(41-51)PA100+-D技术说明书V05.40

1、INT PA100+-D微机综合保护测控装置PA100+-D保护装置此装置适用于310kV电压等级的发电机和电动机的差动保护。1基本保护配置1) 差动速断2) 比率差动保护（可选TA断线闭锁和二次谐波闭锁）3) 差流越限告警4) 非电量保护5) TA监测（机端侧保护TA断线和相序判断、中性点侧保护TA断线和相序判断6) 装置故障告警2主要测控功能1) 16路开入信号量的采集，除部分有特殊定义外，其余开入量可由用户定义。本单元开入信号有两种接入方式可供选择：一种有源接点，外接电源；另一种是无源接点，本装置提供电源。具体示意见附图2。用户在订货时需说明。2) 测量数据ü 基本数据机端侧电

2、流：IA_T、IB_T、IC_T；中性点侧电流：IA_N、IB_N、IC_N；差动数据：A相差动电流Icd1；B相差动电流Icd2；C相差动电流Icd3；A相制动电流Izd1；B相制动电流Izd2；C相制动电流Izd3；A相谐波电流Ixb1；B相谐波电流Ixb2；C相谐波电流Ixb3。ü 对称分量中性点侧电流对称分量：I1_N、I2_N、3I0_N；机端侧电流对称分量：I1_T、I2_T、3I0_T。ü 谐波数据保护电流（IA_T、IB_T、IC_T、IA_N、IB_N、IC_N）的有效值、基波、二次、三次、五次谐波。3) 事件顺序记录功能，掉电不丢失。“保护事件记录”只记

3、录保护动作信息，便于用户快速的查找故障事件。事件记录可通过“事件记录管理”清除。4) 实时波形图、故障录波图、向量图和启动波形图（记录最近1分钟内模拟量变化的趋势图）。3装置整定内容3.1定值整定清单（在“05.保护定值显示”子菜单中整定）定值名称定值整定范围整定步长备注差动速断投入/退出差动速断电流Icdsd0.1In20In0.01A差动保护投入/退出差动启动电流Icdqd0.1In20In0.01A制动起始斜率Kzdq0.20.80.001起始制动电流Iqzd0.1In20In0.01A平衡系数Kph030.001二次谐波闭锁投入/退出谐波制动系数Kxzd0.10.30.01TA断线闭锁

4、投入/退出TA断线定值Ita0.56A0.01A差流越限投入/退出非电量投入/退出TA监测投入/退出TA监测时间TdxI0.1100s0.01s所有的电流定值为电流互感器二次值。In为电流额定值，默认为5A。3.2开入量参数整定（在“10.出厂设置”子菜单“102.开入量参数”中整定）本装置共有16个开入量，IN01IN16这16个开入量对应保护装置背部X2端子的各个量，每个开入量都有各自的控制字，可分别对其进行设置，每个控制字均是16位“0000 0000 0000 0000”。各开入量的控制字是否可设见下表：打“”的表示该位可设，否则表示不可设。控制字开入量01开入复归02开入故障跳闸03

5、开入告警04开入闭锁保护05开入取反06事件07空08告警继电器09信号继电器610信号继电器511信号继电器412信号继电器313信号继电器214信号继电器115跳闸继电器216跳闸继电器1IN01-开入量IN02-开入量IN03-开入量IN04-开入量IN05-GPS校时IN06-开入量IN07-开入量IN08-开入量IN09-开入量IN10-开入量IN11-开入量IN12-开入量IN13-开入量IN14-开入量IN15-开入量IN16-开入量注：开入量IN05的控制字中只有第5、6位（即“开入取反”、“事件”）可设，即只能对这些开入量进行“开入取反”和“事件”置1的操作，其他位固定为0。

6、当“开入取反”置1时，装置会对输入的开入量进行取反操作；因本装置默认是需要外接常开接点，但现场如果只有常闭接点也可以接进来，只需要将对应的开入量控制字的“开入取反”位设为“1”。而“事件”被置1时开入量分合的过程会在“02事件记录”里记录下来，置0时则不记事件记录。出厂默认所有开入量的“事件”位均被置“1”。开入量IN01IN04、IN06IN16的控制字只有第7位（即对应的定义为“空”）不可设，固定为0，其他均可设。这8个开入量不仅可以用来实现“非电量保护”，还可以结合开出量里相应的设置来实现对装置里的保护进行闭锁。这点将在“3.3开出量参数整定”介绍开出量控制字后举例说明。开入量IN01I

7、N04、IN06IN16也可以定义为“开入复归”功能：即通过开入量可以实现远方对装置进行保护复归。具体的设置为：只需要将你定义为保护复归的开入量对应的“开入复归”位设为“1”，当装置保护动作后，可以通过闭合该接点来实现复归功能，而不需要到现场进行复归。对于开入量IN01IN04、IN06IN16中某一个开入量而言，不可同时实现“开入复归”、“开入闭锁保护”及“非电量保护”。举例说明非电量保护的实现：要求：IN15闭合时发告警信号，同时信号继电器2出口；IN16闭合时发故障信号，同时跳闸继电器1和信号继电器4出口。操作：首先要进入“05.保护定值显示”里将“非电量保护”投上；再进入“102.开入

8、量参数”选择开入量IN15，将其“开入告警”、“事件”、“信号继电器2”位设为1（即控制字设为0010 0100 0000 1000）；选择开入量IN16，将其“开入故障跳闸”、“事件”、“信号继电器4”、“跳闸继电器1”位设为1（即控制字设为0100 0100 0010 0001）。3.3开出量参数整定（在“10.出厂设置”子菜单“103.开出量参数”中整定）控制字的定义见下表：（从左向右分别是0116位）01TRIPPED FLAG(保护动作过标志)02TRIP FLAG(保护动作标志)03ALARM FLAG(保护告警标志)04START FLAG(保护启动标志)05NULL(预留位)0

9、6NULL(预留位)07INPUT DISABLE(开入闭锁)08ALARM RELAY(告警继电器)09SIGNAL RELAY6(信号继电器6)10SIGNAL RELAY5(信号继电器5)11SIGNAL RELAY4(信号继电器4)12SIGNAL RELAY3(信号继电器3)13SIGNAL RELAY2(信号继电器2)14SIGNAL RELAY1(信号继电器1)15OFF PROTECD(跳闸继电器2)16OFF PROTECT1(跳闸继电器1)注：对前4位标志着重说明：对于只需要告警的保护，“ALARM FLAG”和“START FLAG”设为1即可；对于要求跳闸的保护，“TR

10、IPED FLAG”、“TRIP FLAG”和“START FLAG”设为1。各保护出口的控制字是否可设见下表：打“”的表示该位可设，否则表示不可设。控制字名称01保护动作过标志02保护动作标志03保护告警标志04保护启动标志05预留位06预留位07开入闭锁08告警继电器09信号继电器610信号继电器511信号继电器412信号继电器313信号继电器214信号继电器115跳闸继电器216跳闸继电器1差动速断差动保护差流越限TA监测告警继电器保持注：一般情况差动速断、差动保护均设置为跳闸继电器动作出口；差流越限、TA断线告警不设跳闸出口，只发告警信号，可设成由XJ1XJ6信号继电器出口。举例说明：

11、要求：差动速断保护动作时跳闸继电器1、跳闸继电器2有出口。操作：将差动速断对应的控制字可设为“1101 0000 0000 0011”。要求：增加通过开入量IN14来闭锁差动速断保护。操作：将差动速断对应的控制字可设为“1101 0010 0010 0011”，并且到“10.出厂设置”子菜单“102.开入量参数”中将IN14对应的控制字设为“0001 0100 0000 0000”。当开入量IN14闭合时，差动速断保护不起作用。4主要保护功能原理4.1差动速断保护，二次谐波、TA断线闭锁差动保护，差流越限：1）保护原理：电动机在自启动过程中，机端和中性点两侧将有很大的不平衡差流，这种不平衡电流

12、中有十分显著的二次谐波成分，而且二次谐波电流与基波电流之比并不随暂态不平衡电流的衰减而减小。因此根据此特征，本单元的差动保护是采用二次谐波制动的比率差动保护原理，通过二次谐波闭锁差动保护有助于抑制电动机自启动过程中差动保护的误动。二次谐波闭锁功能可在“05.保护定值显示”进行投退，以决定二次谐波是否闭锁差动保护。纵差动保护原理：（接线示意图1，各侧电流方向均指向电机） 差动电流： 制动电流： 式中，为机端侧互感器二次侧电流，为中性点侧互感器二次侧电流。差动电流为机端与中性点侧电流的矢量和；制动电流为机端与中性点侧电流的矢量差。装置采用比率差动原理，动作曲线见图2，其动作方程如下： 式中，Icd

13、为差动电流，Izd为制动电流，、为装置中整定的“制动起始电流”、“制动起始斜率”。本装置还设有不带谐波闭锁、TA断线闭锁和不带比率制动的差动速断保护。当差动速断保护投入时，如果任一个差动电流超过“差动速断电流”Icdsd，差动速断保护瞬时动作跳闸。2）定值整定本装置的定值都是以TA二次侧实际动作量的有效值来整定。ü 平衡系数平衡系数用来对电动机各侧因CT变比不同引起的误差进行修正。其以中性点侧电流二次值为基准，将机端侧电流乘以来进行差流判别。式中： 流入保护装置中性点侧二次电流 流入保护装置机端侧的二次电流由于机端侧和中性点侧的电流互感器是同一型号，该值一般为1。ü 差动速

14、断保护定值差动速断整定值，应躲过电动机启动电流情况下产生的最大二次不平衡电流，并要保证在机端保护区内三相短路故障时有足够的灵敏度，一般取38倍二次额定电流。ü 比例制动差动保护定值本装置差动保护动作曲线如图2：图中Icdsd为差动速断电流，Icdqd为差动启动电流，Ilzd为制动起始电流，图中斜线的斜率为制动起始斜率Kzdq。动作判据为：（1）当时，差动速断动作，差动速断不受二次谐波闭锁和TA断线闭锁的限制。（2）当且时差动保护动作。（3）当且时则差动保护动作。式中，为差动启动电流，为起始制动电流，为制动起始斜率。差动保护可选二次谐波制动和TA断线闭锁。l 差动启动电流（Icdqd）

15、的整定：应躲过电动机最大负荷情况下的不平衡电流，且要保证电动机内部故障时有足够的灵敏系数，一般为0.20.4倍额定电流值，即 。l 制动起始斜率（Kzdq）的整定：按躲过电机最大启动电流下差动回路的不平衡电流整定。通常制动起始斜率范围：0.20.75，建议取0.30.4。l 起始制动电流（Iqzd）的定值一般取额定电流，Iqzd=。l 二次谐波制动判据为：式中：为三相差动电流中二次谐波有效值的最大值。 Ij为三相差动电流中基波有效值的最大值Kxzd为谐波制动系数谐波制动系数（可在“05.保护定值显示”中进行投退，以决定二次谐波是否闭锁差动保护）：根据电机启动时二次谐波在基波中的含量来整定，可初

16、选0.30.4。l TA断线判据：(此处的TA断线与该装置的TA监测中TA断线的逻辑是互相独立的)在“05.保护定值显示”中投上“TA断线闭锁”，当装置检测到至少有一相电流为零并且零序电流大于“TA断线定值Ita”时，发出断线告警并闭锁差动保护。只有在装置检测到电机两侧最大相电流在0.8Icdqd至6A之间才进行TA断线判定，否则不进行TA断线判定。Ita一般取二次额定电流的0.60.8倍。ü 差流越限功能：为了防止TA两点接地，设置了该功能。该功能投入的情况下，当任一相差流超过差动启动电流的1/3时，装置延时5s发差流越限告警信号。3）保护逻辑图ü 差动速断保护：

17、2; 比例制动差动保护：注：图中保护投入为逻辑1；二次谐波闭锁成立为1；Icd1、Icd2、Icd3分别为A相、B相、C相差动电流；Icdsd为差动速断整定值。Id为图2中实线上的差动电流值，当制动电流小于起始制动电流时，Id=；当制动电流大于起始制动电流时，Id=。4.2非电量保护非电量保护的设置详见3.2开入量参数整定。1）动作条件：当非电量保护投入，开入告警接点闭合动作于告警；开入故障跳闸接点闭合动作于瞬时跳闸。 2）保护逻辑图：4.3 TA监测TA监测包括：机端侧电流相序判断、机端侧电流TA断线、中性点侧电流相序判断、中性点侧电流TA断线。1）使用到的电流判据：机端侧电流IP判据：当机

18、端侧电流量程为100A时，IP=0.2A；当机端侧电流量程为24A时，IP=0.1A。中性点侧电流IS判据：当中性点侧电流量程为100A时，IP=0.2A；当中性点侧电流量程为24A时，IP=0.1A。2）动作条件：机端侧电流TA监测判据是：TA监测投入，机端侧三相电流最小值大于IP，最大值小于6A，机端侧电流的正序电流I1_T小于IP同时负序电流I2_T要大于IP，经过延时时间TdxI，装置报机端侧TA相序错告警；机端侧负序电流I2_T大于IP且至少有一相电流低于IP同时三相电流的最大值小于6A，经过延时时间TdxI，装置报机端侧TA断线告警。中性点侧电流TA监测原理同机端侧电流TA监测原理

19、，只是将判据中相对应的值改成中性点侧电流的值。当TA接线形式为2CT时：TA监测不包括相序判断。3）TA断线逻辑图： 下图为机端侧电流的逻辑图，图中：IP为机端侧电流判据、I1_T为机端侧电流的正序电流、I2_T为机端侧电流的负序电流、TdxI为TA监测整定时间。中性点侧电流TA断线的逻辑图同机端侧电流TA监测的逻辑图。仅仅将IP更换为中性点侧电流判据IS、I1_T更换为中性点侧电流的正序电流I1_N、I2_T更换为中性点侧电流的负序电流I2_N。4.4装置故障告警当装置失电或装置内部故障时单元通过X3-01、02出口。当装置失电时X3-01、02一直有出口；当装置内部自检出错时单元X3-01

20、、02发间断的告警信号，同时装置的告警灯亮。5装置背板端子定义及接线示意5.1装置背板端子定义图见附图1“PA100+-D背板端子图” 5.2端子定义说明所有未定义的端子（“空”端子），现场请勿配线，让其悬空。对于模拟量电流输入回路，如果现场没有对应的电流互感器，则可将对应的端子悬空，不需要短接。9芯通讯口（DB-9口）为两路RS485/RS422通讯接口UART0、UART1。9针接口针脚定义见下表：DB-9123456789RS485针脚定义T0+T1+T0-T1-RS422针脚定义T0+T1+T0-T1-R0+R1+R1-R0-RS485通讯方式时，DB-9口的1、4定义为第一路通讯口U

21、ART0的T+、T-，DB-9口的2、5定义为第二路通讯口UART1的T+、T-；RS422通讯方式时，DB-9口的1、4、6、9定义为第一路通讯口UART0的T+、T-、R+、R-，DB-9口的2、5、7、8定义为第二路通讯口UART1的T+、T-、R+、R-。X6端子输出有三种模式可选：CAN总线接口以及第三路通讯口UART2、NULL。选用哪种模式必须在订货时注明。装置具体的模式可以在“06.系统状态”菜单1中的Module Type中查看。当模式为“NULL”时，装置将没有X6端子。下表为该端子不同模式时的端子定义。模式端子号CANUART2NULLRS422RS485X6-1CAN+T+T+NULLX6-2T-T-NULLX6-3CAN-R+NULLX6-4R-NULL注：通讯口