NSP772V331变压器后备保护装置技术说明书.docx

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NSP772V331变压器后备保护装置技术说明书

NSP772

变压器后备保护装置

技术说明书

南京中德保护控制系统有限公司

2008年12月

*本说明书适用于NSP772V3.31及以上版本程序

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

*新版说明书增加了保护功能硬压板投退说明和远方就地状态对定值修改的影响。

1概述

NSP772变压器后备保护装置（以下简称装置），适用于做220kV及以下电压等级的双卷或三卷变压器的后备保护，可集中组屏也可在开关柜就地安装。

保护装置最多配置如下：

✧六段相过流保护（每段各一时限，可选择带方向和复压闭锁）

✧六段零序过流保护（每段各一时限，可选择带方向和零压闭锁）

✧两段各一时限间隙零序过流保护

✧两段各一时限零序过压保护（可带零流闭锁）

✧完整的过负荷保护，包括过负荷告警、过负荷启动风冷、过负荷闭锁调压等

✧TV断线检测

以上功能在实际应用中可以根据需要灵活的配置，使得定值界面简洁明了，这对于现场的调试和维护十分方便。

装置主要特点：

✧全汉化大液晶，菜单基本都可在一屏上完整显示

✧多达1000条的事件报告，完整的操作记录和故障报告

✧多达8次的故障录波，每次最长可达4秒钟

✧多套定值可方便的复制整定，供运行方式改变时切换使用

✧提供WINDOWS界面的调试和分析软件Ncp-manager，可大大提高调试整定的效率以及进行事故和录波分析

✧各保护出口可灵活配置，由软件逻辑阵列实现

✧采用32位DSP+ARM作为保护CPU和MMI界面的硬件配置

✧最多可提供3高速以太网作为自动化通信的接口，并且提供其他诸如485通信接口

2技术参数

2.1额定参数

2.1.1额定直流电压：

220V或110V，允许偏差-20%～+20%。

2.1.2额定交流数据

a）交流电压：

100V或57.7V

b）交流电流：

5A或1A

c）额定频率：

50Hz

2.1.3功率消耗

a）直流回路：

正常工作时不大于20W，装置动作时不大于25W。

b）交流电压回路：

每相不大于0.5VA

c）交流电流回路：

额定电流为5A时每相不大于1.0VA；额定电流为1A时每相不大于0.5VA。

2.1.4开关量输入电平为220V或110V；GPS输入为24V/5V。

2.2主要技术性能

2.2.1采样回路精确工作范围及误差

表1采样回路精确工作范围及误差

测量范围

精度*

三相本侧电压

0.4V－120V

3%

零序电压

0.4V－200V

3%

三相电流

0.05In－20In

3%

零序电流

0.05Ion－20Ion

3%

间隙零序电流

0.05Ijon－20Ijon

3%

*基准值为整定值。

2.2.2过载能力

交流电流回路：

2倍额定电流，连续工作；

10倍额定电流，允许10秒；

40倍额定电流，允许1秒；

交流电压回路：

1.2倍的额定电压，连续工作。

2.2.3接点容量

允许长期通过电流5A，阻性负载DC150W，感性负载DC90W（COSΦ=0.4,L/R=7ms）

2.2.4各类元件定值误差

电流元件定值误差：

<±3%

电压元件定值误差：

<±3%

时间元件:

<±40ms

方向元件角度误差：

<±5度

2.2.5遥信分辨率：

2ms

2.3绝缘性能

2.3.1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。

2.3.2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。

2.3.3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（对时输入对地为1kV）、1.2/50µs的标准雷电波的短时冲击。

2.3.4耐湿热性能

装置应能承受GB/T2423.9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2.3.1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1.5M。

介质耐压强度不低于2.3.2规定的介质强度试验电压幅值的75%。

2.4抗电磁干扰性能

2.4.1脉冲干扰

装置能承受GB/T14598.13-1998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。

2.4.2快速瞬变干扰

装置能承受GB/T14598.10-1996标准规定的IV级4kV快速瞬变干扰试验。

2.4.3静电放电

装置能承受GB/T14598.14-1998标准规定的IV级空间放电15Kv、接触放电8kV静电放电试验。

2.4.4辐射电磁场干扰

装置应能承受GB/T14598.9-1995标准规定的严酷等级为III级的辐射电磁场干扰试验。

2.4.5浪涌

通过GB/T17626.51999标准规定的浪涌冲击抗扰度Ⅳ级干扰试验（共模4000V、差模2000V）。

2.5机械性能

2.5.1振动

装置能承受GB/T7261-2000《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/T7261-2000中16.2.3规定的严酷等级为1级的振动耐久试验。

2.5.2冲击

装置能承受GB/T7261-2000中17.4.1.1规定的严酷等级为1级的冲击响应试验；装置能承受GB/T7261-2000中17.5.1规定的严酷等级为1级的冲击耐久试验。

2.5.3碰撞

装置能承受GB/T7261-2000中18.4规定的严酷等级为1级的冲击碰撞试验。

2.6环境条件

2.6.1环境温度

工作温度：

-25℃～+55℃

贮存温度：

-40℃～+85℃

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,装置应能正常工作。

2.6.2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%。

2.6.3大气压力：

80kPa－110kPa（海拔高度2km以下）。

3装置硬件

3.1机箱结构

装置采用标准的1/3宽、19吋、6U机箱。

前面板为整面板，包括汉化液晶显示器、信号指示灯、操作键盘等。

机箱采用背插式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。

机箱结构尺寸如附录3所示。

3.2交流插件

交流插件包括电压输入和电流输入两个部分。

电流回路有5路，包括Ia，Ib，Ic，零流Io，间隙零流Ijo；电压回路有4路，电压Ua，Ub，Uc，零序电压Uo。

3.3CPU插件

保护CPU为32位浮点型DSP芯片，可以实现每秒120兆次浮点运算，其内部集成了34Kx32位片内RAM存贮器；可扩展64Kx32位片外高速RAM存贮器；256Kx8位EPROM存贮器，存贮固化程序；512Kx8位带电保持NVRAM；8Kx8位串行EEPROM，存储定值安全可靠。

CPU模件原理示意图如图1所示。

保护系统采用的数据采集系统由高可靠性的14位精度的A/D转换器、多路开关及滤波回路组成。

A/D转换芯片具有转换速度快、采样偏差小、超小功耗及稳定性好等特点。

本装置的采样回路无可调整元件也不需要在现场作调整，具备高度的可靠性。

图1保护CPU模件原理示意图

CPU插件采用了多层印制板及表面贴装工艺，外观小巧、结构紧凑、大大提高装置的可靠性及抗电磁干扰能力。

3.4人机对话MMI插件

MMI模件基于ARM7内核，用于装置的人机交互及进行各种方式的通讯。

它提供240X128的宽温、黄绿底色液晶（液晶可自动进行温度补偿）；支持7个LED显示灯；最多可配置一个隔离的RS232口作为维护口、三个隔离的RS422/RS485、两个隔离的RS485口、3个10M以太网口。

程序内存为256KB，数据内存为256KB；可选高达512KB数据内存。

MMI模件主要完成通信管理、键盘处理、液晶显示等等功能。

其中以太网络通信接口方式为RJ45插座。

RS485通信接口采用屏蔽双绞线。

图2MMI与DSP模件通信联系框图

液晶显示器能显示15行×8列汉字，人机界面采用树形分级菜单，清晰易懂。

配置以NSP7系列保护装置通用的键盘操作方式使得人机对话操作方便简单。

同时考虑到保护运行的特点，还配置了丰富的灯光指示信息及液晶提示信息，使本装置的运行信息更为直观。

MMI与DSP模件通信联系框图如图2。

3.5继电器插件

继电器插件包括信号继电器及出口继电器。

继电器插件共有11个可配置的出口继电器，其中第1～10个继电器所引出的接点均为常开，第11个继电器引出接点为常闭，推荐将其配置为过负荷闭锁有载调压出口。

通过对各个保护功能进行出口配置，可使各保护功能与相应的出口相应的关联。

继电器插件有两个信号出口：

保护动作信号、装置异常信号。

保护动作信号继电器为需通过复归才能返回。

装置异常信号随着异常或者告警的返回而返回，不再保持。

详图可参照附录2。

3.6电源插件

采用直流开关逆变电源，直流220V或110V输入经抗干扰滤波回路后,利用逆变原理输出本装置需要的四组直流电压,即5V、±15V和24V，三组电压均不共地,且采用浮地方式,同装置外壳不相连。

其中，+5V为计算机系统的工作电源，±15V为数据采集系统电源，24V用于驱动继电器的电源。

此外，还提供了14路220V/110V的开关量输入及1路GPS对时输入（或者IRIG-B输入）。

3.7装置系统联系图

图3装置系统联系图

4保护原理及整定说明

NSP7系列装置的保护功能采用分块设置、显示的方式。

可以在“系统参数”的“保护配置”中将所用到的保护功能开放或关闭，只有已开放的保护功能的定值才在MMI定值界面上可见及有效的，此时保护逻辑程序才会作相应的处理。

使用时只需整定所用到的保护功能的定值，并将不用的保护功能关闭。

特别需要注意是将保护功能开放或关闭对于相应块内的定值不产生任何影响，因此对正在运行的装置如开放新定值块时需要做好相关的安全措施，如解除出口压板等，以防装置误动。

保护功能开放后再进入相应的定值菜单进行设置和核实。

保护功能配置的定值单如表2所示：

表2保护功能配置的定值单

定值

定值范围

相过流1段配置

开放/关闭

相过流2段配置

开放/关闭

相过流3段配置

开放/关闭

相过流4段配置

开放/关闭

相过流5段配置

开放/关闭

相过流6段配置

开放/关闭

零序过流1段配置

开放/关闭

零序过流2段配置

开放/关闭

零序过流3段配置

开放/关闭

零序过流4段配置

开放/关闭

零序过流5段配置

开放/关闭

零序过流6段配置

开放/关闭

间隙过流保护配置

开放/关闭

零序过压保护配置

开放/关闭

过负荷保护配置

开放/关闭

TV断线配置

开放/关闭

4.1六段定时限过流保护（可带方向和复压闭锁）

4.1.1原理概述

本装置设六段定时限相过流保护，六段均为三相式。

每段过流保护各带一个时限。

六段共用公共的复压闭锁和方向闭锁元件，且六段都可以独立地用配置字选择是否经复压闭锁和方向闭锁，各段均可在系统参数的“出口配置”菜单里设置独立的出口。

过流1段保护逻辑框图如图4所示，其余各段逻辑同1段。

图4过流I段保护逻辑框图

（1）方向闭锁元件

方向元件采用90°接线，按相启动。

各相电流元件仅受表3相应的方向元件的控制。

方向元件的动作逻辑图如图5所示。

表390°接线方向元件电流与电压的对应关系

方向元件

电流

电压

FA

Ia

Ubc

FB

Ib

Uca

FC

Ic

Uab

图5方向元件动作逻辑图

方向元件的最大灵敏角a为-30°/-45°可选，可以选择正向动作区或反向动作区动作。

正向动作区为指向变压器，反向动作区为指向母线。

正向动作区区间为[a-85°，a+85°],如图6所示。

图6相过流方向元件正向动作区

反向动作区区间为[（180°+a）-85°，（180°+a）+85°]，如图7所示。

图7相过流方向元件反向动作区

TV断线对方向元件的影响可以通过设置来整定。

有两种整定选项：

TV断线时判为正向或判为反向，如果和各段过流的方向设置相同即是开放过流，否则闭锁过流保护。

方向元件具有记忆功能，以消除保护安装近处三相短路时方向元件的死区。

（2）复合电压元件

装置提供了复合电压启动选择功能，即复压启动可以仅用本装置计算复压或者外部开入复压信号或者两者相或，推荐选用相或方式。

外部接入的复压开关量输入和本装置计算复压出口功能相配合，可以实现各侧复压元件功能上的关联，便于设计时灵活配置。

本装置计算复压元件由三个低电压元件（线电压）和负序过压元件或门构成。

在这里需要注意的是，如果复压启动仅选择计算复压，在TV检修退出时将变为纯过流保护，不带复压闭锁。

复合电压闭锁逻辑图如图8所示。

图8复合电压闭锁逻辑图

4.1.2定值单及整定说明

1．六段定时限过流保护的定值单如表4：

表4六段定时限过流保护定值单

定值

定值范围

步长

相过流1段投退

投入/退出

/

过流1段启动值

0.05In～20.00In

0.01In

过流1段时限

0.03s～99.99s

0.01s

过流1段方向

退出/正向/反向

/

过流1段复压闭锁

投入/退出

/

相过流2段投退

投入/退出

/

过流2段启动值

0.05In～20.00In

0.01In

过流2段时限

0.03s～99.99s

0.01s

过流2段方向

退出/正向/反向

/

过流2段复压闭锁

投入/退出

/

相过流3段投退

投入/退出

/

过流3段启动值

0.05In～20.00In

0.01In

过流3段时限

0.03s～99.99s

0.01s

过流3段方向

退出/正向/反向

/

相过流4段投退

投入/退出

/

过流4段启动值

0.05In～20.00In

0.01In

过流4段时限

0.03s～99.99s

0.01s

过流4段方向

退出/正向/反向

/

过流4段复压闭锁

投入/退出

/

相过流5段投退

投入/退出

/

过流5段启动值

0.05In～20.00In

0.01In

过流5段时限

0.03s～99.99s

0.01s

过流5段方向

退出/正向/反向

/

过流5段复压闭锁

投入/退出

/

相过流6段投退

投入/退出

/

过流6段启动值

0.05In～20.00In

0.01In

过流6段时限

0.03s～99.99s

0.01s

过流6段方向

退出/正向/反向

/

过流6段复压闭锁

投入/退出

/

2．方向和复合电压元件定值单如表5：

定值

定值范围

步长

方向元件灵敏角

-30º/-45º

/

TV断线时判方向

正向/反向

/

低电压投退

投/退

/

负序过压投退

投/退

/

低电压启动值

0.01～1.00Un

0.01Un

负序过压启动值

0.01～1.00Un

0.01Un

复压延时

0.00s～99.99s

0.01s

TV断线对复压影响

闭锁/不闭锁

/

复压启动选择

计算复压/外部复压/计算+外部复压

/

3．整定说明

电流、电压定值的整定值均为标幺值，电流基准值In为系统参数中的相CT二次额定值，电压基准值为100V。

4.2六段零序过流保护（可选零压启动和方向）

4.2.1原理概述

本装置设六段定时限零序过流保护，每段各带一个时限。

在公用定值块中可以选择是否经零压闭锁。

每段的零序电流可以根据控制字选择采用直接接入电流还是计算自产电流。

六段共用公共的零压启动和方向闭锁元件，且六段都可以独立地用配置字选择是否经方向闭锁。

通过设置相应的控制字，零序过流可以经零压启动也可以不经零压启动。

各段均可在系统参数的“出口配置”菜单里设置独立的出口。

在TV检修退出时将变为纯零序过流保护，不带零压闭锁和方向闭锁。

零序过流1段保护逻辑框图如图9所示，其余零序过流各段逻辑同1段。

图9零序过流1段逻辑图

1．方向闭锁元件

零序过流的方向闭锁元件取计算零序电压与计算零序电流一起进行判别。

零序电流的各段均可选择是否经方向闭锁，且可以选择是正向动作区还是反向动作区。

正向动作区指向变压器，最大灵敏角为-90°,动作区区间为[-175°，-5°]，如图10所示。

反向动作区的动作区区间为[5°，175°]，如图11所示。

图10零序方向正向动作区

图11零序方向反向动作区

TV断线时对零序方向的影响可以通过控制字来设定：

判为正向或判为反向。

2．零压启动元件

零压启动所取的零序电压为开口三角直测零序电压。

PT检修时零压启动零序过流变为单纯的零序过流，而不论零压启动条件是否满足。

4.2.2定值单及整定说明

1．定值单

表6零序过流保护定值单

定值

定值范围

步长

零流1段投退

投入/退出

/

零流1段启动值

0.05Ion～20.00Ion

0.01Ion

零流1段时限

0.03s～99.99s

0.01s

零流1段方向

退出/正向/反向

/

零流1段零压闭锁

投入/退出

/

零流2段投退

投入/退出

/

零流2段启动值

0.05Ion～20.00Ion

0.01Ion

零流2段时限

0.03s～99.99s

0.01s

零流2段方向

退出/正向/反向

/

零流2段零压闭锁

投入/退出

/

零流3段投退

投入/退出

/

零流3段启动值

0.05Ion～20.00Ion

0.01Ion

零流3段时限

0.03s～99.99s

0.01s

零流3段方向

退出/正向/反向

/

零流3段零压闭锁

投入/退出

/

零流4段投退

投入/退出

/

零流4段启动值

0.05Ion～20.00Ion

0.01Ion

零流4段时限

0.03s～99.99s

0.01s

零流4段方向

退出/正向/反向

/

零流4段零压闭锁

投入/退出

/

零流5段投退

投入/退出

/

零流5段启动值

0.05Ion～20.00Ion

0.01Ion

零流5段时限

0.03s～99.99s

0.01s

零流5段方向

退出/正向/反向

/

零流5段零压闭锁

投入/退出

/

零流6段投退

投入/退出

/

零流6段启动值

0.05Ion～20.00Ion

0.01Ion

零流6段时限

0.03s～99.99s

0.01s

零流6段方向

退出/正向/反向

/

零流6段零压闭锁

投入/退出

/

零压启动值

0.05～2.50Un

0.01Un

零序电流选择

直测/自产

/

TV断线对方向影响

正向/反向

/

2．整定说明

电流、电压定值的整定值均为标幺值，电流基准值I0n为系统参数中的零序CT二次额定值，电压基准值为100V。

由于零序电流方向判定采用了计算零流和零压，而故障电压持续存在可能会使得装置检测到TV断线，所以TV断线检测时间整定应该大于零序过流的时间，以免误判方向。

4.3间隙零序过流保护

4.3.1原理概述

装置设有两段间隙零序过流，间隙零序过流I段动作逻辑图如图12所示，II段逻辑同I段。

图12间隙零序过流I段保护逻辑图

4.3.2定值单及整定说明

1．定值单

表7零序过流保护定值单

定值

定值范围

步长

间隙过流1段投退

投入/退出

/

间隙过流2段投退

投入/退出

/

间隙过流1段定值

0.05Ijon～20.00Ijon

0.01Ij0n

间隙过流1段时限

0.03s～99.99s

0.01s

间隙过流2段定值

0.05Ijon～20.00Ijon

0.01Ij0n

间隙过流2段时限

0.03s～99.99s

0.01s

2．整定说明

间隙零序电流定值的整定值为标幺值，电流基准值Ijon为系统参数中的间隙零序CT二次额定值。

4.4零序过压保护（可带零流闭锁）

4.4.1原理概述

装置设有两段零序过压保护，每段均带一个时限。

通过设置，这两段零序过压保护可以带零流闭锁。

零序过压保护取的电压为直接接入零序电压。

零序过压I段保护逻辑图如图13所示，零序过压II段逻辑同I段。

图13零序过压I段保护逻辑图

零流闭锁元件所取的零序电流为直接接入零序电流。

4.4.2定值单及整定说明

1．定值单

表8零序过压保护定值单

定值

定值范围

步长

零序过压1段投退

投入/退出

/

零序过压2段投退

投入/退出

/

零序过压1段定值

0.25～2.50Un

0.01Un

零序过压1段时限

0.03s～99.99s

0.01S

零序过压2段定值

0.25～2.50Un

0.01Un

零序过压2段时限

0.03s～99.99s

0.01S

零序过流闭锁投退

投入/退出

/

零序过流闭锁值

0.05Ion～20.00Ion

0.01In

2．整定说明

电流、电压定值的整定值均为标幺值，电压基准值为100V，零序电流基准值Ion为系统参数中的零序CT二次额定值。

4.5过负荷保护

4.5.1原理概述

过负荷保护有三种：

过负荷告警、过负荷闭锁有载调压和过负荷启动风冷。

它们各有独自的启动值、动作时限和出口。

其原理相同，均为三相式。

过负荷告警逻辑图如图14所示，过负荷闭锁有载调压、过负荷启动风冷同过负荷告警。

图14过负荷告警逻辑图

4.5.2定值单及整定说明

1．定值单

表9过负荷保护定值单

定值

定值范围

步长

过负荷告警投退

投入/退出

/

闭锁调压投退

投入/退出

/

起动风冷投退

投入/退出

/

过负荷告警启动值

0.05In～20.00In

0.01In

过负荷告警延时

0.03s～99.99s

0.01s

闭锁调压启动值

0.05In～20.00In

0.01In

闭锁有载延时

0.03s～99.99s

0.01s

起动风冷启动值

0.05In～20.00In

0.01In

起动风冷延时

0.03s～99.99s

0.01s

2．整定说明

电流整定值为标幺值，电流基准值In为系统参数中的相CT二次额定值。

在系统参数中