NZD788馈线保护及测控装置模拟接口技术说明书通用版本.docx
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NZD788馈线保护及测控装置模拟接口技术说明书通用版本
南京中德
NZD788
馈线保护及测控装置
技术说明书
南京中德保护控制系统有限公司
2008年3月
编写:
陈永华吴艳平李永国
校核:
丁网林
批准:
阙连元
*本说明书适用于NZD788V3.23及以上通用版本
*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
*未经许可,请勿翻印、复印,违者必究
目录
1概述1
2技术参数2
2.1额定参数2
2.2主要技术性能2
2.3绝缘性能3
2.4抗电磁干扰性能4
2.5机械性能4
2.6环境条件4
3装置硬件5
3.1机箱结构5
3.2交流插件5
3.3CPU插件5
3.4人机对话MMI插件5
3.5继电器插件6
3.6电源插件7
3.7装置系统联系图7
4保护原理及整定说明8
4.1三段定时限过流保护（可带方向和复合电压闭锁）8
4.2三相二次重合闸10
4.3过流后加速14
4.4充电保护15
4.5两段零序电流保护17
4.6低频减载18
4.7小电流接地保护19
4.8TV断线告警21
5系统参数及定值清单22
6人机接口系统的使用方法30
6.1面板30
6.2键盘说明30
6.3信号灯及液晶说明31
6.4串行接口31
6.5菜单结构32
6.6功能简介33
6.7操作说明36
7调试大纲40
7.1调试注意事项40
7.2装置通电前检查40
7.3绝缘检查40
7.4上电检查40
7.5采样精度检查40
7.6遥信输入检查40
7.7继电器接点校验41
7.8定值校验41
7.9跳合闸电流保持试验41
7.10保护及测控功能试验项目见《NZD788馈线保护测控单元测试报告》41
8装置运行说明42
8.1装置正常运行状态42
8.2装置异常信息含义及处理建议42
8.3安装注意事项42
8.4故障信息示例42
9储存45
9.1存储条件45
9.2保修45
10订货须知46
附录47
附录1端子分布图47
附录2端子接线图48
附录3开孔尺寸图50
附录4订货号50
1概述
NZD788（V3.0）馈线保护及测控装置（以下简称装置），适用于35kV及以下电压等级的输电线路，可集中组屏也可在开关柜就地安装。
装置具有强大的保护测控功能，高精度的数据采集系统能可靠采集Ua、Ub、Uc、3U0、Ux（线路抽取电压）、测量Ia、Ib、Ic、保护Ia、Ib、Ic、3I0、F、Fx、等外部接入电量，并计算出P、Q、cos、Wp+、Wp-、Wq+、Wq-、⊿U（压差）、⊿F（频差）、⊿δ（角差）等电量信息作为各逻辑功能的输入；最多可采集21路遥信、2路遥脉，装置带有操作回路。
装置的保护及自动控制功能最大配置如下：
⏹三段相过流保护（可选择带方向和复压闭锁）
⏹三相二次重合闸（可选择检同期或检无压）
⏹过流后加速
⏹充电保护
⏹两段零序过流保护或小电流接地保护/试跳（根据系统的接地方式为有效接地还是非有效接地）
⏹低频减载
⏹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，定值界面简洁明了，调试和维护十分方便。
装置主要特点：
⏹以高性能32位DSP+ARM双处理器为核心的硬件平台，可靠、高效
⏹友善的大液晶、汉化人机界面，操作方便
⏹保护及自动控制功能动作过程透明化，信息记录完备，采用连续录波的方式，最长录波时间达25秒，提供了完备的事故追忆信息；
⏹4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。
⏹各保护、控制功能可灵活配置出口，由软件逻辑阵列实现
⏹最多可提供2个高速以太网口作为自动化通信的接口
⏹多种对时方式：
通讯对时、分脉冲对时、IRIG-B编码对时和SNTP对时。
⏹全面支持IEC61850通讯标准，支持多达8个客户端的同时连接；面向对象的数据建模，动态创建MMXU、XCBR、XSWI、CSWI等各种测控元件保护模型；动态创建PDIS、PIOC、RDRE、RADR等各种保护模型；支持GOOSE发送/接收闭锁信息，同时能够详细记录GOOSE信息；支持SNTP对时。
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%，纹波<5%
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、遥脉及GPS
a）开关量输入电平为DC220V或DC110（依订货号而定，参见附录4）；
b）遥脉及GPS输入为DC24V，需有源输入，GPS输入也可以采用5V差分的方式。
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
保护回路
测量回路
测量范围
精度†
测量范围
精度
三相电压
0.4V－120V
0.2%
与保护共用
同保护
三相电流
0.08In－20In
3%
0-1.2In
0.2%
线路抽取电压UX
0.4V－120V
3%
零序电压
0.4V－120V
3%
零序
电流
高灵敏*
0.002A-1.200A
3%
宽范围*
0.08In－20In
3%
†基准值为额定值。
*根据系统的接地方式为有效接地还是非有效接地，需要装置具有相应特性的零序TA。
订货时需要提供该信息（参见附录4）。
高灵敏零序TA适用于非有效接地系统，宽范围零序TA适用于有效接地系统。
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
出口跳闸触点：
允许长期通过电流8A，切断电流0.3A（DC220V，L/R1ms）；
出口信号触点：
允许长期通过电流8A，切断电流0.3A（DC220V，L/R1ms）。
2.2.4跳合闸电流
断路器跳闸电流：
0.5A、1A、1.5A、2A、2.5A、3A、3.5A、4A。
断路器合闸电流：
0.5A、1A、1.5A、2A、2.5A、3A、3.5A、4A。
2.2.5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:
<±50ms
方向元件角度误差：
<±5度
频率滑差误差：
<±0.3Hz/s
逆功率定值误差：
<±5%
2.2.6整组动作时间（包括继电器固有时间）
速动段的固有动作时间：
1.2倍整定值时，误差不大于40ms。
2.2.7测量系统精度
电流、电压测量精度：
<±0.2%倍额定值
功率测量精度：
<±0.5%倍额定值
频率测量精度：
<±0.01Hz
2.2.8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绝缘电阻不小于20M欧。
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电源输入回路、交流输入回路、直流输入回路、输出触点回路对地以及回路之间能承受1.2/50µs的标准雷电波的短时冲击。
电压试验开路试验电压为5kV。
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无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，试验信号频率为100kHz和1MHz，试验电压为共模2500V和差模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±10%）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III级干扰试验（共模2000V、差模1000V）。
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
a）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。
b）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%
c）大气压力：
86kPa－106kPa、66kPa－110kPa（根据要求可选）。
3装置硬件
3.1机箱结构
装置采用标准的1/3或1/2、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以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。
不同型号的装置其电压和电流输入元件的数目不同。
3.3CPU插件
保护CPU为32位DSP芯片，可以实现每秒120兆次浮点运算，片内有34Kx32位RAM存贮器。
片外扩展64Kx32位片外高速RAM、512Kx8位FLASH、512Kx8位带电保持NVRAM及8Kx8位串行EEPROM。
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位的A/D转换器、多路开关及滤波回路组成。
所采用的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，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模件是基于32位ARM芯片开发的人机界面，用于装置的人机交互及处理相关的通讯任务。
它拥有128X128宽温、黄绿底液晶（带温度补偿功能）；有4个LED显示灯；通讯端口有：
一个隔离的RS232口（作为维护口）、一个隔离的RS422/RS485（与DSP板通讯）、及两个100M的以太网口（与系统通讯，具体配置可选）。
以太网络通信物理接口方式为RJ45插座，通讯介质为屏蔽五类线或光纤。
MMI模件的程序内存为512KB，数据内存为256KB。
MMI模件的LCD显示屏可显示8行×8列汉字，人机界面友善、
清晰易懂。
MMI与DSP模件通信联系框图如图2。
图2MMI与DSP模件通信联系框图
3.5继电器插件
继电器插件包括保护动作信号继电器、出口继电器及操作回路。
操作回路的跳、合闸电流可以通过板上的跳线加以选择，通过跳线，可以有0.5A、1.0A、1.5A、2.0A、2.5A、3.0A、3.5A、4.0A等八种跳、合闸额定电流。
跳线的方法如表2所示。
表2操作回路跳合电流跳线方法
短接线
（跳闸回路）
适用电流值（A）
短接线
（合闸回路）
JP7
JP6
JP5
JP4
JP3
JP2
断
断
断
0.50
断
断
断
连
断
断
1
连
断
断
断
连
断
1.5
断
连
断
连
连
断
2
连
连
断
断
断
连
2.5
断
断
连
连
断
连
3
连
断
连
断
连
连
3.5
断
连
连
连
连
连
4
连
连
连
跳合闸额定电流的选择宜采用“向下靠”的方式选择。
如给定的跳闸电流为1.3A则跳闸回路应选用1A档的回路参数而不是1.5A档的回路参数，这样才能保证跳闸回路的可靠性。
合闸回路的参数选择也遵循此原则。
操作回路的防跳功能可以通过将JP1短接的方法来解除，参见附录2。
3.6电源插件
采用直流逆变电源，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三组直流电压,即5V、±12V和24V，三组电压均不共地,且采用浮地方式,同外壳不相连。
其中，+5V为装置计算机系统的工作电源，±12V为数据采集系统电源，24V用于驱动继电器。
此外，还提供了21路DC220V/110V的开关量输入及两路遥脉输入（遥脉1可以复用为GPS脉冲输入）。
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。
4.1三段定时限过流保护（可带方向和复合电压闭锁）
4.1.1原理概述
本装置设三段定时限相过流保护，三段均为三相式。
每段过流保护均带一个时限。
三段共用公共的复压闭锁和方向闭锁元件，且三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。
过流I段保护逻辑框图如图4所示，过流II,III段同I段。
通过设置，过流Ⅰ，Ⅱ段投入与否可以由外部硬压板控制（遥信15、16）。
图4过流I段保护逻辑框图
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。
表390°接线方向元件电流与电压的对应关系
方向元件
电流I
电压U
FA
Ia
Ubc
FB
Ib
Uca
FC
Ic
Uab
方向元件的最大灵敏角为-30°，动作区区间为[-90°，30°],如图5所示。
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。
在图5中，电压U为参考量（水平轴），电压超前电流为正。
当TV断线动作时，方向元件将会被退出。
图5相过流方向元件动作区
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。
复压闭锁元件逻辑图如图6所示。
每一段过流保护的低电压和负序过压定值是分别设置的，此外复合电压闭锁元件还有自己公共独立的定值单。
过流保护中投入复压闭锁功能时，复合电压闭锁元件公共定值单中相应的设置也需投入才能正确关联。
图6复合电压动作逻辑图
4.1.2定值单及整定说明
1．三段定时限过流保护的定值单如表5：
表4三段定时限过流保护定值单
定值
定值范围
步长
过流Ⅰ段投退
投入/退出
过流Ⅱ段投退
投入/退出
过流Ⅲ段投退
投入/退出
过流Ⅰ段定值
0.05In～20.00In
0.01In
过流Ⅰ段时限
0.00s～99.99s
0.01s
过流Ⅱ段定值
0.05In～20.00In
0.01In
过流Ⅱ段时限
0.00s～99.99s
0.01s
过流Ⅲ段定值
0.05In～20.00In
0.01In
过流Ⅲ段时限
0.00s～99.99s
0.01s
过流Ⅰ段方向
投/退
过流Ⅱ段方向
投/退
过流Ⅲ段方向
投/退
复压闭锁Ⅰ段
投/退
Ⅰ段低电压定值
0.01～1.00Un
0.01Un
Ⅰ段负序电压定值
0.01～1.00Un
0.01Un
复压闭锁Ⅱ段
投/退
Ⅱ段低电压定值
0.01～1.00Un
0.01Un
Ⅱ段负序电压定值
0.01～1.00Un
0.01Un
复压闭锁Ⅲ段
投/退
Ⅲ段低电压定值
0.01～1.00Un
0.01Un
Ⅲ段负序电压定值
0.01～1.00Un
0.01Un
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In为系统参数中的相TA二次额定值，电压基准值为100V。
4.2三相二次重合闸
4.2.1原理概述
1.充电条件
充电逻辑如图7所示：
图7重合闸充电逻辑图
2.放电条件
重合闸的放电条件分为两类：
瞬时放电和延时放电。
延时放电延时为1秒。
瞬时放电逻辑图如图8所示，延时放电逻辑图如图9所示。
图8重合闸瞬时放电逻辑图
图9重合闸延时放电逻辑
3.启动方式：
第一次重合闸启动方式有两种：
分别是保护启动和断路器不对应信号启动。
第一次重合闸必须在充电完成后（主接线图上的充电标志变为实心）才能启动。
重合闸充电时间可以整定。
保护启动分为相过流启动和零序过流启动。
不对应信号由装置内部操作回路产生，并且直接在装置内部接入第21路遥信。
第二次重合闸启动条件是第一次重合于故障并且保护动作成功又无外部闭锁条件。
重合闸启动逻辑图如图10所示。
图10重合闸启动逻辑图
任一启动重合闸功能的保护动作后，装置在检定无流后启动第一次重合闸并开始重合闸延时计时。
若保护跳闸后1秒未检到无流，重合闸将会放电。
若为不对应信号启动重合闸，将不判无流而从不对应信号出现时刻启动重合闸。
若两种启动方式均投入，则以先出现的启动方式为准进行重合过程。
保护跳闸启动重合闸时判到无流时开始启动“重合闸进行中”信号，不对应启动重合闸时在检测到不对应信号时开始启动“重合闸进行中”信号。
重合闸有效时间用作后加速判别标志及其有效时间。
重合闸动作过程的时序图如图11、12所示（保护启动重合闸）。
图11重合闸时序图（经2次重合成功）
图12重合闸时序图（经2次重合仍不成功）
4.2.2定值单及整定说明
1．定值单
表5自动重合闸定值单
定值
定值范围
步长
自动重合闸投退
投/退
重合闸次数
1/2
相过流启动重合
投/退
零流启动重合
投/退
不对应启动重合
投/退
重合闸有效时间
0.00s～99.99s
0.01s
重合闸充电时间
0.00s～99.99s
0.01s
第一次重合延时
0.00s～99.99s
0.01s
第二次重合延时
0.00s～99.99s
0.01s
重合闸检无压
投/退
重合检无压定值
0.01～1.00Un
0.01Un
重合闸检同期
投/退
重合检同期角度
0度～70度
1度
2．整定说明
用于检同期时，抽取电压Ux可接任一相电压或线电压，根据实际接线情况，抽取电压相别在系统参数中的“TATV参数”中整定。
用于检无压时，检无压定值应该根据所接的电压为相电压还是线电压给出。
电压定值为标幺值，其基准值为100V。
4.3过流后加速
4.3.1原理概述
为了与重合闸功能相配合，设了后加速过流保护一段。
与定时限过流保护一样，后加速段均可选择是否经复合电压闭锁及方向闭锁，电流启动值、时限及低压定值、负序过压定值均可设定。
加速段的方向元件与相过流完全一样，动作区也相同。
复合电压闭锁元件也与相过流完全一样。
后加速段只是在重合闸动作以后，在重合闸有效计时时间之内才能启动。
需要注意的是后加速延时与重合闸有效时间的配合情况：
后加速延时在重合闸有效计时时间之内计完的情况下后加速才能动作，若后加速在重合闸有效计时时间之内启动，但在重合闸有效计时完毕时后加速延时未计完，后加速不再计时，并且后加速不再动作。
后加速的动作逻辑图如图13所示。
图13后加速动作逻辑图
4.3.2定值单及整定说明
1．定值单
表6后加速的定值单
定值
定值范围
步长
后加速相过流
投/退
相过流加速定值
0.05In～20.00In
0.01In
相过流加速时限
0.00s～99.99s
0.01s
后加速方向
投/退
复压闭锁后加速
投/退
低电压定值
0.01～1.00Un
0.01Un
负序电压定值
0.01～1.00Un
0.01Un
后加速零序过流
投/退
后加速零流定值
0.05IOn～20.00IOn
0.01Ion
后加速零流时限
0.00s～99.99s
0.01s
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In为系统参数中的相TA二次额定值，Im为零序TA二次额定值，电压基准值为100V。
4.4充电保护
4.4.1原理概述
充电保护有两部分构成：
充电相过流和充电零流保护。
充电相过流和充电零流分别有独立的投退控制字，可以分别投退。
充电保护设有充电有效时间定值，充电保护只有在充电有效时间内才能够动作。
充电有效时间的触发逻辑如图14所示。
图14充电有效时间触发逻辑图
装置判别到断路器由分位变为合位（遥信2由分到合），且重合闸未动作时，立即触发充电有效时间并开时计时。
充电相过流保护的构成和逻辑与相过流相同，可以投退方向闭锁和复合电压闭锁。
充电零流的构成与逻辑与零序过流相同，为一段纯粹零流，不带零压闭锁和方向闭锁。
充电相过流保护与充电零流具有各自独立的动作时限。
充电保护逻辑图如图15所示。
图15充电保护逻辑图
4.4.2定值单及整定说明
1．定值单
表7充电保护定值单
定值
定值范围
步长
充电相过流
投/退
充电保护有效时间
0.00s～99.99s
0.01s
充电相过流定值
0.05In～20.00In
0.01In
充电相过流时限
0.00s～99.99s
0.01s
充电相过流方向
投/退
复压闭锁相过流
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