 某侧负序电流满足:e c b a I I I I Max I 01.0},,{25.02+×≥; b) 该侧至少有一相电流为零。 

4.3.8 NSP712系列差动保护逻辑框图 

图4.6 NSP712差动保护逻辑框图 

4.4 NSP712复压过流保护 

本装置为高、中压侧各设两段复合电压闭锁过流保护,复合电压元件由相间低电压和负序电压或门构成,有两个控制字来控制过流I段和过流II段经复合电压闭锁。当过流经复压闭锁控制字为“1”时,表示本段过流保护经复合电压闭锁。各段电流及时间定值可独立整定,分别设置整定控制字控制这两段保护的投退。 

图4.7 NSP712复压过流保护逻辑框图 

4.5 NSP712零序电压保护 

装置内配置有两段零序电压保护。有单独的软压板控制该段保护的投退。 

图4.8 NSP712零序过压保护逻辑框图 

4.6 NSP712过负荷报警 

装置内配置有两段过负荷报警保护。有单独的软压板控制该段保护的投退。 

图4.9 NSP712过负荷保护逻辑框图 

4.7 装置告警 

当检测到装置本身硬件故障时,发出装置异常信号,闭锁整套保护。硬件故障包括:RAM、EPROM、定值出错等。 

当检测到下列故障时,发出告警信号 

1) TV断线告警 

当满足以下任一个条件时间超过2.5秒时报“TV断线”。以下两个条件均不满足时间超过5秒“TV断线返回”。 

2至少一相有流且>0.12In,正序相电压<10V。 

2负序相电压>10V。 

2) TA断线告警(见4.3.7) 

3)二次谐波闭锁比率差动信号发生时。 

5 NSP712系统参数和定值清单 

系统参数 

 参数描述 字节数 范围 步长 

TATV参数 

1 差动类型 2 两侧/三侧 ----- 

2 变压器容量 2 0-1000.0 MVA 0.1 MVA 

3 第一侧一次额定电压 2 1.00-600.00 kV 0.01 kV 

4 第一侧二次额定电压 2 0-100.00 V 0.01 V 

5 第一侧TA一次额定电流 2 0-60000 A 1A 

6 第一侧TA二次额定电流 2 1A/5A ----- 

7 第二侧一次额定电压 2 1.00-600.00 kV 0.01 kV 

8 第二侧二次额定电压 2 0-100.00 V 0.01 V 

9 第二侧TA一次额定电流 2 0-60000 A 1A 

10 第二侧TA二次额定电流 2 1A/5A ----- 

11 第二侧对第一侧接线方式 2 

12点接线/11点接线且不接

地/11点接线且接地/ /1点

接线且不接地/1点接线且接

地 

----- 

12 第三侧一次额定电压 2 1.00-600.00 kV 0.01 kV 13 第三侧二次额定电压 2 0-100.00 V 0.01 V 14 第三侧TA一次额定电流 2 0-60000 A 1A 

15 第三侧TA二次额定电流 2 1A/5A ----- 

16 第三侧对第一侧接线方式 2 

12点接线/11点接线且不接

地/11点接线且接地/ /1点

接线且不接地/1点接线且接

地 

----- 

17 零序二次额定电压 2 0-100.00 V 0.01 V 

遥信参数 

18 遥信1去抖时间 2 10-32767 1ms 

19 遥信2去抖时间 2 10-32767 1ms 

20 遥信3去抖时间 2 10-32767 1ms 

21 遥信4去抖时间 2 10-32767 1ms 

22 遥信5去抖时间 2 10-32767 1ms 

23 遥信6去抖时间 2 10-32767 1ms 

24 遥信7去抖时间 2 10-32767 1ms 

25 遥信8去抖时间 2 10-32767 1ms 

26 遥信9去抖时间 2 10-32767 1ms 

27 遥信10去抖时间 2 10-32767 1ms 

28 遥信11去抖时间 2 10-32767 1ms 

29 遥信12去抖时间 2 10-32767 1ms 30 遥信13去抖时间 2 10-32767 1ms 31 遥信14去抖时间 2 10-32767 1ms 

对时方式 

32 对时选择 2 通讯对时/分脉冲+通

讯/IRIGB码 

----- 

报告管理 

33 报告是否保存 2 保存/不保存 ----- 

密码信息 

34 用户密码1 2 0-8 1 35 用户密码2 2 0-8 1 36 用户密码3 2 0-8 1 37 用户密码4 2 0-8 1 38 用户密码5 2 0-8 1 39 用户密码6 2 0-8 1 

485通讯参数 

40 RS485地址 2 0-255

41 RS485A波特率 2 1200/2400/4800 

9600/19200 

 

42 RS485A校验方式 2 无/奇/偶校验

43 RS485B波特率 2 1200/2400/4800 

9600/19200 

 

44 RS485B校验方式 2 无/奇/偶校验

45 RS485A通道号 2 0-4

46 RS485B通道号 2 0-4

以太网通讯参数 

47 以太网A口本地IP地址 4 ------ ------- 48 以太网A口端口号 2 0-65535 1 

49 以太网A口子网掩码 4 ------ ------- 50 以太网A口远方IP地址 4 ------ ------- 51 以太网A口远方端口号 2 0-65535 1 

52 以太网A口远方IP通道号 2 0-6 1 

53 本机MAC地址 6 ---- ---- 以太网A口远方IP地址、端口号、通道号最多有8组 

以太网B口、C口参数同A 

保护功能配置 

54 变压器差动保护 2 开放/关闭 ----- 55 第一侧复合电压过流保护 2 开放/关闭 ----- 56 第二侧复合电压过流保护 2 开放/关闭 ----- 

57 零序电压保护 2 开放/关闭 ----- 58 过负荷保护 2 开放/关闭 ----- 59 TA断线检测 2 开放/关闭 ----- 60 TV断线检测 2 开放/关闭 ----- 

只有保护功能被配置了,相应的保护定值菜单才能进入。若未被配置,DSP程序内部处理时不调用相应的保护程序模块,只调用各保护模块的初始化函数。 

当前有效定值组 

61 当前有效定值组 1 0x0017-0x1a(A-D)

保护定值 

差动保护 

62 差动速断投入 2 投/退 ----- 63 比率差动投入 2 投/退 ----- 64 TA 断线闭锁比率差动 2 投/退 ----- 65 差动速断定值 2 1.00 – 20.00 Ie 0.01Ie 66 比率差动起动定值 2 0.10 – 2.00 Ie 0.01Ie 67 比率差动起始斜率k1 2 0.00- 0.80 0.01 68 比率差动最大斜率k2 2 0.20 – 1.20 0.01 69 k1的起始点 2 0.00 – 2.00 0.01 70 k2的起始点 2 0.00 –5.00 0.01 71 二次谐波制动系数 2 0.1 – 1.00 0.01 

第一侧复合电压过流保护 

72 第一侧过流I 段投入 2 投/退 ----- 73 第一侧过流I 段经复合电压闭锁 2 投/退 ----- 74 第一侧过流II段投入 2 投/退 ----- 75 第一侧过流II 段经复合电压闭锁 2 投/退 ----- 76 TV 断线闭锁过流保护投退 2 投/退 ----- 77 负序电压定值 2 1.00 – 60.00V 0.01V 78 低电压定值 2 10.00 –100.00V 0.01V 79 第一侧过流I 段定值 2 0.10 –100.00A 0.01A 80 第一侧过流I 段延时 2 0.00 – 100.00s 0.01s 81 第一侧过流II 段定值 2 0.10 –100.00A 0.01A 82 第一侧过流II 段延时 2 0.00 – 100.00s 0.01s 

第二侧复合电压过流保护 

83 第二侧过流I 段投入 2 投/退 ----- 84 第二侧过流I 段经复合电压闭锁 2 投/退 ----- 85 第二侧过流II段投入 2 投/退 ----- 

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