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    HT8202M小電流接地選線裝置

    發布日期: 2020-10-10

    適用范圍及特性

    1.1 適用范圍

    HT8202M型小接地電流系統接地選線裝置,是我公司第2代改進的新一代智能選線裝置。與第一代比較,主要是在電源穩定性、兼容性、算法和原理上緊跟技術發展,進行各技術更新,適用于66kV及以下電壓等級中性點不接地、經高電阻接地或經消弧線圈接地系統,可用于發電廠、變電所及大型廠礦企業的供電系統作為線路和母線單相接地故障報警或用于線路接地保護跳閘。

    1.2 主要特性

    • 先進可靠的選線原理

    – 采用參數識別原理進行接地故障選線,不受故障時刻的影響;選線快速、準確;

    – 不受消弧線圈影響,自適應于各種小接地電流系統;

    – 耐過渡電阻能力強;

    – 具有自舉性,不需要與其它線路群體比較 ;

    – 適用于電纜線路、架空線路及電纜架空混合線路;

    – 不需改變系統運行方式,不需額外增加一次設備;

    – 與同屬于暫態選線方法的其他方法相比,本方法不需要群比,不要求各通道的采樣同步性,且可解決故障發生在電壓過零點或經高阻接地無高頻信號時其他方法失效的問題。

    – 與常規暫態選線方法只使用某幾次特定頻率高頻信號相比,本原理使用信號頻帶范圍寬,信息豐富,自適應于暫態、穩態過程,解決了在某些情況下,故障時無高頻信號或高頻信號微弱,常規暫態選線方法失效的問題。

    • 可通過軟件自動調整CT、PT變比的不一致,糾正極性錯誤;
    • 高性能硬件配置,強化了實時采樣計算功能

    采用總線式硬件結構,便于擴展維護,大大提高了系統的可靠性及實時性。裝置的高速、高精度采樣(采樣頻率10kps,16位AD)保證了故障信號的多樣性及準確性,為可靠選出故障線路提供了基礎。

    • 軟件設計模塊化

    軟件設計采用面向保護功能的實時多任務模塊化程序結構,使功能設計獨立,配置靈活,調試方便,而且便于升級,有利于裝置整體性能提高。

    • 良好的電磁兼容性

    裝置采用整體面板及后插拔式全封閉結構;所有對外接口均經隔離(光電、互感器、接點等)處理;采用多種屏蔽、接地、濾波、表面貼裝技術等硬件工藝措施,在軟件設計上采用相應的抗干擾方法,使裝置具有良好的抗干擾能力。

    • 實用的事件報文處理

    可保存最新500次報告。

    • 完善的錄波功能

    可保存100次故障錄波(每次8周波),錄波格式為COMTRADE 格式。

    • 友好的人機界面、漢字液晶顯示。
    • 強大的通訊功能

    配置2路以太網、RS-485、RS-232等接口。網絡通信支持IEC103、IEC61850通訊規約。

    技術參數

    2.1 機械及環境參數

    2.1.1 機箱結構

    標準4U高、19英寸寬后插拔機箱結構尺寸:482mm(長)×177mm(高)×300mm(深)

    安裝方式:嵌入式

    2.1.2 環境參數

    • 極限工作溫度:-15℃~55℃
    • 儲存及運輸溫度:-15℃~55℃
    • 空氣濕度:≤95%
    • 海拔高度:≤3000m
    • 使用場所不得有火災、爆炸、腐蝕等危害及裝置安全的危險和超出本說明書規定的振動、沖擊和碰撞。

    2.2 額定電氣參數

    頻    率:50Hz

    電    源:AC/DC 220V(110V),允許偏差:-20%,+15%,紋波系數≤5%

    交流電壓:100/V(相電壓),100/3V(零序電壓)

    交流電流:5A / 1A

    2.3 過載能力

    • 電流回路:2倍額定電流,連續工作

      10倍額定電流,允許10s

                  40倍額定電流,允許1s

    • 電壓回路:1.2倍額定電壓,連續工作

      1.8倍額定電壓,允許10s

    2.4 功率消耗

    • 交流電流:<0.5VA/相(In=5A),<0.3VA/相(In=1A)
    • 交流電壓:<0.5VA/相
    • 直流電壓:正常時:<15W

    動作時:<20W

    2.5 機械性能

    • 振動響應和耐久試驗:IEC60255-21-1(GB/T11287)標準,I級
    • 沖擊耐久和碰撞試驗:IEC60255-21-2(GB/T14537)標準,I級

    2.6 電氣絕緣性能

    • 絕緣電阻測量

    產品的各帶電的導電電路對地(即外殼或外露的非帶電金屬零件)之間,以及產品中電氣上無聯系的各帶電的導電電路之間,用開路電壓為500V的測試儀器測定其絕緣電阻應大于100MΩ。

    • 介質強度

    產品的各帶電的導電電路對地(即外殼或外露的非帶電金屬零件)之間,以及產品中電氣上無聯系的各帶電的導電電路之間,能承受2kV(額定絕緣電壓>63V)、500V(額定絕緣電壓≤63V)(有效值)、50Hz的交流試驗電壓,歷時1min,無擊穿或閃絡現象。

    • 沖擊電壓

    產品的各帶電的導電電路對地(即外殼或外露的非帶電金屬零件)之間,以及產品中電氣上無聯系的各帶電的導電電路之間,能承受沖擊電壓波形為標準雷電波,峰值為1kV(額定絕緣電壓≤63V)或5kV(額定絕緣電壓>63V)的試驗電壓,無絕緣損壞。

    2.7 電磁兼容性能

    • 振蕩波抗擾度

    產品能承受GB/T14598.13中規定的嚴酷等級為Ⅲ級的1MHz脈沖群抗擾度試驗。

    • 靜電放電抗擾度

    產品能承受GB/T14598.14中規定的嚴酷等級IV級的靜電放電抗擾度試驗。

    • 射頻電磁場輻射抗擾度

    產品能承受GB/T14598.9中規定的嚴酷等級為Ⅲ級的射頻電磁場輻射抗擾度試驗。

    • 電快速瞬變脈沖群抗擾度

    產品能承受GB/T14598.10中規定的嚴酷等級為A級的電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗。

    • 浪涌抗擾度

    產品能承受GB/T14598.18中規定的嚴酷等級為Ⅲ級的浪涌抗擾度試驗。

    • 射頻場感應的傳導騷擾抗擾度

    產品能承受GB/T14598.17中規定的嚴酷等級為Ⅲ級的射頻場感應的傳導騷擾抗擾度試驗。

    • 工頻抗擾度

    產品能承受GB/T14598.19中規定的嚴酷等級為A級的工頻抗擾度試驗。

    • 電磁發射限值

    產品符合GB/T 14598.16-2002中4.1規定的傳導發射限值。

    產品符合GB/T 14598.16-2002中4.2規定的輻射發射限值。

    2.8 輸出接點容量

    信號接點容量:             允許長期通過電流 5A

                                   切斷電流 0.3A(DC220V,L/R <40ms) 

    其它輔助繼電器接點容量:   允許長期通過電流 5A

                                   切斷電流 0.2A(DC220V,L/R <40ms) 

    跳閘出口接點容量:         允許長期通過電流 8A

                                   切斷電流 0.3A(DC220V,L/R <40ms) ,不帶電流保持

    2.9 通信接口

    通信接口位于DSP插件,詳見裝置端子圖。

    • 以太網接口:2個,支持IEC103、IEC61850通訊規約。
    • RS485串口:1個,支持IEC103通訊規約。
    • 同步時鐘接口:1個,用于接受同步時鐘信號(脈沖接口或IRIG-B)。

    2.10 打印接口

    裝置側的打印接口為DSP插件的串口232(506、507、508端子,詳見裝置端子圖),打印機側的接口為25針D型串口(3、2、7引腳)分別連接。

    通過液晶菜單選擇需要打印的內容,本裝置支持手動打印定值、報告、波形信息。

    2.11 故障記錄

    • 故障錄波:保護起動記錄起動前2個周波、起動后6個周波的所有電流電壓波形。保護裝置可循環記錄100次波形數據。
    • 事件記錄:可循環記錄500次事件報告。 

     

    工作原理

    裝置正常運行時進行狀態檢測和啟動元件判別;當系統發生故障時啟動元件動作,進行故障計算處理,完成各種選線算法計算、跳閘邏輯判斷、事件報告、故障報告以及錄波等功能。

    3.1 保護啟動及運行狀態檢測

    3.1.1 啟動元件

        裝置每段母線各自設有啟動元件,當零序電壓大于定值時,保護啟動,并進行故障處理。

    3.1.2 異常狀態鑒別

    • 定值檢測

    運行期間,裝置定時對母線運行狀態進行檢測,當各段母線定值設置出線數與實際出線數不相符時,裝置告警,將對定值設置錯誤的母線不進行故障選線。

    裝置定時對定值進行CRC校驗,當校驗結果不一致時,裝置告警,閉鎖保護,不再進行選線處理,此時應及時對裝置進行處理。

    • 硬件檢測

    裝置正常運行時,對系統相關硬件進行自檢(如:FLASH ROM、RAM、時鐘、模擬量采集回路等),當系統硬件出錯時,裝置告警,閉鎖保護,不再進行選線處理,此時應及時對裝置進行處理。

    3.2 選線原理

    本裝置采用基于參數識別原理的選線算法。

    3.2.1 原理分析

    參數識別就是在系統結構已知的前提下,由系統的端口信息求取系統內各元件參數的過程。對一個有N條出線的不接地系統,當線路發生單相接地故障時,其等效零序網絡如圖3-1所示。

     

    圖3-1不接地系統單相接地故障零序等效網絡

    圖3-1中,為故障點虛擬電源在零序網絡上的壓降;、、分別為線路i的零序電阻、零序電感和母線側及負荷側零序電容(如果是故障線路,這些量表示從故障點到母線的值);L為消弧線圈零序電感;開關K打開,系統不接地。

    當系統發生單相接地故障時,流經非故障線路的零序電流為其本身的對地電容電流,流經故障線路的零序電流是線路背側系統其他元件的零序電流之和。

    對圖3-1中任意一條健全線路,可以進一步將其模型簡化,認為健全線路其背側(母線上)有一等效零序電源,如圖3-2所示。

     

    圖32  線路背側故障等效零序電路

    通常,我們認為負荷零序阻抗無窮大,可以忽略不計。實際配電網線路多呈“樹形”結構,帶很多分支。將線路等效成Π模型時,這些分支線路以及負荷變壓器、負荷開關后線路等元件的分布電容,對線路負荷側的對地支路是有一定的影響的,不能忽略,我們把這些影響等效成一個量值未知的電容疊加到線路Π模型負荷側的對地電容上。線路Π模型母線側的對地電容取一個定值(典型值取為線路本身對地電容的一半),作為已知量。這樣,線路的Π模型兩側對地電容值就不再相等,且有分別表示線路Π模型母線側和負荷側的對地電容)成立。這種經過改進的模型更加接近實際系統,更準確。

    根據線路零序電流電壓關系,對圖3-1中任意一條健全線路(以健全線路x為例),可以建立如下方程

        (3-1)

    其中,分別為該線路的零序電阻、零序電感和母線側及負荷側零序電容;分別表示保護安裝處實時測得的母線零序電壓和流過線路的零序電流。

    3.2.2 選線判據

    根據模型參數識別法原理,不符合模型的線路為故障線,符合模型的線路為健全線,如果所有線路均選為健全線,則認為是母線故障。

    線路模型(3-1)式中,有三個線路參數。在不接地系統中,發生單相接地故障時,零序電流通過對地電容構成回路,線路對地電容在回路中的故障特征最為明顯和穩定,線路電阻和電感影響較小。因此,選擇線路模型負荷側對地電容為選線的依據,判據如下:

    • 若線路計算電容參數平均值為負,則判本線為故障線路,其中是計算所得線路負荷側電容參數序列。

                                   (3-2)

    • 當所有線路判為健全線路時,則判為母線故障。

    3.2.3 邏輯框圖

    圖33 選線邏輯框

     



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