DMP3xxC1发电机保护测控装置说明书.docx

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DMP3xxC1发电机保护测控装置说明书

状态

编号

密级

DMP3xxC1型

微机发电机保护测控装置

技术说明书

v1.0

编制:

邓东红

校核:

龙宇平

审定:

胡浩

批准:

苗洪雷

长沙华能自控集团有限公司

前言

感谢您使用长沙华能自控集团有限公司研制生产的DMP系列微机保护产品，本说明书为6.3（10）kV电压等级的微机发电机保护测控装置技术说明书。

由于编写水平有限，难免存在一些缺点和错误，敬请批评指正。

长沙华能自控集团有限公司保留对本说明书进行修改、解释的权利，由于产品生产时间或产品改进等原因，如果说明书与产品不符者，以实际产品为准，恕不另行通知。

二OO九年四月

名词解释

1．P有功功率2．Q无功功率

3．Cos功率因素4．Pd有功电度

5．Qd无功电度6．F频率（Ua相）

7．Ia、Ib、Ic母线相电流8．Ua、Ub、Uc母线相电压

9．Uab、Ubc、Uca母线线电压10．∠角度符号

11．3U0开口三角电压12．3I0零序通道电流

13．3U0j计算零序电压14．3I0j计算零序电流

15．U2母线负序电压16．I2负序电流

17．T1温度1直流采集18．T2温度2直流采集

19．Ia1、Ib1、Ic1发电机机端侧相电流

20．Ia2、Ib2、Ic2发电机中性点侧相电流

21．In保护CT二次额定电流22．DI0发电机零序差动电流

23．谐波电压Ua2~Ua11A相2~11次谐波电压

24．谐波电流Ia2~Ia11A相2~11次谐波电流

25．Ie1发电机机端侧二次额定电流

26．Ie2发电机中性点侧二次额定电流

27．DIa、DIb、DIc发电机各相差电流

28．ZDIa、ZDIb、ZDIc发电机各相制动电流

29．XDIa、XDIb、XDIc发电机各相二次谐波制动电流

30．∩交集符号（与门，并且的意思）31．∪并集符号（或门，或者的意思）

32.Kb过励磁倍数33.U03机端开口三角三次谐波电压

34.Un3发电机中性点三次谐波电压35.K3U03/Un3

36.Zx，Zy机端计算阻抗37.UΦ2机端相电压二次谐波最大值

38.Ulc励磁电压39.Rg接地电阻

40.a转子接地位置（距励磁电压正端）

目录

1概述-1-

1.1主要特点-1-

1.2装置测控功能-2-

1.3装置保护功能-2-

2技术指标-3-

2.1交流电源-3-

2.2直流电源-3-

2.3额定参数-3-

2.3.1额定交流参数-3-

2.3.2功率消耗-3-

2.3.3过载能力-3-

2.3.4保护测量遥信精度-4-

2.3.5精确工作范围-4-

2.4输出继电器触点容量-4-

2.5绝缘性能-4-

2.6耐湿热性能-5-

2.7振动-5-

2.8冲击-5-

2.9碰撞-5-

2.10抗电气干扰性能-5-

2.11环境条件-6-

3硬件说明-6-

3.1硬件结构-6-

3.2交流输入插件-6-

3.3CPU插件-7-

3.4操作及继电器出口插件-8-

3.5电源插件-8-

3.6人机接口-9-

4保护原理及配置-9-

4.1突变量启动元件-9-

4.2比例差动保护-9-

4.3差动速断保护-11-

4.4零序横差保护-11-

4.5过流保护-11-

4.6零序过流保护-13-

4.7零序过压保护-13-

4.8定子接地三次谐波比保护-13-

4.9转子一点接地保护-14-

4.10转子两点接地保护-15-

4.11过负荷-16-

4.12失磁保护-17-

4.13过频保护-21-

4.14低频保护-21-

4.15过电压保护-22-

4.16低电压保护-22-

4.17负序过流保护-22-

4.18逆功率保护-23-

4.19过励磁保护-24-

4.20非电量保护及告警-24-

4.21运行异常告警-25-

4.21.1差流越限报警-25-

4.21.2TA断线检测-25-

4.21.3控制回路断线检测-25-

4.21.4TV异常检测-25-

4.21.5其它告警信息-26-

5监控部分-26-

5.1测量功能-26-

5.2遥信量采集-27-

5.3控制-28-

5.4事件顺序记录-28-

5.5RTU功能-28-

6操作说明-28-

6.1实时数据查询-32-

6.2定值的查看及修改-32-

6.2.1系统参数-32-

6.2.2保护定值-33-

6.3装置调试-37-

6.4事件报告及查询-38-

6.5版本信息-39-

7附表附图-39-

7.1DMP320C1F发电机差动保护测控装置定值清单-39-

7.1.1系统参数-39-

7.1.2保护定值-40-

7.2DMP321C1F发电机后备保护测控装置定值清单-42-

7.2.1系统参数-42-

7.2.2保护定值-43-

7.3单元箱外形尺寸及开孔尺寸-47-

7.4典型配置图-49-

7.5逻辑框图-50-

7.6背面端子图-52-

7.7交流原理图-53-

7.8遥信、脉冲采集、通讯接线原理图-54-

7.9操作原理图-55-

8装置调试-56-

8.1装置外部接线及通电前检查-56-

8.1.1装置外部接线检查-56-

8.1.2装置通电前检查-56-

8.2装置通电检查-56-

8.2.1直流电源通电检查-56-

8.2.2整机通电检查-57-

8.3绝缘检查-57-

8.4时钟整定、校核及版本号检查-58-

8.5整定值设置-58-

8.6采样精度校正及开入开出检查-58-

8.7通讯测试-58-

8.8功率及电度测试-59-

8.9整组试验-60-

8.9.1DMP320C1F发电机差动保护测控装置-60-

8.9.1.1差动速断保护-61-

8.9.1.2零序横差保护-61-

8.9.1.3差流越限报警-61-

8.9.1.4比例差动保护-61-

8.9.2DMP321C1F发电机后备保护测控装置-62-

8.9.2.1复合电压启动过流保护（带方向）-62-

8.9.2.2零序过流保护-63-

8.9.2.3零序过电压保护-64-

8.9.2.4定子接地三次谐波比保护-64-

8.9.2.5转子一点接地保护-64-

8.9.2.6转子两点接地保护-65-

8.9.2.7过负荷保护-65-

8.9.2.8失磁保护-66-

8.9.2.9低频保护-68-

8.9.2.10过频保护-68-

8.9.2.11过电压保护-69-

8.9.2.12低电压保护-69-

8.9.2.13负序过流保护-69-

8.9.2.14逆功率保护-71-

8.9.2.15过励磁保护-71-

8.9.2.16TV异常检测-71-

8.9.2.17TA异常检测-72-

8.9.2.18其它-72-

9其它注意事项-73-

10储存-73-

11附录-73-

概述

DMP300C1系列微机发电机保护测控装置是集国内外成套微机保护的优点，总结多座电站运行经验，采用当今先进的软、硬件技术开发的新一代电站综合自动化产品。

DMP300C1型微机发电机保护测控装置适用于6.3（10）kV电压等级的发电机保护和测控、35kV及以下发变组保护。

可以组屏安装，也可就地安装到开关柜。

1.1主要特点

◆高性能、高可靠：

装置采用双CPU结构，一片高性能32位DSP（数字信号处理器）实现保护计算等主要功能，另一片高性能单片CPU实现显示功能，两片CPU均内嵌高可靠性嵌入式实时多任务操作系统，保证保护计算的实时性和快速性及显示的可操作性。

装置采用整体面板，加强型单元箱，抗强振动、强干扰设计，适应于恶劣环境。

并采用全新后拔插组合结构，强弱电分离，强电直接从插件出线，保证装置的高可靠性。

设有完全独立的测量、保护模拟量输入隔离采样通道，采用专门的模拟和数字滤波设计，以及高精度交流采样技术，既满足了对测量精度的要求又满足了对保护动作大动态范围的要求。

保护算法成熟、完善、可靠。

◆功能设计全面化：

软件设计模块化，保护功能可灵活配置，以满足用户不同要求。

装置可存入8套定值，修改定值、切换运行方式极为方便。

具有事故顺序记录和事故追忆功能，可保存最后200次带时间、故障电流、电压信息的事件记录；大容量故障录波，录波时间由用户整定，总录波时间最长可达到20s，并且故障数据停电不丢失。

装置内嵌定时硬件自检功能，当装置内部故障时能及时检测到并告警。

16路开入、12路开出均可由用户在线定义工作方式，满足不同场合的应用（如瓦斯保护、温度保护、工艺联跳、工艺闭锁等），12路开出继电器均可在线检测，方便用户维护。

◆用户界面人性化：

实时显示电流、电压、频率、功率及各种事件信息外，还可显示接线图，显示界面可通过前面板的RS-232接口在线组态。

按键操作简单，中英文操作界面，多级用户权限管理，便于现场运行维护人员操作。

◆高精度时钟：

高精度硬件时钟电路，结合网络及GPS对时，实现与系统时钟同步。

◆通讯接口多样化：

装置提供高速以太网接口、RS-485接口。

软件支持MODBUS/RTU、103规约/RTU、MODBUS/TCP、103规约/TCP协议。

1.2装置测控功能

详见5监控功能。

1.3装置保护功能

功能型号

DMP320C1F

DMP321C1F

差动速断保护

√

比例差动保护（带二次谐波制动）

√

零序横差保护

√

三段过流保护（带复压、方向闭锁，电流记忆）

√

两段零序过流保护

√

零序过压保护

√

定子接地（三次谐波比值）

√

转子一点接地

√

转子二点接地

√

三段过负荷保护（第三段可设为反时限）

√

失磁保护

√

过频、低频保护

√

过电压、低电压保护

√

两段负序过流保护

√

逆功率保护

√

两段过励磁保护

√

非电量保护

√

√

表1-1：

微机发电机保护测控装置主要功能

技术指标

1.4交流电源

额定电压：

　单相220V；

允许偏差：

　–20%～+20%；

波形：

　正弦波形畸变不大于5%；

频率：

　50Hz±1%。

1.5直流电源

额定电压：

　DC220V/DC110V（订货时需说明）；

允许偏差：

　–20%～+15%；

纹波系数：

　不大于5%。

1.6额定参数

1.6.1额定交流参数

电流（In）：

　5A或1A（订货时需说明）；

电压（Un）：

　100V或100V/

；

频率（fn）：

　50Hz。

1.6.2功率消耗

交流电流回路：

　当In=5A时，不大于0.5VA/相，

当In=1A时，不大于0.2VA/相；

交流电压回路：

　当额定电压时，不大于0.2VA/相；

直流电源回路：

　正常工作时不大于15W，最大不超过20W；

1.6.3过载能力

测量电流输入：

　2倍额定电流连续工作；

保护电流输入：

　2倍额定电流连续工作，

10倍额定电流允许工作10s，

40倍额定电流允许工作1s；

交流电压输入：

　1.2倍额定电压连续工作（零序电压通道最大可达到200V）；

1.4倍额定电压允许工作10s。

1.6.4保护测量遥信精度

监测模拟量精度：

不大于±0.2%（不含主TA/TV误差）。

电流电压定值误差：

<±5%整定值

时间定值误差：

<±1%整定时间或+35ms

遥信分辨率：

1ms

电压电流频率：

0.2级

1.6.5精确工作范围

电流：

0.2In～20In

电压：

1V～120V

开口三角电压：

2V～200V

频率：

45Hz～55Hz

时间：

0.0～100.0s

1.7输出继电器触点容量

出口跳闸触点：

在电压不高于250V且电流不大于1A且时间常数L/R为5±0.75ms的直流有感负荷电路中，触点容量为50W，长期允许通过电流不大于5A，最大不超过8A。

其它输出触点：

在电压不高于250V且电流不大于0.5A且时间常数L/R为5±0.75ms的直流有感负荷电路中，触点容量为20W，长期允许通过电流不大于3A。

1.8绝缘性能

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，正常试验条件下各电压等级的各回路绝缘电阻不小于100MΩ。

介质强度：

　在正常试验大气条件下，装置能承受频率为50Hz，电压为2000V，历时一分钟的工频耐压试验，而无击穿闪络及元件损坏现象。

冲击电压：

在正常试验大气条件下，装置的电源输入回路，交流回路，输出触点回路对地，以及回路之间能承受1.2/50us的标准雷电波的适时冲击电压试验，开路试验电压5kV。

1.9耐湿热性能

装置能承受GB/T7261-2000第20章规定的潮湿试验，最高试验温度+40℃，最大湿度95%，试验时间为2周期（48h）的交变湿热试验。

在试验结束前2h内，用开路电压为500V的兆欧表测量各导电电路和外露非带电金属部分及外壳之间、电气上无联系的各回路之间的绝缘电阻值，应不小于1.5MΩ，介质强度不低于1500V。

1.10振动

装置能承受GB/T7261-2000第16章规定的严酷等级为1级的振动响应试验和振动耐久能力试验。

1.11冲击

装置能承受GB/T7261-2000第17章规定的严酷等级为1级的冲击响应试验和冲击耐久能力试验。

1.12碰撞

装置能承受GB/T7261-2000第18章规定的严酷等级为1级的碰撞试验。

1.13抗电气干扰性能

静电放电抗干扰度

通过GB/T14598.14-1998标准静电放电抗干扰Ⅳ级试验

射频电磁场辐射抗干扰度

通过GB/T14598.9-2002标准射频电磁场辐射抗干扰度Ⅲ级试验

电快速瞬变脉冲群抗扰度

通过GB/T14598.10-2007标准电快速瞬变脉冲群抗扰度A级（Ⅳ级）试验

浪涌冲击抗扰度

通过GB/T14598.18-2007标准浪涌冲击抗扰度Ⅲ级试验

射频场感应的传导骚扰度

通过GB/T14598.17-2005标准射频场感应的传导骚扰度Ⅲ级试验

工频磁场抗扰度

通过GB/T14598.19-2007标准工频磁场抗扰度A级试验

振荡波抗扰度

通过GB/T14598.13-2008标准振荡波抗扰度Ⅲ级试验

1.14环境条件

运行温度：

－10℃～+55℃。

储藏运输：

－25℃～+70℃，在极限值下不施加激励量，装置不出现不可逆变化，温度恢复后装置应能正常工作。

周围空气中不含有酸性、碱性或其他腐蚀性、爆炸性及爆炸性气体的防雨、雪场所。

相对湿度：

　不大于90%，不凝露。

大气压力：

　80～110kPa

硬件说明

1.15硬件结构

DMP300C1系列微机保护测控装置由六个功能标准插件组成，可全系列通用，为方便维护与减少备品备件提供了先决条件，这六个功能插件分别为交流输入插件、DSP插件、继电器插件、操作插件、电源插件和人机接口部分（液晶和按键）。

各插件在机箱内的位置如下图3-1。

图3-1：

DMP300C1微机保护测控装置功能插件位置图（前视图）

装置采用背插式机箱结构。

装置选用进口接插件，元器件经过严格筛选测试，保证装置运行稳定可靠、维护方便；功能插件模块化、标准化，实现兼容与互换；装置的安装方式采用嵌入式安装、后接线方式，接线简单明了，日常检查维护方便。

1.16交流输入插件

本插件将系统电压互感器（TV）、电流互感器（TA）二次信号变换为装置所需的弱电信号，同时起到信号隔离作用，并对信号滤波处理，提高抗干扰的能力。

1.17CPU插件

CPU插件是装置的核心部分，采用多层印制板及表面帖装技术，采取多种抗电磁干扰措施，具有优良EMC性能。

CPU插件是在分析应用对象和系统设计的基础上，从技术的先进性、软硬件资源的通用性、系统的可靠性等方面出发，开发的以高性能32位DSP（数字信号处理器）为基本的硬件平台，在单板上完成数据采集、保护、测量、输入输出、控制功能和通讯等。

有独立的A/D采样转换，保护与测量从通道到A/D采样转换完全隔离，满足了保护与测量各自的特性和精度，适用于多种保护与测量装置。

有三个独立隔离的通讯口，通讯方式以太网、RS485和CAN（可选），完成监控和远程通讯功能。

另外还带有一个打印机端口输出（可选）。

遥信采集部分完成31路遥信量（即开关量，其中15路内部使用）、2路脉冲量（可软件中设定）的采集，外部信号经过光电隔离滤波后采集。

DMP300C1微机保护测控装置硬件结构框图如下图3-2。

图3-2：

DMP300C1微机保护测控装置硬件结构框图

1.18操作及继电器出口插件

本装置提供12个继电器出口，其中10个为常开触点输出，2个同时带常开常闭触点。

采用进口大电流高速继电器，满足保护跳闸的要求，也可编程完成其它自动化功能。

另外还设有一个保护复归继电器输出，每个继电器均由CPU插件直接隔离驱动。

每个保护动作出口继电器可以在软件中设置对应于12个继电器任意一个或多个的组合，每个继电器都有三种输出方式。

1）脉冲输出：

可设定继电器脉冲输出时间，时间一到自动复归继电器；

2）跟踪信号输出：

跟踪事故信号输出，信号复归时，继电器自动复归；

3）保持输出：

继电器一直在输出状态，直到外部复归信号复归或手动复归信号复归。

开出回路中设有一个启动继电器，防止CPU插件上驱动光隔击穿造成误动作。

还设有一个故障闭锁继电器，装置异常时，断开出口继电器电源，闭锁出口回路，以免装置异常时继电器误出口。

装置设有完整的操作回路，带有跳闸保持回路、合闸保持回路、跳合闸位置监视回路、防跳回路及部分信号（弹簧未储能、压力低等）的电气功能，可直接操作机构。

跳、合闸电流自适用（0.5～8A），并提供两个跳闸输出端子，一个输出端子从内部防跳回路输出，一个输出端子不带内部防跳回路输出。

装置也可使用外部操作箱（订货时需说明）。

1.19电源插件

输入电源电压直流220V/110V（订货说明）或交流220V。

输出电压+5V、±9V、两组+24V，四组电压不共地。

1）+5V用于DSP或显示CPU；

2）±9V用于模拟回路；

3）一组+24V用于驱动出口继电器，另一组+24V输出到外部，用于外部接线。

电源插件还设有装置失电告警功能。

1.20人机接口

人机接口由240×128的图形液晶显示器和七键组合键盘组成，完成显示与人机对话，全汉字的信息显示简单明了，菜单式操作界面方便快捷。

◆正常运行时，显示实时测量值、时钟等信息，装置异常及保护动作时主动显示事件报文，并点亮指示灯；

◆查看测量值、保护运行值、谐波量等；

◆查看历史报告记录；

◆查看整定装置定值；

◆查看整定保护定值、投切压板及出口控制；

◆设置密码、时间；

◆查看开入状态；

◆查看版本信息、操作说明；

◆通过RS-232接口调试装置。

更详细的说明与操作方法请阅读相应的《操作指南》。

保护原理及配置

1.21突变量启动元件

各装置电流保护均设有突变量启动元件，其启动方程如下：

其中ø指A、B、C相别，Iqd突变电流启动定值。

1.22比例差动保护

比例差动保护采用两折线比例差动原理，其动作方程如下：

其中Icdmk为差动门坎，Izdmk为制动门坎，Kbl为比例制动系数

Kph＝Ie2/Ie1

其中DIø为差动电流，ZDIø为制动电流（ø=a，b，c），Ie1为发电机机断二次额定电流，Ie2为发电机中性点侧二次额定电流（Ie，本保护装置差动计算及相应定值均以发电机中性点侧为基准）。

动作曲线如下图：

◆二次谐波制动：

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。

其闭锁动作方程如下：

XDIø为二次谐波制动电流（计算方式与DIø相同），DIø为对应的三相差动电流中的基波（ø=a，b，c），Kxb为二次谐波制动系数。

保护采用按相闭锁的方式，二次谐波制动功能可以通过软压板投入或退出。

◆TA断线闭锁及告警：

a、延时TA断线报警

延时TA断线报警在报警故障程序中进行，当满足以下两个条件，且时间超过10秒时发出延时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。

延时TA断线报警功能在【装置参数】菜单中投入或退出。

a）有一相电流小于无流定值0.04In；

b）无流相差流大于0.12In。

以上条件全部满足时，经10s延时确认后发“延时TA断线”告警信号，电流恢复正常后经10s延时确认后发“延时TA断线恢复”告警信号。

b、瞬时TA断线闭锁

瞬时TA断线闭锁在比例差动保护程序中进行，只有在比例差动元件启动后，才进入瞬时TA断线判别程序，这也防止了瞬时TA断线的误闭锁，当满足下述任一条件不进行TA断线判别，瞬时TA断线闭锁功能在【差动保护】菜单中投入或退出。

a）起动前各侧最大相电流小于0.2Ie；

b）起动后各侧最大相电流大于1.2Ie；

c）起动后任一侧电流比起动前增加（增加量大于Iblbs定值）。

当以上条件均不满足，并且满足以下条件则认为TA断线（瞬时闭锁比例差动保护并发“瞬时TA断线”报警信息，电流恢复正常后经10s延时确认后发“瞬时TA断线恢复”告警信号）：

a）有一相电流小于无流定值0.04In；

b）其它两相电流与起动前电流相等（变化量在Iblbs定值范围内）。

其中Iblbs为比例差动闭锁定值。

1.23差动速断保护

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，其动作方程如下：

其中DIø为差动电流（ø=a，b，c），Icdsd为差动速断定值。

Ie2（发电机中性点二次额定电流）和Kph（TA平衡系数）可在定值中设定，

。

1.24零序横差保护

当发电机横差电流大于横差整定值时延时设定时间动作于出口继