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杭州杭瑞電力自動化有限公司
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1.1應用范圍NSP784配電變保護測控裝置適用于110kV以下電壓等級的站用變、接地變保護測控裝置，即可分散安裝到開關柜、又可采用集中組屏的方式安裝在控制室。1.2功能配置1.2.1保護功能1)三段可經復壓閉鎖的相過流（其中第3段可設為反時限方式）2)附加過流保護3)三段高壓側零序過流（零序電流可自產也可外加）4)三段低壓側零序過流（其中第3段可設為反時限方式）5)小電流接地保護6)過負荷保護7)電壓保護（低電壓保護+過電壓保護）8)零序過壓保護9)兩段負序過流10)非電量保護11)FC閉鎖過流保護12)母線PT斷線告警13)CT斷線告警14)控回斷線告警15)獨立的操作回路16)故障錄波
周期的電流、電壓信號可表示為：
利用上式將交流信號進行分解，可以計算電壓、電流信號各次諧波及總的有效值和有功功率、無功功率、功率因素。
變電站測控裝置采集的開關量信號，即遠動所稱的遙信量，反應的是變電站一次設備的運行狀態、控制設備的動作信號以及報警信號等信息，調度員以此為依據確定設備工況并決定是否進行操作。其信息的正確與否直接影響系統的運行方式、自動化設備的正確動作和調度人員的決策，對電網的正常運行具有重要意義。
測控裝置對遙信量采集的原理是硬件上先對信號輸入進行光電隔離變換，將強電的通斷信號轉換為數字量的“0"、“1"電平，然后進行定時采樣處理。遙信量發生改變時，測控裝置進行記錄并打上時標，形成事件順序記錄 (Sequence of Events，SOE)。
由于現場結點信號抖動或電磁干擾影響，開關量信號發生抖動。為防止遙信誤報或漏報，裝置一方面對遙信信號進行硬件濾波，另一方面對信號進行軟件濾波。軟件濾波方案如圖4.1所示。本裝置為每一個遙信專門設計了一個遙信去抖時間定值Td，其物理意義是繼電器接點最長抖動時間。當信號抖動時間Δt小于參數Td，信號抖動后有恢復為以前的穩定狀態，確定為電磁干擾影響，抖動被濾除，如圖4.1a所示。當信號發生抖動時記錄此刻時間，如果信號經過Δt時間的抖動，然后達到一個穩定狀態，穩定時間大于Td，可以確認發生信號變位，如圖4.1b所示。
a.誤遙信被濾除 b.遙信變位時接點抖動濾波
圖4.2.1遙信變位去抖邏輯圖
遙控的權限取決于“裝置參數"中的“控制權限"定值，當配置為“0"時，表示權限為當地，不能遙控；配置為“1"時，表示能通過監控系統控制，配置為“2"時，控制權限取決于外部開入背端子522的狀態，僅當開入狀態為1時，可遠方控制，此開入一般通過遠方/當地切換把手來控制其狀態。
裝置測量電動機的交流參數，并通過D/A向DCS系統送出2路直流模擬量。模擬量輸出為4～20mA，出廠默認的模擬量為A相電流，20mA對應1倍的額定電流，具體量程可在“裝置參數"中的“4-20mA輸出"靈活可設。
4～20mA對應的可選的模擬量：A相電流，B相電流，C相電流，線電壓Uab，線電壓Ubc，線電壓Uca，有功功率P，無功功率Q等。
3.1復合電壓閉鎖方向過流
三段復合電壓閉鎖方向過流保護可分別通過控制字來實現對本段的投退、復合電壓閉鎖和方向閉鎖。
過流保護的主判據是：Imax > Inzd。其中Imax為相電流，Inzd為各段過流定值。
復合電壓閉鎖的條件是：Upp.min < ULBS 或 U2 > U2BS。其中：Upp.min 為最小線電壓，ULBS為低電壓閉鎖過流定值，U2為負序電壓，U2BS為負序電壓閉鎖過流定值。
方向閉鎖采用90度接線功率方向原理，以過流方向靈敏角α為靈敏角，動作判據如下：
以Ia，Ubc功率方向為例，當Ubc超前Ia的角度在-(85°+ α)～(85°-α)之間時判為正方向。當Ubc超前Ia的角度在(95°- α)～-(95°+α)之間時判為反方向。下圖為正反方向的動作區間：
圖3.1.1方向元件
當發生近出口處的三相短路時，Uab，Ubc，Uca下降到接近0，常規的90度接線功率方向判斷失效，這時裝置利用短路時電流和短路前的記憶電壓的角度來判斷方向。
PT斷線或檢修對復壓的影響：當PT檢修時，復壓條件自動滿足；PT斷線時，復壓元件是否滿足，取決于“PT斷線閉鎖復壓元件"控制字的狀態，若為“1"，則復壓元件不滿足，若為“0"，則PT斷線時，復壓條件自動滿足。復壓元件邏輯圖如下：
圖3.1.2復壓元件邏輯圖
PT斷線或檢修對方向元件的影響：當PT斷線或檢修時，方向元件自動滿足條件，即過流保護不考慮方向，方向元件邏輯圖如下：
圖3.1.3方向元件邏輯圖(A相為例，B、C相邏輯類似)
過流1段和過流2段固定為定時限保護；過流3段可以經控制字選擇是定時限還是反時限，反時限特性沿用國際電工委員會(IEC255-4)和英國標準規范(BS142.1996)的規定，采用下列四個標準特性方程以供選擇：
正常反時限：
非常反時限：
長反時限：
式中：Ip為過流3段定值；Tp為過流3段時限；I為故障電流；t為計算出的反時間。
3.2附加過流
附加過流保護的主判據是：MImax > Inzd。其中MImax為測量CT采集的相電流，Inzd為各段過流定值。
附加過流可解決因配電變CT變比過大而導致故障二次電流過小而影響過流保護精度的問題。
圖3.2.1附加過流保護邏輯圖
3.3高壓側零序過流
在接地系統、經小電阻接地系統或在電纜出線較多的不接地系統中，接地零序電流相對較大，可以采用高壓側零序過流保護作為配電變的高壓側接地保護。各段保護經控制字獨立投退。當零序電流大于過零序過流定值，并達到其時動作。
注：高側零序電流可自產也可外接（AC端子117、118）
根據“裝置參數"中“保護零序電流自產"的配置決定零序電流的來源。
圖3.3.1高側零序過流保護邏輯圖
3.4低壓側零序過流
配置三段低壓側零序過流保護作為配電變的低壓側接地保護。各段保護經控制字獨立投退。當零序電流大于過零序過流定值，并達到其時動作。
低壓側零序過流1段和低壓側零序過流2段固定為定時限保護；低壓側零序過流3段可以經控制字選擇是定時限還是反時限，反時限采用下列四個標準特性方程以供選擇：
正常反時限：
非常反時限：
長反時限：
式中：Ip為低壓側零序過流3段定值；tp為低壓側零序過流3段時限；I為故障電流；t為計算出的反時。
注：低側零序電流固定取外接零流（AC端子121、122）
圖3.4.1 低側零序過流保護邏輯圖
3.5負序過流保護
配置兩段負序過流保護，用于反映配電變負載不平衡、變壓器內部短路故障和外部的不對稱故障。各段保護經控制字獨立投退。當負序電流大于過負序過流定值，并達到其時動作。
圖3.5.1 負序過流保護邏輯圖
3.6低電壓保護
配置低電壓保護，低電壓保護電壓定值和動作延時均可獨立整定。
當線電壓小于低壓電壓定值時，低壓保護動作。低電壓保護經開關位置及有流閉鎖低電壓保護，為防止三相TV斷線引起低壓保護誤動。最小線電壓大于低電壓整定值進行有壓計時，有壓持續1秒鐘，才判低壓。
PT檢修壓板開放投入時，判別PT檢修開入遙信，決定是否閉鎖低電壓保護。
當三個線電壓均小于10V且電動機電流大于[有流閉鎖定值]時，認為是三相PT斷線，閉鎖低電壓保護。
動作后電壓恢復正常立即返回，否則延時10S返回。
圖3.6.1 低電壓保護邏輯圖
3.7過電壓保護
當線電壓大于過壓電壓定值時，過壓保護動作。過電壓保護經開關位置閉鎖，PT檢修壓板開放投入時，判別PT檢修開入遙信，決定是否閉鎖過電壓保護。
圖3.7.1過壓保護邏輯圖
3.8零序過壓保護
配置零序過壓保護，可通過控制字設置為跳閘或告警，零序過壓跳閘經有流閉鎖。
注：零序電壓選取自產還是外接零壓，取決于“裝置參數"中“保護零序電壓自產"的配置。
圖3.8.1 零序過壓保護邏輯圖
3.9小電流接地保護
控制字“小電流接地判據"設置為“0"：零壓或零流，即它們任何一個超過定值即動作。
控制字“小電流接地判據"設置為“1"：零壓與零流，當“小電流方向元件投入"控制字為“0"，則只需要零流和零壓有效值同時滿足動作定值即可動作。當“小電流方向元件投入"控制字為“1"，此時不僅需要判斷零壓和零流的方向特性，還要考慮零序功率的有功或無功分量方向特性。具體特性由控制字“系統接地方式"決定：
當控制字“系統接地方式"為“0"：表示不接地系統，零流有效分量，零序功率無功分量，當>0且 >零流定值, >零壓定值時，小電流接地動作。
當控制字“系統接地方式"為“1"：表示經消弧線圈接地，零流有效分量，零序功率有功分量，當<0且 >零流定值, >零壓定值，小電流接地動作。
式中 ，分別為零序電壓和零序電流的有效值，為零序功角,即Uo超前Io的角度。
注：小電流接地的零流必須是AC端子117~118的外接零流。
判斷方向時，零序電壓選取自產還是外接零壓，取決于“裝置參數"中“保護零序電壓自產"的配置。
3.10過負荷保護
當相電流大于過負荷電流定值，并達到過負荷時告警或跳閘。
圖3.10.1 過負荷邏輯圖
3.11FC過流閉鎖功能
保護裝置設置了大電流閉鎖保護動作的功能，用于斷路器開斷容量不足或現場為FC 回路的情況。該功能可投退。當高壓側故障電流大于電流閉鎖保護定值時其他保護只有動作報告，對應的保護跳閘出口不動作。
圖3.11.1 FC過流閉鎖邏輯圖
3.12非電量保護
配置4路非電量延時保護，每路延時定值可獨立整定，并可經控制字投退。各路非電量延時保護，可經控制字選擇為告警或跳閘。
圖3.12.1 非電量保護邏輯圖
3.13CT斷線
CT斷線判據：3I0>0.05*In+0.25*Imax
式中，In:保護CT二次額定電流，3I0:計算保護零序電流，Imax:相保護電流。滿足條件，延時10s后發CT斷線告警信號。恢復正常后，延時10s自動返回。
邏輯圖如下所示：
3.14母線PT斷線
當沒有保護動作的情況下，正序電壓U1小于30V且保護相電流Imax大于0.05倍保護CT二次額定電流In，或者負序電壓U2大于8V時，經整定的延時后報PT 斷線告警。邏輯圖如下所示：
當電壓恢復正常10S后，PT斷線告警返回。
3.15控回斷線告警
根據操作電源、合閘出口、跳閘出口與外部斷路器的合閘線圈、跳閘線圈的連接，自動判斷當前斷路器所處的實際位置，當斷路器處于跳閘位置或合閘位置時，裝置面板上相應的位置指示燈點亮；當斷路器合位和跳位同時為1 或者同時為 0 時認為控制回路異常，為躲過斷路器輔聯接點與主觸頭的不同期，控制回路斷線檢查延時10s后自動告警。控制回路恢復正常后2S，控制回路斷線告警返回。
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