psl646技术说明书v1.44

装置简介 PSL 646 光纤电流差动保护装置 技术说明书 使用说明书 编写 兰金波 楼红勇 王家华 王 胜 审核 王文雄 批准 马文龙 V1.44 二二年 12 月 国电南京自动化股份有限公司 *本说明书可能会被修改,请注意最新版本资料 第一部分 技术说明书 2 2 目 次 声明 1 安全标准 1 1. 装置简介 2 1.1. 装置的特点 .3 2. 技术参数 6 2.1 额定参数 .6 2.2 主要技术性能 .6 2.3 绝缘性能 .7 2.4 抗电磁干扰性能 .8 2.5 机械性能 .9 2.6 环境条件 .9 3. 装置硬件 10 3.1. 机箱结构 .10 3.2. 交流插件 .10 3.3. CPU 插件 11 3.4. 电源插件 .13 3.5. 逻辑及跳闸插件 .13 3.6. 人机对话（MMI）插件 .14 4. 保护原理 16 4.1. 光纤电流差动保护原理 .16 4.2. 方向元件 .18 4.3. 低电压元件 .18 4.4. 过电流元件 .18 4.5. 零序过电流元件 .19 4.6. 加速 .19 4.7. 三相重合闸 .19 4.8. 过负荷元件 .20 4.9. PT 和 CT 断线检测 20 4.10. 数据记录 .20 5. 与变电站自动化系统配合 22 6. 定值及整定说明 23 6.1. PSL 646 光纤电流差动保护装置的整定值清单及说明 23 6.2. PSL 646 光纤电流差动保护装置的软压板清单及说明 26 声明 声明 恭喜您购买了国电南京自动化股份有限公司的数字式保护及自动化产品。 所有国电南京自动化股份有限公司的 PS 系列数字式保护及自动化产品符 合严格的技术规范和 ISO9001 产品质量标准，经得起恶劣的现场工作环境的考 验。本公司拥有丰富的数字式保护及自动化设备的开发经验、对用户常年 24 小时的技术支持，您尽可以信赖国电南京自动化股份有限公司的产品。 PS 系列产品采用完全汉化的显示技术，人机界面友好，使您免除查找说明 书操作的烦恼。每款产品均配置了基于 PC 机调试界面的接口，结合本公司提 供的 Psview 调试软件包，大大改善了现场调试手段。 PSL 646 型光纤电流差动保护装置内置高度集成化的光电转换模件，增加 了保护装置的可靠性，提高了电磁兼容能力，节省了安装空间，使用更方便、 灵活。整机电磁兼容性能高，顺利通过 4 级静电放电试验、快速瞬变干扰试验 和级 1MHz 脉冲群干扰试验，不需再外挂抗干扰设备。 PSL 646 型光纤电流差动保护装置产品采用防水、防尘、抗振动设计，能 够安装于开关柜等环境条件较为恶劣的现场运行。机箱面板采用先进的工业美 学设计，使用方便，倍感亲切。光纤电流差动保护装置具有如下特点： 大资源、高起点 摩托罗拉 32 位单片机技术，使产品的稳定性和运算速度得到保证 光纤通用性高：波长 1.310的单模石英光纤 保护采用 14 位的 A/D 转换器、选配的专用测量模块其 A/D 转换精度高达 24 位，可满足各项测量指标 配置以大容量的 RAM 和 Flash Memory，可存储 8 至 50 个录波报告及记 录 1000 条以上事件数。 可独立整定 32 套保护定值，定值切换安全方便 高精度的时钟芯片，并配置有 GPS 硬件对时电路，便于全系统时钟同步 配备高速以太网络通信接口，并集成了 IEC870-5-103 标准通信规约 现场免维护概念 尽心的电气设计，整机无可调节器件 高等级、品质保证的元器件选用 优异的抗干扰性能，组屏或安装于开关柜时不需其它抗干扰模件 防水、防尘、抗振动的机箱设计 完善的自诊断功能 安全标准 安全标准 低压线路数字式光纤电流差动保护装置符合各种安全标准。 GB/T 7261-2000 继电器及装置基本试验方法 GB 92541998 信息技术设备的无线电骚扰限值和测量方法 GB/T 9361-1988 计算站场地安全要求 GB/T 14537-1993 量度继电器和保护装置的冲击和碰撞试验 GB/T 14598.13-1998 电气继电器 第 22 部分：量度继电器和保护装置的电气 eqv IEC 60255-22-1： 1988 干扰试验 第 1 篇：1MHz 脉冲干扰试验 GB/T 16836-1997 量度继电器和保护装置安全设计的一般要求 GB/T 17626.21998 电磁兼容 试验和测量技术 静电放电抗扰度试验 GB/T 17626.31998 电磁兼容 试验和测量技术 射频电磁场辐射抗扰度试验 GB/T 17626.41998 电磁兼容 试验和测量技术 电快速瞬变脉冲群抗扰度试 验 GB/T 17626.51999 电磁兼容 试验和测量技术 浪涌（冲击）抗扰度试验 GB/T 17626.61998 电磁兼容 试验和测量技术 射频场感应的传导骚扰抗扰 度 GB/T 17626.81998 电磁兼容 试验和测量技术 工频磁场抗扰度试验 GB/T 17626.91998 电磁兼容 试验和测量技术 脉冲磁场抗扰度试验 GB/T 17626.101998 电磁兼容 试验和测量技术 阻尼振荡磁场抗扰度试验 GB/T 17626.121998 电磁兼容 试验和测量技术 振荡波抗扰度试验 SD 286-1988 线路继电保护产品动模试验技术条件 IEC 60255-21-1:1988 电气继电器 第 21 部分：量度继电器和装置的 振动、冲击、碰撞和地震试验 第一章：振动试验（正弦） 装置简介 1. 装置简介 PSL 646 数字式光纤电流差动保护装置，是以光纤作为数字化传输通道的电流差动保护 为主，还配置有电流保护及三相重合闸的成套线路保护装置。它适用于 110kV 以下电压等级 的配电线路，特别适用于像环网、双回线等要求保护选择性要求高的线路，比如地铁的交流 联络线、电厂的低压出线、城网和配网的重要联络线、重要负荷的进线等。 本保护装置配置有两个 CPU 插件,其一为由 32 位微处理器构成的保护及重合闸功能单 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 插件由总线不出芯片的单片机构成的通用人机接口单元。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。保护的逻辑关系符合 “四统一”设计原则。 表 1 本产品功能配置及与相应的传统电流保护功能对比 功能 PSL 646 PSL640 系列 相电流差动 ,段相间方向电流 ,段零序方向电流 方向闭锁 （可选） （可选） 电压闭锁 （可选） （可选） 同期或无压 三 相 重合闸 非同期 前加速 后加速 加速 手合加速 过负荷 遥控功能压板 测量级 TA 遥测 保护级 TA 遥信 装置简介 3 功能 PSL 646 PSL640 系列 遥控 电度计量 电度 脉冲计量 GPS 对时 防误闭锁 远方管理 1.1. 装置的特点 本产品结构紧凑，光电转换模件内置，高度集成。光纤接口通用性强，适用于工业广泛 采用的 1.310 微米波长的单模石英光纤。光纤系统传输数字信息量大，通过光纤可传送线路 本侧全部三相电流量及其他所需信号。所有产品的功能配置在出厂前已由本公司完成，不增 加用户额外的工作量。本产品软件上完全模块化、平台化，提高了产品品质的可靠性，从而 达到了简单、灵活、可靠三者完美的统一。 完善的软件同步采样技术，使得两侧采样同步误差不超过 4 度，从而提高了差动保护的 动作精度。 本装置应用于中性点经小电阻或中电阻接地系统时，不采用保护方向元件，仍然可以通 过差动保护达到选择性要求。可节省 PT 的投资。 此外，本装置还具备如下特点： 1）完备的保护功能配置 三相分相电流差动保护 反映相间故障的两段式相间电流保护 反映小电阻接地系统接地故障的两段式零序电流保护 各段可整定成带方向或不带方向，包括加速段在内的相电流元件可分别设置成带或 不带电压闭锁 重合闸方式（可选）可选择为无压、检同期或非同期方式，并允许各种抽取电压的 同期检测。除本保护可以启动重合闸外，还考虑了断路器偷跳启动重合闸的方案 PT 断线自动检测。检测 PT 断线时可设置为退出经方向或电压闭锁的各段保护，也 4 4 可设置为暂时取消方向或电压闭锁功能。电压恢复正常后，被闭锁功能重新自动投 入 CT 断线自检功能，可选择断线后差动保护是否投入 2）一体化的设计 兼有遥测、遥控、遥信功能 可选配的专用测量模块，包括电度计量在内的各种测量及计量精度可达 0.5 级。 对装设专用电度表的用户，提供累计脉冲电度的接入端 本间隔防误闭锁及信号提示 装置自带操作回路，不需附加其它设备即可直接跳合开关 装置自带光通信模件，不需附加光端机。 真正的防水、防尘、抗振动设计，可安装于开关柜等环境条件较为恶劣的现场运行 3）人性化设计 产品采用全汉化液晶显示及打印，人机界面清晰易懂 实时显示及传送各种运行状态及数据，便于就地及远方巡检 面板配置有 RS232 接口，可接至 PC 机进行人机对话操作，配备计算机界面的调试 与分析软件，大大丰富了调试手段 可整定 32 套保护定值，定值切换安全方便 4）大资源 保护功能模件（CPU）的核心为 32 位微处理器，配置以大容量的 RAM 和 Flash Memory，使本产品具有极强的数据处理、逻辑运算和信息存储能力。Flash Memory 中可存储的录波报告为 8 至 50 个，可记录的事件数不少于 1000 条。这些信息在装 置掉电后不会丢失 保护采用 14 位的 A/D 转换器、可选配专用测量模块的 A/D 转换精度高达 24 位，可 满足各项测量指标 开关量输入端足够多，方便外部遥信量的接入 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 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 5）高可靠性 产品具有优异的抗干扰性能，通过 IEC255-22-4 标准规定的 IV 级（4KV10%）快 装置简介 5 速瞬变干扰试验、IEC255-22-2 标准规定的 IV 级（空间放电 15KV，接触放电 8KV） 静电放电试验、GB/T 14598 标准规定的级（共模 2.5Kv、差模 1Kv）1MHz 脉冲群 干扰试验 光电转换模件全内置 组屏或安装于开关柜时不需其它抗干扰模件 6）透明化 记录内部各元件动作行为和录波数据 记录各元件动作时内部各计算值 可在 Psview 软件上分析内部各元件动作过程 7）免调试概念 在采样回路中，选用高精度、高稳定的器件，保证正常运行的高精度，避免因环境 改变或长期运行而造成采样误差增大 完善的自检功能，满足状态检修的要求 产品中无可调节元件，无需在现场调整采样精度，调试、维护简单方便 技术参数 2. 技术参数 2.1 额定参数 2.1.1 额定直流电压： 220V 或 110V（订货注明） 2.1.2 额定交流数据： a) 相电压 V3/10 b)线路抽取电压 100 V 或 V/0 c) 交流电流 5A 或 1A（订货注明） d)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 25W 动作时： 不大于 40W 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 1VA 额定电流为 1A 时：每相不大于 0.5VA 2.1.4 状态量电平： CPU 及通信接口模件的输入状态量电平 24V（ 18 V30V） GPS 对时脉冲输入电平 24V（18 V30V ） 各 CPU 输出状态量（光耦输出）允许电平 24V（ 18 V30V） 驱动能力 150mA 2.1.5 光纤规格： a)波长：1.310m b)传输模的数量：单模 c)纤芯材料：石英 d)光纤接口类型：FC 2.2 主要技术性能 2.2.1 采样回路精确工作范围（10误差） 电压：0.4 V120V 技术参数 7 电流：0.08In20In 2.2.2 接点容量 信号回路接点载流容量 2A 信号回路接点断弧容量 60VA 2.2.3 跳合闸电流 断路器跳闸电流 0.5A,1A,1.5A,2A,2.5A,3A,3.5A,4A（订货注明） 断路器合闸电流 0.5A,1A,1.5A,2A,2.5A,3A,3.5A,4A（订货注明） 2.2.4 各类元件精度 电流元件： Idn； Idn 为 n 段 电 流 定 值 ， 为 相 电 流I 2)TTdn ； Tdn 为 n 段 延 时 定 值 3)与 过 流 相 相 对 应 的 方 向 条 件 及 低 电 压 条 件 满 足 （ 若 需 要 ） 4.5. 零序过电流元件 零 序 过 电 流 元 件 的 实 现 方 式 基 本 与 过 流 元 件 相 同 ， 满 足 以 下 条 件 时 出 口 跳 闸 ： 1)3I0I0n ； I0n： 接 地 N 段 定 值 2)TT0n ； T0n： 接 地 N 段 延 时 定 值 3)相 应 的 方 向 条 件 满 足 （ 若 需 要 ） 4.6. 加速 本 装 置 的 加 速 回 路 包 括 手 合 加 速 及 保 护 后 加 速 两 种 ， 加 速 功 能 需 通 过 独 立 的 投 退 压 板 。 本 装 置 的 手 合 加 速 回 路 不 需 由 外 部 手 动 合 闸 把 手 的 触 点 来 起 动 ， 此 举 主 要 是 考 虑 到 许 多 变 电 站 采 用 综 合 自 动 化 系 统 后 取 消 了 控 制 屏 ， 在 现 场 不 再 安 装 手 动 操 作 把 手 ， 或 仅 安 装 简 易 的 操 作 把 手 。 本 装 置 的 不 对 应 启 动 重 合 闸 回 路 也 作 了 同 样 的 考 虑 ， 祥 见 后 述 。 手 合 加 速 回 路 的 启 动 条 件 为 ： a) 断 路 器 在 分 闸 位 置 的 时 间 超 过 30 秒 b) 断 路 器 由 分 闸 变 为 合 闸 保 护 加 速 分 为 前 加 速 或 重 合 后 加 速 方 式 ， 可 由 控 制 字 选 择 其 中 一 种 加 速 方 式 。 本 装 置 设 置 了 独 立 的 过 流 及 零 流 加 速 段 电 流 定 值 及 相 应 的 时 间 定 值 ， 与 传 统 保 护 相 比 ， 此 种 做 法 使 保 护 配 置 更 趋 灵 活 。 本 装 置 的 过 流 加 速 段 还 可 选 择 带 低 电 压 闭 锁 ， 但 所 有 加 速 段 均 不 考 虑 方 向 闭 锁 。 4.7. 三相重合闸 本 系 列 所 有 型 号 的 装 置 都 设 有 三 相 重 合 闸 功 能 ， 此 功 能 可 由 压 板 投 退 。 4.8.1 启 动 回 路 a) 保 护 跳 闸 启 动 b) 开 关 位 置 不 对 应 启 动 20 20 在 不 对 应 启 动 重 合 闸 回 路 中 ， 仅 利 用 TWJ 触 点 监 视 断 路 器 位 置 。 考 虑 许 多 新 设 计 的 变 电 站 （ 尤 其 是 综 合 自 动 化 站 ） 可 能 没 有 手 动 操 作 把 手 ， 本 装 置 在 设 计 中 避 免 使 用 手 动 操 作 把 手 的 触 点 。 手 跳 时 ， 利 用 装 置 跳 闸 板 上 的 STJ 动 合 触 点 来 实 现 重 合 闸 的 闭 锁 。 4.8.2 闭 锁 条 件 本 系 列 的 装 置 设 置 的 重 合 闸 “放 电 ”条 件 有 ： a)控 制 回 路 断 线 后 ， 重 合 闸 延 时 10 秒 自 动 “放 电 ” b)弹 簧 未 储 能 端 子 高 电 位 ， 重 合 闸 延 时 10 秒 自 动 “放 电 ” 4.8. 过负荷元件 过 负 荷 元 件 监 视 三 相 的 电 流 ， 其 动 作 条 件 为 ： IMaxIfh 式 中 ： Ifh 为 过 负 荷 电 流 定 值 。 过 负 荷 报 警 或 跳 闸 的 延 时 均 可 整 定 。 4.9. PT 和 CT 断线检测 在 下 面 三 个 条 件 之 一 得 到 满 足 的 时 候 ， 装 置 发 出 “PT 断 线 ”信 号 并 点 亮 告 警 灯 ： 1. 三 相 电 压 均 小 于 8V， 某 相 (a 或 c 相 )电 流 大 于 0.25A， 判 为 三 相 失 压 。 2. 三 相 电 压 之 和 大 于 8V， 最 小 线 电 压 小 于 16V 判 为 两 相 PT 断 线 。 3. 三 相 电 压 之 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 PT 断 线 。 装 置 在 检 测 到 PT 断 线 后 ， 根 据 控 制 字 选 择 ， 或 者 退 出 带 方 向 元 件 、 电 压 元 件 的 各 段 保 护 ， 或 者 退 出 方 向 、 电 压 元 件 。 PT 断 线 检 测 功 能 可 以 通 过 “模 拟 量 求 和 自 检 ”控 制 字 投 退 。 在 下 面 条 件 得 到 满 足 的 时 候 ， 装 置 报 发 “CT 断 线 ”信 号 ,并 点 亮 告 警 灯 ： 0.125In， 且 本 侧 相 无 电 流 而 对 侧 对 应 相 电 流 无 变 化 时 ， 判 为 本 侧 该 相 CTnmI 断 线 。 可 通 过 控 制 字 选 择 CT 断 线 时 闭 锁 或 不 闭 锁 差 动 保 护 。 4.10.数据记录 本装置具备故障录波功能。可记录的模拟量为 Ia、Ib、Ic、3I0、Ua、Ub 、Uc、Ux 。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繁启动，导致存储不需要的数据，本装置录波数据仅当保护 保护原理 21 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。 可存储的录波报告为 8 至 50 个，可记录的事件不少于 1000 条。数据存入 FLASH RAM 中。 本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。 22 22 5. 与变电站自动化系统配合 本系列装置可用于自动化变电站也可用于非自动化变电站。 当装于装置面板上的运行方式开关拨至“就地”位置，就地操作电源被接通，可实现 就地分、合断路器操作。此时，远方遥控断路器的操作将被闭锁。运行方式开关拨至“运 行设置” 位置时，可就地进行压板投退、定值切换等操作。此状态下远方遥控压板及遥 控设置保护定值等功能被闭锁。当运行方式开关拨至“远方”位置，则装置的运行方式可 由监控系统遥控投退“软压板”控制，定值的改变也由监控系统操作，并允许通过遥控方 式对断路器进行操作。此状态下就地操作均将被闭锁。 本系列装置提供的通信接口为以太网接口，并集成了 IEC 60870-5-103 标准通信规约， 为高度开放的终端系统。同时，通过本公司提供的 PSX 系列通信接口及规约转换器，可 方便地与各种不同系统接驳。 定值及整定说明 23 6. 定值及整定说明 6.1. PSL 646 光纤电流差动保护装置的整定值清单及说明 光纤电流差动保护装置整定值清单： 序号 定值名称 范围 单位 备注 1 控制字 1 065535 无 参见控制字说明 2 控制字 2 065535 无 参见控制字说明 3 CT 变比补偿系数 0.02540 无 补偿两侧 TA 变比不一致 4 分相差动电流定值 0.040 A 5 电流段 0.2200.0 A 6 电流段 0.2200.0 A 7 电流段时间 0.120.00 S 8 电流段时间 0.120.00 S 9 零序段电流 0.120.0 A 10 零序段电流 0.120.0 A 11 零序段时间 0.120.00 S 12 零序段时间 0.120.00 S 13 电流加速段 0.2200.0 A 14 电流加速段时间 0.05.00 S 15 零序加速段电流 0.120.0 A 16 零序加速段时间 0.15.00 S 17 电流保护闭锁电压 1.0120.0 V 线电压 18 过负荷电流 0.2200.0 A 19 过负荷告警时间 0.1100.0 Min 20 过负荷跳闸时间 0.1100.0 Min 21 重合闸检同期定值 1050 度 22 重合闸时间 0.220.0 S 23 CT 变比（kA/A） 0.0110.0 无 一次电流/（二次电流*1000） 24 24 序号 定值名称 范围 单位 备注 24 PT 变比（kV/V） 0.0110.0 无 一次电压/（二次电压*1000） 控制字 1 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 CT 额定电流为 1A CT 额定电流为 5A 13 PT 断线时带方向或电压闭锁 的保护段退出运行 PT 断线时带方向或电压闭锁的 保护段仅退出方向及电压 12 TA 断线闭锁保护且告警 TA 断线告警但不闭锁保护 11 备用 10 备用 9 零序 III