NSC560变压器保护装置技术说明书(国电南自)09-09-10要点.pdf

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1、NSC 560 系列 数字式变压器保护装置 技术说明书 国电南京自动化股份有限公司 2005年 6 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 目次 1 装置简介 1 2 装置硬件 3 2.1 机箱结构 . . 3 3 保护原理 4 3.1 变压器 ( 差动) 保护原理 ( 最大可判五侧差动 ) . . 4 3.2 二次谐波制动 . 6 3.3 TA断线报警及闭锁. 6 3.4 非电量保护的事件记录及延时. . 6 3.5 三段式复合电压闭锁方向过流保护. 8 3.6 零序过电流元件 . . 9 3.7 间隙保护元件 . . 9 3.8 过负荷元件 . 10 3.9 TV断线检

2、测 10 3.10 数据记录 . . 10 4 定值及整定说明. 11 4.1 NSC565数字式变压器差动保护装置的整定值清单及说明 . 11 4.2 NSC566数字式变压器后备保护装置的整定值清单及说明 . 12 5 附图 . 16 附图 1： NSC565 主变差动保护装置背板端子图 116 附图 2： NSC566 主变后备保护装置背板端子图. 12 装置简介 1 1 装置简介 NSC 560系列数字式变压器保护装置是适用于110kV及以下电压等级的成套变压器保护， 提供二次谐波制动的比率差动保护，开关量保护，及反应相间故障的后备保护。整套装置在 硬件上由几个独立的单元构成：差动保护

3、单元、 开关量保护单元及按侧配置的后备保护单元， 各部分在电气及结构上均互相独立，各侧的后备保护单元同时完成该侧的测量控制功能。 本保护装置每个电气保护单元的基本配置为两个CPU插件，其一为由32 位微处理器构 成的保护功能单元，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。 1）装置特点 1：全中文汉化液晶显示，人机界面友善，操作方面。 2：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.

4、5 级 3：提供累计脉冲电度的接入端 4：配置了充足的开关量输入端，方便外部遥信量的接入 5：装置自带操作回路及就地操作把手，不需附加其它设备即可直接跳合开关 6：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 7：配备高速以太网络通信接口，并集成了IEC 60870-5-103 标准通信规约 8：完善的故障录波功能 2）完备的保护功能配置 表 1 本系列产品的型号及功能配置表 功能NSC 565 NSC 566 差动速断 二次谐波制动的比率差动 TA(1) 断线闭锁差动 过流保护 过负荷 负序过电压闭锁 低电压闭锁 零序过流 间隙过流 间隙过压保护 电流启动风扇 电

5、流闭锁调压 过负荷告警 装置简介 2 功能NSC 565 NSC 566 重瓦斯 调压重瓦斯 冷却故障 压力释放 轻瓦斯 调压轻瓦斯 油温高 遥控功能压板 遥测 测量级 TA 保护级 TV 遥信 遥控 电度脉冲计量 GPS对时 防误闭锁 远方管理 3)NSC566装置的监控功能 1：遥测： Ia ，Ib ，Ic ，Ua ，Ub ，Uc，P，Q ，f 等模拟量的遥测 2：遥控：正常断路器的遥控分合 3：遥信： 16 路遥信开入量的采集、装置遥信变位、事件遥信等 4：遥脉： 2 路电度脉冲输入 5：开出：装置具有13 路开出，其中 10 路由于驱动出口跳闸继电器，3 路用于预告警信 号驱动。 6：

6、GPS对时功能。 装置硬件 3 2 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。 2.1 机箱结构 机箱外形尺寸及开孔尺寸参见工程设计附图。 装置采用整面板形式，面板上包括汉化液晶显

7、示器、信号指示灯、操作键盘等。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。 装置主要包括： AC&POWER交流输入及电源模件、 CPU 系统模件、 TRIP出口跳闸及信号模 件以及 MMI人机对话显示模件组成。 保护配置 4 3 保护原理 由于采用了32 位微处理器后运算性能极大提高，本装置采用实时计算各保护元件的 方式，不再设置专门的启动元件，所有元件均实时计算出，相对简化了保护逻辑，以利于 提高保护装置的整体可靠性。 3.1 变压器 ( 差动) 保护原理 ( 最大可判五侧差动

8、 ) 装置模拟量输入变压器 I1 、I2 、I3 、I4 、I5 五侧电流，变压器各侧的电流互感器均采用 星形接线。 采用全星形接线方式简化了CT二次接线，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，并增加了电流回路可靠性。 各侧电流的平衡系数调整通过软件完成，不需外接中间电流互感器。 电流互感器各侧极性都以指向保护设备为同极性端。 差动保护采用比例制动及二次谐波制动原理，CT 断线可闭锁或不闭锁差动出口。 任一相差电流： cl I=1 . I + 2 . I + 3 . I+ 任一相制动电流： zd I= max 1 . I, 2 . I, 3 . I, 本保护中差流计

9、算是在平衡补偿和电流相位校正后进行。 3.1.1 电流相位校正 本装置需各侧 CT 二次均采用星形接线，其二次电流直接流入装置。 变压器各侧 CT二次电流相位由软件依据装置参数表中接线方式自校正。 如果变压器各侧接线相同，则不进行相位校正。 例如：对 Y 接线变压器， Y0、Y 接线侧 CT 二次电流相位需校正，校正方法如下： a I . = （ aI . - bI . ）/3 ； b I . = （ bI . - cI . ）/3 ； c I . = （ cI . - aI . ）/3 ； 式中： aI . 、 bI . 、 cI . 为 Y 侧 CT 二次电流； a I . 、 b I .

10、 、 c I . 为校正后的各相电流； 设：aI1 . ,bI1 . ,cI1 . ；aI2 . ,bI2 . ,cI2 . ；aI3 . ,bI3 . ,cI3 . 分别为 I1，I2，I3 侧输入装置的三相电 流， 则装置内部经补偿及相位校正后计算出的三相差电流及三相制动电流如下： aclI . = （aI1 . - bI1 . ）/3 + k1 *（aI2 . - bI2 . ）/3 + k2 * aI3 . + ； 保护配置 5 bclI . = （ bI1 . - cI1 . ）/3 + k1 *（ bI2 . - cI2 . ）/3 + k2 * bI3 . + ； cclI .

11、= （ cI1 . - aI1 . ）/3 + k1 *（ cI2 . - aI2 . ）/3 + k2 * cI3 . + ； azdI . = max （a I1 . - b I1 . ）/3, k1 *（a I2 . - b I2 . ）/3, k2 * a I3 . , ； bzdI . = max （bI1 . - cI1 . ）/3, k1 *（bI2 . - cI2 . ）/3, k2 * bI3 . , ； czdI . = max （cI1 . - aI1 . ）/3, k1 *（cI2 . - aI2 . ）/3, k2 * cI3 . , ； 式中： k1, k2 分别为

12、 I2, I3 侧的平衡系数； 平衡系数 1 ：k1 = I1n / I2n ； 平衡系数 2 ：k2 = I1n / I3n ； 平衡系数 3 ：k1 = I1n / I4n ； 平衡系数 4 ：k2 = I1n / I5n ； I1n, I2n, I3n, I4n, I5n分别为以变压器额定容量为基准的各侧电流的二次额定 电流； 3.1.2 差电流速断保护 差电流速断简称差速断，用于差动保护范围内发生严重故障时，快速切除故障，差速断 不经制动判别，只要任一相差电流大于差速断定值，保护动作出口跳闸。 Icxcl Isd Ibxcl Isd Iaxcl Isd 差速断保护动作 1 YB=1 图

13、 1 差速断保护逻辑图 图中: YB=1 表示差速断保护的软压板投入；Isd 表示差速断保护的定值； Iaxcl 、Ibxcl 、Icxcl 分别表示相差流、相差流、相差流。 3.1.3 比率制动差动保护 为了保证在穿越性故障时差动不误动，本装置设有比率制动特性。动作判据为： d I = cl I set I( zd I Gd I) d I = cl I- k *( zd I Gd I) set I( zd I Gd I) 式中： d I为动作电流 , cl I为差电流， Gd I为制动电流拐点定值； zd I为制动电流，k为比率制动特性斜率； set I为差动定值； 保护配置 6 O O O

14、 Icl I BS CB3=1 CT断线 CB2=1 IdaIcd IdbIcd Idc Icd CB1=1 Ix2 KCB*Ix1 YB=1 1 差动保护动作 图2 差动保护逻辑图 图中： YB=1 表示差动保护压板投入； Ida、Idb、Idc 分别为 A 相、B 相、C 相动作电流， Icd 是差动定值； CB1=1 表示二次谐波制动投入，CB2=1 表示 CT 断线闭锁差动投入； 3.2 二次谐波制动 当空载变压器投入电网或区外故障切除后的电压恢复时，将产生很大的励磁涌流，为了 防止在此情况下差动保护误动,设有二次谐波制动。 采用三相差电流中二次谐波含量与基波的比值为励磁涌流闭锁判据，

15、制动判据如下： Ix2 KCB* Ix l 式中： Ix2 为每相差电流中的二次谐波；Ix l 为对应的差流中的基波； KCB为二次谐波制动系数。 三相中只要有任一相满足制动条件，则闭锁差动保护。即三相或门制动差动保护。 3.3 TA 断线报警及闭锁 CT断线判据见表： 当保护制动电流大于拐点电流值，解除TA断线闭锁，即整定段TA断线不闭锁差动。 3.4 非电量保护的事件记录及延时 非电量保护构成原理分两种，一是直接驱动开关量直跳继电器出口，简称直跳非电量保 护，如重瓦斯、压力释入等；另一种是由保护CPU判据非电量接点的状态，再经其它判据判 条件 1 突变量启动 条件 2 突变必须是负突变 条

16、件 3 一侧突变对侧无突变 保护配置 7 别或软件延时后由保护CPU去驱动出口继电器出口，简称软件跳非电量保护，如冷却器全停 等。 直跳非电量保护逻辑框图如下图1、非电量 K1驱动中间转换继电器ZK1,ZK1的一付接点 （ZK1-A）接启动开关量保护直跳继电器，按动作要求去出口；ZK1 的另一付接点（ ZK1-B） 由保护 CPU 读入，由保护 CPU进行事件记录、信号出口及通讯上传等。 软件跳非电量保护逻辑框图如下图2。非电量 K1驱动中间转换继电器ZK1 ，ZK1的接点 （ZK1-A）即被保护 CPU 读入，按配置要求，可由保护CPU 延时出口，或结合其它判据后延时 出口，或只发信。 K1

17、 ZK1-B 220V-220V+ ZK1 ZK1-A 启动开关量保护直跳继电器 保护 CPU 读入信号 图 1 直跳非电量保护逻辑框图 K1 220V-220V+ ZK1 ZK1-A 保护 CPU 读入 信号 图 2 软件跳非电量保护逻辑框图 t 出口 保护原理 8 3.5 三段式复合电压闭锁方向过流保护 本装置设 三段定时限复合电压过流保护，各段采用同一个复合电压闭锁元件。 复合电压闭锁元件中的负序电压与低电压闭锁定值均可独立整定，可经控制字投、退。 装置所需各线电压是通过计算输入的相电压而获得。 本侧负序电压依据 U2= (Ua + 2 Ub + Uc ) /3 计算得到。低电压采用计算

18、Uac获得。 当本侧负序电压大于定值或低电压小于定值时，本侧复合电压元件启动，允许各段过流 元件启动。 当三相电流中，只要任一相电流超过任一段定值及复合电压元件满足动作条件，则 启动相应段的延时，当延时满足后，动作跳闸，并传送相关信息给后台监控计算机。 动作 t O 1 1 CB5=1 CB6=1 PT 断线 CB4=1 DC I c I set CB4=1 DB I b I set I a I set DA CB4=1 1 UabU2set CB3=1 YB=1 CB2=1 KR5=1 KR4=1 CB1=1 图 3 复合电压闭锁方向过流逻辑图 图中： YB=1 表示某段过流保护软压板投入；

19、 CB1=1 表示外部复合电压闭锁1 投入， CB2=1 表示外部复合电压闭锁2 投入； KR4=1 表示闭锁 1 开入有效， KR5=1 表示闭锁 2 开入有效； CB3=1 表示复合电压闭锁投入，U2 为负序电压， U2set为负序电压定值； Uab 表示线电压， UL 为低电压定值， t 表示某段延时 , Iset 表示某段过流定值； CB4=1 表示方向元件投入， DA、DB、DC 分别表示三个方向元件； 保护原理 9 CB5=1 表示 PT 断线投入， CB6=1 表示 PT 断线闭锁保护投入； 3.6 零序过电流元件 本装置设两段零序过流保护。每段2 个延时，零序电流取自变压器中性

20、线零序电流。 图 4 两段式零序电流保护逻辑图 图中：CB=0 表示零序电流保护控制字选择两段式保护； YB1=1、YB2=1 分别表示零序段、段保护软压板投入； 3Io 为中性线零序电流， Io1、Io2 分别为两段零序电流保护定值。 3.7 间隙保护元件 变压器中性点经间隙接地的接地保护采用零序电流继电器与零序电压继电器并联方式， 经延时跳闸。当系统发生接地故障时，在放电间隙放电时有零序电流，使得设在放电间隙接 地一端的专用零序电流互感器的零序电流继电器动作；若放电间隙不放电，则利用零序电压 继电器动作。当发生间歇性弧光接地时，间隙保护共用的时间元件不得中途返回，以保证间 隙接地保护的可靠

21、动作。 3U0 为零序电压，固定取自本侧开口三角电压； JX U0为间隙零序过压的电压定值。由于 采用专用的电压变换器，零序电压的线性范围可以达到300V。 间隙零序过流保护 保护原理 10 其中， g I 0 为间隙零序电流， 取自本侧中性点间隙CT； JX I 0 为间隙零序过流的电流定值。 保护由间隙零序过电压元件与间隙零序过流元件并联组成，经延时出口。 3.8 过负荷元件 当三相电流中任一相电流超过过负荷定值时，当延时满足后动作。 过负荷保护动作 t YB=1 ImaxIset 图 11 过负荷逻辑图 图中： YB=1 表示某段过负荷保护软压板投入，t 为过负荷延时定值； Imax 为

22、三相电流中最大电流，Iset为过负荷定值。 3.9 TV 断线检测 在下面三个条件之一得到满足的时候，装置报发“TV断线”信息并点亮告警灯： 1) 三相电压均小于8V，某相电流大于0.25A，判为三相失压。 2) 三相电压和大于8V，最大线电压小于16V 判为两相 TV断线。 1) 三相电压和大于 8V，最大线电压与最小线电压差大于16V，判断为单相的 TV断线。 装置在检测到TV断线后，退出电压元件。TV断线检测功能可以通过“模拟量求和自 检”控制字投退。 3.10 数据记录 装置具备故障录波功能，可记录各输入模拟量，可记录的状态量为断路器位置、保护跳 闸合闸命令。 为避免因系统扰动使保护频

23、繁启动，导致存储不需要的数据，本装置录波数据仅当保护 动作后，才存入 FLASH RAM 中（掉电保持）。否则，本次数据只保存在RAM 中（掉电不保持）， 可被 PC机读取。可记录的录波报告为8 至 50个，可记录的事件不少于40 次。 数据存入 FLASH RAM 中。 装置除记录系统扰动数据外，还记录装置的操作事件、状态输入量变位事件、更改定值 事件及装置告警事件等。 保护定值说明 11 4 定值及整定说明 4.1 NSC 565 数字式变压器差动保护装置的整定值清单及说明 序号定值名称参考范围单位备注 1 控制字0000FFFF 无参见控制字说明 2 1#侧额定电流0000FFFF 无备

24、用 3 2#侧额定电流0.2 15.0 A 4 3#侧额定电流0.2 15.0 A 5 4#侧额定电流0.2 15.0 A 6 速断电流定值0.2 15.0 A 7 差动电流定值0.2 15.0 A 8 拐点电流定值0.02 100.0 A 9 差流越限定值0.02 40.0 A 10 比例制动系数0.10 10.0 A 11 二次谐波制动比0.00 1.00 无 12 差流越限延时0.01 0.50 无 13 TA断线延时09000 s 14 差动出口方式0000FFFF 无 15 通风过流定值0.02 100.0 A 16 通风过流延时t 09000 s 17 开关量 1 出口方式0000

25、FFFF 无 18 开关量 2 出口方式0000FFFF 无 19 开关量 3 延时09000 s 20 开关量 3 出口方式0000FFFF 无 21 开关量 4 延时09000 s 22 开关量 4 出口方式0000FFFF 无 23 开关量 5 延时09000 s 24 开关量 5 出口方式0000FFFF 无 控制字一定义： 序号置 1 置 0 KG1.0 CT额定电流5A CT额定电流1A KG1.1 1#侧接线： Y 1#侧接线： KG1.2 2#侧接线： Y 2#侧接线： KG1.3 3#侧接线： Y 3#侧接线： KG1.4 4#侧接线： Y 4#侧接线： KG1.5 基准侧选

26、取：1基准侧选取： 2 KG1.6 差流越限投入差流越限退出 KG1.7 四侧差动保护三侧差动保护 KG1.8 备用 1 备用 1 KG1.9 CT断线检测投入CT断线检测退出 保护定值说明 12 KG1.10 CT断线闭锁差动CT断线不闭锁差动 KG1.11 制动电流取最大值制动电流取和的1/2 KG1.12 KGL-3跳闸KGL-3启动通风 KG1.13 KGL-4跳闸KGL-4备用发信 KG1.14 KGL-5跳闸KGL-5备用发信 1) 定值整定计算方法及步骤 (1) 比率差动元件的启动值一般取定值中“高压侧额定电流”的3050。 (2) 比率差动拐点电流一般取1.0 倍的 “高压侧额

27、定电流”定值。 (3) 比率制动系数一般取0.3 0.7 之间。 (4) 二次谐波制动系数一般可取0.10 0.3 之间。 (5) 差动速断元件按躲过变压器的励磁涌流，最严重外部故障时的不平衡电流等情况整定。 4.2 NSC 566 数字式变压器后备保护装置的整定值清单及说明 1) NSC 566 数字式变压器后备保护装置整定值清单 序号定值名称整定范围单位备注 1 控制字一0000FFFF 无参见控制字说明 2 控制字二0000FFFF 无参见控制字说明 3 过电流 I 段0.2 100.0 A 4 过电流 II段0.2 100.0 A 5 过电流 III段0.2 100.0 A 6 过电流

28、 I 段时间0.0 20.00 s 7 过电流 II段时间0.0 20.00 s 8 过电流 III段时间0.0 20.00 s 9 低电压1.0 120.0 V 线电压 10 负序过电压1.0 120.0 V 11 零序过压定值1.0 120.0 V 12 零序电流I 段定值0.2 100.0 A 13 零序过流延时t1 0.0 20.00 s 14 零序过流延时t2 0.0 20.00 s 15 零序电流II段定值0.2 100.0 A 16 零序过流延时t3 0.0 20.00 s 17 零序过流延时t4 0.0 20.00 s 18 间隙过流定值0.2 100.0 A 19 间隙过流延

29、时t 0.0 20.00 s 20 间隙过压定值0.0 300.0 V 21 间隙过压延时t 0.0 20.00 s 22 过负荷电流0.2 100.0 A 23 过负荷时间0.0 100.00 s 24 电流启动风冷0.2 100.0 A 25 电流启动风冷时间0.0 100.00 s 保护定值说明 13 序号定值名称整定范围单位备注 26 电流闭锁调压0.2 100.0 A 27 电流闭锁调压时间0.0 100.00 s 28 测量 TA变比（ kA/A）0.01 10.0 无一次电流 /( 二次电流 *1000) 29 测量 TV变比（ kV/V）0.01 10.0 无一次电压 /( 二

30、次电压 *1000) 控制字一定义： 位置 1 时的含义置 0 时的含义 15 模拟量求和自检投入模拟量求和自检退出 14 TA额定电流为1A TA额定电流为5A 13 零序电流一段T4 投入零序电流一段T4 退出 12 零序电流一段T3 投入零序电流一段T3 退出 11 零序电流一段T2 投入零序电流一段T2 退出 10 零序电流一段T1 投入零序电流一段T1 退出 9 复压开出投入复压开出退出 8 控制回路断线投入控制回路断线退出 7 备用备用 6 复压不取对侧复压取对侧或本侧 5 I 段经低压闭锁投入I 段经低压闭锁退出 4 II 段经低压闭锁投入II段经低压闭锁退出 3 III段经低压

31、闭锁投入III段经低压闭锁退出 2 I 段经负序过压闭锁投入I 段经负序过压闭锁退出 1 II 段经负序过压闭锁投入II段经负序过压闭锁退出 0 III段经负序过压闭锁投入III段经负序过压闭锁退出 控制字二定义： 位置 1 时的含义置 0 时的含义 15 备用备用 14 备用备用 13 备用备用 12 备用备用 11 间隙保护跳闸方式 10 9 T02 T04 零流跳闸方式 8 7 T01 T03 零流跳闸方式 6 5 III段过流跳闸方式 4 3 II段过流跳闸方式 2 1 I 段过流跳闸方式 0 保护定值说明 14 I 段过流跳闸方式选择说明： 位 1 位 0 I 段过流跳闸方式 0 0

32、 I 段过流跳本侧 0 1 I 段过流跳对侧 1 0 I 段过流跳低压侧 1 1 I 段过流跳各侧 II段过流跳闸方式选择说明： 位 3 位 2 II段过流跳闸方式 0 0 II段过流跳本侧 0 1 II段过流跳对侧 1 0 II段过流跳低压侧 1 1 II段过流跳各侧 III段过流跳闸方式选择说明： 位 5 位 4 III段过流跳闸方式 0 0 III段过流跳本侧 0 1 III段过流跳对侧 1 0 III段过流跳低压侧 1 1 III段过流跳各侧 T01 T03 零流跳闸方式选择说明： 位 7 位 6 T01 T03 零流跳闸方式 0 0 T01 T03 零流跳本侧 0 1 T01 T03

33、 零流跳对侧 1 0 T01 T03 零流跳低压侧 1 1 T01 T03 零流跳各侧 T02 T04 零流跳闸方式选择说明： 位 9 位 8 T02 T04 零流跳闸方式 0 0 T02 T04 零流跳本侧 0 1 T02 T04 零流跳对侧 1 0 T02 T04 零流跳低压侧 1 1 T02 T04 零流跳各侧 间隙保护跳闸方式选择说明： 位 11 位 10 间隙保护跳闸方式 0 0 间隙保护跳本侧 0 1 间隙保护 零流跳对侧 1 0 间隙保护 零流跳低压侧 1 1 间隙保护 零流跳各侧 保护定值说明 15 2) NSC 566 数字式变压器后备保护装置软压板清单： 压板名称对应功能 电流段电流段保护功能投退 电流段电流段保护功能投退 电流段电流段保护功能投退 过负荷过负荷功能投退 备用 1 备用 1 功能投退 备用 2 备用 2 功能投退 零序过流I 段零序过流I 段功能投退 零序过流II段零序过流II段功能投退 间隙零序过流间隙零序过流功能投退 间隙零序过压间隙零序过压功能投退 需要的功能必须将软压板投入，不采用的功能将相应软压板退出即可。 附图 16 5 附图 图 1：NSC 565主变差动保护装置背板端子图： 附图 17 图 2：NSC 566主变后备保护装置背板端子图： 附图 18